Зниження енергопотреб опалення ЦПС

Основні види системи опалення

На сьогодні застосовують головним чином центральні системи водяного та парового опалення, місцеві та центральні системи повітряного опалення, а також пічне опалення.

При водяному опаленні циркулююча нагріта вода охолоджується в опалювальних приладах і повертається у тепловий центр для наступного нагріву. Такі системи по способу створення циркуляції води поділяються на системи з природньою циркуляцією (гравітаційні) і з механічним збудженням циркуляції води за допомогою насосів (насосні). У гравітаційній системі (рис 1.3а) використовується властивість води змінювати свою густину при різній температурі.

1- Теплообмінник;

2- Теплопровід подачі Т1;

3- Розмірю вальний бак;

4- Опалювальний прилад;

5- Зв. Теплопровід Т2;

6- Циркуляційний насос;

7- Пристрій для випуску повітря із системи.

Рис 3.1 Принципові схеми водяного опалення з природньою циркуляцією (гравітаційна) (а) та з механічним збудженням циркуляції води (насосна) (б).

У насосній системі (рис.3.1, б) використовується насос з механічним приводом для підвищення різниці тисків, які викликають циркуляцію – в системі створюється вимушений рух води.

За температурою теплоносія розрізняють низькотемпературні з граничною температурою води t_г<70°C, середньо температурні при t_гвід 70°С до 100°С і високотемпературні при t_г>100°C. Максимальне значення температури води обмежено 150°С.

За положенням труб, які обмежують опалювальні прилади по вертикалі або горизонталі, системи опалювання поділяються на вертикальні та горизонтальні.

У залежності від схеми з’єднання труб з опалювальними приладами, системи опалювання бувають: однотрубні та двотрубні. У кожному стояці або вітці однотрубної системи прилади з’єднуються одною трубою, і вода послідовно протікає через всі прилади. Якщо кожен опалювальний прилад, встановлений у приміщенні, розділеної на дві рівні частини («а», «б»), у яких вода рухається в протилежних напрямках і теплоносій послідовно проходить спочатку через всі частини «а», а потім через всі частини «б», то така однотрубна система називається біфілярною (двопотоковою).

У двохтрубній системі прилади окремо приєднуються до двох труб – падаючої та зворотної, і вода протікає через кожен прилад незалежно від інших.

Основним шляхом економії енергії у будівництві є спорудження ЦПС з ефективним використанням енергії (СЕВЕ). СЕВЕ – це така споруда, у якій передбачені на перспективу інженерні методи і засоби по ефективному використанню та економії енергії, застосуванні нетрадиційних джерел.

Передусім необхідно прагнути, щоб ЦПС, її захисні властивості були в енергетичному відношенні найкращими. Розрахунки та досвід експлуатації ЦПС показує, що більш вигідно в 2 рази додатково збільшити теплозахист і герметизацію будівлі, чим спробувати у погано захищеній ЦПС досягти такого ж результату за рахунок удосконалення ефективності тільки системи опалення. Слід пам’ятати, що найдешевшою є енергія, яку не треба витрачати.

Будівельні рішення стосовно підвищення тепло ефективності ЦПС пов’язані передусім з вибором форми та компактності забудови, а також місця розміщення джерела теплопостачання. Підвищення щільності цивільної забудови на 10% забезпечує зниження сумарних тепло потреб на 5…7% порівняно зі стандартною забудовою. Раціональне розміщення ЦПС відносно теплової станції або ТЕЦ, при якому спостерігається пропорційне зниження навантаження по мірі віддалення від джерела, додатково забезпечує зниження втрат на 15...20%.

Суттєве скорочення втрат тепла на опалення забезпечує раціональна аеродинаміка забудови. Наприклад, при знижені швидкості вітру в зоні забудови можна скоротити в 2…3 рази інфільтраційні тепловтрати ЦПС, що рівноцінно економії 0,1 кг у. п. на 1 м² в рік. Для цього можуть бути використані спеціальні вітроломні щити у вигляді лісових насаджень, раціональне будівельне зонування забудови по етажності зі зниженням обдування окремих ЦПС та ін. Велику роль відіграє вибір орієнтації ЦПС по сторонам горизонту і його положення у забудові. На півдні раціональнішою є широтна, а на півночі – меридіальна орієнтація ЦПС

З метою використання теплоти сонячної радіації для опалення та попередження перегріву ЦПС у літній час. Вважається, що перехід від однієї орієнтації до іншої приходиться на широту, де тривалість опалювального сезону близько 200 діб.

Вибір положення будівлі при забудові, з точки зору енергоефективності, пов’язаний з напрямком домінуючих вітрів узимку, скісними опадами на вертикальні елементи, екрануючою дією та заміною сонячної радіації, поряд розміщеними будівлями, розривами між ними.

Об’мно-планові рішення суттєво впливають на енергопотреби опалювальних ЦПС. Форма будівлі повинна бути компактною, необхідно прагнути до мінімального відношення площі зовнішніх погоджень до об’єму приміщення. Ідеальною формою є сфера, доброю – куб або широкий паралелепіпед, гірше – вузькі та довгі будівлі або у вигляді високих башт. Фасади будівель не повинні бути посіченими, не бажані влаштовані заглиблені лоджії та еркери.

Економію енергії забезпечує блокування різних цехів і приміщень в одному корпусі. Блокування промислових цехів може давати економію тепла до 30–40 %. Бажаним є зблокована будівля з широким корпусом, багатоповерхова, з непосіченими, гладкими фасадами.

Основну роль у формуванні теплового режиму ЦПС відіграють конструктивні засоби. Огородження повинні мати високі теплозахисні властивості, герметичність, їх внутрішні поверхні – властивість сорбувати та десорбувати пари та гази. Основні теплозахисні властивості визначаються опором теплопередачі R_o та теплостійкістю D, які призначаються в залежності від призначення ЦПС та способу їх опалення.

Фундаментальні ЦПС повинні мати теплостійкі огорожі з високим опором теплопередачі. Будівлі для нетривалої експлуатації можуть мати огорожі з мінімальним опором теплопередачі та малою тепловою інерцією. Будівлі з ефективним використанням енергії повинні мати підвищену теплоізоляцію, тобто бути «будівлею-термосом» з теплостійкими внутрішніми шарами огороджень, повернених у приміщення.

В енергоекономічних ЦПС коефіцієнт теплопередачі стін та перекриттів повинен бути зменшений порівняно зі звичайними рішеннями у 3…4 рази до 0,3..0,4 Вт/м²*⁰С. Вікна по можливості повинні бути зі склопакетами, заповнених інертним газом зі селективним покриттям скла, що перешкоджає пропусканню теплового випромінювання з приміщення, мати подвійне (потрійне) ущільнення. Відповідно, коефіцієнт передачі вікон може бути зменшений в 2… 3 рази, тобто до 0, 5 Вт/м²*⁰С та нижче.

Теплостійкі внутрішні шари повинні виконувати функцію акумуляторів тепла при різних рішеннях регенерації теплоти в приміщенні. Крім цього, функції рекуператорів тепла можуть виконувати вікна і огородження, вентильовані горища. Для регенерації тепла можуть також використовуватися перекриття, проміжки під підлогою і грунт під будівлею.

Перспективною є конструкція зовнішніх огороджень з теплоелектричними елементами в товщині та розвиненими теплообмінними поверхнями зі зовнішньої та внутрішньої сторони. Вони працюють як теплоелектричні теплові насоси, які утилізують енергію навколишнього середовища.

Основні тепловитрати в ЦПС припадають на вікна, велику роль відіграє ступінь засклення фасадів будівель. Зазвичай її прагнуть скоротити до мінімальної за умови допустимої природньої або змішаної освітленості. Необхідно також використовувати багатошарове засклення із використанням селективного, відбиваючого, поглинаючого та утепленого скла, а також постійних і тимчасових теплозахисних екранів у вигляді моно панелей, ставень тощо.

Раціональне використання розглянутих засобів може в 1,5…2 рази зменшити потребу енергії для опалення ЦПС.

1.5. Перспективні засоби забезпечення енергоощадності систем опалення ЦПС.

Перспективними з точки зору економії енергії є зовнішні огородження зі змінним опором теплопередачі. Опір можна варіювати в залежності від зовнішніх кліматичних умов. Теоретично можлива огорожа, в якій опір теплопередачі може змінюватись від 0 до ∞. У більшості випадків достатньо забезпечити таку зміну теплозахисних властивостей, при якій на внутрішній поверхні огорожі підтримується температура у будь-який момент часу. Прикладом такої огорожі може бути конструкція подвійного вікна, простір між склом якого вночі заповнюється за допомогою вакуум-насосу елементами із пінополістиролу. У денний час додаткова теплоізоляція видаляється і сонячна радіація вільно проникає в приміщення. Подібний ефект досягається шляхом вентиляції простору між склом вікна внутрішнім повітрям, витрата якого регулюється в залежності від зовнішніх умов.

Регулювання теплозахисних властивостей огорожі можливе також шляхом зміни променевої та конвективної складових теплового потоку на його внутрішній поверхні. У першому випадку необхідний ефект досягається опроміненням конструкції потоком необхідної інтенсивності. При цьому опір теплопередачі конструкції може бути набагато меншим необхідного, що знижує капітальні витрати. У другому випадку регулювання конвективного теплового потоку на внутрішній поверхні забезпечується за допомогою тепло повітряних завіс у вигляді плоских напівобмежених струменів.

Активне регулювання теплового потоку через огорожу можна забезпечити шляхом його парового провітрювання. При цьому спостерігається рекуперація теплового потоку через огорожу, інтенсивність якої регулюється потоком фільтрованого повітря, що дозволяє знизити витрати тепла на 40-60%.

Конструкція зовнішньої огорожі може бути з тепловим екраном. Тепловий екран, розміщений ближче до зовнішньої поверхні огорожі, забезпечує у площині розміщення підвищену температуру за рахунок циркуляції низькотемпературного теплоносія (наприклад, грунтової води). Тепловитрати через екрановану огорожу знижуються до 2-3 раз, а циркуляція теплоносія можлива за рахунок гравітаційних сил.

Використання таких заходів особливо необхідне у СЕВЕ, де їх використання сумісно зі сонячними колекторами або абсорберами, добовими, тижневими та сезонними акумуляторами тепла і тепловими насосами може знизити потребу у тепловій енергії в 3-4 рази.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Класифікація системи опалення	\|	Теплонасосні установки для опалення.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.