Исследование теплового режима зданий Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

120

А. Т. Королев

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА

УДК 620.9

А.Т. Королев

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ЗДАНИИ

В настоящее время в России, также как в промышленно-развитых странах мира в середине 70-х

- первой половине 80-х гг., важным является решение задач эффективного использования энергии для преодоления экономического кризиса и последующего устойчивого развития экономики РФ в целом и ее регионов. С целью повышения эффективности энергопотребления в последнее время практикуется на законодательном уровне применять энергетическое обследование зданий, сооружений и других объектов [1]. Это мероприятие проводится с целью выявления и последующего устранения всех необоснованных потерь и перерасхода потребляемых энергоносителей и электрического тока. В процессе обследования осуществляется контроль детальной диагностикой всей системы снабжения. Отдельным этапом энергоаудита является анализ режима потребления, а также поиск оптимального варианта энергоснабжения.

Энергоаудит начинается сбором первичной информации, проведением замеров и исследованием системы. [2] Далее анализируются исходные данные и разрабатывается схема для конкретного предприятия, учитывающая в полной мере сменность работ, а также продолжительность потребления. Результатом такого комплексного обследования является детальный отчет о фактическом состоянии и недостатках, а также точные и полные программы, которые позволят избежать ошибок и необоснованных потерь и рационализировать потребление энергии. В одних случаях способами снижения расхода энергопотребления будет замена оборудования или отдельных узлов снабжающей системы, а в других смена тарифа и порядка расчетов с поставщиком энергии.

В Кузбасском государственном техническом университете (КузГТУ) , в связи с началом работ по оснащению корпусов системами автоматизированного регулирования отопления, возникла необходимость провести исследования тепловых режимов зданий, спрогнозировать возможности экономии тепловой энергии, а также принять верные технические решения при выборе схемы регулирования и установке оборудования.

Здания корпусов КузГТУ построены из кирпича, с толщиной стены приблизительно 70 см, первый корпус - 4 этажа, площадь - 17485 м2, второй - 3 этажа с площадью 4735 м2, окна в основном пластиковые, благодаря чему потери теп-

ла меньше, чем у старых деревянных, источник теплоснабжения - Кемеровская ГРЭС, температурный график 150-70 °С, система отопления элеваторная, нерегулируемая (тяжело это осознавать в 21 веке), однотрубная тупиковая система труб, отопительные приборы изготовлены из чугуна, схема теплоснабжения - открытая, вентиляция естественная. С 15.10.12 г. по 24.12.12 г. группа студентов ТЭ-091 проводила энергоаудит по корпусам 1 и 2 в угловых комнатах и сделала замеры температуры наружного и внутреннего воздуха, а также 24.12.12 г. проводилась съемка тепловизором марки FLIR T335 стен этих комнат. Замерялась разность температуры поверхности стены и температуры наружного воздуха.

Разница температуры между температурой стены и внутреннего воздуха (см. табл.1 и табл. 2) покорпусу 1 - 7 °С, а по корпусу 2- 3 °С при норме не более 4,5 °С.

Нормативный расход тепла на 1 м2 - 82 ккал. В холодное время 17.12.12 г. расход тепла 1 корпуса - 55 ккал, 2 корпуса - 81 ккал.

В аудиториях 1-го корпуса температура внутри помещения практически соответствует нормам

- 21,9 °С, а во 2-ом - не везде (15 °С).

По корпусу 2 внутренняя температура воздуха не соответствует нормам. На 1-ом и 2-ом этажах температура ниже нормы (15 и 18 °С), а на 3-ем из-за неотрегулированной системы отопления происходит перетоп помещения (25 - 27 °С).

Произведены прямые измерения температур помещений корпусов термометрами LCD-Thermo/Hygrometer фирмы Hama (табл.1-2), сняты показания по теплосчетчику фирмы «Взлет» и определен расход тепла на обогрев корпусов (табл. 3-4).

На основании первичных данных рассчитан часовой расход тепла на 1 м2 обоих корпусов. Можно сделать вывод - в период проведения измерений идет перетапливание зданий, во избежание которого предполагается обогрев помещений с переменным тепловым режимом здания в нерабочий период суток или в дни отдыха и праздников при пониженной температуре воздуха. По экспериментальным данным проведена усредненная оценка экономии тепловой энергии при внедрении дежурного отопления.

Экономия тепловой энергии при установке индивидуального теплового пункта определяется по выражению:

Теплоэнергетика

121

Таблица 1. Максимальные и минимальные температуры помещений первого корпуса с 15.10.2012 г. по 26.11.2012 г. в зависимости от температуры наружного воздуха

15.10.12 22.10.12 29.10.12 06.11.12 12.11.12 19.11.12 26.11.12

тах тт тах тт тах тт тах тт тах тт тах тт тах тт

+26 +24 +25 +22 +24 +22 +25 +21 +25 +21 +25 +21 +23 +20

+6 +7 +4 -4 +3 +1 -12

Таблица 2. Максимальные и минимальные температуры помещений второго корпуса с 15.10.2012 г. по 26.11.2012 г. в зависимости от температуры наружного воздуха

15.10.12 22.10.12 29.10.12 06.11.12 12.11.12 19.11.12 26.11.12

тах тт тах тт тах тт тах тт тах тт тах тт тах тт

+25 +22 +26 +22 +25 +23 +25 +22 +25 +22 +25 +22 +24 +21

+8 +6 +4 -4 +3 +1 -11

Таблица 3. Расход тепла на обогрев первого корпуса с 15.10.2012 г. по 26.11.2012 г., Гкал

15.10.12 22.10.12 29.10.12 06.11.12 12.11.12 19.11.12 26.11.12

6,5 6,417 7,209 7,791 7,151 7,136 8,475

Таблица 4. Расход тепла на обогрев второго корпуса с 15.10.2012 г. по 26.11.2012 г., Гкал

15.10.12 22.10.12 29.10.12 06.11.12 12.11.12 19.11.12 26.11.12

2,524 2,410 2,903 3,128 2,881 2,937 3,578

А0 = Л0П +Л0Н +Л0в +Л0И,

где АQп - экономия тепловой энергии от устранения перетопа зданий в осенне-весенний период, %; ЛQн - экономия тепловой энергии от снижения ее отпуска в ночное время, %; ЛQв - экономия тепловой энергии от снижения ее отпуска в выходные дни, %; ЛQи - экономия тепловой

энергии за счет учета теплопоступлений от солнечной радиации и бытовых тепловыделений, %.

Предполагается усредненное снижение температуры воздуха в помещений на Л/]нр =3 °С в

ночные часы (а = 8 ч/сут) и выходные дни (Ь = 1 сут/нед) при температурах 20, -8,2 и -39 °С [3].

Экономия тепловой энергии от устранения перетопа зданий весной и осенью ЛQп = 3,3 %

отпуска в ночное время аА?

8-3 100

ДО = ---Ю0= ' ' " ' = 3,55 %

н 24(£-£) 24(20 + 8,2)

Экономия тепловой энергии от снижения ее отпуска в выходные дни

ЬА^ ... 1-3 100

да=-

-100 =

= 1,52 %

7(£-0 7(20 + 8,2)

Экономия тепловой энергии за счет учета теп-лопоступлений от солнечной радиации и бытовых тепловьщелений

Д£ ... 1-100

Аа = -

-100 = -

= 3,55%

(определяется по таблицам при ^ = -39 °С).

Экономия тепловой энергии от снижения ее

(£-£>) (20+8,2)

Отсюда

АQ=3,3+3,55+1,52+3,55=11,92 %.

Таким образом, экономия от модернизации узла управления и внедрения дежурного отопления составит почти 12 % от годового теплопо-требления на отопление здания.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гаврилин, А. И. Введение в энергосбережение: уч. пособие/ А.И. Гаврилин, С.А. Косяков, В.В. Литвак [и др.]; под. ред. М.И. Яровского. - Томск, 2000. - 218 с.

2. Варнавский, Б. П. Учебное пособие по энергоаудиту коммунального хозяйства и промышленных предприятий / Б.П. Варнавский, А.И. Колесников, М.Н. Федоров. - М., 1998. - 108 с.

3. Строительные нормы и правила: СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование: утв. Постановлением Госкомитета СССР по строительству и инвестициям 28.11.1991. - Взамен СНиП 2.04.05-86; введ. 01.01.1992. - М., 1997. - 46 с.

□ Автор статьи:

Королев Александр Тимофеевич, доцент каф. теплоэнергетики КузГТУ, тел. 8(384-2) 39-69-55