10936

• включить теплоэнергетический объект в централизованную систему диспетчеризации.

Использование автоматики в оборудовании теплового пункта приносит ощутимый положительный экономический эффект. Он достигается за счет сокращения затрат на аварийно-ремонтные работы, увеличения срока службы оборудования, экономии тепловой и электрической энергии, уменьшения численности обслуживающего персонала. Подсчитано, что на теплосетях с автоматизированными ИТП по сравнению с обычными уменьшаются расходы на:

•топливо, используемое для производства единицы тепла – на 20-30%;

•электроэнергию, используемую на поставку тепла – на 30-40%;

•тепловые потери – на 70%.

Расчеты и практика показывают, что автоматизированные инженерные системы в теплоэнергетике позволяют осуществить ощутимую экономию денежных средств потребителей и сберечь энергетические ресурсы. При грамотном проектировании, использовании эффективного и качественного оборудования, профессиональном его монтаже стоимость автоматизация ИТП окупается за 2-3 года.

Литература

1.СП41-101-95 Проектирование тепловых пунктов.– М.: Минстрой России, 1996.– 165 с.

2.Рекомендации по применению автоматизированных систем отопления и горячего водоснабжения в жилых и общественных зданиях [ЦНИИЭП инженерного оборудования].– М.: Стройиздат, 1975.– 35 с.

3.Глушков А.Ф., Довман Г.Б., Кукин Е.Б. Указания по ремонту и реконструкции эксплуатируемых тепловых пунктов с целью повышения надежности функционирования и экономии теплоты/ АКХ им. К.Д. Панфилова.– М.: Стройиздат, 1990.– 112 с.

4.ECL Comfort Принципиальные схемы установок.– К.: Данфосс ТОВ, 2004.– 38 с.

170

А.А. Лункина, М.В. Бодров, К.К. Риман

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И ПОДДЕРЖАНИЯ РАСЧЕТНОГО ВОЗДУШНО-ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА МНОГОКВАРТИРНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ

В настоящее время законодательной базой РФ [1] и нормативнотехнической документацией [2, 3, 4, 5] предъявляются повышенные требования к повышению энергоэффективности жилищно-коммунального комплекса и поддержанию следующих расчетных параметров микроклимата многоквартирных жилых домов (МЖД): оптимальная, допустимая и радиационная температуры внутреннего воздуха, относительная влажность и подвижность внутреннего воздуха. Отдельно нормируются значения воздухообменов жилых помещений в круглогодичном цикле эксплуатации, а также установлены четкие конкретные требования к отдельным конструктивным системам МЖД: минимальные значения сопротивления теплопередаче отдельных элементов тепловой оболочки зданий; комплексные требования к удельной теплозащитной характеристике; санитарно-гигиенические требования к конструкции нагревательных приборов системы отопления; планировочные требования к местам размещения вентиляционных каналов и выброса воздуха системами общеобменной вентиляции; автоматизация узлов ввода теплоносителя в здание (ИТП) и др.

При проектировании пассивных (тепловой контур) и активных (системы отопления, тепло- и холодоснабжения и вентиляции) систем обеспечения параметров микроклимата (СОМ) МЖД, доля потребления теплоты которых в масштабах города превышает 62 %, повсеместно наблюдается «формальный» подход, заключающийся в буквальном исполнении порой противоречивых требований нормативной документации. Имеющаяся устойчивая тенденция внедрения конкретных частных рекомендованных нормативной литературой технических решений, направленных на поддержание отдельного расчетного параметра микроклимата, приводит к непредсказуемым и порой парадоксальным конечным результатам, связанным с расплывчатым характером существующих норм и различной возможной их трактовки, как в сторону повышения стоимости строительства, так и в сторону удешевления, причем значительной.

171

Применяемая и обязательная к исполнению на практике нормативная база для проектирования и последующей эксплуатации МЖД имеет следующие характерные известные и неоспоримые недостатки, обсуждаемые как на уровне научного сообщества, так и практикующими инженерами.

1.Повышенные требования к теплозащите зданий [5] заставляют применять дорогостоящее утепление наружных ограждающих конструкций, приводящее к общему снижению конструктивной прочности

иобъекта и снижения его эксплуатационной надежности. Однако, доля тепловых потерь здания через ограждающие конструкции в общем его теплопотреблении составляет не более 27 %, а доля тепловых потерь конкретно через наружные стены не более 5-7 %. Следовательно, максимальный энергетический эффект от утепления фасада теплового контура МЖД может составить не более 3-5 % от общей тепловой нагрузки объекта, а наибольший энергосберегающий потенциал в МЖД приходится на системы общеобменной приточно-вытяжной вентиляции.

2.Требования к конкретным инженерным одновременно сложно выполнимы, противоречат друг другу, не всегда правильно трактуются. При их буквальном исполнении на практике достаточно затруднен (а порой и невозможен) выбор наиболее эффективного решения с точки зрения энергосбережения и поддержания нормируемых параметров микроклимата.

3.Нормирование средств автоматизации и регулирования работы систем отопления, вентиляции, а также управления индивидуальным тепловым пунктом, носит догоняющий характер. Новые конструктивные элементы систем, вводимые в обязательные для применения каталоги и технические руководства производителей, сначала применяются в широкой практике строительства, затем методом проб и ошибок устанавливается, как правило, научно не обоснованная граница их применения, и лишь затем их применение вносится в нормативную литературу.

4.Отсутствует теоретический научно обоснованный комплексный подход по соблюдению трех основных факторов, влияющих на выбор проектируемых СОМ МЖД: поддержание расчетных микроклиматических параметров, снижение потребления энергетических ресурсов и разумная экономически обоснованная рыночная стоимость строительства с учетом соблюдения первых двух факторов.

5.Современная нормативная база не предлагает классификации основных, наиболее часто используемых, схем СОМ МЖД, до сих пор отсутствует научно и экономически обоснованная оценка сравнительной стоимости применения конкретных применяемых схем систем отопления и вентиляции с точки зрения затрат материальных ресурсов, средств на оплату труда и амортизационных отчислений и пр., а также относительной

172

окупаемости выбираемых схем СОМ с учетом их металлоемкости и сложности в эксплуатации. Преимущества и недостатки той или иной системы в среде проектирования наполнены мифами и предубеждениями, которые подтверждаются в одних расчетных условиях и режимах эксплуатации и опровергаются в других.

6. Отсутствует единый системный подход к методикам расчета активных СОМ. Существующая практика проектирования вентиляционных систем, как правило, предполагает расчет системы естественной вентиляции на краевые, необоснованные, условия эксплуатации, с завышенными коэффициентами, предвзятое варьирование которыми обеспечивает расчетный воздухообмен только «на бумаге». Это связано в первую очередь с желанием максимально снизить капитальную стоимость устройства систем вентиляции в ущерб качеству обеспечиваемого микроклимата в помещениях МЖД. Данная практика стала возможной благодаря неоднозначности существующих методик расчета и отсутствию единого нормативного метода расчета, учитывающего различные способы организации воздухообмена, этажность здания, режимы эксплуатации систем и т.д.

Характерным примером отсутствия единого системного подхода к энергосбережению и проектированию СОМ МЖД являются следующее. На фоне применения современных сложных технических и технологических решений регламентированных СП [6] конструктивного исполнения автоматизированных систем отопления и теплоснабжения, в МЖД более чем в 97 % случаев находят применение «традиционные» (типовые) схемы естественных (гравитационных) систем приточно-вытяжной вентиляции, применяемых в массовой застройке с 50-х годов XX века, заключающиеся в замещении через форточки и окна удаляемого вентиляционными каналами

встроительных конструкциях кухонь и санузлов загрязненного воздуха. При очевидных преимуществах данных систем в частях простоты и относительной дешевизны капитальной и эксплуатационной стоимости, имеются принципиальные существенные недостатки, заключающиеся в неустойчивости воздушного режима отдельных жилых помещений и квартир в целом; дискомфорте, вызванным наличием градиента температур

вжилых помещениях при открытии форточек или оконных проемов при низких температурах наружного воздуха; частичным или полным отсутствием воздухообмена при полностью закрытых форточках вследствие высокой герметичности современных окон; возникновении эффекта «обратной тяги» в теплый период года, когда значения плотностей наружного и внутреннего воздуха близки; разгерметизации квартир в холодный период года путем цикличного открывания форточек и фрамуг, приводящее к снижению эффективности использования теплоты, затраты

173

которой на подогрев приточного вентиляционного воздуха значительно превышают тепловые потери через наружные ограждения. Отмечаем имеющийся в настоящее время при проектировании систем обеспечения микроклимата МЖД очевидный и не объяснимый парадокс: с одной стороны, нормативная Литература [2, 3] разрешает и даже рекомендует применять естественные (гравитационные) системы приточно-вытяжной вентиляции в МЖД, с другой стороны, их применение явно противоречит другим санитарно-гигиеническим требованиям нормативной документации, например: отсутствие первичной очистки наружного воздуха, поступающего в жилые помещения [6]; в холодный и переходный периоды года температурный перепад в неизотермической струе поступающего уличного воздуха достигает недопустимый по [6] перепад до 55 °С (при нормируемых значениях перепада в 2-2,5 °С) и т.д. Сделан вывод, что применение «традиционных» гравитационных систем приточновытяжной вентиляции МЖД не отвечают санитарно-гигиеническим требованиям и современным положениям по повышению энергоэффективности.

Таким образом, в настоящее время в РФ стоит острая необходимость создания на основе существующего потенциала ведущих ученых и действующих научных школ единой комплексной системной нормативной и методической базы по практической реализации энергосберегающих технологий при поддержании расчетных параметров микроклимата в круглогодичном цикле эксплуатации МЖД с выделением их в особый класс зданий по нормированию, проектированию, конструированию и эксплуатации пассивных и активных элементов СОМ. Конечным результатом коллективной работы должны стать оптимизированные методики нормирования и расчета СОМ с учетом климатических, технологических и экономических факторов, влияющих на поддержание расчетных параметров микроклимата в МЖД при заданном их коэффициенте обеспеченности.

Литература

1.Федеральный закон РФ от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» (с изменениями и дополнениями).

2.СанПин 2.1.2.2801-10. Санитарно-эпидемиологические требования

кусловиям проживания в жилых зданиях и помещениях (утв. постановл. № 175 от 27.12.2010 г.). М., 2010. – 17 с.

3.СП 54.13330.2011. Здания жилые многоквартирные. Актуализированная редакция СНиП 31-01-2003. М., 2011. – 26 с.

174

4.ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. Дата введения 1.03.1999 г. М., 1999. – 6 с.

5.СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. М.: ФАУ «ФЦС», 2012. – 95 с.

6.СП 60.13330.2012. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003. М.: ФАУ «ФЦС»,

2012. – 76 с.

А.С. Любаева, Е.В. Мезенцева, Е.М. Прыткова, А.В. Шаньгина

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭНТАЛЬПИЙНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

В настоящее время к строящимся и реконструируемым здания предъявляются высокие требования энергетической эффективности. Одним из способов их достижения является устройство систем вентиляции с рекуперацией, в которых происходит экономия энергии на нагрев и охлаждение приточного воздуха за счет отработанного в холодный и тёплый периоды.

Энтальпийные рекуператоры применяются для поддержания комфортного микроклимата в помещениях с низкой относительной влажностью воздуха за счёт возврата влаги, содержащейся в отработанном воздухе.

Данный процесс возможен благодаря применению специальной полимерной мембраны, имеющей микропористую структуру, пропускающую через себя только водяной пар и одновременно блокирующую эмиссию болезнетворных бактерий, спор плесени, газов и неприятных запахов, что обеспечивается высокий уровень гигиены в обслуживаемых помещениях.

Энтальпийные рекуператоры подразделяются на противоточные и перекрестные, внешний вид которых приведён на рисунках 1 и 2 [1].

175

Рис. 1. Энтальпийный рекуператор противоточного типа, марки ЕС-ЕХ6 фирмы Zern-Engineering: а – внешний вид; б – в конструкции приточно-вытяжного агрегата

Рис. 2. Энтальпийный рекуператор перекрёстного типа, марки Е-ЕХ4 фирмы Zern-Engineering: а – внешний вид; б – в конструкции приточно-вытяжного агрегата

Процессы обработки воздуха на диаграмме Молье в обыкновенном рекуператоре приведены на рисунке 3, где: 1-2 – нагрев наружного воздуха в холодный период; 3-4 – охлаждение удаляемого воздуха в холодный период; 5-6 – нагрев удаляемого воздуха в теплый период; 7-8 – охлаждение наружного воздуха в теплый период. В свою очередь процессы обработки воздуха в энтальпийном рекуператоре показаны на рисунке 4, где: 1-2 – нагрев и увлажнение наружного воздуха в холодный период; 3-4

– охлаждение и осушение удаляемого воздуха в холодный период; 5-6 – нагрев и увлажнение удаляемого воздуха в теплый период; 7-8 – охлаждение и осушение наружного воздуха в теплый период [2].

176

Рис. 3. Процессы обработки воздуха в обыкновенном рекуператоре

Рис. 4. Процессы обработки воздуха в энтальпийном рекуператоре

Благодаря наличию мембраны, пропускающей через себя водяные пары в холодный период года, происходит дополнительное увлажнение воздуха, а в теплый период – осушение. Дополнительно снижается нагрузка на прочее тепло-массообменные оборудования.

Приточно-вытяжные установки и центральные кондиционеры, как правило, оборудуются несколькими последовательно установленными энтальпийными рекуператорами перекрёстного типа, что необходимо для

177

защиты их от обмерзания. Схемы последовательной установки двух, трёх и четырёх энтальпийных рекуператоров приведены на рисунке 5 [3].

При установке двух энтальпийных рекуператоров перекрестного типа их максимальная тепловая и влажностная эффективности равны ηт = 71 % и ηвл = 40…50%, а допустимая температура наружного воздуха tн = –25 оС; для

трёх – ηт = 86 %, ηвл = 40…50 %, tн = –35 оС; для четырёх – ηт = 89 %, ηвл = 50…60%, tн = –45 оС [4].

Корпуса энтальпийных рекуператоров изготавливаются из листовой стали (алюмоцинк), ударопрочного полистирола и высокопрочного сплава алюминия. В качестве материала мембраны используются полимеры с антимикробными покрытиями, имеющие микропористую структуру.

Рекуператоры противоточного типа состоят из пластин, имеющих структуру в виде направленных каналов, по которым навстречу друг другу перемещаются потоки воздуха. В качестве разделяющего барьера используют специальную ультратонкую мембрану. Перекрестные рекуператоры изготавливают из алюминиевых пластин волнообразной формы, укладываемых перпендикулярно направлению каналов. Высота каждой волны составляет 2,7, 4,5 и 6,0 мм. В промежутках между алюминиевыми пластинами располагается паропроницаемая мембрана, необходимая для предотвращающая смешивания воздушных потоков.

Рис. 5. Схемы последовательно установленных энтальпийных рекуператоров (а – двух; б – трёх; в – четырёх): 1, 2 – вытяжные и приточные вентиляторы; 3, 4 – фильтры приточные и вытяжные; 5 – энтальпийные рекуператоры; 6, 7 – направления движения приточного и вытяжного воздуха

В связи с тем, что мембрана энтальпийного рекуператора имеет теплопроводность меньшую, чем у алюминия, для неё требуется значительно большая площадь теплообменной поверхности, что с одной

178

стороны увеличивает габариты применяемого оборудования, а с другой – позволяет передавать значительный объём влаги приточному воздуху.

Вместе с влагой из вытяжного воздуха в энтальпийных рекуператорах переносится и часть тепловой энергии, что способствует увеличению их тепловой эффективности. Обыкновенные рекуператоры имеют более высокую тепловую эффективность, однако в энтальпийных достигается более высокий общий процент эффективности за счёт извлечения скрытой тепловой энергии из водяного пара. Всё выше приведённое позволяет сделать вывод о возможности значительной дополнительной экономии тепловой энергии при применении энтальпийных рекуператоров в приточно-вытяжных системах механической вентиляции.

Литература

1.Рекуператоры: каталог продукции. – Munich: Zern-Engineering, 2020. – 30 с.

2.Энтальпийный рекуператор. Использование диаграмм Молье. –

Москва: Zehnder Group. – 17 с.

3.Вентиляционное и климатическое оборудование TURKOV. – Минск: МАКСАЭРО. – 92 с.

4.Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла и влаги // Производство и проектирование вентиляционного оборудования и климатических систем URL: https://turkov.ru/info/articles/pritochno_vytyazhnaya _ventilyatsiya/ (дата обращения: 23.09.2020).

Махова А. С. Лебедева Е. А.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ЦЕХА

В мире назрела существенная необходимость экономии энергетических ресурсов. Это объясняется негативной экологической обстановкой окружающей среды и высокими рыночными ценами на органическое топливо.

Одним из решений данной проблемы является использование возобновляемых источников энергии с целью замещения органического топлива.

179