В хорошо изолированном ДНЭ многие источники бесплатного тепла существенно снижают тепловую потребность по сравнению с плохо изолированном домом. Количество этой бесплатной энергии может сильно колебаться на протяжении дня. Поэтому отопительная система должна быстро и точно реагировать на эти колебания, чтобы эффективно использовать бесплатную энергию. Подача тепла должна и регулироваться и, при отсутствии потребности в тепле - прекращаться. В интересах динамичного регулирования

общая масса отопительной системы должна быть как можно меньше по отношению к количеству отданного тепла. Хорошо зарекомендовали себя в плоские обогреватели с небольшим содержанием воды, конвекторы, или так называемые рамочные обогреватели.

Важное значение имеют специальные термовентили со встроенным приспособлением аналоговой регуляции Эффективны также системы воздушного отопления, комбинируемые с системами многократного использования воздушного тепла Не рекомендуется из-за инерции системы отопления полов, если они не связаны с использованием аккумулированной солнечной энергии. Отопительные системы должны быть хорошо продуманы на основании расчетов отопительной сети. С помощью предохранительных вентилей или дифференциального насоса нужно следить, чтобы регулирующие вентили не перегружались при малой потребности в тепле. Нельзя также отказываться от общей центральной регуляции отопления, которая уменьшает или увеличивает приток тепла в зависимости от смены дня и ночи, а также отключает систему при отсутствии потребности в тепле

Передача тепла. Критерием выбора для системы передачи тепла должно быть преимущественное потребление энергии и выброс вредных веществ на единицу произведенного необходимого тепла. Принимая во внимание малое теплопотребление односемейного ДНЭ, хорошим выбором с финансовой точки зрения является газ-комби-терм (отопление жилья с одновременным нагреванием воды). Газ-комби-терм является газовой колонкой с автоматическим регулированием мощности, которая греет воду в отопительной системе, поддерживающей заданную температуру в каждой комнате отдельно. Она же одновременно поддерживает горячей (60оС) воду в теплоизолированном баке для хозбытовых нужд. По желанию этот бак может быть соединен с солнечным коллектором, что окупается за несколько лет. Управляет работой всей системы блок автоматики.

Техника использования теплоты продуктов сгорания

Принимая во внимание сохранение первичной энергии и общую энергетическую нагрузку на окружающую среду можно признать наилучшим решением механизм использования теплоты продуктов сгорания. Большие капитальные вложения этой системы окупаются благодаря лучшему использованию энергии (для газа около 10%) и долгим циклом работы.

При большом количестве потребляемой энергии или при соединении нескольких домашних хозяйств возможно использовать теплоэлектроцентрали (тепло от дизельной, угольной либо газовой теплоэлектростанции). Это является наилучшим выходом при условии коротких коммуникаций.

В связи с возможностью рекуперации тепла воздуха рекомендуется использования воздушных отопительных систем вместо систем с панельными радиаторами и горячей водой. При этом объем воздуха, принесенного системой обмена, нагревается в заданном режиме. Хотя такие отопительные системы оказываются очень дорогими в сравнение с обычным паровым отоплением, они все же они имеют еще и такое преимущество, как интегрирование с системой вентиляции.

В одноквартирном доме коммуникации для горячей воды должны быть запланированы очень короткими, поскольку в таком случае можно реально сократить потери тепла. С помощью таймера необходимо также прекращать подачу тепла в периоды, когда потребности в тепле нет.

Получение горячей воды с помощью солнечной энергии. Для частичного домашнего хозяйства это является самой эффективной возможностью использования обновляемой энергии. Солнечные батареи могут обеспечить около 50% годовой потребности в горячей воде. Причем с мая по сентябрь они могут полностью обеспечивать эту потребность. При недостатке солнечного света данная система обеспечивает по крайне мере подогрев воды в верхней части теплообменника. Таким образом можно обеспечивать рациональное распределение энергии между системами. Все компоненты системы, такие, например, как коллекторные пластины, теплообменники, теплокоммуникации могут быть смонтированы в соответствии с потребностью и рационально соединены между собой. Установку можно провести своими силами и таким образом уменьшить общую стоимость.

Не рекомендуются системы отопления с использованием электроэнергии. Рефлекторные отопительные системы (например, электроаккумуляторное отопление) не могут быть рекомендованы с экологической точки зрения, так как использование первичной энергии и выбросы более чем в два раза превышают аналогичные показатели систем на горючем топливе. Электрические теплонасосы с точки зрения использования первичной энергии и выброса вредных веществ приблизительно настолько же эффективны, как и газовые отопительные системы. К тому же, электрические теплонасосы значительно дороже газовых систем.

экологический природный цивилизация

Контрольные задачи

Произведите экономическую оценку и анализ возможности получения дополнительной прибыли для энергосистемы, в которую входят 5 ТЭС.

Себестоимость тепло- и электроэнергии:

Сm = 32 р./Гкал;

Сэ =0,4 р./кВт·ч.

Цена отпускаемой тепло- и электроэнергии:

Цm = 70 р./Гкал;

Цэ = 1 р./кВт·ч.

Данные для расчета

Определим относительный коэффициент выброса (для каждого загрязняющего вещества):

Е = П / Ф = ?iAimi(1) / ?iAi(0) (1)

Где, П - максимальная допустимая концентрация;

Ф- фактическая концентрация;

Ai - относительная опасность выбросов;

mi - масса выбросов.

Е=8,233/6,318=1,303

Оценивается величина экономического коэффициента:

в случае невыполнения нормативов (Е > 1)

К = lg E - 1(2)

К = lg (1,303) - 1= -0,885

Подсчитаем прибыль энергосистемы:

Электроэнергия: Цэ- Сэ=1-0,4=0,6 руб./кВт·ч.,

Прибыль: Wэ* К =12,40*0,6= 7,44 млн.руб

Тепло: Цт- Ст=70-32=38 руб. /Гкал;

Прибыль: 2168*38=82384 руб.

По=7440000+82384= 7522384 руб.

Дополнительная прибыль составит:

П = По [(lg E + 1) - 1]= По (К-1) (3)

Помимо вышеперечисленных аспектов пассив­ного энергосбережения также стоит упомянуть о новейших решениях с привлечением высоких техно­логий. Такой подход требует внесения значительных и порой радикальных изменений в распространен­ную в нашей стране схему централизованного ото­пления. Большой эффект может быть также получен за счет частичной реконструкции систем отопления.

Существует несколько различных путей повыше­ния эффективности отопительных систем жилых до­мов, отличающихся как объемом затрат при их реа­лизации, так и ограничениями применения.

Наиболее консервативный путь энергосбережения для варианта теплоснабжения от ЦТП – это уста­новки в домах на приборах отопления индивидуаль­ных термостатических регуляторов. Как показывают исследования, внедрение комплексной автоматиза­ции позволяет снизить теплопотребление дома в це­лом (по сравнению с элеваторным узлом) на 15–20 %. Зарубежный опыт показывает, что индивиду­альный учет тепла в комбинации с возможностью регулирования теплопотребления дает экономию теп­ла до 25 %. Эта схема сегодня реализуется в поквартирных системах отопления, например, в экспери­ментальных проектах.

С другой стороны, разработчики и строители но­вых жилых зданий все чаще приходят к выводу о значительных преимуществах современных децен­трализованных систем отопления перед традицион­ными централизованными системами. Не секрет, что в последние годы работа систем центрального отопления почти повсеместно значительно ухудши­лась по причине хронического недофинансирова­ния и износа оборудования. Поэтому часты аварии, остановки и банальный обман потребителя, когда умышленно понижаются давление и температура в теплоцентралях, и потребитель недополучает тепло, исправно за него платя. Такие негативные моменты сведены в системах децентрализованного отопле­ния к минимуму.

Еще одним преимуществом децентрализованных систем оказывается гибкое регулирование мощнос­ти, позволяющее сильно уменьшать ее или полнос­тью отключать систему в случае ненадобности, на­пример, при потеплениях. Кроме того, важным фак­тором можно считать также минимальные теплопо­тери в тепловых сетях, поскольку потребление тепла происходит в непосредственной близости от места его производства, то есть в целом децентрализован­ные системы имеют гораздо больший КПД, чем сис­темы центрального отопления.

Еще одной альтернативой традиционному цент­ральному отоплению в последнее время становится электрическое отопление, которое прежде не на­ходило в России широкого применения и счита­лось убыточным (в 1995 году отапливалось менее 1 % жилого фонда). В то же время доля электричес­кого отопления в Финляндии, Швеции и Дании дос­тигает 50 %.

Но отношение к этому виду отопления быстро меняется в связи с неуклонным подорожанием всех энергоносителей. Причем потенциал роста цен до уровня мировых самый большой у газа, и минималь­ный - у электроэнергии.

Очевидно, из-за этого в последние 3-5 лет произо­шел бурный рост числа систем электрического ото­пления. Например, в Екатеринбурге в течение 2000 г. более 15 % вновь построенного жилья было оснаще­но кабельными системами подогрева пола.

Уже сейчас комбинированные системы электри­ческого отопления не дороже при создании и в эксп­луатации, чем система центрального отопления, и это преимущество будет только расти со временем.

В 2016 году частные потребители тепла в Украине получают тепло из следующих источников: 1. Наиболее распространенный - от электричества, электрокотлы, электрокамины, электрообогреватели... Источником без подробностей в большинстве случаев является "энергия …

Более полугода изучаю вакуумные солнечные трубки длиной 1800 внешним диаметром 58мм внутренним 43-44мм. Внутренний объем трубки - 2,7 литра. Иногда на активном ярком солнце мощность трубки показывало около 130-150Вт, но …

Закрытые геотермальные системы, обеспечивающие только горячее водоснабжение. В зависимости от расположения места сброса и источника питьевой воды могут быть использованы три вида схемного решения. Схема (рис. 2.6.). Геотермальная вода подается …

Описание:

Повышение энергоэффективности зданий может быть достигнуто за счет повышения уровня теплозащиты оболочки здания и совершенствования систем отопления и вентиляции.

Поквартирная система вентиляции с утилизаторами теплоты

Пилотный проект жилого дома

С. Ф. Серов , ООО «МИКТЕРМ», otvet@сайт

А. Ю. Милованов , ООО «НПО ТЕРМЭК»

Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» предусматривает значительное снижение энергопотребления системами отопления и вентиляции жилых зданий.

Проектом приказа Министерства регионального развития Российской Федерации планируется ввести нормируемые уровни удельного годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию. В качестве базового уровня энергопотребления вводятся показатели, соответствующие проектам зданий, выполненным по нормативам 2008 года до ввода в действие федерального закона.

Так, постановлением Правительства Москвы № 900-ПП удельное потребление энергии на отопление, горячее водоснабжение, освещение и эксплуатацию общедомового инженерного оборудования в многоквартирных жилых домах установлено с 1 октября 2010 года на уровне 160 кВт·ч/м 2 ·год, с 1 января 2016 года запланировано снизить показатель до 130 кВт·ч/м 2 ·год, а с 1 января 2020 года – до 86 кВт·ч/м 2 ·год. На долю отопления и вентиляции в показателях 2010 года приходится примерно 25–30%, или 40–50 кВт·ч/м 2 ·год. На 1 июля 2010 года норматив в Москве составлял 215 кВт·ч/м 2 ·год, из которых на отопление и вентиляцию приходилось 90–95 кВт·ч/м 2 ·год.

Повышение энергоэффективности зданий может быть достигнуто за счет повышения уровня теплозащиты оболочки здания и совершенствования систем отопления и вентиляции.

В базовых показателях распределение расходов тепловой энергии в типовой многоэтажной застройке осуществляется примерно поровну между трансмиссионными теплопотерями (50–55%) и вентиляцией (45–50%).

Примерное распределение годового теплового баланса на отопление и вентиляцию:

• трансмиссионные теплопотери – 63–65 кВт·ч/м 2 ·год;
• нагрев вентиляционного воздуха – 58–60 кВт·ч/м 2 ·год;
• внутренние тепловыделения и инсоляция – 25–30 кВт·ч/м 2 ·год.

Можно ли только за счет повышения уровня теплозащиты ограждений здания добиться достижения нормативов?

С введением требований энергоэффективности правительство Москвы предписывает увеличение сопротивления теплопередаче ограждений здания к уровню 1 октября 2010 года для стен с 3,5 до 4,0 град·м 2 /Вт, для окон с 1,8 до 1,0 град·м 2 /Вт. С учетом этих требований трансмиссионные теплопотери понизятся до 50–55 кВт·ч/м 2 ·год, а общий показатель энергоэффективности – до 80–85 кВт·ч/м 2 ·год.

Эти показатели удельного теплопотребления выше минимальных требований. Следовательно, только теплозащитой проблема энергоэффективности жилых зданий не решается. К тому же отношение специалистов к значительному повышению требований к сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций неоднозначное .

Надо отметить, что в практику массового строительства жилых зданий вошли современные системы отопления с использованием комнатных термостатов, балансировочных клапанов и погодозависимой автоматики тепловых пунктов.

Сложнее обстоят дела с системами вентиляции. До настоящего времени в массовом строительстве используются естественные системы вентиляции. Применение стеновых и оконных саморегулирующих приточных клапанов является средством ограничения сверхнормативного воздухообмена и кардинально не решает проблему энергосбережения.

В мировой практике широко используются системы механической вентиляции с утилизацией теплоты вытяжного воздуха. Энергетическая эффективность утилизаторов теплоты составляет до 65% для пластинчатых теплообменников и до 85% для роторных.

При использовании этих систем в условиях Москвы снижение годового теплопотребления на отопление и вентиляцию к базовому уровню может составить 38–50 кВт·ч/м 2 ·год, что позволяет снизить общий удельный показатель теплопотребления до 50–60 кВт·ч/м 2 ·год без изменения базового уровня теплозащиты ограждений и обеспечить 40%-ное снижение энергоемкости систем отопления и вентиляции, предусмотренное с 2020 года.

Проблема состоит в экономической эффективности механических систем вентиляции с утилизаторами теплоты вытяжного воздуха и необходимости их квалифицированного обслуживания. Импортные квартирные установки достаточно дороги, и их себестоимость в монтаже под ключ обходится в 60–80 тыс. руб. на одну квартиру. При действующих тарифах на электроэнергию и стоимости обслуживания они окупаются за 15–20 лет, что является серьезным препятствием для их применения в массовом строительстве доступного жилья. Приемлемой стоимостью установки для жилья эконом-класса следует признать 20–25 тыс. руб.

Квартирные системы вентиляции с пластинчатым теплоутилизатором

В рамках федеральной целевой программы Минобрнауки РФ ООО «МИКТЕРМ» провело исследования и разработало лабораторный образец энергосберегающей квартирной системы вентиляции (ЭСВ) с пластинчатым теплоутилизатором. Образец разработан как бюджетный вариант установки для жилых зданий эконом-класса.

При создании бюджетной квартирной установки, удовлетворяющей санитарным нормам, были приняты следующие технические решения, позволившие снизить стоимость ЭСВ:

• теплообменник изготовлен из пластин сотового поликарбоната;
• исключен электроподогреватель N = 500 Вт;
• за счет низкого аэродинамического сопротивления теплообменника расход энергии составляет 46 Вт;
• использована простая автоматика, обеспечивающая надежную работу установки.

Калькуляция стоимости разработанной ЭСВ приведена в таблице.

В отличие от импортных аналогов, в установке не используются электрические нагреватели ни для защиты от обмерзания, ни для догрева воздуха. Установка на испытаниях показала энергетическую эффективность не менее 65%.

Защита от обмерзания решена следующим образом. При обмерзании теплообменника происходит повышение аэродинамического сопротивления вытяжного тракта, которое регистрируется датчиком давления, дающим команду на кратковременное снижение расхода приточного воздуха до восстановления нормального давления.

На рис. 1 показан график изменения температуры приточного воздуха в зависимости от температуры наружного воздуха при разных расходах приточного воздуха. Расход вытяжного воздуха при этом постоянный и равен 150 м 3 /ч.

Пилотный проект энергоэффективного жилого дома

На базе квартирной установки с теплоутилизатором был разработан пилотный проект энергоэффективного жилого дома в Северном Измайлово в Москве. Проектом предусмотрены технические требования для квартирных установок приточно-вытяжной вентиляции с утилизаторами тепла. Для инновационной установки приведены характеристики ООО «МИКТЕРМ».

Установки предназначены для энергоэффективной сбалансированной вентиляции и создания комфортного климата в жилых помещениях до 120 м 2 . Предусмотрена поквартирная вентиляция с механическим побуждением и утилизацией тепла вытяжного воздуха для нагрева приточного. Приточно-вытяжные агрегаты устанавливаются автономно в коридорах квартир и оснащаются фильтрами, пластинчатым теплообменником и вентиляторами. В состав комплектации установки входят средства автоматизации и пульт управления, позволяющий регулировать воздухопроизводительность установки.

Проходя через вентиляционную установку с пластинчатым утилизатором, вытяжной воздух нагревает приточный до температуры t = +4,0 ˚С (при наружной температуре воздуха t = –28 ˚С). Компенсация дефицита тепла на нагрев приточного воздуха осуществляется нагревательными приборами отопления.

Забор наружного воздуха осуществляется с лоджии данной квартиры, вытяжка, объединенная в пределах одной квартиры из ванн, санузлов и кухонь, после утилизатора выводится в выбросной канал через спутник и выбрасывается в пределах технического этажа. При необходимости отвод конденсата от теплоутилизатора предусматривается в канализационный стояк, оборудованный капельной воронкой HL 21 с запахозапирающим устройством. Стояк расположен в помещении санузлов.

Регулирование расхода приточного и вытяжного воздуха осуществляется посредством одного пульта управления. Агрегат может быть переключен с обычного режима работы с утилизацией тепла на летний режим без утилизации. Переключение осуществляется с помощью заслонки, размещенной в теплоутилизаторе. Вентиляция технического этажа осуществляется через дефлекторы. По результатам испытаний, эффективность применения установки с теплоутилизатором может достигать 67 %.

Расчетный расход тепла на подогрев приточного воздуха на одну квартиру при применении прямоточной вентиляции составляет:
Q = L ·C ·γ·∆t , Q = 110 × 1,2 × 0,24 × 1,163 × (20 – (–28)) = 1800 Вт.
При применении пластинчатого теплоутилизатора расход тепла на догрев приточного воздуха
Q = 110 × 1,2 × 0,24 × × 1,163 × (20 – 4) = 590 Вт.
Экономия тепла на одну квартиру при расчетной наружной температуре составляет 1210 Вт. Всего экономия тепла по дому составляет
1210 × 153 = 185130 Вт.

Объем приточного воздуха принят для возмещения вытяжки из помещений санузла, ванны, кухни. Не предусмотрен вытяжной канал для подключения кухонного оборудования (вытяжной зонт от плиты работает на рециркуляцию). Приток разведен через звукопоглощающие воздуховоды по жилым комнатам. Предусмотрена зашивка вентиляционной установки в поквартирных коридорах строительной конструкцией с лючками для обслуживания и вытяжного воздуховода от вентиляционной установки до вытяжной шахты. На складе службы эксплуатации предусмотрены четыре резервных вентилятора. На рис. 2 представлена принципиальная схема вентиляции многоквартирного жилого дома, а на рис. 3 – план типового этажа с размещением вентиляционных установок.

Дополнительные затраты на устройство поквартирной вентиляции с утилизацией теплоты вытяжного воздуха на весь дом оцениваются в 3 млн руб. Годовая экономия теплоты составит 19 800 кВт·ч. С учетом изменения существующих тарифов на тепловую энергию простой срок окупаемости составит около 8 лет.

Литература

1. Постановление Правительства Москвы № 900-ПП от 5 октября 2010 года «О повышении энергетической эффективности жилых, социальных и общественно-деловых зданий в г. Москве и внесении изменений в постановление Правительства Москвы от 9 июня 2009 года № 536-ПП».
2. Ливчак В.И. Повышение энергетической эффективности зданий // Энергосбережение.– 2012.– № 6.
3. Гагарин В.Г. Макроэкономические аспекты обоснования энергосберегающих мероприятий при повышении теплозащиты ограждающих конструкций зданий // Строительные материалы.– 2010.– Март.
4. Гагарин В.Г., Козлов В.В. О нормировании теплопотерь через оболочку здания // Архитектура и строительство.– 2010.– № 3.

В этой статье продолжаем начатую тему о системе отопления частного дома своими руками. Мы уже узнали как работает такая система, поговорили о том, какой тип выбрать, теперь поговорим о том как повысить эффективность.

Так, что же надо сделать, чтобы ее эффективность была выше.

Нам необходимо, чтобы теплоноситель внутри двигался в нужном нам направлении и в нужном количестве с большей скоростью, при этом отдавая больше тепла. Жидкость в системе должна двигаться быстрее не только по трубопроводу, но и по батареям подключенным к нему. Поясню принцип работы на примере двухтрубной системы с нижней разводкой.

Для того, чтобы вода поступала в батареи подключенные к трубе, надо в конце этой трубы подачи сделать тормоз, то есть увеличить сопротивление движению. Для этого на конце (измерение нужно вести от входа в крайний радиатор) устанавливаем трубу меньшего диаметра.

Для того, чтобы переход был плавным, их необходимо устанавливать в таком порядке: Если вход в радиатор 20 мм (стандарт для батарей нового образца), значит труба подвода (отвод для радиаторов) должна быть не менее 25 миллиметров.

Затем она плавно, через 1-2 метра, переходит в трубу диаметр которой равен 32 миллиметра, далее по такой же схеме – 40 миллиметров. Все остальное расстояние системы или ее крыла будет составлять труба подачи диаметром 40-60 мм или больше.

В это случае, когда котел включен, теплоноситель начинает движение по системе и встретив на своем пути сопротивление, начнет двигаться и в другие всевозможные направления (в радиаторы), выравнивая общее давление.

Мы таким образом увеличили эффективность работы подающей трубы и первой половины системы. А что же происходит в другой половине, которая является как бы отражением первой.

А раз это зеркальное отражение, то и процессы в ней происходят с точностью до наоборот: в подающей трубе обратки давление уменьшается (за счет понижения температуры жидкости и увеличения диаметра) и появляется эффект всасывания, помогающий начальному давлению увеличить скорость движения воды не только в трубопроводе, но и в батареях отопления.

Повысив эффективность вы не только сделаете свой дом теплее, но и сэкономите не мало средств.

Видео: Тепло в доме — отопление: Повышение КПД батареи / радиатора водяного отопления

Тепловая эффективность отопительного устройства в помещении и выбор установочной тепловой мощности системы отопления.

Отопительный прибор должен компенсировать дефицит теплоты в помещении. Использование приборов той или иной конструкции и их установка в различных местах поме­щения не должны приводить к заметному перерасходу теп­лоты. Показателем, оценивающим эти свойства, является отопительный эффект прибора, который показывает отно­шение количества затрачиваемой прибором теплоты для создания в помещении заданных тепловых условий к рас­четным потерям теплоты помещением.

Считается, что наилучшим отопительным эффектом об­ладают панельно-лучистые приборы, установленные в верх­ней зоне помещения или встроенные в конструкцию потолка. Отопительный эффект таких приборов равен 0,9-0,95, т. е. теплоотдача потолочных панелей-излучателей может быть даже несколько ниже расчетных теплопотерь помеще­ния без ухудшения комфортности внутренних условий. Отопительный эффект панели, расположенной в конструк­ции пола, около 1,0.

Наиболее распространенные приборы - радиаторы обыч­но устанавливают в нишах или около поверхности наруж­ной стены. Заприборная поверхность перегревается и через эту часть наружной стены бесполезно теряется некоторое количество теплоты. В результате отопительный эффект радиаторов оценивают величиной 1,04-1,06. В этом отно­шении более эффективными оказываются конвекторы, рас­полагаемые вдоль наружной стены. Отопительный эффект, например, плинтусного конвектора около 1,03.

Подоконная панель, встроенная в конструкцию наруж­ной стены, может иметь заметные бесполезные потери теп­лоты и ее отопительный эффект снижается до 1,1.

Отопительные приборы обычно имеют определенный шаг принятого номенклатурного ряда, который в СНиП выражают теплоотдачей, кВт, отдельного элемента прибора этого ряда. В результате в помещении устанавливают число элементов прибора, округленное в большую сторону сверх расчетной величины. Связанное с этим увеличение теплово­го потока от приборов рекомендуют учитывать коэффи­циентом β 1 , который изменяется от 1,02 до 1,13 в зависимо­сти от изменения теплоотдачи отдельного элемента прибора от 0,12 до 0,3 кВт.

Дополнительные потери теплоты отопительным прибо­ром, установленным у наружного ограждения, учитывают коэффициентом β 2 . Его значение в зависимости от вида при­бора и способа его установки у наружного ограждения изменяется от 1,02 до 1,1.

Кроме потерь, связанных с размещением нагреватель­ных приборов, в системе отопления возникают бесполезные потери теплоты трубами, встроенными в конструкции на­ружных ограждений, а также в тепловом пункте и других элементах системы. Определяют также дополнительные теплопотери Q тр трубами в неотапливаемых помещениях, связанные с охлаждением теплоносителя.

Величина суммарных дополнительных потерь (заприборными участками наружных ограждений и теплопроводами в неотапливаемых помещениях) должна быть по СНиП не более 7% тепловой мощности системы отопления.

Удельная тепловая характеристика здания и расчет потребности в теплоте на отопление по укрупненным измерителям

Для теплотехнической оценки объемно-планировочных и конструктивных решений и для ориентировочного рас­чета теплопотерь здания пользуются показателем - удель­ная тепловая характеристика здания q, которая при изве­стных теплопотерях здания равна:

q = Q зд ∕

где Q зд - расчетные теплопотери через наружные ограждения всеми помещениями здания, Вт; V - объем отапливаемого здания по внешнему обмеру, м 3 , (t в – t н)- расчетная разность температуры для основных помещений здания.

Величина q , Вт/(м 3 °С), определяет средние теплопотери 1 м 3 здания, отнесенные к расчетной разности температуры 1°. Ее можно определить заранее

q = q 0 β t

где q 0 - эталонная удельная тепловая характеристика, соответст­вующая разности температур ∆t 0 =18 - (- 30)= 48 °С; β t - темпе­ратурный коэффициент, учитывающий отклонение фактической рас­четной разности температур от ∆t 0

Эталонная удельная тепловая характеристика может быть определена с учетом требований СНиП.

Экономические показатели систем отопления

Экономичность системы отопления обусловлена стои­мостью материалов и оборудования, изготовления и сбор­ки, а также эксплуатации. Показателями экономичности являются технологичность конструкции, масса элементов, затраты труда и сроки изготовления и монтажа, расходы на наладку, управление и ремонт.

Технологичность конструкции включает такие реаль­ные мероприятия, как упрощение схемы, унификация и уменьшение числа деталей, применение нормалей, удоб­ство сборки, которые обеспечивают изготовление и монтаж с минимальными затратами времени, средств и труда.

Экономический эффект выявляется при проведении технико-экономического сравнения различных проектных решений. Сравнение позволяет выбрать систему отопления, наиболее экономичную в данных конкретных условиях.

При экономическом сравнении вариантов применяют следующие показатели: капитальные вложения К, экс­плуатационные затраты И, продолжительность монтаж­ных работ и эксплуатации системы отопления. Обычно ис­пользуют часть этих показателей. Самым простым является сравнение систем отопления с различными приборами, но с одним видом теплоносителя и с одной схемой, так как оно делается только по капитальным вложениям. Чаще всего сопоставляют системы по капитальным вложениям и экс­плуатационным затратам. Реже учитывают еще сроки мон­тажа и службы систем, наличие трудовых резервов.

Наиболее экономичен вариант, имеющий минимальные суммарные капитальные вложения и эксплуатационные затраты. Обычно приходится сравнивать два варианта, один из которых имеет меньшие капитальные вложения, другой - меньшие эксплуатационные затраты. Так, при уменьшении диаметра труб насосной водяной системы отоп­ления капитальные вложения уменьшаются, но увеличи­вается расход электроэнергии; автоматизация системы увеличивает капитальные вложения, но уменьшает экс­плуатационные затраты. Экономически более эффективный вариант выявляют в подобных случаях в зависимости от срока z, лет, окупаемости дополнительных капитальных вложений.

Z = (К 1 – К 2)∕ (И 1 – И 2)

Если этот срок z < z н - нормативного срока окупае­мости дополнительных капитальных вложений за счет сни­жения эксплуатационных затрат, то целесообразно осущест­вить вариант с большими капитальными вложениями K 1 и меньшими средними годовыми эксплуатационными затра­тами И 1 . Если z > z н, то целесообразен вариант с меньшими капитальными вложениями К 2 и большей средней стои­мостью эксплуатации И 2 в течение года. Нормативный срок z н окупаемости вложений в систему отопления принят рав­ным 8,33 года (12,5 года для новой техники и энергосбере­гающих мероприятий) независимо от вида здания.

При экономическом сопоставлении нескольких систем или вариантов системы для каждого из них находят при­веденные затраты

3= (К ∕z н) +И,

и, более эффективным считают вариант, имеющий наимень­шие приведенные затраты за нормативный срок окупае­мости.

Капитальные вложения в систему отопления осуществ­ляются, как правило, в течение одного года. Эксплуата­ционные затраты ежегодно изменяются; кроме того, они зависят от срока службы как системы, так и отдельных ее элементов.

Годовые эксплуатационные затраты состоят из прямых расходов на обслуживание системы отопления и амортиза­ционных расходов

И =И пр +А

где И пр - прямые эксплуатационные расходы, складывающиеся из годовых затрат на получаемую тепловую энергию (топливо), электроэнергию, заработную плату обслуживающего персонала, управление системой и текущий ремонт; А - амортизационные расходы, включающие годовые затраты на капитальный ремонт системы и отчисления на полное восстановление капитальных вложений.

Отчисления на восстановление капитальных вложений связаны с нормативным сроком службы системы, опреде­ляемым исходя из сроков физического износа ее элементов: радиаторов (40 лет), водоводов (30 лет), паропроводов, центробежных насосов, клапанов (10 лет), вентиляторов, калориферов, отопительных агрегатов (8 лет), фильтров (6 лет), конденсатопроводов (4 года).

Срок службы определяется не только физическим, но и моральным износом системы отопления, причем моральным износом считают потерю способности поддерживать темпе­ратуру во всех обслуживаемых помещениях на требуемом уровне. Нормативный срок службы распространенных сис­тем водяного отопления в настоящее время принимается равным 30 - 35 годам (меньший срок для конвекторов).

При сопоставлении различных систем отопления со­блюдают равные или хотя бы близкие эксплуатационные показатели для всех вариантов: системы должны обеспечи­вать выполнение санитарно-гигиенических, противопожар­ных и противовзрывных требований, а также должны обла­дать равноценной эффективностью.

Срок службы систем водяного отопления, как уже из­вестно, наибольший. Благодаря уменьшению амортиза­ционных расходов при этом, экономии электрической и тепловой энергии сокращаются стоимость эксплуатации, а, следовательно, и приведенные затраты. Поэтому система водяного отопления обычно становится экономически более эффективной, чем система парового отопления.

Различие в тепловом комфорте, создаваемом в помеще­ниях при сравниваемых системах отопления, учитывают изменением срока службы и степени использования площа­ди помещений. Для системы, обеспечивающей более ком­фортные условия, увеличивают расчетный срок службы на 5-10 лет (считаясь с меньшим моральным износом). Кроме того, учитывают использование рабочей площади помещений в холодное время года (за счет изменения раз­меров зоны дискомфорта), добавляя часть затрат на строи­тельные работы по обесцененной площади к сметной стои­мости другой системы.

Все же главным показателем экономичности системы отопления являются теплозатраты в процессе ее эксплуата­ции. Известно, что только годовые затраты на эксплуата­цию превышают половину стоимости устройства системы. И основная часть затрат приходится на оплату расходуемой теплоты. Теплозатраты на отопление при паровой или центральной воздушной системе превышают расход теп­лоты в системе водяного отопления вследствие возрастания попутных теплопотерь через стенки паропроводов и возду­ховодов, бесполезных для обогрева рабочих помещений.

Комбинированное отопление

Комбинированными принято называть системы цент­рального отопления с двумя теплоносителями, когда пер­вичный теплоноситель (вода, пар) используют для нагрева­ния вторичного (воды, воздуха). В связи с широким рас­пространением в нашей стране централизованного водяного теплоснабжения большинство систем центрального отоп­ления фактически стали комбинированными - водо-водяными или водо-воздушными.

В настоящее время под комбинированным отоплением стали понимать сочетание двух режимов работы системы или двух систем для отопления одного и того же помещения с переменным тепловым режимом. Проводится также совершенствование работы и устройства систем отоп­ления для улучшения теплового режима помещений и со­кращения теплозатрат на отопление зданий. Конструктив­но похожее решение встречалось и ранее, когда для отоп­ления, периодически используемого производственного по­мещения предусматривались две системы отопления раз­личной мощности: одна для рабочего периода времени, другая (дежурная) - для нерабочего.

Различают комбинированное отопление двухрежимное, двухкомпонентное, с прерывистым режимом.

Двухрежимным называют отопление, работающее при различной температуре одного и того же теплоносителя в разное время суток. Двухрежимной является система во­дяного отопления, в которой в рабочий период времени циркулирует вода при пониженной температуре (для по­лезного использования внутренних тепловыделений), а в нерабочий период - при повышенной (или наоборот). Для понижения температуры включают смесительный насос, для повышения - применяют прямоточную подачу тепло­носителя из наружного теплопровода без подмешивания охлажденной воды.

Двухрежимной может быть также система воздушного отопления, совмещенная с приточной вентиляцией в рабо­чий период времени, и рециркуляционная в нерабочий период. Температура подаваемого воздуха в первый пери­од ниже, чем во второй.

Двухкомпонентным считают отопление двумя систе­мами, дополняющими одна другую для обеспечения необ­ходимой теплоподачи в помещения. Первую систему, обыч­но водяного отопления, называемую фоновой или базисной, устраивают пониженной мощности (например, 30% расчет­ной теплопотребности рядовых помещений) для постоянного нерегулируемого действия в течение всего отопительного сезона. Задача этой системы - выравнивать дефицит теплоты, приходящейся на единицу площади или объема ря­довых и угловых, нижних и верхних однотипных помещений здания (искусственно создавать одинаковые удельные теп­ловые характеристики основных помещений).

Вторую систему водяного, воздушного, газового или электрического отопления, называемую догревающей, пре­дусматривают дополнительной мощности для поддержания необходимой температуры воздуха, как в рабочий, так и не­рабочий периоды времени. Действие догревающей системы автоматизируют для работы по заданной программе.

Комбинированное отопление может действовать с пере­рывами, и тогда тепловой режим помещений характеризует­ся тремя состояниями: постоянства температуры в течение рабочего времени, свободного понижения температуры при выключенной догревающей системе и натопа помещений перед началом работы или в праздничные дни (о преры­вистом отоплении). Возможны также различные сочетания перечисленных видов комбинированного отоп­ления, когда предусматривают двухрежимную работу од­ной или обеих систем двухкомпонентного отопления.

Повышение эффективности отопления здания

Заключительным этапом алгоритма разработки здания с эффективным использованием энергии является оценка эффективности принятого способа отопления как составной части СКМ здания. На это направлены рассмотренные в данном разделе инженерные приемы.

Комплексное свойство СКМ здания эффективно выпол­нять свои функции является обычно вероятностной харак­теристикой. Эффективность системы отопления определяется тремя основными свойствами: надежностью, управляемостью (или устойчивостью) при функционировании, обеспеченностью.

Надежность - вероятностное обеспечение безотказной работы механической части системы отопления, ее конструк­тивных узлов и элементов при эксплуатации в пределах расчетных сроков и условий.

Управляемость - вероятностное выдерживание задан­ных отклонений в работе отдельных частей и зон системы отопления в процессе управления и при эксплуатации в те­чение отопительного сезона.

Обеспеченность - принятое в проекте выдерживание с допустимой вероятностью отклонений расчетных внут­ренних условий в здании.

Регулирование системы отопления

Под регулированием системы отопления понимают комп­лекс мероприятий, направленных на максимальное при­ближение теплоотдачи ее элементов к текущей переменной теплопотребности отапливаемых помещений в течение ото­пительного сезона для выдерживания расчетной температу­ры помещений.

Различают пусковое и эксплуатационное регулирование системы. Эти виды регулирования имеют свои особенности для водяной, воздушной и паровой систем отопления.

При пуске системы отопления группы зданий, присо­единенной к теплопроводам централизованного теплоснаб­жения, обеспечивают распределение теплоносителя по от­дельным зданиям пропорционально их расчетной теплопотребности. Обычно такое регулирование проводят в центральных тепловых пунктах (ЦТП) и во внутриквартальных тепловых сетях. Способы регулирования, как при зависимом, так и при независимом присоединении системы отопления к теплопроводам, рассматриваются в дисциплине «Теплоснабжение».

Пусковое регулирование элементов и узлов системы отопления связано с обеспечением в них расчетного расхода теплоносителя.

Эксплуатационное регулирование системы отопления проводят с целью обеспечения теплоподачи в отапливаемые помещения соответствующей текущей теплопотребности. Способы регулирования различаются также в зависимости от применяемого в системе теплоносителя. В зависимости от места проведения регулирования в системе теплоснаб­жения различают центральное, групповое, местное и инди­видуальное регулирование.

В системе водяного теплоснабжения центральное регу­лирование осуществляют на тепловой станции (ТЭЦ, ко­тельной) по так называемому отопительному графику, устанавливающему связь между параметрами теплоноси­теля (температура при качественном или расход при коли­чественном регулировании) и температурой наружного воздуха как основного фактора, определяющего перемен­ный характер составляющих теплового баланса здания в те­чение отопительного сезона

Центральное регулирование на тепловой станции при теплоснабжении различных по назначению зданий (жилые, общественные, производственные и др.) и режиму теплопотребления их инженерных систем (отопление, горячее водоснабжение, вентиляция и др.) не может обеспечить ус­тойчивой работы систем отопления.

Устойчивость работы повышается при приближении места проведения регулирования к теплопотребителю за счет более полного учета различных факторов, определяю­щих теплопотребность помещений отапливаемых зданий. Так, при групповом регулировании в ЦТП появляется возможность распределять теплоту по уточненным темпе­ратурным графикам, что способствует повышению эконо­мичности отопления каждого здания. При местном регули­ровании в тепловом пункте здания учитывают особенности режима его эксплуатации, ориентацию по сторонам гори­зонта, действие ветра и солнечной радиации.