ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ЭНЕРГОАУДИТА

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ В СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ, ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Основное требование к состоянию воздушной среды в жилых, обще­ственных, производственных помещениях, в промышленных зданиях и со­оружения, а также организации воздухообмена в помещениях с вредными выделениями заключается в том, что воздушные завесы должны быть обес­печены системами отопления, вентиляции (приточной и вытяжной) и кон­диционирования воздуха в пределах расчетных параметров наружного воз­духа [29, 31, 41].

1. Периодический режим работы системы отопления.

Периодический режим работы системы отопления применяют в про­изводственных, гражданских, учебных, спортивных, торговых, админист­ративных зданиях, используемых для работы неполные сутки и дни недели, в которых допускается снижение температуры внутри помещений в нера­бочее время. В режиме работы системы отопления в течение суток наблю­даются три характерных промежутка времени:

• основной рабочий режим, когда в помещении поддерживаются за­данные параметры температуры и влажности;

• дежурный режим, когда после основного режима система отопления переводится на режим поддержания пониженной температуры в помеще­нии;

• режим форсированного нагрева помещения, в течение которого сис­тема отопления переводится на возможно быстрый разогрев помещения после охлаждения.

В помещениях наблюдается и недельный цикл, когда в выходные и праздничные дни в течение полных суток может поддерживаться дежур­ный режим отопления и сниженная температура в помещении. Для под­держания дежурного режима используется водяное отопление, которое вы­полняет функцию поддержания минимального уровня температуры. Но в результате некоторого охлаждения помещения понижается не только тем­пература внутреннего воздуха, но и температура ограждений.

Нагрев ограждений и внутреннего воздуха к началу нового рабочего дня требует времени и дополнительной мощности. Продолжительность и темп нагрева помещения зависят от: термического сопротивления наруж­ных ограждений, влияющего на снижение температуры в нерабочее время; тепловой активности ограждающих конструкций к тепловому воздействию; интенсивности теплоотдачи от источника системы отопления к внутренне­му воздуху помещений и от воздуха к поверхности ограждений; темпера­турного напора в дежурном и рабочем режиме, а также перепада темпера­тур наружного воздуха. Нагрев помещений должен осуществляться форси­рованно с высоким темпом, с большей мощностью, в отличие от отопления в рабочем режиме, так как теплота в режиме нагрева расходуется на вос­полнение тепловых потерь и разогрев ограждений и воздуха до требуемого уровня.

Наиболее гибким режимом эксплуатации служит комбинированная система отопления. Она состоит из базовой системы водяного отопления и дополнительной системы воздушного отопления. Воздушное отопление совмещается с приточной вентиляцией и в режиме форсированного нагрева работает в режиме полной рециркуляции воздуха.

Работа систем периодического отопления поддается автоматизации и программному управлению поддержания расчетного режима. На случай неожиданного резкого понижения температуры наружного воздуха в кон­трольных помещениях устанавливают датчики допустимой минимальной температуры внутреннего воздуха. По сигналу от них включается система отопления в дополнительном режиме. Экономия энергии тем больше, чем продолжительнее период охлаждения. Для уменьшения продолжительно­сти форсированного нагрева следует увеличить теплоустойчивость ограж­дений, максимально интенсифицировать теплоотдачу к ограждениям, при­меняя, например, направленные струи воздушного отопления или исполь­зуя источники лучистой энергии (излучатели), направленные на огражде­ния.

2. Отопление помещений теплотой рециркуляционного воздуха.

Теплоту рециркуляционного воздуха рекомендуется использовать для

Производств, в которых допускается рециркуляция воздуха, а также при температуре воздуха в верхней зоне более 30 °С и подачи воздуха на рас­стояние не более 15 м. Нагретый воздух забирается из верхней зоны произ­водственного помещения, очищается от пыли и вентилятором по воздухо­водам нагнетается в приточный насадок (цилиндрической или щелевой формы). Энергосбережение обеспечивается за счет утилизации теплоты удаляемого воздуха.

3. Применение вращающихся регенеративных воздухо-воздушных утилизаторов теплоты рассмотрено в гл. 7.

4. Системы воздушного отопления.

Системы воздушного отопления применяют для жилых, обществен­ных, производственных, сельскохозяйственных зданий и сооружений, а также гостиниц, в которых функция отопления совмещается с вентиляцией. В системе воздушного отопления возможна полная или частичная рецирку­ляция воздуха.

Воздух для отопления нагревается в калориферах или воздухоподог­ревателях горячей водой, паром, горячим воздухом или другим теплоноси­телем. Процесс тепломассообмена может осуществляться двумя путями: 1) нагретый воздух по специальным каналам через воздухораспределитель­ные решетки поступает в помещение и смешивается с внутренним возду­хом; 2) нагретый воздух перемещается во внутренних каналах, окружаю­щих помещение, нагревая при этом стенки помещения, теплота от которых передается внутреннему воздуху помещения.

Охладившийся воздух по другим каналам возвращается в калорифер для повторного нагрева или выбрасывается частично в атмосферу, когда температура воздуха в помещении высокая. Таким образом, система воз­душного отопления может быть с полной рециркуляцией, когда воздух полностью возвращается для повторного нагрева, или частичной рецирку­ляцией, когда воздух частично выбрасывается в атмосферу и частично по­вторно нагревается. Системы воздушного отопления фактически являются комбинированными системами отопления и вентиляции.

Преимущества систем воздушного отопления: обеспечение равномер­ности температуры по объему помещения, возможность очистки и увлаж­нения воздуха, отсутствие отопительных приборов в помещении. Недос­татки систем воздушного отопления: большие поперечные сечения возду­ховодов по сравнению с трубами водяного и парового отопления, меньший радиус действия по сравнению с теми же системами, потери теплоты при недостаточной теплоизоляции воздуховодов.

Для снижения энергетических затрат на подогрев наружного воздуха возможно использование регенеративных теплообменников, позволяющих утилизировать теплоту горячего вытяжного воздуха. В системах воздушно­го отопления сокращаются потери теплоты за счет отсутствия радиаторных ниш - участков наружных ограждений, имеющих место в водяных и паро­вых системах отопления. Энергосбережение при применении воздушного отопления достигается и за счет автоматизации системы при малой тепло­емкости воздуха, а также за счет возможного поддержания в нерабочее время в помещении более низкой температуры воздуха и быстром нагреве помещения перед началом рабочего дня.

5. Периодический режим работы систем вентиляции и кондициони­рования воздуха.

Периодические режимы работы систем вентиляции и кондициониро­вания воздуха применяют для стабилизации температуры, влагосодержания и газового состава воздуха. Они наиболее эффективны при обслуживании помещений большого объема в общественных зданиях с переменным за­полнением (зрительные, торговые, спортивные залы, залы ожидания), где одновременно изменяются температура, влажность и состав воздуха (со­держание углекислого газа и кислорода).

Снижение энергопотребления системами вентиляции и кондициони­рования воздуха обеспечивается изменением расхода воздуха требуемых параметров, применением сложных и дорогостоящих воздухораспредели­телей, использованием совершенных методов регулирования работы вен­тилятора, сложной системы автоматизации. Альтернативным способом регулирования систем может служить периодическое вентилирование по­мещений в зависимости от состояния воздуха помещения, чем и обеспечи­вается экономия электрической и тепловой энергии. Продолжительность перерыва зависит от кратности воздухообмена, объема помещения, состава воздуха. Функциональные схемы автоматического управления контроли­руют концентрацию углекислого газа, изменения влажности и температуры воздуха.

6. Устройство воздушных завес.

Воздушные завесы устанавливают при входе, у открытых проемов в общественных и промышленных зданиях и сооружениях, цехах, торговых центрах, магазинах, в многоэтажных жилых зданиях при часто открываю­щихся входных дверях или со значительными по площади воротами. Ме­роприятие направлено на снижение затрат теплоты на нагрев воздуха, по­ступающего через входы, въезды и проемы.

Применяют комбинированные воздушно-тепловые завесы с тамбуром и без него, а забор воздуха осуществляется из помещения или снаружи. Воздушная завеса состоит из двух, симметрично расположенных пар, вер­тикальных воздухораспределительных стояков, установленных внутри по­мещения. Внутренняя пара стояков, расположенная ближе к помещению, подает подогретый (до 60 °С) в калориферах воздух, а наружная пара стоя­ков подает не подогретый воздух, забираемый из помещения. При закры­тых воротах наружная пара стояков отключается, а внутренняя завеса рабо­тает в режиме отопления. При открывании ворот к работе подключается и наружная пара стояков.

Энергосбережение достигается за счет снижения потребности в тепло­те на нагрев приточного воздуха и затрат электроэнергии на его перемеще­ние.

7. Система отопления помещений с применением газовых инфра­красных излучателей.

Система предназначена для обогрева постоянных и временных рабо­чих мест производственных и вспомогательных помещений; помещений и конструкций на открытых и полуоткрытых площадках в процессе строи­тельства зданий и сооружений; систем снеготаяния, на кровлях зданий и сооружений. Отопительными приборами служат горелки инфракрасного излучения. В горелке используется газ низкого давления с предваритель­ным смешением газа и воздуха, а температура излучающей поверхности достигает примерно 850 °С. При такой температуре около 60 % теплоты, выделяющейся при сгорании газа, передается излучением в виде инфра­красных (тепловых) лучей. Размещение горелок в помещении или на от­крытой площадке, число их рядов, расстояние между горелками в ряду, высоту их подвески над полом, угол наклона горелок, определяется исходя из норм облученности и типа горелок.

Энергосбережение достигается за счет уменьшения отапливаемого объема помещения, отсутствия перегрева верхней зоны помещения, малой тепловой инерции и применения автоматики управления.

8. Газовоздушное лучистое отопление.

Газовоздушное отопление применяется для производственных поме­щений, сборочных, механических, ремонтных цехов, депо, гаражей, анга­ров. Функцию отопительных приборов выполняют трубопроводы с высо­кой температурой, проложенные в верхней зоне помещения, не ниже 4,5 м от пола. Внутри труб циркулирует смесь нагретого воздуха с продуктами сгорания топлива, чем обеспечивается высокая температура трубопрово­дов. Передача теплоты с поверхности труб к воздуху помещения происхо­дит за счет суммарного теплообмена - конвекцией и лучеиспусканием. Од­нако, чем выше температура трубопровода, тем больше доля передачи теп­лоты за счет лучистого теплообмена. Теплоизлучающие трубы имеют диа­метр до 0,4 м и собирают на фланцах. Для уменьшения потерь теплоты в верхнюю часть или неработающую зону помещения трубы закрывают сверху эффективной тепловой изоляцией, а сбоку вдоль труб устанавлива­ют продольные металлические экраны (козырьки), желательно с высокой степенью черноты (окрашенные козырьки). Температура теплоносителя, циркулирующего по трубопроводам, должна исключать эффект точки росы на внутренней поверхности труб и низкотемпературной коррозии. Энерго­сбережение достигается за счет отсутствия перегрева верхней зоны и со­хранения условий теплового комфорта в рабочей зоне.

9. Применение теплонасосных установок и энергии низкого потен­циала (конденсата, воздуха) рассмотрено в гл. 7.