CC BY
19УДК: 662.612 — 428.4 Петрикевич Л.В., аспирант
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
Национальная академия природоохранного и курортного строительства, Украина
Анотащя
Виявлено доцшьшсть застосування низькотемпературного опалення з точки зору скорочення витрат тепла на пщ^в вентиляцшного повггря. У примщеннях iз значною часткою тепловтрат з вщпрацьованим вентиляцiйним повiтрям ефект вщ такого рiшення може досягти 20%.
Ключовi слова: системи опалення, променисте опалення, вентилящя.
Постановка проблемы и анализ основных публикаций.
Уменьшение запасов ископаемых топлив приводит к их постоянному удорожанию. Особенно ощутимо это для Украины, так как доля затрат энергии в жилищно-коммунальном хозяйстве нашей страны составляет около 40% суммарного энергопотребления экономики, что значительно превышает аналогичный показатель в европейских странах [1]. Таким образом, снижение энергозатрат на отопление помещений представляет собой важную задачу как для всей страны, так и для каждого потребителя тепла в отдельности. Достигнуть этого можно следующими известными способами:
- повышением эффективности работы существующего энергетического оборудования;
- применением нового экономного оборудования, такого как конденсационные котлы, тепловые насосы, солнечные коллекторы;
- увеличением термического сопротивления ограждающих конструкций зданий;
- утилизацией тепла отработанного вентиляционного воздуха;
- регулированием теплового потока отопительных приборов и, следовательно, производительности генератора тепла.
На наш взгляд, существует еще один эффективный способ снижения энергопотребления отопительных систем. Он связан с применением низкотемпературного лучистого отопления, которое позволяет использовать низкопотенциальное тепло окружающей среды с помощью специальных устройств (тепловых насосов, солнечных коллекторов, конденсационных котлов и т.д.) [2-5].
Целью настоящей работы является повышение эффективности применения систем водяного отопления за счет применения радиационных нагревательных приборов.
Исследование целесообразности применения
низкотемпературного отопления в жилых и общественных зданиях.
Нагревательные приборы в таких системах имеют развитую площадь поверхности и температуру, ограниченную нормативными документами. Так, СНиП 2.04.05-91* предусматривает следующие ограничения температуры поверхности для строительных конструкций со встроенными нагревательными элементами:
26°С - для полов помещений с постоянным пребыванием людей; 30°С - для обходных дорожек, скамей плавательных бассейнов; 31°С - для полов помещений с временным пребыванием людей; 28, 30, 33, 36, 38°С для потолков при высоте помещения, не превышающей соответственно 2,8, 3,0, 3,5, 4 и 6 м. [6].
Таким образом, средняя радиационная температура поверхностей обращенных в помещение, может значительно превышать таковую при конвективном отоплении. Следовательно, температура воздуха 1;в в таком помещении может быть понижена согласно графической зависимости, известной как первое условие комфортности [7]:
гР
Рис.1. Диаграмма теплового комфорта.
Как видно из рисунка, при = 19°С достаточно поддерживать температуру воздуха 1в=18°С, при 1К=20°С 1 = 16°С, при 1К=21°С 1 = 14°С. Возможная экономия энергии /О, %, для подогрева вентиляционного воздуха составит в расчете на 1м3/ч:
_ 0к Qtл
о*
0Кк _ тсАк _ тС(КВК - КН X 0 _ тсА _ тс(1ВЛ - КН X
АО _
Окк - Ол
КВК - температура воздуха в помещении при конвективном отоплении, принята равной 20°С;
IВЛ - температура воздуха в помещении при лучистом отоплении; где Qtк - количество теплоты, необходимой для подогрева наружного воздуха до температуры tВК ,
Qtл - количество теплоты, необходимой для подогрева наружного воздуха до температуры tВЛ ,
т - расход вентиляционного воздуха, с - изобарная теплоемкость воздуха,
tя=-180С - расчетная температура наружного воздуха для г.Одессы
[6].
Численные значения ДQ представлены в табл. 1:
Табл.1. Возможная экономия энергии для подогрева вентиляционного воздуха при снижении температуры внутреннего
воздуха и температуре наружного воздуха tя=-18°C
,°С 19 20 21 22
tвк°С 20 20 20 20
tвл°С 18 16 14 12,5
% 5,3 10,5 15,8 19,7
По результатам расчетов построен следующий график зависимости АО от (рис.1):
19
20
21
22
Рис.1. Зависимость ДQ, %, от
Примем, что средняя радиационная температура помещения поддерживается на уровне 1й=21°С. Тогда при доли вентиляции в суммарных теплопотерях помещения ЛQВ ,%, возможная экономия энергии для обогрева помещения AQП ,%, составит (табл.2):
Табл.2. Возможная экономия энергии для отопления помещения при снижении температуры внутреннего воздуха и наружной
температуре tя=-18°С.
ЛQ, % 15,8 15,8 15,8 15,8 15,8 15,8
30 40 50 60 70 80
лап ,% 4,7 6,3 7,9 9,5 11,1 12,6
По результатам расчетов построен график зависимости ,%, от
АОв ,% (рис.2):
Рис. 2. Зависимость возможной экономии энергии для отопления помещения AQП ,%, от доли потерь тепла на нагревание вентиляционного воздуха в суммарных теплопотерях помещения AQВ ,%.
Поскольку температура наружного воздуха изменяется в течение отопительного периода (в нашем случае от -18 до 8° С), рассмотрим влияние этого изменения на величину экономии тепла в системе отопления помещения. Примем, что теплопотери с вентиляционным воздухом составляют 45% от суммарных потерь тепла [8]. Тогда при средней радиационной температуре внутренних поверхностей 1я=21°С экономия энергии на подогрев свежего воздуха ЛQ, % и, следовательно, на обогрев помещения ^П ,%, составит (рис.3):
О 30,0
<1
% 20,0
-ДО -ЛОП
Рис. 3. Зависимость возможной экономии энергии для нагревания свежего воздуха ДQ, % и отопления помещения ДQП ,% от доли потерь тепла на
вентиляцию ДQВ,%
Выводы:
Как видно из графиков, можно сделать вывод о целесообразности применения низкотемпературного отопления с точки зрения сокращения расхода тепла на подогрев вентиляционного воздуха. В помещениях со значительной долей теплопотерь с отработанным вентиляционным воздухом эффект от такого решения может достигнуть 20%.
Литература:
1. Круковский П.Г., Тадля О.Ю., Метель М.А., Рархоменко Г.А. Анализ путей уменьшения энергозатрат за счет периодического снижения температуры воздуха отапливаемых помещений // Пром. теплотехника, 2008, т.30, №2, С.79;
2. Зайцев О.Н., Любарец А.П. Проектирование систем водяного отопления (пособие для проектировщиков, инженеров и студентов технических ВУЗов). Вена - Киев - Одесса, 200с., с.131 - 134;
3. Довмир Н.М. Низкотемпературные режимы систем отопления как предпосылка эффективного применения конденсационных котлов и тепловых насосов // Пром. теплотехника. — 2008. № 5 с. 62-68;
4. Долинский А.А., Драганов Б.Х. Тепловые насосы в системе теплоснабжения зданий // Пром. теплотехника. — 2008. № 6 с. 71-83;
5. Накорчевский А.И. Система теплоснабжения теплоавтономного дома // Пром. теплотехника. — 2009. № 1 с. 67-73;
6. СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование. Киев 1996;
7. Богословский В.Н. Теплообмен в помещении с панельно-лучистой системой обогрева // Водоснабжение и санитарная техника. — 1961. № 9 с. 23-28;
8. Гершкович В.Ф. Энергосберегающие системы жилых зданий. Пособие по проектированию // Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы». 2007.№8.
Abstract
Petrekevich LV, graduate student
Energy efficiency of low-temperature systems of water heating
National Academy of Environmental Protection and Resort Development, Ukraine
Revealed the feasibility of a low-temperature heating in the reduction of heat consumption for heating the ventilation air. In areas with a high proportion of spent heat ventilation air effect of such solutions may reach 20%.
Keywords: heating, radiant heating, ventilation.
