ВОЗДУШНОЕ  ОТОПЛЕНИЕ  В  УСЛОВИЯХ  КРАЙНЕГО  СЕВЕРА

Васильев  Иннокентий  Иннокентьевич

Каменева  Кюннэй  Ивановна

студенты  4  курса,  Северо-Восточный  Федеральный  Университет,  РФ,  г.  Якутск

E -mail:  92ilolof@mail.ru

Конторусов  Сергей  Егорович

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  доцент  кафедры  строительного  производства,  Северо-Восточный  Федеральный  Университет,  РФ,  г.  Якутск

Введение

В  XXI  веке,  энергосбережение  является  все  более  актуальной  проблемой  для  всех.  Во  всем  мире  уже  70  лет,  начиная  с  прошлого  века,  ведется  поиск  путей  уменьшения  энергопотребления.  Так  и  в  Республике  Саха  (Якутия),  где  климат  не  из  благоприятных  и  продолжительность  периода  с  отрицательной  температурой  составляет  от  6,5  до  9  месяцев  в  год,  будет  целесообразным,  заняться  проблемой  энергосбережения.

Задачами  этой  работы  являются:

·провести  теплотехнический  расчет,  рассчитать  теплопотери  и  расход  на  обогревание  инфильтрующегося  воздуха;

·сравнить  расходы  на  водяное  и  воздушное  отопление  в  жилом  здании  которое  будет  находится  в  г.  Якутске;

·в  качестве  наглядного  примера  подобрать  приборы  и  сделать  вывод; 

Воздухонагреватель

Воздухонагреватель  является  основой  системы  воздушного  отопления,  на  которую  можно  дополнительно  установить  системы  вентиляции,  кондиционирования,  увлажнения  электронной  и  ультрафиолетовой  очистки  воздуха.

Принципиальная  схема   работы  стандартного  воздухонагревателя  с  принудительной  вытяжкой  выглядит  следующим  образом:

Рисунок  1.  Схема  работы  стандартного  воздухонагревателя  с  принудительной  затяжкой

Таблица  2.

Расход  газа  на  воздухонагреватель

Расчеты:

Исходные  данные:

1.  Месторасположение  исследуемого  здания:  г.  Якутск;

2.  Ориентировка  здания:  Восток

3.  Источник  теплоснабжения:  автономная  котельная

4.  Расчетная  температура  наружного  воздуха  наиболее  холодной  пятидневки  с  обеспеченностью  0.92:  -54  ºС

5.  Средняя  температура  отопительного  периода:  -20.6  ºС

6.  Продолжительность  отопительного  периода:  256  суток  [4,  c.  21].

1)Теплотехнический  расчет

Требуемое  сопротивление  теплопередаче: 

R ₀^тр  =в/∆t_н*α_в  [м²  *  ºС/Вт]  (1)

где  n  —  оправочный  коэффициент  на  расчетную  разность  температур,  зависит  от  положения  наружной  поверхности  ограждающей  конструкции  по  отношению  к  наружному  воздуху  (  n=1  по  СНиП  23-02-2003);

t _в,t_н  —  расчетные  температуры; 

∆ t_н  —  нормируемый  температурный  перепад(  для  пола  2  ºС,  для  потолка  3ºС,  для  стен  4ºС);

α _в  —  коэффициент  тепловосприятия  внутренней  поверхности  ограждающей  конструкции;  α_в  =  8,7  (Вт/  м²*ºС);

1)

R ₀^тр  =  1*(22+54)/4*8,7=2,18  [м²  *  ºС/Вт]

R ₀^тр  =  1*(22+54)/3*8,7=2,91  [м²  *  ºС/Вт]

R ₀^тр  =  1*(22+54)/2*8,7=4,37  [м²  *  ºС/Вт]

2)  Расчет  градусо-суток  отопительного  периода:

ГСОП   =  (t_в  –  t_о.п)*z_о.п  (2)

ГСОП   =  (22-20,6)*256  =  10905,6  (ºС*сут)

Методом  интерполяции  находим  R₀^ГСОП  :

R ₀^ГСОП  (Нар.  стена)  =  4,9+((5,6-4,9)/12000-10000)*(10905,6-10000)=5,21  [м²  *  ºС/Вт]

R ₀^ГСОП  (пол)=  7,2+((8,2-7,2)/12000-10000)*(10905,6-10000)=7,65  [м²  *  ºС/Вт]

R ₀^ГСОП  (потолок)=  6.4+((7,3-6,4)/12000-10000)*(10905,6-10000)=6,81  [м²  *  ºС/Вт]

R ₀^ГСОП  (окна/дверь)  =  0,75+((0,8-0,75)/12000-10000)*(10905,6-10000)=0,77  [м²  *  ºС/Вт]

3)  R₀  выбираем  максимальное  из  R₀^тр  и  R₀^ГСОП

4)  К=1/  R₀  (3)

Таблица  1.

Теплотехнический  расчет

2)  Расчет  теплопотерь  здания

Теплопотери  через  ограждающие  конструкции  помещений  складываются  из  теплопотерь  через  отдельные  ограждения  или  их  части:

Q _огр=A*K*n*(  tв-tн)*(1+Σβ)  (4)

где:  A  —  расчеты  на  площадь;

К   —  коэффициент  теплопередачи  ограждению;

β   —  добавочные  потери  теплоты  в  долях  от  основных  потерь,  определяемые  ориентацией  здания;

β₂   —  прочие  потери  =  0,05;

Расход  теплоты  на  нагревание  инфильтрующегося  воздуха  в  помещениях: 

Q_u  =  0,28*L*P*c*(  t в-tн)*K  (5)

где:  L=3A  (3  —  удельный  нормативный  расход;  3м³/час  на  1  м²  жилых  помещений);

P   —  плотность  воздуха  (1,2  кг/  м³);

с   —  удельная  теплоемкость  воздуха  (1  кДж/кг*  ºС);

Бытовые  тепловыделения  в  жилых  помещениях:

Q _быт  =  10А  (6)

где:  А  —  площадь  пола  жилого  помещения;

Рисунок  2.  Расчет  потерь  теплоты  1-го  этажа:  НС  —  наружная  стена;  ОК  —  окно;  НР  —  наружная  стена;  В  —  восток;  Ю  —  юг;  З  —  запад;  С  —  север

Рисунок  3.  Расчет  потерь  теплоты  2-го  этажа:  НС  —  наружная  стена;  ОК  —  окно;  НР  —  наружная  стена;  В  —  восток;  Ю  —  юг;  З  —  запад;  С  —  север

5)  Q  _общ  =  Q_{1  этаж}  +  Q_{2  этаж}  =  7,7  (кВт)  (7)

Подбор  отопительных  приборов  и  расчет  расходов

Водяное  отопление:

1)  Котел  газовый  настенный  Ariston  clas  system  15  CF

2)  Мощность:  17  кВт

3)  Расход  природного  газа:  2,0  куб.  м/ч  [1]

4)  Расходы:

2,0  м/ч  *  24  ч  =  48  куб.  м.

48  куб.  м  *  365  дней  =  17520  куб.  м.  в  год

Стоимость  1  куб.  м.  газа  =  3,8  руб.

17520  *  3,8  =  66576  руб.  (затраты  на  один  год)

Воздушное  отопление:

1)  Воздухонагреватель  Nordyne,  печь  G7  061  80+  G7XA06-24B

2)  Мощность:  18  кВт

3)  Расход  природного  газа:  1,66  куб.  м/ч  [2],  [3]

4)  Расходы:

1,66  куб.  м/ч  *  24  ч.=  39,84  куб.  м.

39,84  куб.  м.  *  365  дней  =  14541,6  куб.  м.  в  год

Стоимость  1  куб.  м.  газа  =  3,8  руб.

14541,6  *  3,8  =  55258,08  руб.  (затраты  на  один  год)

Вывод

В  условиях  крайнего  Севера  используют  две  системы  отопления:  Воздушное  и  Водяное.

Каждая  имеет  свои  плюсы  и  минусы.  Теоретическое  сравнение  двух  вариантов  систем  отопления,  после  технических  расчетов  выявило  следующее: 

1.  расходы  на  эксплуатацию  воздушного  отопления  на  год,  меньше  на  11317,92  руб.,  чем  при  эксплуатации  водяного  отопления; 

2.  при  аварийной  обстановке  печи,  нет  опасности  замерзания  системы  отопления; 

3.  малые  потери  тепла,  так  как  воздух  из  помещения  после  смешивания  с  наружным  воздухом,  подается  обратно;

В  связи  с  выше  предложенными  достоинствами,  предлагаем  внедрить  проект  в  практику.  И  произвести  сравнение  вариантов  по  практическим  результатам  эксплуатации. 

Список  литературы:

1.Котлы  газовые  напольные  —  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.bautherm.ru/catalog/?tip_id=887&creater_id=933&model_id=2796

2.Прайс-лист  на  оборудования  —  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.gastech.ru/CENI/ALL_Price.htm

3.Современные  системы  отопления  с  газовыми  воздухонагревателями  —  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://ecothermo.ru/airheating.html

4.СНиП  23-101-  99*.  Строительная  климатология  /  Госстрой  России.  М:  ГУП  ЦПП.  2003.  —  114  с.

5.Тихомиров  К.В.,  Сергеенко  Э.С.  Теплотехника,  теплогазоснабжение  и  вентиляция:  Учеб.  для  вузов.  М.:  Стройиздат,  1991.  —  480  с.