Учебное пособие 800499

Из рис. 2 видно, что наблюдается корреляция между средней температурой и длительностью отопительного периода - при повышении или понижении средней температуры, соответственно увеличивается или уменьшается продолжительность отопительного периода по сравнению с предыдущим годом. Только для 2002, 2003 и 2014 годов эти величины находятся в противофазе. Анализ исходных данных показал, что увеличение средней температуры отопительного периода приводит к «размыванию» границ последнего - появляются длительные, до 3…5 суток, и не одиночные периоды с температурой ниже или выше 8 °C (начало или окончание периода).

Изменение суровости зимы удобно проанализировать через изменение фактических градусо-суток отопительных периодов (ГСОП) (рис. 3).

Рис. 3. Изменение фактических градусо-суток отопительных периодов

Тенденция изменения ГСОП на рис. 3 указывает на смягчение климатических условий отопительного периода в регионе.

Литература

1.Погода и климат. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.pogodaiklimat.ru/monitor.php?id=34123&month.

2.СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. – Введ. 2000– 01–01. – М., 2003. – 109 с.

3.СП 131.13330.2018. Строительная климатология, актуализированная редакция, СНиП 23-01-99*. – Введ. 2019–05–29.

–М.: Стандартинформ, 2019. – 109 с.

20

УДК 699.86

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЗАГОРОДНОГО ДОМА

Е.Е. Камышева1, В.В. Портнов2

1Студентка гр. мПТ-191, elettradeyfn@mail.ru 2Канд. техн. наук, g_beard@mail.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Аннотация: в данной работе представлены способы теплоснабжения загородного дома без возможности подключения к газовой магистрали. Рассмотрены преимущества и недостатки двенадцати вариантов отопления. На основании проведённого анализа был сделан вывод о том, какой способ теплоснабжения является самым выгодным

Ключевые слова: система отопления, электричество, теплоснабжение, котёл, тепловой насос

Газификация, к сожалению, отстаёт от скорости загородного строительства. Даже в давно обжитых и вполне «цивилизованных» регионах не всегда есть возможность подключиться к централизованной газовой магистрали, а потому вопрос, как организовать в частном доме отопление без газа, является достаточно актуальным.

Рассмотрим варианты отопления дома, имея из источников тепла только электричество. Для начала нужно определить вид системы отопления – водяная или воздушная. Рассмотрим их преимущества и недостатки.

Водяная система отопления является самой распространённой. Причины этому являются: экономный расход и дешевизна материалов; значительный уровень теплоёмкости теплоносителя; создание удобного температурного режима; высокий уровень надёжности системы. Но также имеются и недостатки данной системы: в любой воде имеется некоторая доля примесей солей и щелочей, из-за которых накапливается накипь и отложения на стенках труб. Эти отложения усложняют работу системы, подтормаживая поток теплоносителя в системе. Также солевой налёт ухудшает теплопроводность радиаторов, что также портит технические качества всей системы.

21

Одно из важнейших преимуществ воздушного отопления перед водяным – его тепловая экономичность. Благодаря прямому сжиганию топлива и отсутствию промежуточного теплоносителя КПД достигает 94…96%. Также плюсами воздушного варианта отопления являются отсутствие радиаторов под окнами, трубной разводки и теплоносителя, а ещё и то, что данная система очищает воздух в доме. Также при необходимости воздух можно увлажнять или осушать. Недостатками этой системы является то, что воздушные фильтры в системе отопления необходимо часто менять, иначе система будет работать малоэффективно. Также нужно чистить спрятанные воздуховоды от пыли, бактерий. В случае какой-либо неисправности, приводящей к проникновению СО в систему воздуховодов, угарный газ быстро распределится по всему дому [1].

Как видно, у каждой системы есть свои преимущества и недостатки. Выбор производится на основе требуемых исходных данных.

1. Электрические котлы.

Преимущества: высокий КПД; точное и быстрое регулирование температуры; малые габариты; возможность подключения выносных датчиков комнатной температуры; бесшумная работа; экологически безвредные.

Кнедостаткам данных котлов относят то, что для них необходима проводка, которая рассчитана по мощности котла с запасом на другие нужды.

Электрокотлы бывают трёх видов: ТЭНовые, электродные и инжекционные. Рассмотрим преимущества и недостатки каждого.

Плюсы ТЭНовых котлов заключаются в простоте установки и управления и в том, что они не требует получения специальных разрешений на подключение.

Кминусам ТЭНовых котлов относятся большие счета за электроэнергию в отопительный сезон. Помимо этого, у ТЭНовых котлов через несколько лет ТЭН выходит из строя из-за покрывающих его отложений и накипи. Также к выходу из строя ТЭНа приводит отсутствие воды в контуре.

Электродные котлы отличаются быстрым нагревом дома, но и имеют свои недостатки. Необходимо, чтобы вода для наполнения системы отопления была дистиллированной и содержала определённое количество солей, которое определяется специальным инструментом. Или же теплоноситель требуется купить. Также для

22

установки и подключения такого котла нужна помощь специалиста. Оборудование данного котла требует устройства заземления.

Индукционные котлы почти мгновенно разогревают дом, имеют высокий КПД, который не уменьшается даже после длительной эксплуатации. Также они не имеют особых требований к химическому составу теплоносителя. К недостаткам индукционных котлов относятся: наличие небольшого вибрационного шума, массивность и достаточно высокая стоимость [2].

2. Твёрдотопливные котлы.

Плюсы котлов длительного горения: экономичность; низкая стоимость; невысокие требования к твёрдому топливу. Одним из недостатков котлов является то, что требуется постоянное участие владельца для пополнения загрузочного отделения топливом.

Пеллетные котлы отличаются высоким КПД и экологичностью. Также они выделяют значительно меньше золы и сажи, по сравнению с твёрдотопливными котлами на дровах. Минусы пеллетных котлов заключаются в высокой стоимости отопительного оборудования и топлива.

Плюсы, относящиеся ко всем видам твёрдотопливных котлов: неприхотливость и простота в обслуживании и эксплуатации; долговечность; высокая безопасность при правильном монтаже. Их минусы: необходимо отдельное помещение для установки котла и место для хранения топлива; оборудование не позволяет быстро нагреть помещение и осуществлять эффективный контроль температуры в отапливаемых помещениях; необходимо периодически чистить топку и дымоход [3].

3. Комбинированные теплогенераторы.

Их преимущества: производительность; функциональность - котёл одновременно греет дом и воду ГВС; безопасность - предусмотрена защита от закипания теплоносителя, теплоизоляция внешнего кожуха котла, автоматическая регулировка тяги; абсолютная автоматизация процесса горения. Недостатки комбинированных котлов: блок нагревателей отбирает полезный объем топливника в ущерб длительности горения с одной загрузки; цены комбинированных изделий выше цен классических твёрдотопливных котлов; КПД при работе электронагревателей снижается на 2…5% за счёт воздушного потока, проходящего через остывшую топку.

4. Котлы на дизтопливе с установкой цистерны во дворе.

23

Плюсы таких котлов: низкое энергопотребление; КПД колеблется в диапазоне от 75 до 98 %; длительный срок эксплуатации (до 20…30 лет); не требуют наличия теплоили газовой магистрали; высокая степень автоматизации всего котла; установка дизельного котла не требует согласования и разрешения вышестоящих надзорных организаций; универсальность применения: возможность использования нескольких видов топлива. Минусы таких котлов заключаются в солидной цене на котловое оборудование, топливные ёмкости и топливо. Также необходимо отдельное помещение для установки котла и место на участке для размещения цистерны с топливом [4].

5. Газовые котлы с подземным газгольдером.

Даже оказавшись без возможности подключения к газовой магистрали, есть способ использовать газовый котёл: организовать своему дому автономную газификацию с помощью газгольдера.

Плюсы такого способа отопления дома: экологичность; надёжность; долговечность; максимальная автоматизация; отсутствие перепадов давления в сети. В газгольдере умещаются тысячи литров сжиженного газа. Установка газгольдера осуществляется за один день. Минусы такого способа отопления заключаются в высокой стоимости данной системы; необходимости привлечения для монтажа оборудования специалистов; регулярная дозаправка газгольдера; для установки газового отопительного котла необходимо оформить установленную документацию и получить необходимые разрешения [5].

6. Электрический тёплый пол.

Преимущества электрического тёплого пола: равномерное распределение тепла; не занимает лишнего пространства в помещении; приятный микроклимат в доме. Недостатки электропола заключаются в требовании дополнительной высоты, которая не всегда есть. Если же выйдет из строя, то вряд ли получится починить [6].

7. Тепловой насос.

Преимущества всех видов тепловых насосов основываются на резком снижении трат на электроэнергию и экологичности. Недостаток – высокая стоимость оборудования.

Рассмотрим разновидности тепловых насосов.

Преимущества теплового насоса «воздух-воздух» заключаются в том, что летом он может охлаждать дом. Также возможно сочетать

24

с приточно-вытяжной вентиляцией. Недостаток такой системы - невозможно греть воду для бытовых нужд.

Плюсы теплового насоса «воздух-вода» состоят в том, что он может осуществлять нагрев воды для бытовых нужд. Помимо этого, есть возможность создания гибридной системы отопления. Недостатки такого вида насосов заключаются в том, что приточновытяжная вентиляция будет отдельной системой; для функции охлаждения требуется установка фанкоилов.

Плюсы теплового насоса «вода-вода» состоят в том, что у них высокая производительность; доступность источников получения тепловой энергии и простота создания теплового контура на открытой местности. Недостатком является невозможность использования в городских условиях [7].

8. Обогревающие электрические конвекторы.

Такие устройства можно поставить в любом месте. Они быстро прогревают комнаты. Практически автономны: термостат поддержит заданный режим. Современные модели не сушат воздух, детали корпуса не нагреваются. Недостатком являются малая мощность одного конвектора. Для обогрева здания понадобится несколько устройств. Проводке необходимо выдерживать общую мощность всех конвекторов.

9. Инфракрасные обогреватели.

Эти устройства быстро нагревают воздух в определённой зоне. Для обогрева всего помещения их понадобится довольно много. Экономичность инфракрасных обогревателей объясняется тем, что их можно направить только на нужные участки обогрева. При этом в одном помещении возможно сделать зоны с разным температурным режимом. Кроме того, если человек будет находиться в зоне действия лучей обогревателя, он сам будет немного нагреваться, и будет субъективно чувствовать себя комфортней.

10. Масляные обогреватели.

Достоинства: большой уровень безопасности; длительный срок службы; бесшумные; невысокая цена; не выделяет посторонних запахов, такие как пыль и гарь; не пересушивает воздух. Недостатки заключаются в том, что масляные обогреватели затрачивают много времени для полного обогрева всего помещения.

11. Тепловентиляторы.

По сравнению с другими нагревательными приборами, тепловентиляторы быстрее всего нагревают воздух в помещении.

25

Минусы заключаются в высоком уровне шума во время работы и источаемом неприятном запахе.

12. Электрические тепловые пушки.

Их достоинства - безопасность, небольшие габариты, при работе не выделяется никаких неприятных запахов. Недостаток - электрическая тепловая пушка, применяемая в более просторных помещениях, потребует подключения к сети, с напряжением 380 В.

13. Электрокамин.

Плюсы электрокаминов заключаются в: приятном внешнем виде; простоте установки и эксплуатации; безопасности; не требуют наличия дымохода; во многих моделях предусмотрено дистанционное управление; во многих моделях можно регулировать интенсивность освещения и тепловые режимы. Недостаток основывается на довольно высоком энергопотреблении и стоимости [2].

Вывод: в данной работе были проанализированы 12 способов отопления дома, который из источников тепла имеет только электричество. Самым выгодным вариантом отопления является тепловой насос. Несмотря на дорогостоящее оборудование, он окупает себя в течение 4 лет. К тому же, помимо цены оборудования, этот способ практически больше не имеет недостатков.

Литература

1.Отопление и вентиляция / П.Н. Каменев, А.Н. Сканави, В.Н. Богословский и др. – М.: Стройиздат, 1975. – Т. 1. – 483 с.

2.Лещинская, Л.В. Отопление – водяное, электрическое, печное

/Л.В. Лещинская, А.Л. Малышев. – М.: Литературный бульвар,

2010. – 336 с.

3.Назарова, В.И. Виды, монтаж, эксплуатация современной системы отопления / В.И. Назарова. – М.: РИПОЛ классик, 2011. – 320 с.

4.AV-GAZ. Автономная газификация. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://av-gaz.ru/gazovoe_otoplenie.html.

5.Обзор дизельных котлов отопления - преимущества и недостатки. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://teploizolyaciya- info.ru/zagorodnoe-stroitelstvo/obzor-dizelnyh-kotlov-otoplenija- preimushhestva-i-nedostatki.html.

6.Писарев Е. Теплый пол / Е. Писарев. – Робур, 2012. – 47 с.

7.Вся правда о тепловых насосах. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://victorborisov.livejournal.com/281859.html.

26

УДК 621.311.22:697.34

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЕ ПЕРЕОБОРУДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ

Г.Н. Мартыненко1, Н.Е. Сафонов2, А.С. Ищенко3

1Канд. техн. наук, доцент, glen2009@mail.ru

2Магистрант гр. мТГС-191, nsafonov96@mail.ru

3Магистрант гр. мТГС-191, nina.ishenko14@yandex.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Аннотация: рассмотрен процесс оптимизации оборудования теплового пункта. Для повышения энергоэффективности и поддержания комфортного микроклимата в отапливаемых помещениях апробировалась замена элеваторного теплового узла на автоматизированный узел управления (АУУ) с насосным смешением. В процессе исследования был переоборудован тепловой пункт с элеваторным узлом смешения. Замена элеваторного узла на автоматизированный узел управления привела к энергоэффективному понижению температуры в обратном трубопроводе за счет погодозависимого регулирования

Ключевые слова: элеватор, автоматизированный узел управления, тепловой пункт

Вопросы энергоэффективности в сфере ЖКХ затрагиваются в ряде работ [1-5]. Оборудование, применяемое в тепловых пунктах, не всегда соответствует современным требованиям эффективной работы. С целью повышения энергоэффективности системы теплоснабжения рассмотрен конкретный тепловой узел, переоборудованный с элеваторного на автоматизированный узел управления с насосным смешением.

Элеваторный узел отопления представляет собой специальную конструкцию, которая выполняет функцию инжектора или струйного насоса. Необходимость в данном элементе возникает только в централизованных системах, в которых разогретый теплоноситель подается из тепловой сети под давлением.

Отопительная схема с применением элеватора предназначена для поддержания повышенного давления в системе. Реализуется данная потребность за счет увеличения количества теплоносителя. Когда температура воздуха на улице достигает высоких отрицательных значений, температура теплоносителя, поступающего из тепловой сети, может превышать +100 °C.

27

Разумеется, такое явление противоречит законам физики, т.к. в центральном отоплении для передачи тепла используется обычная вода, которая при нагреве свыше указанной температуры переходит в парообразное состояние. Другое дело, что паром вода становится только в открытых емкостях и при отсутствии давления, а центральная отопительная система этим условиям не соответствует, поэтому образования пара не происходит. Задача элеватора в данной системе состоит в том, чтобы снизить температуру и давление до нормативных величин, а также обеспечить отбор необходимого количества теплоносителя для обслуживаемого здания или сооружения.

Элеваторный узел устанавливают в отдельном помещении ИТП (индивидуальный тепловой пункт). В состав теплового узла, помимо элеватора, также входят: запорная арматура, контрольноизмерительные приборы, а также устройства очистки теплоносителя (фильтр, грязевик).

Устройство элеватора системы отопления представлено на рисунке 1.

5

Рис. 1. Элеватор системы отопления:

1 – корпус; 2 – сопло; 3 – камера смешения; 4 – диффузор; 5 – камера всасывания (вход подмешиваемой воды)

Принцип работы системы с элеваторным узлом следующий. Разогретый теплоноситель под действием давления тепловой сети поступает на элеватор. Затем с высокой скоростью он проходит

28

через сопло элеватора, создавая на выходе из него зону разряжения. Это позволяет осуществить вовлечение охлажденного теплоносителя из обратного трубопровода системы отопления дома. Далее в камере смешения (зоне разряжения) происходит смешивание высокотемпературного теплоносителя из тепловой сети с охлаждённым теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления обслуживаемого здания. С помощью диффузора подготовленный теплоноситель подаётся в подающий трубопровод системы отопления обслуживаемого здания. Разница давления между диффузором и камерой смешения обеспечивает циркуляцию теплоносителя в системе.

Преимущества системы с элеваторным узлом:

-простота конструкции;

-независимость работы элеваторного узла от кратковременных перепадов давления и температур теплоносителя в тепловой сети;

-минимализация трудовых затрат на монтаж устройства;

-независимость от источников электрической энергии;

-низкая стоимость.

Ключевым недостатком в применении отопительной схемы с элеваторным узлом является несовместимость гидравлических режимов работы оборудования. Следствием данной несовместимости является недостаточность напора, необходимого для эффективного сочетания элеваторного узла с термостатическими вентилями (терморегуляторами). Терморегуляторы служат для автоматической регулировки количества теплоносителя в зависимости от температуры отапливаемого помещения. Такая регулировка создает переменный гидравлический режим в системе отопления, который не приемлем в сочетании с элеваторным узлом. Это подтверждается нормативной документацией [6], в которой сказано, что автоматическое регулирование системы осуществляется посредством присоединения системы отопления к тепловой сети через смесительный насос.

Данное требование соответствует как двухтрубной, так и однотрубной системе отопления. Обусловлено это тем, что в однотрубной системе с термостатическими вентилями, которые обязательны к установке в соответствии с [7], работа элеватора также неэффективна. Чтобы устранить разрегулировку однотрубной системы отопления согласно [7] применяют регулирующие клапаны. И в этом случае комбинация оборудования также не является

29