ВОЗДУШНОЕ ОТОПЛЕНИЕ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Введение

В сегодняшнем 21 веке, энергосбережение становится все более актуальной проблемой. Во всем мире уже 70 годов 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.

Задачами этой работы являются:

·     провести теплотехнический расчет, рассчитать теплопотери и расход на обогревание инфильтрующегося воздуха;

·     сравнить расходы на водяное и воздушное отопление в жилом здании которое будет находится в г. Якутске;

·     в качестве наглядного примера подобрать приборы и сделать вывод

Воздухонагреватель

Воздухонагреватель является основой системы воздушного отопления, на которую можно дополнительно установить системы вентиляции, кондиционирования, увлажнения электронной и ультрафиолетовой очистки воздуха.

Принципиальная схема работы стандартного воздухонагревателя с принудительной вытяжкой выглядит следующим образом:

Рисунок 1. Схема работы стандартного воздухонагревателя с принудительной затяжкой

Таблица 2.

Расход газа.

Расчеты:

Исходные данные:

1)  Место нахождения здания: г. Якутск;

2)  Здание ориентировано: Восток

3)  Источник теплоснабжения: автономное

4)  Расчетная температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0.92 : —54ºС

5)  Средняя температура отопительного периода: —20.6ºС

6)  Продолжительность отопительного периода: 256 суток [4; 21]

1)Теплотехнический расчет

Требуемое сопротивление теплопередаче:

R₀^тр =n*(t_в-t_н)/∆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 2ºС, для потолка 3ºС, для стен 4ºС);

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

1)

R₀^тр = 1*(22+54)/4*8,7=2,18 [м² * ºС/Вт]

R₀^тр = 1*(22+54)/3*8,7=2,91 [м² * ºС/Вт]

R₀^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 :

R₀^ГСОП (Нар. стена)= 4,9+((5,6-4,9)/12000-10000)*(10905,6-10000)=5,21 [м² * ºС/Вт]

R₀^ГСОП (пол)= 7,2+((8,2-7,2)/12000-10000)*(10905,6-10000)=7,65 [м² * ºС/Вт]

R₀^ГСОП (потолок)= 6.4+((7,3-6,4)/12000-10000)*(10905,6-10000)=6,81 [м² * ºС/Вт]

R₀^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 1.

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; 3м³/час на 1м² жилых помещений);

P — плотность воздуха (1,2 кг/ м³);

с — удельная теплоемкость воздуха (1кДж/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} = 6878,09 + 6546,9 = 13424,99 = 13,5 (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 — Режим доступа — http://www.bautherm.ru/catalog/?tip_id=887&creater_id=933&model_id=2796.
2.    Прайс-лист на оборудования — Режим доступа. — http://www.gastech.ru/CENI/ALL_Price.htm.
3.    Современные системы отопления с газовыми воздухонагревателями — Режим доступа. — 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.