CC BY
13УДК 697.11
ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ПОМЕЩЕНИЙ ПРИ АККУМУЛЯЦИИ ТЕПЛА ОГРАЖДАЮЩИМИ КОНСТРУКЦИЯМИ
Дихтярь Т.В., доцент, к.т.н., Илаев Г.А., к.э.н., Зайцев О.Н., профессор, д.т.н.
Академия строительства и архитектуры ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского»,
г. Симферополь, ул. Киевская181.
Аннотация. В выполненном исследовании показано что полученных данных свидетельствует о том, что затраты на эксплуатацию системы отопления и вентиляции можно сократить на 20% при использовании новой схемы организации тепломассобмена в цехах с естественным притоком наружного воздуха в помещение, за счет перенаправления холодного потока между нагревательным прибором и ограждающей поверхностью, путем обеспечения нормируемого перепада температур между ними и исключения дополнительных затрат на подогрев холодного воздуха поступающего в помещение.
Ключевые слова: инерционность, теплопроводность, ограждающие конструкции.
В современном мире одной из острейших проблем современности является снижение энергетических затрат на системы отопления в зданиях и сооружениях различного назначения, при этом теп-лопотребление производственных предприятий составляет большую часть от общего количества вырабатываемой тепловой энергии. В тоже время, в современных нормативных документах, действующих как в Украине, так и в Европейском Союзе не учитывается влияние локального перегрева термооболочки здания нагревательными приборами систем теплоснабжения или тепловыделяющим оборудованием. При этом термическое сопротивление ограждающих конструкций проектируется равномерным и не учитывает тепловых потоков в помещении.
Таким образом, исследования, направленные на совершенствование энергоэффективного использования систем теплоснабжения с управлением аэродинамики входящих воздушных потоков являются актуальными и отвечают современным тенденциям развития теплоэнергетики.
АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ
Согласно [1], превалирующие на отечественном рынке стеклопакеты не обеспечивают регламентируемый нормами [2] приток воздуха, что приводит к установке вентиляционных приточных отверстий непосредственно в помещении и, соответственно, поступлению холодного воздуха в рабочую зону помещения, что приводит к значительному увеличению теплопотерь и компенсируется увеличением расхода тепла в системе отопления. Однако,
такие мероприятия снижают показатели энергетической эффективности здания и не позволяют достичь максимально экономически оправданного использования топливно-энергетических ресурсов [3].
ЦЕЛЬ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ Цель работы - совершенствование систем отопления и вентиляции на основе снижения локального перегрева ограждающих конструкций нагревательными приборами системы отопления, что обеспечивает уменьшение энергозатрат и улучшение условий эксплуатации ограждающих конструкций.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ АНАЛИЗ
Для решения поставленной задачи было предложено теплоизолировать наружную поверхность отопительного прибора (обращенную к стене) и устанавить оконный проветриватель в нижней части стеклопакета. Так свежий воздух беспрепятственно и с наименьшим сопротивлением смешивается с воздухом за нагревательным прибором и уже теплой струей не отличающейся температурой от окружающей среды восполнит помещение необходимым притоком, а перегрева ограждающей конструкции не происходит, поскольку температура струи принимает значение температуры в помещении. Как показывают расчеты [1], для организации такого процесса перепад температуры между теплоизолированной и ограждающей поверхностями должен быть не более 10 оС. В этом случае достигается нисходящее направление движения холодного воздуха между нагревательным прибором и ограж-
дающей конструкцией. визора Testo 882 с учетом требованием [2] и [4]. Па
Данный вывод был подтвержден в результате рисунках срез температуры дан на высоте 400 мм от выполнения эксперимента с использованием тепло- плоскости пола.
60,4 'С
50,0
7,6 °С
Рис. 1. Снимок поверхности нагревательного прибора, температура поверхности +60 °С
seno
íS.0
¿ao
no
зао
ДО
?f\n
un
10. ü
u
Рис. 2. Термограмма поверхности внешней ограждающей конструкции Минимум —11 оС. Максимум - 47,8 оС. Среднее значение - 20,8 оС
Рис. 4. Термограмма поверхности внешней ограждающей конструкции Минимум — 12 оС. Максимум — 47,7 оС. Среднее значение — 19,4 оС
тем, что в данном месте осуществляется подача теп-
Анализируя полученные данные, выявлено
лоносителя, т.е. данная область имеет наибольшую
некоторое повышение температуры в зоне за нагре-
_ _ температуру. Повышение же на несколько градусов
вательным прибором и резкое повышение в боковой
_ _ температуры внешней стены за отопительным при-
торцевой части. Скачок температуры объясняется
бором - тем, что изолируется лишь задняя поверх-
ность, при этом верхний и нижний торец выделяют тепловой поток согласно расчетам.
Однако, для применения предложенных мероприятий был выполнен экономический расчет для зданий различного назначения. Сравнение производилось для предложенной системы с локальным теплоизолированием поверхности нагревательных приборов со стороны наружного ограждения с типовым решением.
К расчету приняты следующие здания: главный корпус ремонтно-производственной базы на 100 спецмашин по уборке городов, областное отделение Сбербанка и 9-этажный жилой дом с поквартирным отоплением. Температурные зоны представлены горо-
Результаты технико-э
дами Росто-на-Дону и Симферополь.
Расчет проводился согласно [5, 8-9] для зданий с равнозначными низкотемпературными системами отопления, т.е. материалы труб, виды отопительных приборов и режимы регулирования для каждого из них одинаковы, учитывались также затраты на принятые термостатические клапаны, на установку оконных проветривателей, трудозатраты на применение теплоизоляции, ее цена, экономия электрической и тепловой энергии при эксплуатации предложенного метода [5-7, 10-12]. Результаты расчетов приведены в гривнах и сведены в таблицу.
Таблица 1
номических расчетов
^^^^^^^ Город Назначение здания --— г. Ростов-на-Дону г. Симферополь
Типовое решение С использ. меропрятий Типовое решение С использ. меропрятий
Главный корпус РПБ на 100 спецмашин по уборке городов 584620 467696 427520 342016
9-этажный жилой дом, блок-секция «Г» 90720 72576 83990 67122
Областное управление АО «Сбербанк» 108785 87028 95180 76144
Как видно из сводной таблицы наибольшая экономия получена для производственных зданий, что объясняется большими размерами таких зданий и соответственно большими теплопотерями. Величина экономии за счет уменьшения мощности механической вентиляции будет варьироваться в зависимости от количества людей находящихся в помещении.
Выводы
Анализ полученных данных свидетельствует о том, что затраты на эксплуатацию системы отопления и вентиляции можно сократить на 20% при использовании новой схемы организации тепломассобмена в цехах с естественным притоком наружного воздуха в помещение, за счет перенаправления холодного потока между нагревательным прибором и ограждающей поверхностью, путем обеспечения перепада температур между ними до 10 оС, и исключения дополнительных затрат на подогрев холодного воздуха поступающего в помещение.
Получен срок окупаемости (5,1 год) и коэффициент экономической эффективности (0,15). Выше сказанное позволяет сделать вывод, что предложенные разработки могут считаться экономически эффективными.
Список литературы
1. Рябова Е., Богатикова Н. «Совершенствование систем отопления в помещениях с естественным притоком свежего воздуха». MOTROL, 2014, Vol 16, №5, с. 239-242.
2. ДБН В.2.5-67.2013. Отопление, вентиляция и кондиционирование. - К.: Мшрегюнбуд Украши, 2013.
3. Зингер Н.М. Гидравлические и тепловые режимы теплофикационных систем. М.: Энергоатомиздат, 1986.
4. Гершкович В.Ф. Альбом рекомендаций по применению современного эффективного оборудования в системах отопления и горячего водоснабжения зданий при централизованном теплоснабжении К.: КиевЗНИИЭП, 2003.
5. Отставнов А.А. К технико-экономическому обоснованию устройства систем водяного отопления. -М.:С.О.К.,-2005 -№1,2005.
6. Денисихина Д.М., Бассина И.А., Никулин Д.А., Стрелец М.Х. Численное моделирование автоколебаний турбулентной струи, истекающей в прямоугольную плоскость // ТВТ. 2005. Том 43. №4 - с. 568-579.
7. Гримитлин А.М., Дацюк Т.А., Денисихина Д.М. Математическое моделирование в проектировании систем вентиляции и кондиционирования: монография
/ А.М.Гримитлин, Т.А.Дацюк, Д.М. Денисихина.- СПб : АВОК Северо-Запад, 2013. - 192 с.
8. Борисенко К.А., Зайцев О.Н. Современные системы обеспечения теплового режима зданий // Труды Междунар. научно-технической конф. «11-ой Европейский форум энергетиков». - Opole (Poland). - 2008.-С. 247-252.
9. Lubarec А.Р., Zaitsev O.N. Power saving technologies in modern systems of water heating // Motro-lyzacja I energetyka rolnictwa. Lublin: Motrol, 2009, .№11, p.214-219
10. Довмир Н.М. Низкотемпературные режимы систем отопления как предпосылка эффективного
применения конденсационных котлов и тепловых насосов // Пром. теплотехника. — 2008. № 5 с. 62-68;
11. Накорчевский А.И. Система теплоснабжения теплоавтономного дома // Пром. теплотехника. — 2009. № 1 с. 67-73
12. Юрченко О., Любарец А., Дихтяръ Т., Зайцев О. Экспериментальные исследования колебаний скорости в сильнозакрученной газовой струе с прецесси-рующем вихревым ядром // Труды международной конференции «Энергия -2010», Lublin: Motrol, 2010, сб. № 12С, с.266-272
