Разработка комплекса мероприятий для жилых зданий и тепловых сетей города

height="43" align="BOTTOM" border="0" />;

б) окно ;

в) потолок ;

Результаты всех расчетов тепловых потерь через наружные ограждения каждого помещения сведем в общую таблицу 4 (квартира без изоляции) и таблицу 5 (квартира с изоляцией).

Таблица 4 Расчет тепловых потерь квартиры.

№ отапливаемого помещения	Наименование помещения, tв, оС	Наименование ограждения	Ориентация ограждения	Размеры ограждения	Площадь ограждения, м2	Расчётная разность температур tвtн, оС	n	К, Вт/ (м2∙єС)	Qосн, Вт	Добавки, %	Qдоб Вт	Qобщ Вт	Qинф. Вт	Сумма по помещению, Вт
				а, м	b, м						Стороны света	Другие
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1	Комната	20	НС	З	4,285	3,094	13,26	57	1,0	1,159	876	5	0	44	920	530	2589
			ДО	З	2,4	1,52	3,65	57	1,0	1,341	279	5	0	14	293
			ПТ		3,76	5,5	20,68	57	0,90	0,797	846	0	0	0	846
2	Комната	20	НС	З	4,185	3,094	12,95	57	1,0	1,159	856	5	5	86	942	530	3953
			НС	Ю	6,39	3,044	19,45	57	1,0	1,159	1286	0	5	65	1351
			ДО	З	2,4	1,52	3,65	57	1,0	1,341	279	5	5	28	307
			ПТ		5,48	3,67	20,11	57	0,90	0,797	823	0	0	0	823
3	Комната	20	НС	Ю	3,41	3,094	10,55	57	1,0	1,159	698	0	0	0	698	530	1974
			ДО	Ю	1,72	1,52	2,61	57	1,0	1,341	200	0	0	0	200
			ПТ		3,91	3,41	13,33	57	0,90	0,797	546	0	0	0	546
5	Кухня	17	НС	Ю	3,655	3,094	11,31	54	1,0	1,159	708	0	0	0	708	1325	2734
			ДО	Ю	1,52	1,52	2,31	54	1,0	1,341	168	0	0	0	168
			БД	Ю	0,9	2	1,80	54	1,0	1,341	131	0	0	0	131
			ПТ		3,3	3,14	10,36	54	0,90	0,797	402	0	0	0	402
6	Туалет	18	ПТ		1,39	2,1	2,92	55	0,9	0,797	116	0	0	0	116		116
8	Ванная	27	ВС		3,17	3,094	9,81	64	1,0	2, 209	1387	0	0	0	1387		6192
			ВС		3,17	3,094	9,81	64	1,0	2, 209	1387	0	0	0	1387
			ВС		3,43	3,094	10,61	64	1,0	2, 209	1501	0	0	0	1501
			ВС		3,43	3,094	10,61	64	1,0	2, 209	1501	0	0	0	1501
			ПТ		2,88	3,14	9,04	64	0,9	0,797	416	0	0	0	416
9	Прихожая	20	ПТ		2,3	1,94	4,46	57	0,9	0,797	183	0	0	0	183		183
																сумма	17742

Таблицт 5 (с изоляцией).

№ отапливаемого помещения	Наименование помещения, tв, оС	Наименование ограждения	Ориентация ограждения	Размеры ограждения	Площадь ограждения, м2	Расчётная разность температур tвtн, оС	n	К, Вт/ (м2∙єС)	Qосн, Вт	Добавки, %	Qдоб Вт	Qобщ Вт	Qинф. Вт	Сумма по помещению, Вт
				а, м	b, м						Стороны света	Другие
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1	Комната	20	НС	З	4,285	3,224	13,81	57	1,0	0,280	221	5	0	12	233	530	1267
			ДО	З	2,4	1,52	3,65	57	1,0	1,280	267	5	0	14	281
			ПТ		3,76	5,5	20,68	57	0,90	0,210	223	0	0	0	223
2	Комната	20	НС	З	4,285	3,224	13,81	57	1,0	0,280	221	5	5	23	244	530	1623
			НС	Ю	6,59	3,044	20,06	57	1,0	0,280	321	0	5	17	338
			ДО	З	2,4	1,52	3,65	57	1,0	1,280	267	5	5	27	294
			ПТ		5,48	3,67	20,11	57	0,90	0,210	217	0	0	0	217
3	Комната	20	НС	Ю	3,41	3,224	10,99	57	1,0	0,280	176	0	0	0	176	530	1041
			ДО	Ю	1,72	1,52	2,61	57	1,0	1,280	191	0	0	0	191
			ПТ		3,91	3,41	13,33	57	0,90	0,210	144	0	0	0	144
5	Кухня	17	НС	Ю	3,755	3,224	12,11	54	1,0	0,280	184	0	0	0	184	1325	1900
			ДО	Ю	1,52	1,52	2,31	54	1,0	1,280	160	0	0	0	160
			БД	Ю	0,9	2	1,80	54	1,0	1,280	125	0	0	0	125
			ПТ		3,3	3,14	10,36	54	0,90	0,210	106	0	0	0	106
6	Туалет	18	ПТ		1,39	2,1	2,92	55	0,9	0,210	31	0	0	0	31		31
8	Ванная	27	ВС		3,17	3,224	10,22	64	1,0	2, 209	1446	0	0	0	1446		6130
			ВС		3,17	3,224	10,22	64	1,0	2, 209	1446	0	0	0	1446
			ВС		3,43	3,224	11,06	64	1,0	2, 209	1564	0	0	0	1564
			ВС		3,43	3,224	11,06	64	1,0	2, 209	1564	0	0	0	1564
			ПТ		2,88	3,14	9,04	64	0,9	0,210	110	0	0	0	110
9	Прихожая	20	ПТ		2,3	1,94	4,46	57	0,9	0,210	49	0	0	0	49		49
																сумма	12042

Таким образом, общие потери здания:

при фактической конструкции: кВт;

по условиям энергосбережения: кВт.

4. Расчет и выбор отопительных приборов

Для поддержания в помещении требуемой температуры необходимо, чтобы количество тепла, отдаваемого нагревательными приборами, установленными в помещении, соответствовало расчетным теплопотерям помещения.

Количество тепла Q, Вт, отдаваемого прибором, пропорционально площади поверхности его нагрева Fпр, м2, коэффициенту теплопередачи прибора k и разности температур теплоносителя tcp в приборе и омывающего его воздуха помещения tв.

В качестве нагревательных приборов принимаем РБС - 500. Расположение прибора показано на рисунке 7.

Радиаторы относятся к биметаллическим отопительным приборам с полностью стальным сварным сердечником. Такая конструкция обеспечивает отменную прочность и отличные тепловые характеристики. Теплоноситель при работе радиатора контактирует только со сталью, поэтому гальваническая пара сталь-алюминий не возникает, электрохимическая коррозия сведена к минимуму. Нет ограничений и в выборе подводящих трубопроводов - стальная, медная, металлопластиковая, пластиковая подводка будет отлично работать с данными радиаторами.

Радиаторы благодаря стальному сердечнику легко выдерживают давление до 25кг/см2, при этом давление, способное разрушить радиатор, более 100кг/см2. Таким образом многократный запас прочности радиаторов позволяет использовать их без ограничений во всех типах систем отопления - от автономных коттеджей до высотных домов с центральной системой отопления и периодически происходящими гидравлическими ударами.

Стальная начинка биметаллического радиатора стойко переносит кислотность теплоносителя - показатель pH может находиться в пределах 6.5-9.5, что обеспечивает длительный срок эксплуатации даже в системах отопления с агрессивным теплоносителем плохого качества (именно такой теплоноситель как правило находится в системах центрального отопления стран СНГ). Гарантия завода изготовителя - 5 лет, срок эксплуатации - более 40 лет.

При компактных габаритах радиатор обладает высокой мощностью. Небольшой внутренний объем радиаторов отопления позволяет не только сократить количество теплоносителя в системе отопления, но и делает систему менее инерционной, что является важным фактором при поддержании заданной температуры в помещении. Малый внутренний объем секций позволяет легко регулировать теплоотдачу как ручным, так и автоматическим способом. Соответственно, при меньшем расходе энергии, мы получаем максимальную теплоотдачу.

Конструкция и форма ребер радиаторов обеспечивает интенсивные конвекционные потоки теплого воздуха, направленные как вверх (для создания "теплового экрана" перед окном), так и внутрь помещения - для равномерного нагрева всего пространства. Конвекционные потоки воздуха препятствуют также накоплению пыли внутри радиатора.

Верхние и нижние коллекторы секций радиаторов отопления не имеют карманов, где могут накапливаться газы и шлак. Благодаря этому опасность коррозии и засорения минимальна.

Благодаря большому сечению вертикального канала секции радиатора не склонны к шлакованию, радиатор имеет малое гидравлическое сопротивление.

Приведем пример расчета для комнаты 1 по условиям энергосбережения. При этом температура воды, подаваемая в прибор, tвх = 95 OC; температура воды, выходящей из прибора tвых = 70 OC; температура омываемого воздуха tв = 20 OC.

Тепловая нагрузка на прибор отопления:

где Qт. пот. - тепловые потери помещения (берутся из таблицы 2.2), Вт;

Qтр. - тепло, поступающее от труб, Вт;

Тепловая нагрузка на трубы системы отопления, идущие внутри помещения, находится как:

где qвп - удельная тепловая потеря участка подающего

вертикального трубопровода, Вт/м,

qвп=63 Вт/м;

qво - удельная тепловая потеря участка обратного

вертикального трубопровода, Вт/м,

qво=38 Вт/м;

qгп - удельная тепловая потеря участка подающего

горизонтального трубопровода, Вт/м,

qгп=81 Вт/м;

qго - удельная тепловая потеря участка обратного

горизонтального трубопровода, Вт/м,

qго=50 Вт/м;

lвп, lво - длины участков вертикальных подающего

и обратного трубопроводов, м,

lвп=0,65 м, lво=0,15 м;

lгп, lго - длины участков подающего горизонтальных и обратного трубопроводов, м,

lгп=0,3 м, lго=0,25 м;

Вт.

Подберем прибор отопления на примере комнаты № 1:

приборов отопления в количестве одна штука;

теплопотери помещения выпишем из таблицы 5, Q1=1267 Вт;

тогда

Вт

Расход воды через отопительный прибор:

кг/ч;

Коэффициент приведения:

где Qсекном - номинальная тепловая нагрузка на секцию

Qсекном=195 Вт;

b - коэффициент, учитывающий атмосферное давление, b=1, [3];

y - коэффициент, учитывающий способ подключения прибора,

"сверху-вниз" y=1;

с - коэффициент, учитывающий число секций в приборе, от 5

до 10 с=1, [3];

n, с, р - поправочные коэффициенты, n=0,3, р=0,04, с=1;

, Вт;

Среднее количество секций:

коэффициент, учитывающий количество секций;

6) Номинальная тепловая нагрузка на секцию:

7) Определяем количество секций в отопительном приборе:

секций.

- коэффициент, учитывающий способ установки прибора;

Для комнаты № 1 принимаем один отопительный прибор РБС-500, состоящий из восьми секций.

Все остальные расчеты отопительных приборов сведем в таблицы 5 и 6.

Таблица 5. Расчет нагревательных приборов без изоляции.

Помещение	Температура внутреннего воздуха, tв	Теплопотери с помещения, Qпот	Тепловой поток от труб, Qтр	Расчётная тепловая нагрузка прибора, Qпр	Средний перепад температур, Δtср	Расход воды через прибор, Gпр, кг/ч	Коэффициент приведения, φ	Требуемая номинальная мощность прибора, Qнт	Предварительно определенное число секций, Nор	Коэффициент, β3	Минимальное необходимое количество секций, Nmin	Окнчательно принятое число секций, N
Комната 1	20	2589	83,5	2514,1	62,5	93,98	0,818	3074,0	16	0,981	16,553	17
Комната 2	20	3953	83,5	3878,1	62,5	144,97	0,832	4660,2	24	0,977	25,188	26
Комната 3	20	1974	83,5	1899,1	62,5	70,99	0,809	2348,2	13	0,983	12,613	13
Кухня	17	2734	83,5	2659,0	65,5	99,40	0,871	3052,1	16	0,981	16,435	17

Таблица 5. Расчет нагревательных приборов с изоляцией.

Помещение	Температура внутреннего воздуха, tв	Теплопотери с помещения, Qпот	Тепловой поток от труб, Qтр	Расчётная тепловая нагрузка прибора, Qпр	Средний перепад температур, Δtср	Расход воды через прибор, Gпр, кг/ч	Коэффициент приведения, φ	Требуемая номинальная мощность прибора, Qнт	Предварительно определенное число секций, Nор	Коэффициент, β3	Минимальное необходимое количество секций, Nmin	Окнчательно принятое число секций, N
Комната 1	20	1267	83,5	1192,1	62,5	44,56	0,794	1501,7	8	0,992	7,998	8
Комната 2	20	1623	83,5	1548,1	62,5	57,87	0,802	1929,9	10	0,987	10,324	11
Комната 3	20	1041	83,5	966,1	62,5	36,12	0,787	1227,3	7	0,995	6,516	7
Кухня	17	1900	83,5	1825,0	65,5	68,22	0,858	2126,6	11	0,986	11,394	12

4. Расчет и подбор кондиционера

где 1,2 - коэффициент запаса на не учтенное теплопоступление;

Q1 - теплопоступления за счет разности температур внутреннего и наружного воздуха и за счет солнечной радиации, Вт;

Q2 - теплопоступление от оргтехники, Вт;

Q3 - теплопоступление от людей, Вт;

Q4 - теплопоступления от осветительных приборов, Вт;

Теплопоступления за счет разности температур внутреннего и наружного воздуха и за счет солнечной радиации:

где q1 - удельное теплопоступление от солнечной радиации, q1=30 Вт/м3;

Vпомещ - объем помещения, V=55,84 м3;

Вт

Теплопоступления от оргтехники:

где q2 - удельное теплопоступление от компьютера полной сборки, q2=300 Вт;

Nорг - количество оргтехники, Nорг=1;

Вт

Теплопоступления от людей:

где q3 - теплопоступление от человека в состоянии, q3=100 Вт;

Вт

Теплопоступление от осветительных приборов:

где h - коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую, h=0,95;

Nосв - мощность осветительного прибора, три лампочки Nосв=100 Вт;

Вт,

тогда общее теплопоступление будет,

Таким образом, надо подобрать кондиционер с нагревательной и охлаждающей мощность, превышающей полученное значение. Примем канальный кондиционер LG B-18LH.

Канальные кондиционеры - это кондиционеры, монтируемые за подшивным потолком и имеющие забор воздуха из помещния и подачу его в помещние через воздуховоды. Канальные кондиционеры занимают достаточно широкий сегмент рынка кондиционеров. Популярность этого типа кондиционера вызвана как его привлекательными техническими характеристиками, в частности возможностью полностью скрыть внутренний блок в строительные конструкции и распложить его на значительном расстоянии от зоны обслуживания, так и стоимостным показателям.

Прибор LG B-18LH имеет следующие технические характеристики:

мощность охлаждения: 5,3 кВт;

мощность обогрева: 5,3 кВт;

потребляемая мощность: 2,05 кВт;

производительность вентилятора: 990 м3/ч;

габариты внутреннего блока: 880x575x281 мм;

шум: 36 дБ.

5. Выбор трубной разводки системы отопления

Выбираем поквартирную разводку. Поквартирная разводка позволяет повысить качество теплоснабжения, надежность и комфортность внутренней среды. Важным преимуществом является энергосберегающий фактор.

Энергосбережение достигается за счет возможности поквартирного учета теплопотребления и возможности управления. Учет осуществляется за счет установки теплосчетчика на входах в квартирном узле. Управление за счет возможности регулирования нагрузкой каждого отопительного прибора.

Используем двухтрубную лучевую поквартирную разводку. Лучевая разводка представлена на рисунке 8 для одной квартиры.

Рисунок 8. Поквартирная лучевая разводка.

Основной стояк проходит в фае или на лестничной клетке. На участке от фае до входа устанавливается запорная арматура, для отключения квартиры, без проникновения в неё. Ввод в квартиру осуществляется через сам узел.

Узел ввода представляет собой входной и выходной коллектор, запорно-регулирующую арматуру, теплосчетчик. Для стояков используют стальные трубы, а для квартирной разводки - полимерные или металло-полимерные трубы. Недостатками полимерных труб являются: высокий коэффициент температурного расширения, ограничение по температуре до 90 oC. У метало-полимерных труб коэффициент температурного расширения ниже, а срок службы выше.

Прокладка труб осуществляется в полу с заливкой цементно-бетонной стяжкой или в каналах. Подсоединение приборов с вверху вниз. Присоединение к приборам из пола. Все соединения остаются доступными для ревизии или замены.

6. Дополнительные меры по энергосбережению в жилых зданиях

Дополнительными мероприятиями по энергосбережению могут являться мероприятия такие как: использование учета электроэнергии, тепла, газа, холодной и горячей воды; применение приборов с пониженной потребляемой мощностью, создание систем регулирования подачи энергоносителей (автоматизированный индивидуальный тепловой пункт).

Далее рассмотрим два наиболее простых мероприятия по энергосбережению: применение экономичных люминесцентных ламп и учет горячей и холодной воды с помощью водосчетчиков.

Энергосберегающие осветительные приборы.

Каждая квартира здания включает в себя: четыре комнаты, кухню, холл, ванную и туалет. Предположим, что каждое помещение освещает одна лампа накаливания, кроме холла, в нем освещение осуществляется за счет трех ламп. Таким образом, каждую квартиру освещает 10 ламп накаливания потребляемой мощностью 60Вт.

В качестве альтернативы этих ламп предлагается использовать компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), наиболее полно представленные фирмой OSRAM. Это высокоэкономичные лампы для работы от сетевого напряжения 220-240В, оснащенные резьбовыми цоколями Е14, Е27, что позволяет использовать их в существующих осветительных установках взамен ламп накаливания. Диапазон мощностей некоторых модификаций выпускаемых ламп КЛЛ приведен в табл.1.

Таблица 7

Тип лампы	Диапазон мощностей, Вт
OSRAM DULUX EL LONGLIFE	3-23
OSRAM DULUX EL>	3-15
OSRAM DULUX L	18-55

С точки зрения эквивалентности светового потока, мощности КЛЛ и обычных ламп накаливания соотносятся согласно табл.2 (по данным фирмы).

Таблица 8

Мощность КЛЛ, Вт	Мощность ламп накаливания, Вт
3	15
5	25
7	40
11	60
15	75
20	100
23	120

Потребление электроэнергии при использовании КЛЛ снижается примерно в 5 раз. Средний срок службы рассматриваемых ламп различных модификаций составляет 12.000-15.000 часов. При применении КЛЛ существенно снижаются эксплуатационные расходы. Если расходы при использовании лампы накаливания 75Вт принять за 1, то при замене на эквивалентную ей лампу OSRAM DULUX LONGLIFE EL мощностью 15Вт (по данным фирмы) эксплуатационные расходы будут снижаться в зависимости от длительнсти эксплуатации. Уменьшение потребной мощности лампы резко снижает тепловыделение в помещениях при работе осветительной установки. Температура нагрева самой КЛЛ в 2-3 раза ниже, чем у лампы накаливания, что благоприятно сказывается на тепловом режиме светильника и, соответственно, сроке его службы.

Применение водосчетчиков холодной и горячей воды.

Как известно, потребление горячей и холодной воды без установки теплосчетчика на одного человека нормируется по СНиП, они равны:

горячее водоснабжение 105 л/сут;

холодное водоснабжение 145 л/сут.

Оплата за горячее и холодное водоснабжение теплосетям осуществляется, именно на основании этих показателей без установки водосчетчиков.

В реальных условиях потребление холодной воды может достигать больших значений до 250 л/сут, но это связано, в первую очередь, с работой соответствующих служб ЖЭК и отношением жильцов к устранению утечек (капания кранов, подтекания в смывном бачке, нерациональным использованием воды).

Типичная месячная диаграмма ГВС имеет экстремумы, соответствующие "банным" дням и дням стирки. Результаты почасового водопотребления показывают, что увеличенный водоразбор осуществляется в утренние и вечерние часы (динамика водоразбора в будни и выходные дня отличается).

При холодном водоснабжении имеются соответствующие пики в "банные" дни и дни стирки.

Мероприятия по снижению водопотребления в первую очередь направлены на рациональное использование воды (изменение менталитета).

Необходимо устранить все утечки: подтекания кранов, душевых и туалетных бачков; использовать минимальный приемлемый расход воды при мытье посуды, купании, стирке и т.д. Указанные меры не означают снижения комфортности, а лишь рациональное использование воды. Необходимо потребовать от эксплуатационных служб обеспечение нормальной работы циркуляционного кольца ГВС и нормативную температуру горячей воды у водоразбора. Снижению водопотребления способствует установка смесителей с одной рукояткой за счет более короткого периода настройки. Однако необходимо начать с установки индивидуальных водосчетчиков.

7. Альтернативные источники тепло и электроэнергии

В качестве альтернативных источников могут выступать достаточно много источников энергии: тепловой насос, солнечные батареи, электро-отопление, ветряки и другие. Однако, использование их ограничивается рельефом, климатом, мощностью и другими факторами.

Тепловой насос - это компактная отопительная установка, предназначенная для автономного обогрева и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений. Данные системы экологически чисты, так как работают без сжигания топлива и не производят вредных выбросов в атмосферу, а также чрезвычайно экономичны, поскольку при подводе к тепловому насосу, например, 1 кВт электроэнергии, в зависимости от режима работы и условий эксплуатации, производит до 3 - 4 кВт тепловой энергии.

Применение теплового насоса различной тепловой мощности является принципиально новым решением проблемы теплоснабжения и позволяет в зависимости от сезонности и условий работы достигать максимальной эффективности в их работе. Тепловой насос имеет большой срок службы до капитального ремонта (до 10 - 15 отопительных сезонов) и работает полностью в автоматическом режиме. Обслуживание установок заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле режима работы. Срок окупаемости оборудования не превышает 2 - 3 отопительных сезонов.

Проблема снижения затрат на отопление, горячее водоснабжение, обогрев бассейнов в условиях России с ее продолжительными и суровыми зимами достаточно актуальна на сегодняшний день. Использование для теплоснабжения традиционных источников энергии требует существенных финансовых затрат. Рост цен на энергоносители и высокие расходы на их доставку заставляют задумываться об экономии. Кроме того, основными недостатками традиционных источников теплоснабжения являются низкая энергетическая (особенно в малых котельных) и экономическая эффективность. Простое и экономичное решение данной проблемы - ТЕПЛОВОЙ НАСОС.

Принцип работы теплового насоса.

Существует несколько основных типов тепловых насосов. Наибольшее распространение получили тепловые насосы, использующие воздух в качестве источника тепла.

Принцип работы данного устройства заключается в том, что он, забирая тепло окружающего воздуха, "умножает" его и использует для отопления и нагрева воды. Конструкция теплового насоса позволяет использовать его в диапазоне температур, типичном для наших климатических условий: от - 25°C до +40°C.

Тепловые насосы достаточно длительное время с успехом используются за рубежом, а в настоящее время находят все налажено во многих развитых странах.

8. Технико-экономическая оценка энергосберегающих мероприятий

Никто не вложит деньги в проект, который не будет приносить прибыли. Для того чтобы заказчик знал, что мероприятия приносят прибыль необходимо обосновать его инвестиции, то есть провести технико-экономический расчет - доказать, что проект будет приносить прибыль. Считаем, что в стоимость оборудования и монтажа заложена стоимость монтажа.

Рассчитаем экономический эффект от использования тепловой изоляции наружных стен и надподвальных перекрытий.

Исходными данными к расчету являются:

Уровень инфляции: b = 12%

Номинальная процентная ставка: nr = 18.

Цена за тепловую энергию: E = 650 руб/Гкал = 558,35 руб/МВт.

1. Рассчитаем требуемые инвестиции:

Используем материал ISOVER OL-E-100, цена за мат 1200x600 мм равна 750 руб. тогда цена за 1м2 10416,67 рубля.

Общий объем используемой изоляции:

V = Fп·δиз + (FНС-FО) · δиз = 11,13 м3, тогда

Io = 11,13·10416,67 = 115960,45руб.

2. Годовое чистое сбережение: