Статья:

ВОЗДУШНОЕ ОТОПЛЕНИЕ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Конференция: VIII Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: технические и математические науки»

Секция: 1. Архитектура, Строительство

Выходные данные
Васильев И.И., Каменева К.И. ВОЗДУШНОЕ ОТОПЛЕНИЕ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по мат. VIII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 1(8). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_social/1(8).pdf (дата обращения: 22.08.2018)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 9 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

ВОЗДУШНОЕ ОТОПЛЕНИЕ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Васильев Иннокентий Иннокентьевич
студент Северо-Восточного Федерального Университета, РФ, г. Якутск
Каменева Кюннэй Ивановна
студент Северо-Восточного Федерального Университета, РФ, г. Якутск

 

 

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.


Модель G7XA


046-23А


061-24В


076-24В


092-35С


107-45D


Природный газ


1,25 м³/ч


1,66 м³/ч


2,07 м³/ч


2,51 м³/ч


2,91 м³/ч


Сжиженный газ


1,8 л/ч


2,4 л/ч


3,0 л/ч


3,6 л/ч


4,2 л/ч

 

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:

 

R0тр =n*(tв-tн)/∆tн*αв 2 * 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);

tв,tн — расчетные температуры;

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

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

 

1)

R0тр = 1*(22+54)/4*8,7=2,18 [м2 * ºС/Вт]

R0тр = 1*(22+54)/3*8,7=2,91 [м2 * ºС/Вт]

R0тр = 1*(22+54)/2*8,7=4,37 [м2 * ºС/Вт]

2)Расчет градусо-суток отопительного периода:

 

ГСОП = (tв tо.п)*zо.п (2)

 

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

 

 

Методом интерполяции находим R0ГСОП :

R0ГСОП (Нар. стена)= 4,9+((5,6-4,9)/12000-10000)*(10905,6-10000)=5,21 [м2 * ºС/Вт]

R0ГСОП (пол)= 7,2+((8,2-7,2)/12000-10000)*(10905,6-10000)=7,65 [м2 * ºС/Вт]

R0ГСОП (потолок)= 6.4+((7,3-6,4)/12000-10000)*(10905,6-10000)=6,81 [м2 * ºС/Вт]

R0ГСОП (окна/дверь) = 0,75+((0,8-0,75)/12000-10000)*(10905,6-10000)=0,77 [м2 * ºС/Вт]

 

3) R0 выбираем максимальное из R0тр и R0ГСОП

 

4) К=1/ R0 (3)

 

Таблица 1.

Теплотехнический расчет


Наименование ограждающей конструкции


R0тр

2 * ºС/Вт]

 


R0ГСОП

2 * ºС/Вт]

 


R0


К=1/ R0


Наружная стена


2,18


5,21


5,21


0,19


Потолок


2,91


6,81


6,81


0,15


Пол


4,37


7,65


7,65


0,13


Окна


-


0,77


0,77


1,3


Наружная дверь


-


0,77


0,77


1,3

 

2) Расчет теплопотерь здания

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

 

Qогр=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:

 

Qu = 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:

 

Qбыт = 10А (6)

 

где: А-площадь пола жилого помещения;

 

 

Описание: F:\SKMBT_C280130312162311.jpg

Рисунок 2. Расчет потерь теплоты 1-го этажа.

 

НС — наружная стена; ОК — окно; НР — наружная стена; В — восток;

Ю — юг; З — запад; С — север;

 

Описание: F:\SKMBT_C28013031216230.jpg

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 = Q1 этаж + Q2 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.