ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ В СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ

INCREASING ENERGY EFFICIENCY IN HEATING SYSTEMS

Ekaterina Tumakova

student, Department of Heat and Gas Supply and Ventilation, Construction Institute, Tyumen Industrial University,

Russia, Tyumen

Konstantin Afonin

scientific director, candidate of Technical Sciences, Head of the Department of Heat and Gas Supply and Ventilation, Construction Institute, Tyumen Industrial University,

Russia, Tyumen

АННОТАЦИЯ

В последнее время тема энергоэффективности становится все актуальнее. Существует 5 классов энергоэффективности зданий зависимые от уровня теплопотребления. В статье рассмотрены основные пути решения данной проблемы. Задача состоит в выборе наиболее энергоэффективного оборудования или технического решения, чтобы прийти к нормируемому уровню теплопотреблений всей системы, подходящие заданному классу энергоэффективности. 

ABSTRACT

Recently, the topic of energy efficiency has become more and more relevant. The energy efficiency classes of buildings have been established depending on the level of heat consumption. The article discusses the main ways to solve this problem. The bottom line is to select the most energy efficient equipment or technical solutions to achieve the standardized level of heat consumption of the entire system, suitable for a given class of energy efficiency.

Ключевые слова: система отопления, класс энергоэффективности.

Keywords: heating system, energy efficiency class.

Использование систем отопления актуально в России больший период года, поэтому целью развития данной отрасли является поиск экономии при проектировании систем.

Предлагаю рассмотреть следующие действия:

• Ограничение теплопотерь из здания
• Не допускать одновременное использование отопления и кондиционирования воздуха
• Использование солнечного отопления
• Оптимизирование контроля нагрева

1. Ограничение теплопотерь из здания.

В зависимости от уровня и колебаний наружной температуры, системы отопления или охлаждения поддерживают внутреннюю температуру на комфортном для человека уровне (от 18 до 22 ℃)

При постоянной работе системы добавляют или удаляют количество тепла, необходимое для компенсации тепловых потерь в здании.

Рисунок 1. Потери тепла в зданиях

Для минимизации потерь тепла необходимо:

• Спроектировать внешние стены так, чтобы ограничить теплопроводность и рассеивание за счет излучения;
• Утеплить крышу;
• Использовать двери и окна с теплоизоляцией;

Так как потери тепла через стены могут достигать 35%, через крышу до 20%, через окна и двери до 20%. Ниже представлены потери тепла через разные ограждающие конструкции на 100 м².

Рисунок 2. Теплопотери через различные ограждающие конструкции

Все эти действия хороши, для проектирования нового здания, и, следовательно, они менее затратные, чем использовать данный вариант для существующих зданий.

2. Не допускать одновременное использование отопления и кондиционирования воздуха

Наиболее эффективные системы управления могут полностью отключить часть распределительного контура, отрегулировать для предотвращения одновременной работы систем отопления и охлаждения и иметь настройки по умолчанию, подходящие для здания.

Например, таймеры - это недорогая технология для включения и выключения систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в определенное время.

При правильной реализации это оказывает незначительное влияние на комфорт жителей, поскольку тепловая масса здания поддерживает аналогичную температуру воздуха в течение коротких периодов времени. Также можно запрограммировать государственные праздники, что сократит годовое время работы. «Интеллектуальные» таймеры определяют оптимальный период работы, потенциально сокращая время работы еще больше.

3. Использование солнечного отопления

Это решение представляет две трудности: оно требует хорошей ориентации для установки солнечных панелей, и наличие тепла по самой своей природе зависит от погодных условий. Его можно использовать только как дополнение к системам отопления.

Какие факторы определяют эффективность солнечных панелей?

Солнечные панели обычно способны преобразовывать от 15% до 22% солнечной энергии в полезную энергию, в зависимости от таких факторов, как размещение, ориентация, погодные условия и т.д. Количество солнечного света, которое системы солнечных панелей могут преобразовать в фактическое электричество, называется производительностью, и результат определяет эффективность солнечных панелей.

Чтобы определить эффективность солнечных панелей, панели проходят испытания в стандартных условиях испытаний (СУИ). СУИ показывает температуру 25°C и энергетическую освещенность 1000Вт/м2. Это эквивалентно солнечному дню, когда падающий свет падает на обращенную к солнцу поверхность под углом 37°. В этих условиях испытаний эффективность солнечной панели 15% с площадью поверхности 1 м2 будет производить 150Вт.

4. Оптимизирование контроля нагрева

Система управления обогревом должна обеспечивать комфорт человека при минимальном потреблении энергии.

При нормальной работе во всех фактически используемых помещениях должна быть комфортная температура. В периоды, когда здания не используются (ночь, выходные, праздничные дни), температуру можно снизить на несколько градусов.

Минимальная температура чуть выше точки замерзания должна постоянно поддерживаться во избежание повреждения зданий и их содержимого.

Такая оптимизация требует программирования, которое должно учитывать:

• Тепловая инерция здания. Следовательно, отопление должно включиться за несколько часов до прибытия людей, и его можно также выключить перед тем, как они уйдут. Очень важно точно настроить эти периоды.
• Внешний климат (наружная температура, ветер, солнечный свет) для оценки потерь тепла от здания.
• «Бесплатные вклады», обеспечиваемые солнечным излучением, метаболизмом присутствующих (примерно 75 Вт на человека), а также теплом, выделяемым в процессе (например, приготовление пищи) и внутренним освещением. Эти бесплатные вклады учитываются внутренними термостатами.

Наконец, для повышения комфорта пользователя желательно иметь возможность регулировать настройку температуры для каждого офиса индивидуально. Регулировка осуществляется либо с помощью термостатического клапана, регулирующего заполненный водой радиатор, либо с помощью заслонки, регулирующей поток воздуха.

Вывод: Для снабжения заданного класса энергоэффективности на этапе проектирования нового здания или совершенствования существующего здания рационально сконструировать рекомендации по использованию определенных материалов для строительства.

Список литературы:

1. Пилипенко Н.В., Сиваков И.А. Энергосбережение и повышение энергетической эффективности инженерных систем и сетей. Учебное пособие. – СПб: НИУ ИТМО, 2013. – 274 с.
2. Энергетическая стратегия РФ на период до 2035 года.
3. Cahier Technique Schneider Electric no. 206 – Energy savings in buildings by N. Chaumier
4. Автономов А.Б. Положение в области систем централизованного теплоснабжения в странах Центральной и Восточной Европы.// Электрические станции. 2004. №7.