CC BY
55
ВОЗДУШНОЕ ОТОПЛЕНИЕ КАК РЕШЕНИЕ УМЕНЬШЕНИЯ ЭНЕРГОЗАТРАТ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА
© Васильев И.И.*, Конторусов С.Е.*
Северо-Восточный федеральный университет, г. Якутск
В сегодняшнем 21 веке, энергосбережение становится все более актуальной проблемой. Во всем мире уже 70 годов прошлого века ведется поиск путей уменьшения энергопотребления. Так и в Республике Саха(Якутия), где климат не из благоприятных и продолжительность периода с отрицательной температурой составляет от 6,5 до 9 месяцев в год, будет целесообразным, заняться проблемой энергосбережения.
Задачами этой работы являются:
- провести теплотехнический расчет, рассчитать теплопотери и расход на обогревание инфильтрующегося воздуха;
- сравнить расходы на водяное и воздушное отопление в жилом здании которое будет находится в г. Якутске;
- в качестве наглядного примера подобрать приборы и сделать вывод.
Воздухонагреватель
Воздухонагреватель является основой системы воздушного отопления, на которую можно дополнительно установить системы вентиляции, кондиционирования, увлажнения электронной и ультрафиолетовой очистки воздуха.
Таблица 1
Расход газа
Модель G7XA 046-23А 061-24В 076-24В 092-35С 107-45Э
Природный газ 1,25 м3/ч 1,66 м3/ч 2,07 м3/ч 2,51 м3/ч 2,91 м3/ч
Сжиженный газ 1,8 л/ч 2,4 л/ч 3,0 л/ч 3,6 л/ч 4,2 л/ч
Расчеты
Исходные данные:
1. Место нахождения здания: г. Якутск.
2. Здание ориентировано: Восток.
3. Источник теплоснабжения: автономное.
4. Расчетная температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0.92: -54 °С.
5. Средняя температура отопительного периода: -20.6 °С.
6. Продолжительность отопительного периода: 256 суток [1].
* Студент. Научный руководитель: Конторусов С.Е., преподаватель кафедры Сопротивления материалов, кандидат технических, доцент.
* Преподаватель кафедры Сопротивления материалов, кандидат технических, доцент.
нагнетатель воздуха
Рис. 1. Схема работы стандартного воздухонагревателя с принудительной затяжкой
1. Теплотехнический расчет. Требуемое сопротивление теплопередаче:
Яотр = п ■ (4 - 4) / Мн ■ ав [м2 • °С / Вт]
где п - поправочный коэффициент на расчетную разность температур, зависит от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху (п = 1 по СНиП 23-02-2003);
4, 4 - расчетные температуры;
Л4 - нормируемый температурный перепад (для пола 2 °С, для потолка 3 °С, для стен 4 °С); ав - коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждающей конструкции; ае = 8,7 (Вт / м2 ■ °С).
1. R0mp = 1 • (22 + 54) / 4 • 8,7 = 2,18 [м2 • °С / Вт] R0mp = 1 • (22 + 54) / 3 • 8,7 = 2,91 [м2 • °С / Вт] R0mp = 1 • (22 + 54) / 2 • 8,7 = 4,37 [м2 • °С / Вт]
2. Расчет градусо-суток отопительного периода:
ГСОП = (4 - ta,n) • za,n
ГСОП = (22 - 20,6) • 256 = 10905,6 (°С • сут) Методом интерполяции находим R0rc°n:
Rorcon(mp. стена) = 4,9 + ((5,6 - 4,9) / 12000 - 10000) • (10905,6 - 10000) =
= 5,21 [м2 • °С / Вт] Ro^imn) = 7,2 + ((8,2 - 7,2) / 12000 - 10000) • (10905,6 - 10000)= = 7,65 [м2 • °С / Вт] Roгcoп(потолок) = 6.4 + ((7,3 - 6,4) / 12000 - 10000) • (10905,6 - 10000) =
= 6,81 [м2 • °С / Вт]
R0rcon (окна / дверь) = 0,75 + ((0,8 - 0,75) / 12000 - 10000) • (10905,6 - 10000) =
= 0,77 [м2 • °С / Вт]
3. R0 выбираем максимальное из R0mp и R0rcon.
4. К = 1 / R0.
Таблица 2
Теплотехнический расчет
Наименование ограждающей конструкции R0mp [м2 • °С / Вт] R0rcon [м2 • °С / Вт] R0 К = 1 / R0
Наружная стена 2,18 5,21 5,21 0,19
Потолок 2,91 6,81 6,81 0,15
Пол 4,37 7,65 7,65 0,13
Окна - 0,77 0,77 1,3
Наружная дверь - 0,77 0,77 1,3
2. Расчет теплопотерь здания.
Теплопотери через ограждающие конструкции помещений складываются из теплопотерь через отдельные ограждения или их части:
аогр = А • К • п • (4 - 4) • (1 + ад
где А - расчеты на площадь;
К - коэффициент теплопередачи ограждению; в - добавочные потери теплоты в долях от основных потерь, определяемые ориентацией здания; в2 - прочие потери = 0,05.
Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха в помещениях:
аи = 0,28 • I • Р • с • (4 - 4) • К
где Ь = ЗА (3 - удельный нормативный расход; 3 м3/час на 1 м2 жилых помещений);
Р - плотность воздуха (1,2 кг/ м3); с - удельная теплоемкость воздуха (1кДж/кг • °С).
Бытовые тепловыделения в жилых помещениях:
Ябьш = 10 А где А - площадь пола жилого помещения.
пмечеш. 'И}» К 1+1/! 8
°Гро*- и А«1 н.
ч п Срч*.- Л/ЮЬ
; 1 г 3 Г Г 7 ! } 10 1! и /5 11 /Г
не С 5,Г М 11,1 ?г 0,10 о,ог /*/»
0к С ',! иг п 1,} О,,0 0,0! Ьи 111,11
по* - 1 1,1 о,п - 0,0! и, г» Ч
НС С 1 И \ г ь °/> 0/0 90Г 1,1 г ИК
Слали!/ *2о'с НС в 4 о \1 1) 0,1) о,ю 0,0[ 'А 10',11 ///> »/,!>
ОК с Я" !,! г, гг ?> 1,1 0,ю 0,0г 1,1! гч»< "»,'/ К>,«
ПОП - 1 ?» - о,о{ 1,0! ¡Г,II (),») (Г
1С с >.г Г С\ю Оог VГ IV, II /ГО,)' г»,»
*ёл) Г/ННъ) кс 3 г ), г о гг 0,') 0,0Г в»; </о 91,1)
ОК 3 1,Г г, и ?! и 0,0 Г 1,Ю ЛГ,« 2ч, г»
Г)0п - ( 1 1 ?! 0,п - ООГ /,ог Г/,1) И" (0
*< Ю-Л ь> г,а }) V) 0,0 г № К/1!
Н ю //<■ и г, и }1 VI 0 <5,5/" II,/I
'оглинв ¡1 у-ге'с Кс ю-г (С 1,1 %п ?) V) й о,»/ О,0Г
ОК к>-а '/Г «г 1,!Г 71 »» гп,«)
ОК ю 1,Г 1,Г VI" ?> 5/) 0 ¿г»,» 1ц н
01 /0-1 К* 1,! 2,1! 7» 0 0,0Г Щн
101 - 9<Г 1 9,т 71 0,0 - ш )1,'1 и
Не. и 1 и п в/} 0 ш 11,и
1С 3 2 V п 0,') 0,0! в'Г 1,ю Н) 11,11 V)!,»»
ПК и '/Г иг п 1,1 0 0,ОГ 1,01 гг>,/1 1,1,11
П0/\ " У, Г > V п о,/) ■ о,ог 1,о г 41, >1 и 41,»
Н 1 п V) 4 «г »,*> к!/) (1,п
101 - >,г > 1,' « 0,0 - »,<)Г '<1,)1 пи И»
н,0 1» п ЬН 0,0( 2ц, II Н Г,»))
^оиуьвщ , -г1/?'( НС в <1 п,1 п ',') 0,1 С 0,0г 1,1! 1)1,1
к ю 1 1,1 и 0/1 0 о,ог ЮГ 11,11 11,11 )о,»)
ОК ю Ы 1,'Г 31 1,1 0 1,1п 111,н 111,11 УН»'
ПОЛ - е,г ; п 0,/> - 0,0г 1М (1,11 а 60, ¡1
г<р=
Рис. 2. Расчет потерь теплоты 1-го этажа
Примечание: НС - наружная стена; ОК - окно; НР - наружная стена; В - восток; Ю - юг; З -запад; С - север.
/ ¿t Явь . V-e,,. Zftfr *
а h <Y A«
Jl-U 9/WMf , 1 г ъ •i г 6 г / /0 0 /г п /г
"t с i i, г 5. г 4» 0,1 о 0,or W Ji
о,,«*» / '2"v *t а Hi 7» 0,/J 0/0 O, or '/г !o(,íf 71/, if >11,1'
О* с г, г Г lie ft /,) 0,10 0,0 r »«)! til,'
ПОЛ - !,! 1 t,< л «,') (if) - 1,°г ц« <tf> Ir t>, ti
Соотк*, *г0'с «с с ),Т n,i h d^/J 'f»,M 1,1 г ill,at /f»« »!,«
Of с 1, г if t, if » It,tit O,f0 ^or Iflt 14,il ?//,/; tf >,'
ПОЛ - V 1 i,r II,» - f/РГ 1,'Г Ir, It /1« is 1 hn
Не с и U t » 0,1) /a,Hl 0,10 O,0f 1,11 "Mr /и, )l 14,1
к с ) г (,> h '!>. 0,4 Q or V )f, If X,« fb,17
OJÍ 3 1,Г '/Г lit Ь 0,0 f 9 or 1,1 í ÍI, oj lu.n V«l)
not1 - s 1 С »> l>,)l - to; ÍO.fr ri'1 So rt'l
Iter*ни НТО» Ълоиубс/ил , */7'с "С б V И Ц1 h lit,> 0,ro Qor 1,1' IH.II 19, ff
к i i' l< n •,l> О 0,0 r 1,0! It, II »,11 5o, oj
Иг « Uf n 1,1 ¡10,1 0 о, or 1,0' tl',1) In,и SO,»/
поп - t n 0,11 <n,lv 0,0 r 1,0 Г 11.11 fill ir >
Ж и 1 гг u я 0 О,'Г 1,01 H» Wir 4«
г '•"imj, *го с НС i \г \> II,t 1V /Д1) 0,0 f 0,0 г V Wll 'ft
Of к f 1,Г iir <,> if,» 0 0)ОТ 1,ti- гц»
пол - i i ( л« - 0,01' nt f'/') (0 fl.i,
/Cofibdop , *2.0°с НС 3 0,f \i 1,' lb 0,4 <P„or 0,0? ¥ по/ ír.fí
"С И-4 i/f г, fi- ?> 4lr o,or °,0Г 1,1 H,h Krt
кс к> ',Г w ar Ji 0/9 >/, fr 0 W 1,0 г U.tl !«л
^ялч/алг "с *>'S ',Г it Ur г» v> 0 а, о г 1,ОГ »It Hit
Ole Ю-Л 1,1 hs i'r 9сг 1,1 III.«
OK ю if '/f Ur ?» ht^T 0 °,0Г tor u>,n «if *цн
ot *М '•f h f ill 1,1 гц>г 0 1,01 гк,н
пол г г 1 it 0,11 I'.ii - о,ог 1М >r,u ir U/t
г«.
Рис. 3. Расчет потерь теплоты 2-го этажа
Примечание: НС - наружная стена; ОК - окно; НР - наружная стена; В - восток; Ю - юг; З -запад; С - север.
5. Яобщ = Qi этаж + Q2этаж = 6878,09 + 6546,9 = 13424,99 = 13,5 (кВт)
Подбор отопительных приборов и расчет расходов Водяное отопление:
1. Котел газовый настенный Aristón clas system 15 CF.
2. Мощность: 17 кВт.
3. Расход природного газа: 2,0 куб. м/ч [3].
4. Расходы:
2,0 м/ч • 24ч = 48 куб. м. 48 куб. м • 365 дней = 17520 куб. м. в год. Стоимость 1 куб. м. газа = 3,8 руб. 17520 • 3,8 = 66576 руб. (затраты на один год).
Воздушное отопление:
1. Воздухонагреватель №Муга, печь G7 061 80+ G7XA06-24B.
2. Мощность: 18 кВт.
3. Расход природного газа: 1,66 куб. м/ч [4, 5].
4. Расходы:
1,66 куб. м/ч • 24ч.= 39,84 куб. м.
39,84 куб. м. • 365 дней = 14541,6 куб. м. в год.
Стоимость 1 куб. м. газа = 3,8 руб.
14541,6 • 3,8 = 55258,08 руб. (затраты на один год).
* * *
В условиях крайнего Севера давно используют две системы отопления: Воздушное и Водяное.
Каждая имеет свои плюсы и минусы. Теоретическое сравнение двух вариантов систем отопления, после технических расчетов выявило следующее: 1) расходы на эксплуатацию воздушного отопления на год, меньше на 11317,92 руб., чем при эксплуатации водяного отопления; 2) при аварийной обстановке печи, нет опасности замерзания системы отопления; 3) малые потери тепла, так как воздух из помещения после смешивания с наружным воздухом, подается обратно;
В связи с выше предложенными достоинствами, предлагаем внедрить проект в практику. И произвести сравнение вариантов по практическим результатам внедрения.
Список литературы:
1. СНиП 23-101-99*. Строительная климатология / Госстрой России. -М.: ГУП ЦПП. 2003. - 114 с.
2. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: учеб. для вузов. - М.: Стройиздат, 1991. - 480 с.
3. Котлы газовые напольные [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.bautheIm.ш/catalog/?tip_id=887&creater_id=933&model_id=2796
4. Прайс-лист на оборудования [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.gastech.ru/CENI/ALL_Price.htm.
5. Современные системы отопления с газовыми воздухонагревателями [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ecothermo.ru/airheating.html.
