Основы энергосбережения и нетрадиционные источники энергии

Рис. 4.76. Типовая конструкция стеклопакета (а) и технология его производства (б)

Солнечный свет

Рис. 4.77. Особенности степлопакетов с селективной светопроницаемостью

4.6.3. Повышение эффективности систем отопления. Автономные энергоустановки

Наиболее перспективными направлениями повышение эффективности систем отопления являются внедрение автономных систем тепло- и энергоснабжения, устройство напольного и воздушного отопления, а также установок, использующих возобновляемые источники энергии и теплоутилизаторы (рекуперация).

321

Опыт работы автономных котельных (рис. 4.78) показывает, что они надежны и экономичны. При теплоснабжении от этих котельных потребитель получает тепловую энергию по тарифам, ниже действующих. За счет этого строительство таких котельных может окупиться практически за один сезон.

Запорная арматура

Шкаф управления Насосы КИП

Дымовые трубы

Водоподготовка

Расширительные баки

Теплообменники

Горелки

Рис. 4.78. Оборудование автономной котельной

Преимущества автономных систем теплоснабжения заключаются в следующем:

–отсутствие дорогостоящих наружных тепловых сетей;

–возможность быстрой реализации монтажа и запуска в работу систем отопления и горячего водоснабжения;

–низкие первоначальные затраты;

–упрощение решения всех вопросов, связанных со строительством, так как они сосредоточены в руках владельца;

–сокращение расхода топлива за счет местного регулирования отпуска тепла и отсутствие потерь в тепловых сетях.

На сегодняшний день наиболее применимы три схемы отопления

(рис. 4.79).

322

Общая схема системы автономного отопления

Мембранный бак Подача воды

Шаровый кран

Котел

Нейтраль Фаза

Автомат

Программируемый

теплорегулятор

Конвектор

Рис. 4.79. Применяемые системы отопления

1)Традиционная система отопления. Нагревающийся в котле жидкий теплоноситель подается в систему трубопроводов и радиаторов. Циркулируя по этой системе, он отдает тепло помещению.

2)Воздушное отопление. Воздух после подогрева подается в отапливаемые помещения по специальным воздуховодам.

3)Прямое электрическое отопление. Помещение нагревается инфракрасными излучателями, электрическими конвекторами и электроподогревом полов (рис. 4.80).

На территории Беларуси наиболее популярна первая схема отопления, основанная на циркуляции жидкого носителя тепла. Однако,

всвязи с вводом в эксплуатацию Белорусской АЭС прорабатывается вопрос более широкого применения электрического отопления.

Под воздушным квартирным отоплением следует понимать отопительную систему квартиры с самостоятельным генератором тепла, которая обслуживается жильцами.

323

Нейтраль Фаза

Автомат

Программируемый

теплорегулятор

Конвектор

Рис. 4.80. Применяемые системы электроотопления

В воздушных системах отопления теплоносителем является воздух, нагретый в воздухонагревателе до температуры, превышающей температуру помещения и определяемой расчетом. От нагревателя подогретый воздух каналами разводится по отапливаемым помещениям, в которых охлаждается до температуры помещения. Воздух отдает свою теплоту для возмещения теплопотерь, после чего поступает обратно в воздухонагреватель (рис. 4.81).

Рис. 4.81. Принципы и конструктивные особенности воздушных систем топления

324

Одним из способов повышения эффективности систем отопления является рекуперация – это возврат части тепловой энергии. Рекуперация воздуха проходит в рекуперационном теплообменнике (теплоутилизаторе), где и осуществляется процесс теплообмена между теплым вытяжным и холодным приточным воздухом. Теплый воздух не выходит наружу без пользы, а отдает часть тепловой энергии приточному холодному воздуху, чем и достигается энергосберегающий эффект (рис. 4.82).

а

б

Рис. 4.82. Схема (а) и конструкция (б) рекуперационного теплообменника

Повышение эффективности работы систем отопления достигается, как показано в гл. 2, при использовании возобновляемых источников энергии (солнечных водонагревательных коллекторов, тепловых насосов, биогазовых установок).

325

4.6.4. Регулирование теплового режима зданий и сооружений. Тепловые завесы

Одним из эффективных направлений энергосбережения в жилых зданиях является использования приборов и систем для учета и регулирования потребления энергии.

В качестве приборов для учета потребления энергии, как показано выше, используются электро- и теплосчетчики.

Применяемые в настоящее время в зданиях системы регулирования потребления тепловой энергии можно разделить на три уровня:

–регулирование теплопотребления отдельными отопительными элементами;

–внутриквартирное регулирование;

–пофасадное регулирование (применяется редко). Регулирование теплопотребления отдельными отопительными эле-

ментами. Простейший способ – это установка вентилей на отводах от подающего трубопровода к радиаторам (рис. 4.83). За счет изменения степени открытия запорной арматуры (вентилей) меняется расход теплоносителя через отопительный прибор.

Рис. 4.83. Установка вентилей на отводах от подающего трубопровода к радиаторам

Технически более совершенный способ регулирования предусматривает использование вместо механических вентилей термостатические регуляторы (рис. 4.84). Установка режима работы термостатического регулятора производится ручным переключателем. При повышении температуры воздуха в отапливаемом помещении увеличивается объем термочувствительного жидкостного элемента,

326

который перемещает передающий шток, воздействующий на запирающий клапан. Клапан уменьшает проходное сечение трубопровода для подачи теплоносителя и снижает его расход через прибор.

Датчик

Термостатическийэлемент

Шток

Термостатический элемент с рукояткой температурной настройки

Корпус

Рис. 4.84. Конструктивные особенности термостатических регуляторов

327

Электронные терморегуляторы обеспечивают реализацию более сложных программ регулирования, например, программирование изменения температуры в отапливаемом помещении по времени – установка пониженной температуры в период отсутствия людей в помещении либо в ночное время, повышение температуры в здании ко времени приезда людей и т. д. (рис. 4.85), что обеспечивает существенную экономии энергии и комфорт (рис. 4.86).

а

б

Рис. 4.85. Общий вид электронного регулятора температуры (а) и обеспечиваемая им экономия энергии (б)

328

В настоящее время разработаны и применяются радиоуправляемые (электронные, интеллектуальные) системы регулирования отопления, которые позволяют, используя мобильную связь или сеть интернет, дистанционно управлять режимами работы систем отопления и электрообеспечения, контролировать их работу.

Рис. 4.86. Возможности программного регулирования температуры воздуха в помещениях с помощью электронного регулятора температуры

329

Для реализации регулирования температурным режимом используются системы с принудительной циркуляцией (рис. 4.87), движение теплоносителя в которых обеспечивается центробежными насосами, которые монтируются на обратном магистральном трубопроводе перед водонагревателем или котлом, или на подающем трубопроводе. Вследствие использования насоса скорость циркуляции воды значительно выше, чем в конвективной системе, поэтому можно применять трубы меньшего диаметра, что снижает материалоемкость системы.

Рис. 4.87. Схема и общий вид систем с принудительной циркуляцией

На уровне дома регулирование системы отопления может быть пофасадным (вертикальным) или поэтажным (горизонтальным). Выбор того или иного вида зонирования (либо применение на объекте общего регулирования без деления систем отопления на зоны) определяется назначением здания, его высотой, объемом и конструк- тивно-планировочными особенностями, местными метеорологическими условиями, а также тепловым режимом внутри здания. Позонное автоматическое регулирование позволяет учитывать неодинаковые воздействия условий погоды (ветра, солнечной радиации) на различные зоны здания по высоте и по странам света (фасадам).

Из двух видов зонирования более широкое применение, очевидно, получит вертикальное деление систем и, соответственно, пофасадное автоматическое регулирование. Исследования показали, что пофасадное регулирование целесообразно для зданий как повышенной, так и средней этажности, особенно расположенных в «раскры-

330