ВОЗДУШНОЕ ОТОПЛЕНИЕ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Vasilev  Innokentiy

Kameneva  Kunney

student,  North-Eastern  Federal  University,  Russia,  Yakutsk

Kontorusov  Sergey

candidate  of  Science,  assistant  professor  of  Novosibirsk  State  Technical  University,  Russia,  Yakutsk

АННОТАЦИЯ

Во  всем  мире  уже  70  лет,  начиная  с  прошлого  века,  ведется  поиск  путей  уменьшения  энергопотребления.  Так  и  в  Республике  Саха  (Якутия),  где  климат  не  из  благоприятных  и  продолжительность  периода  с  отрицательной  температурой  составляет  от  6,5  до  9  месяцев  в  год,  будет  целесообразным,  заняться  проблемой  энергосбережения. 

ABSTRACT

All  over  the  world  for  70  years,  since  the  last  century,  searching  for  ways  to  reduce  power  consumption.  And  in  the  Republic  of  Sakha(Yakutia),  where  the  climate  was  not  favorable  and  the  duration  of  the  period  with  a  negative  temperature  ranges  from  6.5  to  9  months  per  year,  it  will  be  appropriate  to  address  the  problem  of  energy  saving.

Ключевые  слова:  проблема  энергосбережения;  воздушное  отопление;

Keywords:  the  problem  of  energy  conservation;  air  heating;

Воздушная  система  отопления  состоит  из  теплогенератора,  отвечающего  за  нагревание  воздуха,  и  разветвленных  воздуховодов,  по  которым  теплые  потоки  попадают  в  обогреваемые  зоны.  Возможность  совмещения  воздушного  отопления  с  приточной  вентиляцией  в  холодный  период,  с  охлаждением  помещений  в  летний  период  сближает  воздушное  отопление  с  вентиляцией  и  кондиционированием  воздуха  и  определяет  область  его  применения  в  промышленных,  гражданских  и  сельскохозяйственных  зданиях.

Принципиальная  схема  работы  системы  воздушного  отопления  выглядит  следующим  образом:

Рисунок  1.  Схема  работы  системы  воздушного  отопления

Таблица  1 .

Расход  газа  на  воздухонагреватель

Расчеты:

Исходные  данные:

1.  Месторасположение  исследуемого  здания:  г.  Якутск;

2.  Ориентировка  здания:  Восток

3.  Источник  теплоснабжения:  автономная  котельная

4.  Расчетная  температура  наружного  воздуха  наиболее  холодной  пятидневки  с  обеспеченностью  0.92  :  -54  ºС

5.  Средняя  температура  отопительного  периода:  -20.6  ºС

6.  Продолжительность  отопительного  периода:  256  суток  [4,  c.  21].

1)Теплотехнический  расчет

Требуемое  сопротивление  теплопередаче: 

R ₀^тр  =в/∆t_н*α_в  [м²  *  ºС/Вт]  (1)

где:  n  —  поправочный  коэффициент  на  расчетную  разность  температур,  зависит  от  положения  наружной  поверхности  ограждающей  конструкции  по  отношению  к  наружному  воздуху  (  n=1  по  СНиП  23-02-2003);

t _в,t_н  —  расчетные  температуры; 

∆ t_н  —  нормируемый  температурный  перепад(  для  пола  2  ºС,  для  потолка  3  ºС,  для  стен  4  ºС);

α _в  —  коэффициент  тепловосприятия  внутренней  поверхности  ограждающей  конструкции;  α_в  =  8,7  (Вт/  м²*ºС);

1)

R ₀^тр  =  1*(22+54)/4*8,7=2,18  [м²  *  ºС/Вт]

R ₀^тр  =  1*(22+54)/3*8,7=2,91  [м²  *  ºС/Вт]

R ₀^тр  =  1*(22+54)/2*8,7=4,37  [м²  *  ºС/Вт]

2)  Расчет  градусо-суток  отопительного  периода:

ГСОП   =  (t_в  –  t_о.п)*z_о.п  (2)

ГСОП   =  (22-20,6)*256  =  10905,6  (ºС*сут)

Методом  интерполяции  находим  R₀^ГСОП  :

R ₀^ГСОП  (Нар.  стена)=  4,9+((5,6-4,9)/12000-10000)*(10905,6-10000)=5,21  [м²  *  ºС/Вт]

R ₀^ГСОП  (пол)=  7,2+((8,2-7,2)/12000-10000)*(10905,6-10000)=7,65  [м²  *  ºС/Вт]

R ₀^ГСОП  (потолок)=  6.4+((7,3-6,4)/12000-10000)*(10905,6-10000)=6,81  [м²  *  ºС/Вт]

R ₀^ГСОП  (окна/дверь)  =  0,75+((0,8-0,75)/12000-10000)*(10905,6-10000)=0,77  [м²  *  ºС/Вт]

3)  R₀  выбираем  максимальное  из  R₀^тр  и  R₀^ГСОП

4)  К=1/  R₀  (3)

Таблица  2.

Теплотехнический  расчет

2)  Расчет  теплопотерь  здания

Теплопотери  через  ограждающие  конструкции  помещений  складываются  из  теплопотерь  через  отдельные  ограждения  или  их  части:

Q _огр=A*K*n*(  tв-tн)*(1+Σβ)  (4)

где:  A  —  расчеты  на  площадь;

К   —  коэффициент  теплопередачи  ограждению;

β   —  добавочные  потери  теплоты  в  долях  от  основных  потерь,  определяемые  ориентацией  здания;

β₂   —  прочие  потери  =  0,05;

Расход  теплоты  на  нагревание  инфильтрующегося  воздуха  в  помещениях: 

Q_u   =  0,28*L*P*c*(  tв-tн)*K  (5)

где:  L=3A  (3  —  удельный  нормативный  расход;  3  м³/час  на  1  м²  жилых  помещений);

P   —  плотность  воздуха  (1,2  кг/  м³);

с   —  удельная  теплоемкость  воздуха  (1  кДж/кг*  ºС);

Бытовые  тепловыделения  в  жилых  помещениях:

Q _быт  =  10А  (6)

где:  А  —  площадь  пола  жилого  помещения;

Рисунок  2.  Расчет  потерь  теплоты  1-го  этажа.  НС  —  наружная  стена;  ОК  —  окно;  НР  —  наружная  стена;  В  —  восток;  Ю  —  юг;  З  —  запад;  С  —  север

Рисунок  3.  Расчет  потерь  теплоты  2-го  этажа.  НС  —  наружная  стена;  ОК  —  окно;  НР  —  наружная  стена;  В  —  восток;  Ю  —  юг;  З  —  запад;  С  —  север

5)  Q  _общ  =  Q_{1  этаж}  +  Q_{2  этаж}  =  7,7  (кВт)  (7)

Подбор  отопительных  приборов  и  расчет  расходов

Водяное  отопление:

1.  Котел  газовый  настенный  Ariston  clas  system  15  CF

2.  Мощность:  17  кВт

3.  Расход  природного  газа:  2,0  куб.  м/ч  [1]

4.  Расходы:

2,0  м/ч  *  24  ч  =  48  куб.  м.

48  куб.  м  *  365  дней  =  17520  куб.  м.  в  год

Стоимость  1  куб.  м.  газа  =  3,8  руб.

17520  *  3,8  =  66576  руб.  (затраты  на  один  год)

Воздушное  отопление:

1.  Воздухонагреватель  Nordyne,  печь  G7  061  80+  G7XA06-24B

2.  Мощность:  18  кВт

3.  Расход  природного  газа:  1,66  куб.  м/ч  [2],  [3]

4.  Расходы:

1,66  куб.  м/ч  *  24  ч.=  39,84  куб.  м.

39,84  куб.  м.  *  365  дней  =  14541,6  куб.  м.  в  год

Стоимость  1  куб.  м.  газа  =  3,8  руб.

14541,6  *  3,8  =  55258,08    руб.  (затраты  на  один  год)

Вывод

В  условиях  крайнего  Севера  используют  две  системы  отопления:  Воздушное  и  Водяное.

Каждая  имеет  свои  плюсы  и  минусы.  Теоретическое  сравнение  двух  вариантов  систем  отопления,  после  технических  расчетов  выявило  следующее: 

1.  расходы  на  эксплуатацию  воздушного  отопления  на  год,  меньше  на  11317,92  руб.,  чем  при  эксплуатации  водяного  отопления; 

2.  при  аварийной  обстановке  печи,  нет  опасности  замерзания  системы  отопления; 

3.  малые  потери  тепла,  так  как  воздух  из  помещения  после  смешивания  с  наружным  воздухом,  подается  обратно;

В  связи  с  выше  предложенными  достоинствами,  предлагаем  внедрить  проект  в  практику.  И  произвести  сравнение  вариантов  по  практическим  результатам  эксплуатации. 

Список  литературы:

1.Котлы  газовые  напольные  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа  —  URL:  http://www.bautherm.ru/catalog/?tip_id=887&creater_id=933&model_id=2796

2.Прайс-лист  на  оборудования  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.gastech.ru/CENI/ALL_Price.htm

3.Современные  системы  отопления  с  газовыми  воздухонагревателями  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://ecothermo.ru/airheating.html

4.СНиП  23-101-99*  .  Строительная  климатология  /  Госстрой  России.  М:  ГУП  ЦПП.  2003.  —  114  с.

5.Тихомиров  К.В.,  Сергеенко  Э.С.  Теплотехника,  теплогазоснабжение  и  вентиляция:  Учеб.  для  вузов.  М.:  Стройиздат,  1991.  —  480  с.