10912

БОДРОВ М.В., д-р техн. Наук, профессор кафедры отопления и вентиляции, СМЫКОВ А.А., аспирант кафедры отопления и вентиляции, ЛОГИНОВ М.А., магистрант, ТИТАЕВ А.П., студент

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия aleksandrsmykov@gmail.com

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ НА БАЗЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ

Применение в производственных помещениях конвективного или воздушного отопления сопровождается наличием градиентов температуры воздуха по высоте до 1,0 °С/м, что приводит к формированию «тепловой подушки» и вызывает дополнительные потери теплоты в верхней зоне. При лучистом отоплении градиент температуры сводится практически к нулю. Внедрение систем лучистого отопления является одним из путей эффективного использования тепловой энергии. При использовании, дан- ного вида отопления, подача теплоты в рабочую зону осуществляется направленным тепловым излучением, что позволяет отапливать лишь об- служиваемую зону помещения, а не весь его объём. Лучистая передача энергии при прочих равных условиях более эффективна, чем конвектив- ная, поскольку при лучистом отоплении энергия беспрепятственно перено- сится на большие расстояния в объеме помещения. Воздух не поглощает инфракрасное излучение, а лишь рассеивает его, большая часть энергии ак- кумулируется в приповерхностных слоях ограждающих конструкций и за- тем используется для формирования конвективных потоков, обеспечиваю- щих нагрев воздуха рабочей зоны, из этого следует, что отопительные при- боры можно располагать под потолком, в конструкциях ограждений и т.д. [1, 2].

В основу классификации отопительных приборов можно положить различные характеристики (температура поверхности прибора, конструк- тивное устройство, расположение прибора, теплоноситель и т.д.). Но са- мым важным фактором принято считать температуру поверхности отопи- тельного прибора, поскольку она, в первую очередь, определяет его остальные характеристики и играет важную роль в формировании тепло- вого режима объекта теплоснабжения.

По температуре поверхности классифицируют лучистые нагревате- ли, но этот показатель одновременно определяет и их конструктивное устройство. Поэтому в [2] предлагается следующая классификация лучи- стых отопительных приборов:

– нагреватели с низкой температурой поверхности и большой тепло- вой инерцией;

360

–нагреватели со средней температурой поверхности и малой тепло- вой инерцией;

–нагреватели с высокой температурой поверхности и большой теп- ловой инерцией.

Также классификация аппаратов инфракрасного излучения может быть проведена на основании температурных характеристик и спектраль- ного состава излучения:

–источники с температурой 1000…1500 °С и максимальной энерги- ей в диапазоне длины волны 0,76…2,5 мкм (белое свечение);

–источники с температурой 700…1000 °С и максимальной энергией

вдиапазоне длины волны 2,3…3,5 мкм (красное свечение);

–источники с температурой 300…700 °С и максимальной энергией в диапазоне длины волны 3,5…5 мкм (тёмно-красное свечение);

–источники с температурой 35…300 °С и максимальной энергией в диапазоне длины волны 5,8…9 мкм (тёмное свечение).

Наиболее перспективными в настоящее время являются системы лу- чистого отопления на базе низкотемпературных инфракрасных излучате- лей, использующих в качестве теплоносителя воду. По сравнению с газо- выми инфракрасными излучателями они имеют ряд преимуществ:

–высокий уровень пожарной безопасности;

–система отопления не производит выбросов в атмосферу;

–допустимы к установке в более широком спектре помещений. Рассмотрим низкотемпературное лучистое отопление на примере во-

дяных низкотемпературных инфракрасных излучателей. На данный момент эти отопительные приборы не получили должного распространения на рын- ке России, но за рубежом они достаточно популярны. Одним из флагманов производства водяных низкотемпературных инфракрасных излучателей яв- ляется немецкая компания «Флайг + Хоммель», в частности их Российское подразделение. Пример такого отопительного прибора приведён на рисунке

1.

Рисунок 1 – Водяной низкотемпературный инфракрасный излучатель марки Klix coanda 600 фирмы «Флайг + Хоммель»

361

Монтаж водяных низкотемпературных инфракрасных излучателей прост, быстр и экономичен. Такие отопительные приборы лучистого отоп- ления экономичны в плане капиталовложений, запуска и обслуживания, яв- ляясь энергосберегающим решением по распределению тепла в помещениях и эксплуатации энергоносителей [3].

Использование водяных низкотемпературных инфракрасных излуча- телей позволяет достичь такого же уровня комфорта, что и при использо- вании систем конвективного обогрева, при меньшей температуре воздуха. В рабочей зоне производственных помещений допускается снижение ве- личины температуры воздуха рабочей зоны tв.р до 4 °С по сравнению со значениями, предусмотренными СанПиН 2.2.4.548-96 [4], что приводит к снижению потерь теплоты в окружающую среду и, соответственно, снижа- ет затраты энергии, направленные на их компенсацию. В свою очередь, снижение энергопотребления вносит существенный вклад в экологию и сохранение природных ресурсов. Равномерное распределение теплоты без принудительного движения воздуха позволяет значительно уменьшить уровень пыли и шума, в результате чего достигается высокий уровень комфорта и гигиены в отапливаемом помещении. Водяные низкотемпера- турные инфракрасные излучатели также могут быть использованы и для распределения холода в помещениях, а так же, обладая сравнительно низ- кой температурой поверхности, водяные панели могут быть применены в качестве систем «антиконденсат», например, в помещениях с большой по- верхностью остекления там, где существует риск выпадения конденсата на свето-прозрачных ограждающих конструкций – атриумы, оранжереи, бас- сейны, витрины и др. Примеры водяных низкотемпературных инфракрас- ных излучателей приведены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Водяные низкотемпературные инфракрасные излучатели, установ- ленные в производственном помещении

Данные отопительные системы могут комплектоваться при различных видах монтажа и подключения различными инсталляционными принадлеж- ностями. Система водяного лучистого отопления сократить эксплуатацион- ные расходы на энергоносители благодаря отличному от конвективной си-

362

стемы (радиаторы, регистры, воздушно-отопительные агрегаты и др.) прин- ципу передачи теплоты. Применение водяных потолочных панелей лучи- стого отопления в помещениях высотой свыше 5-ти метров позволяет эко- номить более 40% энергоносителей [3, 5, 6], которые расходуются для рабо- ты системы отопления. Водяные потолочные панели инфракрасного отоп- ления являются самым экологическим и экономичным оборудованием для отопления помещений, так как обеспечивают максимальный комфорт при минимальной температуре воздуха.

Очевидно, что в ближайшее время задача экономии энергоресурсов станет еще приоритетнее. В связи с этим в сфере создания, модернизации и эксплуатации доминирующим фактором станет обеспечение минимальных тепловых потерь в зданиях за счет разработки и использования энергоэф- фективного оборудования и систем энергообеспечения, такого как водяные низкотемпературные инфракрасные излучатели, обеспечивающие ком- фортный тепловой режим внутренней среды, снижение расхода тепловой энергии и гибкую систему зонирования помещений.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Мачкаши, А. Лучистое отопление / А. Мачкаши, Л. Банхиди; под ред. В.Н. Богословского и Л.М. Махова [пер. с венгерского В.М. Беляева] – М.: Стройиздат, 1985. – 464 с.

2.Родин, А.К. Газовое лучистое отопление / А.К. Родин – Л.: Недра, 1987. – 191 с.

3.Куриленко, Н.И. Тепловой режим производственных помещений с системами отопления на базе газовых инфракрасных излучателей/ Н.И. Кури- ленко, В.И. Максимов, Г.Я. Мамонтов, Т.А. Нагорнова // Томский политехни- ческий университет. – 2013. – 101 с.

4.СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. М.: 2001. – 20 с.

5.Бухмиров, В.В. Алгоритм расчёт систем лучистого отопления по- мещений / В.В. Бухмиров, С.А. Крупенников, Ю.С. Солнышкова // Вест- ник Ивановского государственного энергетического университета. – 2010.

–Вып. 4. – С. 23…25.

6.Бодров, В.И. Теплофизические характеристики теплового контура зданий с газовыми инфракрасными излучателями / В.И. Бодров, А.А. Смы- ков // Сантехника, отопление, кондиционирование, энергосбережение, 2014. – № 7. – С. 52…55.

363

СМЫКОВА Н.А., магистр по направлению Строительство; СМЫКОВ А.А., аспирант кафедры отопления и вентиляции

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия, aleksandrsmykov@gmail.com

АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ НА О. КРИТ

Всвязи с сокращением природных запасов ископаемых источников энергии и ухудшением экологической ситуации всё большее распростра- нение получают возобновляемые источники энергии. Также, актуальным, в современной экономике, является вопрос зелёного роста, то есть роста экономик за счёт использования энергоэффективных технологий, в том числе с использованием возобновляемых источников энергии [1].

Согласно нормативной базе РФ, а в частности ст. 3 Федерального за- кона «Об электроэнергетике» [2], к возобновляемым источникам энергии относятся:

- солнечная энергия; - энергия ветра;

- энергия различных вод; - энергия волн; - тепловая энергия земли;

- энергия воздуха; - энергия биомасс.

ВРоссии возобновляемые источники получили широкое распростра- нение лишь в разрезе использования энергии рек. В связи с богатыми запа- сами нефти и газа, и, следовательно, их низкой стоимостью, а также тяжё- лыми климатическими условиями, другие виды возобновляемых источни- ков энергии не получили должного распространения.

Наиболее часто возобновляемые источники энергии, в частности ветровая и солнечная энергетика, используются в странах, которые распо- ложены в тропиках и субтропиках, например в Греции. Наибольший уро- вень внедрения солнечная и ветровая энергетика получила в одном из ре- гионов Греции – на острове Крит. Площадь острова составляет 8261,183 км2, на острове постоянно проживают 623065 человек. Среднемесячная температура колеблется от + 12,2 °С в январе до + 26,4 °С в июле по данным метеостанции № 16754, расположенной в аэропорте столицы Крита – г. Ираклион [3]. Статистика плотности солнечной радиации на о. Крит приве- дена в Таблице и на Рисунке 1.

364

Таблица 1 – Статистика плотности солнечной радиации на о. Крит

Рисунок 1 – Статистика плотности солнечной радиации на о. Крит

365

Остров Крит может являться образцовым примером успешной реа- лизации программы возобновляемых источников энергии в Европе. На данный момент возобновляемая энергия составляет 28 % от общей уста- новленной мощности. Установлены ветроэлектрогенераторы общей мощ- ностью 200,31 МВт и солнечные батареи, суммарная мощность которых 78,29 МВт. Также на острове Крит используются одна гидроэлектростан- ция мощностью 0,3 МВт и завод по производству биогаза, установочная мощностью которого достигает 0,5 МВт [4].

Рисунок 2 – Ветроэлектрогенераторы в окрестностях города Агиа Варвара, префектура г. Ираклион

Рисунок 3 – Солнечная электростанция в окрестностях города Тимбаки, префектура г. Ираклион

Помимо промышленной энергетики на о. Крит распространено ис- пользование бытового оборудования, для получения энергии из возобнов-

366

ляемых источников энергии: солнечных коллекторов, солнечных батарей, малых ветроэлектрогенераторов. По собранной авторами статистике в по- сёлке Аммудара, префектура г. Ираклион, солнечные коллекторы установ- лены на 79 % зданий (доверительная вероятность выборки – 90 %, довери- тельный интервал выборки – 5 %); солнечные батареи установлены на 7 % зданий (доверительная вероятность выборки – 90 %, доверительный ин- тервал выборки – 5 %); использование малых ветроэлектрогенераторов в конкретном посёлке не обнаружено.

Рисунок 4 – Пример использования бытовых солнечных коллекторов в посёлке Аммудара (префектура г. Ираклион)

Вывод. Использование возобновляемых источников энергии являет- ся одним из факторов, обеспечивающих безопасность и независимость государства. Пример о. Крит показывает, что широкое использование воз- обновляемых источников энергии возможно, и является экономически- обоснованным. Опыт региона Греции – острова Крит можно и нужно ис- пользовать для внедрения возобновляемых источников энергии в России, в особенности в южных регионах, таких как Краснодарский край, республи- ки Чечня и Дагестан, а также на территории республики Крым, где вопрос поставок энергии стоит особо остро.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Егорова, М.С. Развитие возобновляемых источников энергии – миро- вой опыт и российская практика / М.С. Егорова // Вестник науки Сибири. – 2013. – Вып. 3 (9). – С. 146-150. Стройиздат, 1985. – 464 с.

2.Федеральный закон от 26.03.2003 N 35-Ф3 (ред. от 06.12.2011) «Об электроэнергетике» (с изм. и доп., вступающими в силу с 06.01.2012). [Элек-

367

тронный ресурс] URL: www.minenergo.samregion.ru (дата обращения: 01.04.2019).

3.Annual electricity production from a P/V station. [Электронный ресурс] // URL: http://www.aiolikigi.gr (дата обращения 01.04.2019).

4.Christos J. Emmanouilides, Theano Sgouromalli. Renewable Energy Sources in Crete: Economic Valuation Results from a Stated Choice Experiment // Procedia Technology. Volume 8, 2013, Pages 406-415.

СОКОЛОВ М.М., к.т.н., доцент, доцент кафедры теплогазоснабжения; КОЧЕВА Е.А., аспирант кафедры теплогазоснабжения; ЖАРНАКОВ А.С., магистрант кафедры теплогазоснабжения.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строитель- ный университет», г. Нижний Новгород, Россия, ariam1985@list.ru

ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В ПРАВОСЛАВНЫХ ХРАМАХ

Больше тысячи лет незабвенных, Восхищает церковная стать, И способность гигантов смиренных, Небеса куполами достать.

Действительно, за более чем тысячелетнюю историю христианства на Руси появилось большое количество удивительных православных хра- мов, каждый из которых по-своему уникален. К таким сооружениям нужен особый подход, как с архитектурной и конструктивной точек зрения, так и с позиции использования инженерных коммуникаций. Это касается не только реконструкции, но и строительства новых культовых сооружений. Создание и поддержание требуемых параметров микроклимата в право- славных храмах является многогранной и сложной задачей, требующей объемной практической базы, а также проведения большого количества теоретических и экспериментальных исследований [1].

В настоящий момент можно выделить три основных направления ис- следования (руководитель: д.т.н., профессор, зав. кафедрой Кочев А.Г.) по которым проводятся в данной области:

1)исследования внешней и внутренней аэродинамики храма;

2)исследования микроклимата подклетов;

3)исследование возможности применения в качестве источника энергии одного или группы из возобновляемых.

368

Решение задач по первому направлению позволит использовать в храмах естественную вентиляцию, что существенно снизит энергопотреб- ление и затраты на приобретение и монтаж дорогостоящих систем механи- ческой вентиляции, которые далеко не всегда могут быть вписаны в инте- рьеры храма [2, 3].

Создание определенных условий в подклетах храма также позволит в конечном итоге снизить мощность системы отопления.

Применение возобновляемых источников энергии позволит соору- жению стать полностью энергонезависимым или значительно снизить энергопотребление от внешних источников.

Таким образом, получается две основных гипотезы, будет ли энерге- тически эффективным решением создать:

1)автономный храм, т.е. храм который является полностью неза- висимым от внешних источников энергии;

2)энергоисбыточный храм, т.е. подключенный к внешним энер- гетическим сетям, но в тоже время вырабатывающий энергетических ре- сурсов больше, чем нужно для его эксплуатации («излишки» энергии мо- гут быть проданы энергетическим сетям).

Для ответа на данные вопросы, как и во всех предыдущих случаях, требуется проведения большого количества исследований и сбора необхо- димой информации. Для каждого из рассмотренных сооружений был про- веден комплексный анализ, который включает в себя:

∙анализ архитектурных форм и стилевых особенностей (тип храма, наличие или отсутствие подклета, расположение помещений и т.д.)

∙оценку возможности применения систем естественной венти- ляции для снижения затрат на потребляемую храмом электрическую энер- гию;

∙оценку возможности применения возобновляемых источников

энергии.

В рамках данной работы рассматривались четыре православных храма, имеющие существенных отличия, как в архитектуре, так и в исто- рическом плане.

Макарьевская или Флачная часовня (1866г.), принадлежащая Мака- рьевскому женскому монастырю, по сторонам которой высились два ярма- рочных флага, поднимаемые и опускаемые в известные числа в знак нача- ла и окончания ярмарочного торга, построенные Бетанкуром. В настоящее время этой часовня была утрачена, и при проектировании сталкиваемся с полным восстановлением ранее построенного храма.

Церковь Покрова Пресвятой Богородицы не была разобрана, однако нуждается в существенной реконструкции.

Третий храм не имеет названия, т.к. рассматривается как возможный облик современного православного храма, который еще никогда не был построен.

369