CC BY
43
ВОЗДУШНОЕ ОТОПЛЕНИЕ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА
Васильев Иннокентий Иннокентьевич Каменева Куннэй Ивановна
студенты, Северо-Восточный Федеральный Университет, РФ, г. Якутск
E-mail: 92ilolof@mail. ru Конторусов Сергей Егорович
научный руководитель, канд. техн. наук, доцент кафедры строительного производства, Северо-Восточный Федеральный Университет, РФ, г. Якутск
AIR HEATING IN THE FAR NORTH
Vasilev Innokentiy Kameneva Kunney
student, North-Eastern Federal University, Russia, Yakutsk
Kontorusov Sergey
candidate of Science, assistant professor of Novosibirsk State Technical University,
Russia, Yakutsk
АННОТАЦИЯ
Во всем мире уже 70 лет, начиная с 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.
ABSTRACT
All over the world for 70 years, since the last century, searching for ways to reduce power consumption. And in the Republic of Sakha(Yakutia), where the climate was not favorable and the duration of the period with a negative temperature ranges from 6.5 to 9 months per year, it will be appropriate to address the problem of energy saving.
Ключевые слова: проблема энергосбережения; воздушное отопление;
Keywords: the problem of energy conservation; air heating;
Воздушная система отопления состоит из теплогенератора, отвечающего за нагревание воздуха, и разветвленных воздуховодов, по которым теплые потоки попадают в обогреваемые зоны. Возможность совмещения воздушного
Created by DocuFreezer | www.DocuFreezer.com |
отопления с приточной вентиляцией в холодный период, с охлаждением помещений в летний период сближает воздушное отопление с вентиляцией и кондиционированием воздуха и определяет область его применения в промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданиях.
Принципиальная схема работы системы воздушного отопления выглядит следующим образом:
Рисунок 1. Схема работы системы воздушного отопления
Таблица 1.
Расход газа на воздухонагреватель
Модель 07ХЛ 046-23А 061-24В 076-24В 092-35С 107-45Б
Природный газ 1,25 м3/ч 1,66 м3/ч 2,07 мз/ч 2,51 мз/ч 2,91 мз/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. Месторасположение исследуемого здания: г. Якутск;
2. Ориентировка здания: Восток
3. Источник теплоснабжения: автономная котельная
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 [4, с. 21].
1)Теплотехнический расчет Требуемое сопротивление теплопередаче:
К0тр =в/Мн*ав [м2 * °С/Вт] (1)
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); tвtн — расчетные температуры;
Atн — нормируемый температурный перепад( для пола 2 °С, для потолка 3 °С, для стен 4 °С);
ав — коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности
л
ограждающей конструкции; ав = 8,7 (Вт/ м *°С); 1)
Котр = 1 *(22+54)/4*8,7=2,18 [м2 * °С/Вт] К(тр = 1*(22+54)/3*8,7=2,91 [м2 * °С/Вт] Котр = 1 *(22+54)/2*8,7=4,37 [м2 * °С/Вт]
2) Расчет градусо-суток отопительного периода:
ГСОП = (и- 0П)*2ОМ(2) ГСОП = (22-20,6)*256 = 10905,6 (°С*сут)
ГСОП
Методом интерполяции находим Я0 :
кгтп (Нар. стена)= 4,9+((5,6-4,9)/12000-10000)*(10905,6-10000)=5,21 [м2 *
°С/Вт]
Я0ГСОП (пол)= 7,2+((8,2-7,2)/12000-10000)*(10905,6-10000)=7,65 [м2 * °С/Вт]
ЯоГСОП (потолок)= 6.4+((7,3-6,4)/12000-10000)*(10905,6-10000)=6,81 [м2 *
°С/Вт]
ЯоГСОП (окна/дверь) = 0,75+((0,8-0,75)/12000-10000)*(10905,6-10000)=0,77
[м2 * °С/Вт]
3) Я0 выбираем максимальное из Я0тр и Я0ГСОП
4) К=1/ Я0 (3)
Теплотехнический расчет
Таблица 2.
Наименование ограждающей конструкции Ко7 [м * °С/Вт] О ГСО11 Ко [м2 * °С/Вт] Яо К=1/ Яо
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:
догр=Л*К*п*(tв-tн)*(1+zp) (4)
где: Л — 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:
£>и = 0,28*Ь*Р*е*( tв-tн)*K (5)
3 2
где: Ь=3Л (3 — удельный нормативный расход; 3 м /час на 1 м жилых помещений);
Р — плотность воздуха (1,2 кг/ м ); с — удельная теплоемкость воздуха (1 кДж/кг* °С); Бытовые тепловыделения в жилых помещениях:
абыт = 1ОА (6)
где: А — площадь пола жилого помещения;
Наименоеание помещения Наим. Огражд Ориен тация Размер Площадь А, ш2 п*{ЬИи) К 0 Добавк и 1+1(3 Цоф Ци 05ип □ □Ьщ
а (1 ориент прочи е
1 этаж 2 3 4 5 6 7 3 9 10 11 12 13 14 15 16
Кухнл г +13 С НС в 2,19 2.5 4,035 72 0,19 55,2 0.1 0,05 1.15 63,43 46,367 109,346
НС ю 3 2,5 13,56 72 0,19 253,9 0 0,05 1.05 266,6 213,23 479,373
НС 3 4 2.5 3,56 72 0,19 117,1 0,05 0,05 1,1 123,3 93,365 227,176
ОК в 1.2 1.2 1,44 72 1,3 134,3 0.1 0,05 1,15 155 113,22 263,22
ОК ю 1.2 1.2 1,44 72 1,3 134,3 0 0,05 1.05 141,5 113,22 254,742
ОК 3 1.2 1.2 1,44 72 1,3 134,3 0,05 0,05 1,1 143,3 113,22 261,431
пол 3 4 23,2171 72 0,13 264,1 0,05 1.05 277,3 221,35 40,35 453,322
Гостиная,+20 С НС с 2,2 2.5 4,06 74 0,19 57,03 0.1 0,05 1.15 65,65 47,95 113,596
ОК с 1.2 1.2 1,44 74 1,3 133,5 0.1 0,05 1.15 159,3 116,36 275,671
пол 2,2 4 3,3 74 0,13 34,66 0,05 1.05 33,39 71,111 33 71,9993
Спальня, +20 С НС с 5 2.5 11,06 74 0,19 155,5 0.1 0,05 1.15 173,3 130,62 309,452
НС в 4 2.5 3,56 74 0,19 120,4 0.1 0,05 1.15 133,4 101,1 239,504
ОК в 1.2 1.2 1,44 74 1,3 133,5 0.1 0,05 1.15 159,3 116,36 275,671
пол 5 4 20 74 0,13 192,4 0,05 1.05 202 161,62 200 163,636
Котельная,+13 С НС в 1,31 2.5 4,525 72 0,19 61,9 0.1 0,05 1.15 71,13 51,993 123,135
пол 2,01 1.31 3,6331 72 0,13 34,05 0,05 1.05 35,76 23,604 36,331 27,9734
Л/П.+13 С НС 3 4 5 20 72 0,19 273,6 0,05 0,05 1,1 301 229,32 530,734
пол 0,3 4 3,2 72 0,13 29,95 0,05 1.05 31,45 25,16 32 24,6093
Рисунок 2. Расчет потерь теплоты 1-го этажа. НС — наружная стена; ОК — окно; НР — наружная стена; В — восток; Ю — юг; З — запад; С —
север
НаименоЕание помещения Наим. Огражд Ориен тация Размер Площадь А, м2 n*(tB-tH] К а. Добавк и í+íp Цогр Ци Обыт ОоЁщ
а h ориент прочи е
2 этаж 2 3 4 5 S 7 3 9 10 11 12 13 14 15 16
Коридор, +13 С НС с 2,2 2,5 4,06 72 0,19 55,54 0,1 0,05 1,15 63,37 46,654 110,526
ОК с 1.2 1.2 1.44 72 1.3 134,3 0,1 0,05 1.15 155 113,22 263,22
пот 3 4 12 72 0,15 129,6 0,05 1,05 136,1 103,36 120 124,944
Игровая, +20 С НС с 5 2,5 12,5 74 0,19 175,3 0,1 0,05 1,15 202Д 147,63 349,743
НС в 4 2,5 3,55 74 0.19 120,4 0,1 0,05 1,15 133,4 101,1 239,504
ОК в 1,2 1,2 1.44 74 1.3 133,5 0,1 0,05 1,15 159,3 116,36 275,671
пот 5 4 20 74 0.15 222 0,05 1,05 233,1 136,43 200 219,53
Спальня. +20 С НС 3 4 2,5 10 74 0.19 140., 6 0,05 0,05 1,1 154,7 113,1 272,764
НС ю 3 2,5 6,06 74 0,19 35,2 0 0,05 1,05 39,46 71,571 161,035
ОК ю 1.2 1.2 1.44 74 1.3 133,5 0 0,05 1,05 145,5 116,36 261,313
пот 3 4 12 74 0.15 133,2 0,05 1,05 139,9 111,39 120 131,743
Спальня, +20 С НС в 4 2,5 3,56 74 0,19 120., 4 0,1 0,05 1,15 133,4 101,1 239,504
НС га 5 2.5 12,5 74 0.19 175,3 0 0,05 1,05 134,5 147,63 332,163
ОК в 1,2 1,2 1,44 74 1.3 133,5 0,1 0,05 1,15 159,3 116,36 275,671
пот 5 4 20 74 0.15 222 0,05 1,05 233,1 136,43 200 219,53
Всего Q 7714,72
Рисунок 3. Расчет потерь теплоты 2-го этажа. НС — наружная стена; ОК — окно; НР — наружная стена; В — восток; Ю — юг; З — запад; С —
север
5) Q общ = Qi этаж + Q2 этаж = 7,7 (кВт) (7)
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 [1]
4. Расходы:
2,0 м/ч * 24 ч = 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 Nordyne, печь G7 061 80+ G7XA06-24B
2. Мощность: 18 кВт
3. Расход природного газа: 1,66 куб. м/ч [2], [3]
4. Расходы:
1,66 куб. м/ч * 24 ч.= 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)
Вывод
В условиях крайнего Севера 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 эксплуатации.
Список литературы:
1. Котлы газовые напольные [Электронный ресурс] — Режим доступа — URL:
http://www.bautherm.ru/catalog/7tip id=887&creater id=933&model id=2796
2. Прайс-лист на оборудования [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.gastech.ru/CENI/ALL Price.htm
3. Современные системы отопления с газовыми воздухонагревателями [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http: //ecothermo. ru/airheating.html
4. СНиП 23-101-99* . Строительная климатология / Госстрой России. М: ГУП ЦПП. 2003. — 114 с.
5. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и
вентиляция: Учеб. для вузов. М.: Стройиздат, 1991. — 480 с.
