1.5.1.Оптимизация подачи и потребления энергии.

Снижение перетопов.

Без ущерба для снижения комфортности мы можем снизить температуру до оптимальной (t_вн. = 19^оС), снизив при этом потери тепла. Потери тепла при t_вн. = 19^оС были сосчитаны при составлении энергетического паспорта. Они равны:

Q_{потерь19}=Q_окна+Q_стены+Q_возд.=(2821+1580+11650)МДж=16051МДж

Снижение потерь в натуральном выражении составляет

Q_{потерь23} - Q_{потерь19}=(19144–16051)МДж=3093 МДж.

При тарифе на тепло в Санкт-Петербурге в 2011 году в 1050 руб/Гкал =

= 0,25 руб/МДж экономия может составить:

3093 МДж ´ 0,25 руб/Мдж = 773 руб.

Снижении температуры и воздухообмена в нерабочее время.

Согласно п.5.1 СНиП 41-01-2003[10] температура воздуха в помещении в то время, когда помещение не используется (в ночное время и с вечера пятницы до утра понедельника) может быть снижена до 12°С, т.е. на (23 – 12) = 11°С.

Потери тепла через окна в нерабочее время снизятся на:

ΔQ_окон = D₂₃´A_окон./R_окон – D₁₂´A_окон./R_окон = (D₂₃- D₁₂)´A_окон./R_окон=11°С´z_нераб´A_окон./R_окон

ΔQ_окна=(11°С´4180ч´3600c/ч´3,14м²)/0,44м²´°С/Вт =1181МДж.

Аналогично потери тепла через стены в нерабочее время снизятся на:

ΔQ_стены= (11°С´4180 ч´3600c/ч´9,67м²)/2,42м²´°С/Вт =661МДж.

Потери тепла на нагрев приточного воздуха в нерабочее время в базовом варианте составляют:

Q_возд. = с_возд.´r_возд.´V_возд.´(t_вн. – t_{отоп.пер.}) z_нераб = (23–(-1,8))°С× ´4180ч1кДж/(кг´°С)´1,30кг/ м³´81,6 м³/ч= 10997 МДж.

Во время, когда помещение не используется, норму воздухообмена можно уменьшить в жилой зоне - до 0,2 1/ч [10], что составит для нашей комнаты V_возд.0,2 = 0,2 1/ч ´ 62,3 м³ = 12,5 м³/ч,

Тогда при одновременном снижение температуры и воздухообмена в нерабочее время потери тепла на нагрев приточного воздуха составят:

Q_возд.0,2= с_возд.´r_возд.´V_возд.0,2´(t_вн. – t_{отоп.пер.})´z_нераб = (12–(-1,8))°С× ´4180ч1кДж/(кг^.°С)´1,30 кг/м³´12,5 м³/ч= 937МДж.

Потери при одновременном снижение температуры и воздухообмена в нерабочее время снизятся на:

ΔQ_возд.0,2 = (10997 – 937) МДж = 10060 МДж.

Суммарная экономия по всем трём составляющим составит:

ΔQ_сумм. = (1181 + 661 + 10060) МДж = 11902 МДж.

При тарифе на тепло в Санкт-Петербурге в 2011 году в 0,25 руб/МДж экономия составит

11902 МДж ´ 0,25 руб/Мдж = 2976 руб.

1.5.2. Утилизация тепла отработанного воздуха

В жилых и общественных зданиях для обеспечения минимально необходимого воздухообмена и в зимний, и в летний период целесообразно использовать принудительную вентиляцию. В этом случае возможно также использовать для подогрева холодного свежего воздуха тепло отработанного воздуха в рекуператорах (тепло передаётся через стенку трубопровода, потоки не перемешиваются), и в регенераторах (холодный и тёплый воздух поочерёдно проходят через металлическую насадку с высокой теплоёмкостью) тепла.

Пример использования рекуператора в приточно-вытяжной вентиляции пассивного дома представлен на рис.1.5. [14].

В системе вентиляции происходят следующие процессы.

Зимой холодный воздух с температурой (-26 ^оС) входит в подземный воздуховод, за счет тепла земли нагревается до +3 ^оС градусов и поступает в рекуператор.

В рекуператоре старый воздух отдает тепло свежему( не смешиваясь с ним) и выбрасывается на улицу, а свежий воздух из рекуператора с температурой +17 ^оС поступает в дом. Использование тепла отработанного воздуха эквивалентно бесплатному отоплению.

Летом горячий воздух с температурой +30 ^оС входит в подземный воздуховод, за счет температуры земли охлаждается до 17 ^оС и поступает в дом, что равносильно бесплатному кондиционеру.

За счёт такой системы в пассивном доме постоянно поддерживаются комфортные условия. Лишь иногда бывает необходимо использование маломощных нагревателей или кондиционеров (тепловой насос) для минимальной регулировки температуры.

Рис.1.5. Применение рекуператора для утилизации тепла

отработанного воздуха.

На рис.1.6 приведена схема рекуператора, используемого в механической приточно-вытяжная система вентиляции с утилизацией теплоты удаляемого воздуха для подогрева приточного в пластинчатом теплообменнике [15].

Рис. 1.6. Рекуператор с установкой догревателей воздуха в квартирах экспериментального дома:

1 - вентилятор удаляемого воздуха; 2 - вентилятор приточного воздуха; 3 - пластинчатый теплообменник; 4 - электрический нагреватель; 5 - подогреватель теплообменника; 6 - фильтр для наружного воздуха; 7 - фильтр для удаляемого воздуха; 8 - датчик против замерзания теплообменника; 9, 10 - автоматический сброс термозащиты; 11, 12 - ручной сброс термозащиты; 13 - датчик температуры приточного воздуха

На рис.1.7 приведен принцип действия регенератора, используемого в установке УВРК-30, предназначенной для энергоэффективной принудительной вентиляции воздуха в офисе или квартире [16].

Работа установки напоминает дыхание человека через шарфик при сильном морозе. При выдохе воздух нагревает шарф, и следующая порция вдыхаемого воздуха, проходя через ткань шарфа, подогревается. В установке УВРК-30 роль легких выполняет реверсивный вентилятор, а роль шарфика - высокоэффективный теплообменник – регенератор.

На рис.1.7 видно, как в фазах 1 и 2 происходит постепенный прогрев регенератора выходящим комнатным воздухом, а в фазах 3 и 4 – нагрев входящего в помещение свежего воздуха с охлаждением регенератора.

Рис.1.7. Принцип работы установки УВРК-30

Установка УВРК-30 состоит из двух основных элементов: вентиляционного блока и блока управления.

Вентиляционный блок включает в себя телескопический канал, который монтируется в стене и является корпусом установки и состоит из пластмассового корпуса и металлической гильзы. Телескопический канал позволяет осуществлять монтаж установки в стены различной толщины.

Внутри телескопического канала устанавливаются теплообменник, ложемент с реверсивным вентилятором и фильтр.

С внутренней стороны вентиляционный блок имеет диффузор для распределения воздуха, с наружной стороны установлен защитный козырек.

Блок управления состоит из электронного блока (все электронные компоненты залиты компаундом), двухклавишного переключателя режимов работы, монтажной коробки и элементов декоративного обрамления.

Наибольшая эффективность вентиляции достигается при работе двух регенераторов в противофазе. Поэтому установка УВРК-30 поставляется в комплекте из 2 шт. с единым блоком управления.

Использовании приборов УВРК-50, КПД которых 90%(т.е. 90% тепла отработанного воздуха передаётся свежему воздуху и будет сэкономлено) для нашего помещения позволит сэкономить:

ΔQ_реген.= 0,9 ´ (23–(-1,8))°С× ´220сут´24ч/сут´1кДж/(кг´°С)´1,30кг/м³´81,6м³/ч =

= 0,9 ´ 13891 МДж = 12502 МДж.

При тарифе на тепло в Санкт-Петербурге в 2011 году 0,25 руб/МДж экономия составит 12502МДж´0,25руб/Мдж=3126 руб.