МЕТОДЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СИСТЕМ ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ

METHODS OF ENERGY SAVING IN THE DESIGN OF HEAT AND GAS SUPPLY AND VENTILATION SYSTEMS

Ekaterina Grigorievskaya,

3rd year student, Faculty of Construction, Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering,

Russia, Tomsk

Vitaly Rekunov,

Scientific Supervisor, Candidate of Technical Sciences, Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering,

Russia, Tomsk

АННОТАЦИЯ

Постоянное повышение уровня жизни предъявляет всё новые требования к системам теплогазоснабжения и вентиляции по обеспечению воздушного комфорта в зданиях. Так же, при постоянном росте численности населения и соответствующем увеличении энергопотребления в ближайшем будущем ожидается ограничение количества ископаемого топлива в энергетике. Два этих фактора будут оказывать решающее влияние на развитие систем теплогазоснабжения и вентиляции. Рассмотрим основную тенденцию в проектировании систем - использование технологий, повышающих эффективность использования энергии.

ABSTRACT

The constant increase in the standard of living imposes new requirements on heat and gas supply and ventilation systems to ensure air comfort in buildings. Also, with a constant increase in the population and a corresponding increase in energy consumption, the amount of fossil fuels in the energy sector is expected to be limited in the near future. These two factors will have a decisive impact on the development of heat and gas supply and ventilation systems. Let's consider the main trend in system design - the use of technologies that increase energy efficiency.

Ключевые слова: энергоэффективность, энергопотребление, новые технологии, комфортные условия, утилизация теплоты.

Keywords: energy efficiency, energy consumption, new technologies, comfortable conditions, heat utilization.

Классические методы по обеспечению качественного воздуха в помещении основаны на увеличении подачи потоков воздуха извне, что требует немалой дополнительной энергии и мощности для устройств кондиционирования воздуха. При этом самым эффективным считается устройство, потребляющее минимум энергии, следовательно, решение этой задачи сводится к необходимости обеспечения нужного качества воздуха в помещении с использованием максимально возможного повышения эффективности потребления энергии. Достичь этого можно благодаря инновационным конструкторским решениям и оборудованию с улучшенными характеристиками.

Таким образом, выделим основное направление в проектировании систем теплоснабжения и вентиляции - создание и использование технологий, позволяющих повысить эффективность использования энергии. Значительное снижение нагрузки на системы теплогазоснабжения и вентиляции достигается за счет улучшенной теплоизоляции стен здания, соответственно, уменьшаются размеры устройств и снижается мощность оборудования и остальных элементов систем теплогазоснабжения и вентиляции.

Множество современных ведущих технологий основываются на базе утилизации тепловой энергии. Разрабатываются самые разные технологии утилизации, впоследствии использующиеся для нагрева воды в системах водоснабжения, для отопления и для нагрева воздуха в системах вентиляции и кондиционирования. Утилизируют тепловую энергию различными способами: высокоэффективными теплообменниками различных конструкций, тепловыми насосами, в том числе уже встроенными в инженерные системы. Удаляемый из помещений воздух может использоваться в летний период для предварительного охлаждения или осушения приточного воздуха, а в холодный — для его нагрева и увлажнения. Также существенной энергоэффективности можно достигнуть путем снижения скорости подаваемого воздуха в системах кондиционирования и вентиляции - чем ниже скорость, тем меньше аэродинамическое сопротивление и, соответственно, меньше расход энергии.

Также для сбережения энергии применяют комбинированные решения, где используется несколько разных источников энергии в зависимости от их эффективности в нужное нам время года. Это может быть сочетание классической системы отопления и теплового насоса или того же насоса с солнечными панелями. Применение разных аккумуляторов холода для выравнивания нагрузок на холодильные машины может позволить снизить их установочные мощности до 80 %.

Получил известность способ "закачивания" холода в конструкции здания. В ходе "закачивания" в толщу бетонного покрытия замоноличивается змеевик охлаждения, вследствие чего здание может охлаждаться ночью. Для многих регионов России проблемой становится не дефицит мощности в общем, а её недостаток в часы максимальных нагрузок, поэтому здесь ночное охлаждение помогает сдвинуть расход электроэнергии на ночь, что бы более равномерно распределить её среднесуточный расход. Владельцу здания это весьма выгодно экономически, т.к. вся электрическая энергия, которая расходуется на охлаждение здания, используется в ночное время и, соответственно, оплачивается по "ночному тарифу". Тяжелые теплоемкие бетонные конструкции, которые были охлаждены ночью, успешно ассимилируют избытки тепла в дневное время. Холодильные машины включаются в работу уже во второй половине дня, когда пик расхода электроэнергии уже прошел. Так холодильные машины могут включаться с опозданием в 5-6 часов. В результате использования «захолаживания» здания ночью производительность систем холодоснабжения получается снизить на 40-80%. При этом экономятся средства на подключение и снижаются первоначальные затраты на оборудование, эксплуатационные расходы и уменьшаются потребные площади в здании.

В последнее время в Европе распространяются установки подземного аккумулирования тепловой энергии и холода в водоносных пластах. Подземное аккумулирование тепла способствует реализации летнего охлаждения с помощью зимнего холода, а зимнего подогрева - с помощью летнего тепла.  Эти устройства помогают сэкономить около 50-75%  затрат на эксплуатацию тепло- и холодоснабжения в сравнении с классическими устройствами - холодильными машинами и отопительными котлами.

Заметное снижение потребления энергии может достигаться путем использования оптимизационной автоматизации инженерных систем - они самостоятельно отслеживают и настраивают норму потребления энергии. С помощью этой технологии можно  существенно снизить затраты электроэнергии в уже существующих домах, путем реконструкции инженерных систем.

При проектировании систем теплогазоснабжения и вентиляции, в которых используются нетрадиционные, но при этом возобновляемые источники тепло- и холодоэнергии, можно в любой точке мира обеспечить любое здание тепловой и холодной энергией. Большие ожидания возложены на теплонасосные системы тепло- и холодоснабжения, которые могут в качестве источника тепла низкого потенциала использовать грунт или геотермальные воды в совокупности с тёплым атмосферным воздухом.

Таким образом, развитие систем теплогазоснабжения и вентиляции идет к внедрению новых технологий, позволяющих разумно использовать энергоресурсы - автоматических систем, способных самостоятельно отслеживать и оптимизировать уровень потребления энергии в здании, а также систем вентиляции и кондиционирования воздуха, которые адаптируются к изменениям нагрузок и режимов эксплуатации здания.

Список литературы:

1. Энергосбережение в системах теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха A. M. Протасевич, 2012 г. — 286 стр.
2. Мировые тенденции в области ОВК: мнения экспертов, журнал “АВОК” за №8'2014, сайт: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5980
3. Богословский В.Н. Теплофизика аппаратов утилизации тепла систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха / В.Н. Богословский, М.Я. Поз. М. : Стройиздат, 1983.