Анализ температурных показателей работы котла длительного горения Liepsnele Arctic в климатических условиях Севера

Аннотация. В данной статье описываются климатические особенности Республики Саха (Якутия) по отношению к центральным городам России. Проанализированы показатели суровости климата, согласно методике расчета, описанного в СП 131.13330.2018. Представлено описание котла длительного горения Liepsnele Arctic, установленного в отдельно-стоящей котельной. Произведен анализ температурных данных микроклимата помещения от температуры наружного воздуха, а также параметры системы отопления.

Ключевые слова: тепловая энергия, котел, длительное горение, коэффициент полезного действия, логгер, дымовой газ.

1. Введение

Республика Саха (Якутия) – является самым больших по площади субъектом Российской Федерации с площадью в 3083523 км², а также с самыми суровыми климатическими условиями по всей планете. Согласно [1, с.12], Температура наиболее холодной пятидневки наружного воздуха колеблется от     -52°С до -59°С, а в остальных регионах России от -25°С до -41°С, что составляет разницу 20-25°C. В связи с резко-континентальными климатическими условиями Якутии, к современным оборудованиям и котельным оборудованиям предъявляются повышенные требования к работоспособности для обеспечения тепловой энергией в пиковые температуры наружного воздуха в зимний период.

2. Роль параметров климата на работу теплогенерирующих установок

В климатических условиях Севера без тепла не выжить, только тепловая энергия позволит обеспечить условия комфортности. Минимальная температура наружного воздуха в Якутии приходится на январь, а максимальная – на июль.

В наиболее холодные дни зимнего сезона температуры могут быть ниже -60°С практически на всей территории. Рекордно минимальные значения в Якутии отмечались в Оймяконе -71°С и в Верхоянске -68°С [2, с.103].

Как отмечается в [3], резкоконтинентальный климат Якутии обуславливается низкими расчетными температурами, малыми скоростями ветра и большими амплитудами температур.

Суровость отопительного сезона характеризуется числом градусо-суток отопительного периода (ГСОП):

                                                                                                       (1)

где D – градусо-сутки отопительного периода (°С  сут), tвн – расчетная температура внутреннего воздуха, °С.

Рисунок 1. Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) для различных городов России

Как видно из графика, суровость Республики Саха (Якутия) значительно превышает значения городов России. ГСОП в Оймяконе превышает в 3 раза значения города Москва.

3. Натурные исследования котлоагрегата в климатических условиях г. Якутск

Натурные исследования проводились на базе твердотопливного котла длительного горения Liepsnele Arctic 40U, эксплуатируемого в отдельно-стоящей котельной.

Рисунок 2. Котел длительного горения Liepsnele, установленный в СОНТ «Чочур Мыран»

Для определения зависимости температуры наружного воздуха на параметры микроклимата в котельной, а также работы котла «Liepsnele» (температуры подающего, обратного трубопровода) по адресу СОНТ «Чочур Мыран» 09.02.2021 совместно с сотрудниками университета был установлен термологгер для сбора данных.

Далее внизу приведен временный отрезок (41 час) из графика зависимости температуры наружного воздуха на параметры микроклимата в котельной и температуры воды в системе отопления.

Рисунок 3. Логгер CENTER 309

Далее внизу приведен временный отрезок (41 час) из графика зависимости температуры наружного воздуха на параметры микроклимата в котельной и температуры воды в системе отопления.

Рисунок 4. График температур. Т1-температура наружного воздуха; Т2-температура внутреннего воздуха; Т3-температура подающего трубопровода системы отопления; Т4- температура обратного трубопровода системы отопления

Из графика можно сделать вывод, что температура на улице была минимальной 10.02.2021 в 7:11:19, которая составила -37°С. Сильных перепадов и колебаний температуры между подающей и обратной линией системы отопления не зафиксировано.

Рисунок 5. Колебания графика Т1, Т2 системы отопления

Зигзагообразные колебания (Рис.5) обусловлены работой системы автоматики – поддуванием воздуха в топку котла центробежным вентилятором. Вентилятор подвязан к модему «Теплоком» с автоматикой «АТОС». При достижении температуры теплоносителя в водяной рубашке котла +60°С срабатывает центробежный вентилятор, нагнетая воздух в топку до +65°С Разница между Т3 и Т4 составила ∆=1,1-2,6°С.

4. Выводы

1. Рассмотрена оценка влияния климатических особенностей Республики Саха (Якутия) на автономную систему теплоснабжения с котлом длительного горения Liepsnele.

2. Проведены натурные исследования на базе твердотопливного котла длительного горения Liepsnele, с целью определения теплотехнических показателей.

На данный момент недостаточно экспериментальных данных по работе котлов длительного горения, поэтому исследования продолжаются при разных температурах наружного воздуха.