3225

В развитых странах мира повсеместно используется энергия ветра. Например, японские разработчики из компании ZENA Systems предложили модель ветряной станции. Сооружение будет представлять собой шестиугольную башню 50-метров в высоту. Форма позволит улавливать ветер, дующий в любом направлении и на разных высотах (см. рис. 16.4, 16.5, 16.6).

Рис. 16.4. Модель ветряной станции

[http://www.infuture.ru/article/3932]

Отличительной особенностью постройки является возможность работы башни даже во время штиля. Внутри станции располагается ветряной туннель (аэродинамическая труба), где благодаря разности давлений у её основания и на поверхности кровли осуществляется постоянное перемещение воздушных масс.

91

Рис. 16.5. Схема работы ветряной станции при различных вариантах направления ветряных потоков

[http://www.infuture.ru/article/3932]

Рис. 16.6. Устройство ветряной башни

[http://www.infuture.ru/article/3932]

92

Ветрогенератор Sanya Skypump. Система Sanya Skypump – это ветрогенератор необычной конструкции, который предназначен для работы со станцией зарядки электромобилей WattStation. Эта система имеет две разновидности: первая – просто ветрогенератор, вторая – ветрогенератор и солнечная панель (см. рис. 16.7).

Рис. 16.7. Ветрогенератор Sanya Skypump

[https://24hitech.ru/vetryak-sanya-skypump-video.html]

Станция предназначена для установки в удаленных регионах, где электромобили пока что не могут подзаряжать свои аккумуляторы, поскольку в таких местах попросту нет зарядных станций. Мощность солнечной батареи, которая применяется в системе, составляет 150 Ватт, поэтому даже при отсутствии ветра, зарядная станция будет работать, преобразуя в электричество солнечную энергию. Зарядная станция WattStation

93

сможет полностью зарядить аккумулятор такого электромобиля, как Tesla Roadster за время от 4 до 8 часов.

Систему можно назвать портативной, поскольку ее размеры вполне допускают перенос/перевоз на определенное расстояние.

Безлопастной ветрогенератор. Ветрогенератор, создан-

ный инженерами компании Saphon Energy, работает по принципу парусника. Он сконструирован так, что «парус», который на фото больше похож на тарелку, «ловит» ветер, преобразуя энергию движущейся массы воздуха в электричество (см. рис. 16.8). Благодаря напору ветра парус колеблется, способствуя движению небольших поршней, расположенных в верхней части системы.

Рис. 16.8. Безлопастной ветрогенератор

[https://homesteading.com/diy-wind-turbine-generators-living-off- the-grid/]

Поршни запускают в работу особую гидравлическую систему, которая и преобразует кинетическую энергию в электричество. Такая система практически бесшумна. В то же время, её КПД в 2,3 раза выше, чем у обычного ветрогенератора. Эксплуатационные расходы на обеспечение бесперебойной работы безлопастного ветрогенератора на 45% ниже, чем у традиционного.

94

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Задача № 1 Составление энергетического паспорта здания

1.1.Задание

Для заданных климатических условий и имеющихся чертежей здания составить энергетический паспорт здания в соответствии с требованиями [19].

1.2. Исходные данные

план здания, разрез; район строительства;

расчетная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки,

обеспеченностью 0,92, tН t50.92 , °С [18]; продолжительность отопительного периода ZОТ , сут.;

средняя температура наружного воздуха, за отопительный период, tОТ , °С [18];

расчетная температура внутреннего воздуха для жилых зданий tВ , °С [18].

1.3.Расчётные зависимости

Форма энергетического паспорта приведена в прил. 1. В составе энергетического паспорта различают три группы показателей: геометрические, теплотехнические и теплоэнергетические.

95

1.3.1.Вычисление геометрических размеров здания

Площадь вертикальных ограждений АВЕРТ , м, определяется по формуле:

окон и балконных дверей, входных дверей соответственно, м2 (вычисляется по чертежам здания с учётом их количества и геометрических размеров).

Площадь покрытий верхнего этажа АПОК и перекрытий подвала AЦОК , м2, принимается равной площади этажа АЭТ .

Отапливаемый объём VОТ , м3 ,определяется по формуле:

где НЗД – высота здания, м; АЭТ – площадь этажа, ограничива-

ется внутренними поверхностями наружных стен, м2. Коэффициент остекления f рассчитывается по формуле:

96

1.3.2.Вычисление теплотехнических показателей

Приведенное сопротивление теплопередаче стен, покрытий верхнего этажа, перекрытия подвала, окон и балконного заполнения, в рамах данной задачи принимается равным нормируемому значению в соответствии с [19, табл. 3] и зависит от градусо-суток отопительного периода ГСОП, °С·сут, рассчитываемых по формуле:

лопередаче стен, окон и балконных дверей, входных дверей, покрытия верхнего этажа и перекрытия подвала, м2

где kКОМП – см. формулу (1.5), а kОБЩ – см. формулу (1.7). Средняя кратность воздухообмена здания за отопительный

период nВ , 1ч , определяется по формуле:

nВ (1.9)

где v – коэффициент, учитывающий долю внутренних ограждающих конструкций в общем объёме здания, v =0,85 [19], АЖ

97

– площадь жилых помещений и кухонь, м2, определяется по плану здания.

Удельная вентиляционная характеристика здания, учитывающая теплопотери за счёт инфильтрации и вентиляции kВЕНТ ,

kЭФ – коэффициент эффективности рекуператора.

1.3.3. Вычисление энергетических показателей

Общие теплопотери через ограждающую оболочку здания за отопительный период QОБЩГОД , кВт чгод , определяется

удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания, Вт/(м3·°С) равная

kРАД – удельная характеристика теплопоступлений в здание от солнечной радиации, Вт/(м3·°С) ( kРАД принимаем равным 0,1 Вт/(м3·°С)); h – коэффициент, учитывающий дополнитель-

98

ное теплопотребление системы отопления ( h =1,07 – многосекционные и другие протяженные здания);

ζ – коэффициент эффективности авторегулирования подачи теплоты в системах отопления, ζ=0,85; ξ – коэффициент, учитывающий снижение теплопотребления жилых зданий при наличии поквартирного учета тепловой энергии на отопление, принимается до получения статистических данных фактического снижения, ξ=0,1; kБЫТ – удельная характеристика бытовых теп-

ловыделений здания, Вт/(м3·°С) определяются по формуле:

где tВ , tОП – см. исходные данные, VОТ , АЖ – см. формулы (1.3), (1.9) соответственно, qБЫТ – величина бытовых тепловыделений на 1 м2 площади жилых помещений или расчётной площади общественного здания, Втм2 ( qБЫТ = 17 Втм2 ) [19];

v – коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конструкций, рассчитываемый по формуле:

где ГСОП – см. формулу (1.6).

Удельный расход тепловой энергии на отопление здания за

где АОТ – сумма площадей этажей здания, измеренных в пре-

делах внутренних поверхностей наружных стен, м2, за исключением технического этажей и подвала.

1.4. Порядок работы

Используя справочную литературу [19, 18], выписать необходимые данные для заданного района строительства.

По чертежам здания выполнить требуемые измерения и рассчитать геометрические показатели здания.

99

По формуле (1.6) рассчитать количество градусо-суток отопительного периода и по [19, табл. 3] определить значения сопротивлений теплопередаче стен ( RСТ ), покрытий верхнего

этажа ( RПОК ), перекрытий подвала ( RЦОК ) и окон ( RОК ).

Используя расчётные зависимости вычислить значения теплотехнических и энергетических показателей. Результаты вычислений заносятся в соответствующие графы энергетического паспорта (см. прил. 1).

Задача № 2 Расчёт срока окупаемости дополнительного

утепления стен

2.1. Задание

Для заданной конструкции стены и климатических условий определить срок окупаемости дополнительного утепления стен за счёт снижения затрат на отопление.

2.2.Исходные денные

влажностный режим помещения [19];

стоимость утеплителя SУТ , р./м3;

стоимость монтажа утеплителя, SМОНТ , р./м2 ; климатические данные tВ , tОП , tН , ZОП (см. задачу 1); сопротивление теплопередаче стены:

м2 С Вт ;

тариф на тепловую энергию, SТЕПЛ , р./ГДж.

100