10560
.pdf2)случаи затопления и заиливания каналов и причины этих явлений при канальной прокладке трубопроводов;
3)аварийность на один погонный километр тепловой сети по типам про-
кладки с определением основных причин;
4)объемы утечек теплоносителя, в том числе при авариях;
5)располагаемый напор перед системами теплопотребления и, в особен-
ности, на концевых участках теплосети;
6)количества и места расположения зданий с недостаточным напором;
7)наличие приборов учета теплоты на границе балансовой ответственно-
сти между поставщиком и потребителем тепловой энергии; 8) состояние систем диспетчеризации.
Таблица 2.7 Влияние давления в системе и диаметра отверстия на величину утечек воды и пара
Давление в |
Утечки воды через отверстие |
Утечки пара через отверстие |
системе, ата |
площадью 1 мм2 Vут, л/час |
площадью 1 мм2, кг/час |
|
|
|
2 |
33 |
0,73 |
|
|
|
3 |
47 |
1,1 |
|
|
|
4 |
56 |
1,35 |
|
|
|
5 |
66 |
1,7 |
|
|
|
6 |
75 |
2,1 |
|
|
|
7 |
81 |
2,4 |
|
|
|
8 |
88 |
2,75 |
|
|
|
9 |
94 |
3,0 |
|
|
|
10 |
100 |
3,4 |
|
|
|
Потери тепловой энергии в центральных тепловых пунктах формируются и определяются: нарушением теплоизоляции; утечками теплоносителя; плохой регулировкой оборудования теплового пункта; несогласованным режимом ра-
боты сетевых насосов; наличием отложений в теплообменниках, приводящих к увеличению их гидравлического сопротивления и ухудшению теплообмена.
30
2.3.3. Тепловой контур здания
Через наружные ограждающие конструкции зданий в атмосферу теряется большая часть тепловой энергии. На отопление и вентиляцию зданий различно-
го назначения расходуется до 40-50 % всех расходуемых топливных энергети-
ческих ресурсов. Потери тепла через наружные стены, в зависимости от высоты и конструкции строения, составляют в пределах 20-60% от общего расходуемо-
го тепла. Переход к применению двухслойных и трехслойных конструкций с эффективной теплоизоляцией позволит получить в расчете на 1 млн. м2 вводи-
мой в эксплуатацию общей площади годовую экономию в пределах 10-12 тыс.
тонн условного топлива [3].
На долю световых проемов (окна, двери) зданий, отвечающих действую-
щим требованиям СП [4], приходится около 80 % всех теплопотерь здания.
Однослойные бетонные конструкции, которые изготавливались большинством предприятий стройиндустрии, не соответствуют современным энергетическим требованиям (требованиям энергосбережения). Потери тепла через оконные проемы в 4-6 раз выше, чем через стены. Применение двойного и тройного остекления позволяет в 1,5-2,0 раза сократить указанные потери.
Размещение между рамами окон дополнительного слоя пленки с покры-
тием, отражающим инфракрасное излучение из помещения и увеличивающей термическое сопротивление пространства между стеклами, почти в четыре раза снижает теплопотери через окна. Измерения тепловых потоков от ограждения здания с помощью инфракрасной аппаратуры показывают, что при этом прак-
тически исчезает разница между излучением от стен и окон.
Проблему снижения теплопотерь через оконные проемы необходимо ре-
шать комплексно с проблемой вентиляции квартир. Велика составляющая ин-
фильтрационных потерь в общем тепловом балансе здания. Необходимо обес-
печить хорошую герметичность стыков панелей, тамбуров подъездов, окон лестничных клеток. Особенно возрастает влияние инфильтрации в зданиях по-
вышенной этажности (высотой более 30 м).
31
Потери тепла вследствие инфильтрации через тамбуры подъездов, окна лестничных клеток можно оценить с помощью термоанемометров (объемы ин-
фильтрации) и термометров, определяющих температуру воздуха.
Сверхнормативные потери тепла через оконные блоки, стыки стеновых панелей и дефектные элементы ограждающих конструкций можно оценить с помощью инфракрасной термометрической аппаратуры (тепловизоры, инфра-
красные термометры), позволяющей проводить дистанционные измерения тем-
ператур исследуемых элементов здания при проведении измерений.
Основные резервы энергосбережения лежат в сфере реконструкции. Ра-
нее построенные здания потребляют 85-90 % тепловой энергии жилого сектора и их реконструкция может позволить достичь большой экономии энергоресур-
сов. При сокращении тепловых потерь через ограждающие конструкции имеет-
ся возможность экономить около 42 % на отоплении по сравнению с ранее дей-
ствовавшими нормами в области тепловой защиты зданий.
В процессе разработки типовых энергосберегающих мероприятий, следу-
ет учитывать необходимость их соответствия действующим требованиям теп-
ловой защиты здания, которые устанавливают класс энергосбережения зданий,
в зависимости от удельной характеристики расхода тепловой энергии на отоп-
ление и вентиляцию зданий qот, Вт/(м3·°C). Присваиваемые зданиям классы энергосбережения жилых и общественных зданий приведены в таблице 2.8.
Методика определения данной характеристики приведена в приложении Г [5].
Ограждающие конструкции, подвергающиеся реконструкции в рамках мероприятий разработанных в ходе энергетического обследования, также должны соответствовать требованиям тепловой защиты (поэлементному, ком-
плексному, санитарно-гигиеническому), теплоустойчивости, воздухопроницае-
мости, влажностному состоянию и теплоусвоению, приведенным в СП [5].
Полученная в ходе энергетического обследования величина qотр является исходной для расчета удельного расхода тепловой энергии на нужды отопления и вентиляции здания за отопительный период q, кВт·ч/(м3·год), а также для
32
определения расхода тепловой энергии на отопления и вентиляции здания за
отопительный период |
р |
|
|
|
|
|
|
Qот , кВт·ч/год, и общих теплопотерь здания за отопи- |
|||||||
тельный период Qобщгод , кВт·ч/год, по формулам: |
|
|
|
|
|
||
|
|
р |
|
|
|
|
(2.9) |
|
q 0,024ГСОПqот ; |
|
|
|
|||
|
год |
|
|
р |
|
|
(2.10) |
|
Qот |
0,024ГСОПVот qот ; |
|
|
|||
|
Qгод 0,024ГСОПV (k |
об |
k |
вент |
) , |
(2.11) |
|
|
от |
от |
|
|
|
где Vот – отапливаемый объем здания, м3; kоб – удельная теплозащитная харак-
теристика здания, Вт/(м3·°C); kвент – удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/(м3·°C); ГСОП – градусо-сутки отопительного периода, °C·сут/год.
Удельная теплозащитная характеристика здания kоб |
определяется как |
|||
произведение коэффициента компактности здания Kкомп, Вт/(м2·°С), и общего |
||||
коэффициента теплопередачи здания Kобщ, м2/м3, определяемых по методике |
||||
обязательного приложения Ж, СП [5]. |
|
|||
|
|
|
|
Таблица 2.8 |
|
Классы энергосбережения жилых и общественных зданий |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Величина отклонения расчетного |
|
Рекомендуемые |
Обозначение |
Наименование |
|
мероприятия, |
|
(фактического) значения qот здания |
|
|||
класса |
класса |
|
разрабатываемые |
|
от нормируемого, % |
|
|||
|
|
|
субъектами РФ |
|
|
|
|
|
|
При проектировании и эксплуатации новых и реконструируемых зданий |
||||
А++ |
Очень высокий |
Ниже -60 |
|
Экономическое |
А+ |
|
От -50 до -60 включительно |
|
стимулирование |
А |
|
От -40 до -50 включительно |
|
|
В+ |
Высокий |
От -30 до -40 включительно |
|
Экономическое |
В |
|
От -15 до -30 включительно |
|
стимулирование |
С+ |
Нормальный |
От -5 до -15 включительно |
|
Мероприятия не |
С |
|
От +5 до -5 включительно |
|
разрабатываются |
С- |
|
От +15 до +5 включительно |
|
|
|
При эксплуатации существующих зданий |
|
||
D |
Пониженный |
От +15,1 до +50 включительно |
|
Реконструкция при |
|
|
|
|
соответствующем |
|
|
|
|
экономическом |
|
|
|
|
обосновании |
Е |
Низкий |
Более +50 |
|
Реконструкция при |
|
|
|
|
соответствующем |
|
|
|
|
экономическом |
|
|
|
обосновании, или снос |
|
|
|
33 |
|
|
2.3.4. Системы вентиляции
При проведении энергетического обследования систем вентиляции необ-
ходимо сравнивать нормативные и фактические показатели потребления тепла и электрической энергии на привод системы. Доля вентиляционных систем в
общем потреблении энергии на предприятии значительна.
При проведении энергетического обследования проводится поверочный расчет с учетом существующих условий (наличие вредных выбросов, тепловая нагрузка, влажность в помещении и др.) и их изменения в течение дня, недели и года. Проверяется наличие и возможность рекуперации тепловой энергии (теп-
лоты вытяжного вентиляционного воздуха). Анализируется возможность при-
менения регулируемых электроприводов при переменном режиме эксплуата-
ции. При охлаждении или обогреве зданий с помощью воздушных систем отопления большие потери, соизмеримые с расчетным теплопотреблением на отопление здания, могут возникнуть за счет инфильтрации наружного воздуха
через неплотности ограждения зданий.
Основным показателем, характеризующим потребление тепловой энергии на нужды системы вентиляции является удельная вентиляционная характери-
стика здания kвент, Вт/(м3·°C), определяемая по формуле [5]:
вент |
(1 k'эф ) , |
(2.12) |
kвент 0,278сnв v в |
где c – удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг·°C); nв – средняя кратность воздухообмена здания за отопительный период, ч‒1; βv - коэффициент учета снижения объема воздуха, за счет внутренних ограждающих конструкций;
вентв – средняя плотность приточного воздуха за отопительный период, кг/м3; kэф – коэффициент эффективности утилизатора теплоты.
Коэффициент эффективности рекуператора kэф показывает отношение тепловой энергии отбираемой у вытяжного воздуха приточным в утилизаторе тепловой энергии системы вентиляции к тепловой энергии, затраченной на нагрев приточного воздуха в воздухонагревателе приточной установки (или отопительными приборами системы отопления).
34
Традиционные решения для уменьшения потерь энергии в вентиляцион-
ных системах включают следующее [3].
1)Создание переходных камер на дверях (тамбуров).
2)Установка автоматической системы включения воздушных завес при открытии дверных проемов.
3)Уплотнение строительных ограждающих конструкций здания.
4)Проверка герметичности воздуховодов (уменьшение расхода воздуха,
тепла и потребляемой мощности электродвигателем привода вентилятора).
5)Отключение вентиляции в ночные и нерабочие периоды.
6)Применение местной вентиляции (воздушного душирования).
7)Применение систем частотного регулирования двигателей вентилято-
ров (вместо заслонок). Установка частотного регулятора имеет срок окупаемо-
сти до 1,5-2 лет при большом диапазоне регулирования расхода воздуха венти-
ляционной системы и времени работы 50 % и менее от рабочего значения.
8) Уменьшение потерь давления вследствие снижения скорости воздуха в воздуховодах (при увеличении внутреннего диаметра воздуховода в два раза,
скорость воздуха снижается в четыре раза, а потери давления уменьшаются на
75 %. Удвоение скорости потока воздуха в 4 раза увеличивает необходимое давление, создаваемое вентилятором, и в 8 раз потребляемую им мощность).
9) Правильное согласование рабочих характеристик вентилятора с харак-
теристикой вентиляционной системы при подборе передаточного отношения привода вентилятора.
10)Своевременная очистка воздушных фильтров для уменьшения их гидравлического сопротивления преодолеваемого вентилятором.
11)Организация рекуперации теплоты в количестве не менее 42 % (до 7585 %) теплоты удаляемого воздуха с применением пластинчатых и роторных утилизаторов теплоты «воздух-воздух». Утилизация теплоты вытяжного возду-
ха является основным направлением повышения энергетической эффективно-
сти систем вентиляции.
35
2.3.5. Системы отопления и горячего водоснабжения
Системы отопления
На потребление тепловой энергии в здании оказывают воздействие сле-
дующие факторы: климат; теплоизоляционные характеристики здания; режим работы системы отопления и применение систем учета и регулирования; осна-
щение потребителей приборами учета теплопотребления и отношение потреби-
телей к режимам экономии.
Большинство систем отопления традиционно имеет качественное регули-
рование отпуска тепловой энергии (из центральной котельной) по температуре воды, подаваемой в теплосеть. Настройка режимов работы нескольких потре-
бителей значительно сложнее, чем одного дома.
Необходимо настраивать последовательно дом за домом, с последующей корректировкой режимов работы тепловых узлов. Каждый дом работает со сво-
им перепадом давления между прямой и обратной линиями. При этом наблюда-
ется ситуация, когда одни дома перегреваются (завышены размеры дроссельной диафрагмы перед отопительным узлом), а другим домам тепла не хватает. Учи-
тывая жалобы жильцов плохо обогреваемых домов, система отопления работа-
ет большей частью в режиме "перетопа". "Перетоп" определяется тем, во сколько раз средняя температура теплоносителя в системе отопления здания относительно температур в помещениях превышает проектную разницу для за-
данного значения температуры наружного воздуха. Оценку перерасхода тепла на отопление kпер приближенно можно определить по фактическому превыше-
нию средней температуры воды в стояках системы отопления над температурой внутри здания по сравнению с расчетными значениями по отопительному гра-
фику для заданной температуры наружного воздуха, по формуле [3]:
k |
|
|
tд tв |
, |
(2.13) |
|
пер |
tр tв |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
где tд – действительная средняя температура воды в стояках системы отопле-
ния, °C; tр – расчетное значение температуры теплоносителя в стояках системы
36
отопления по отопительному графику, °C; tв – расчетная температура внутрен-
него воздуха в холодный период [6], °C. `
Предполагается, что термическое сопротивление системы «радиатор отопления – помещение» незначительно зависит от разности температур. Теп-
лопритоки от системы отопления пропорциональны этой разнице. Излишние теплопритоки сбрасываются жильцами через форточки. Работает «естествен-
ный» способ регулирования отопления, что можно зафиксировать только при использовании тепловизоров или инфракрасных термометров.
При энергетическом обследовании индивидуальных тепловых пунктов домов необходимо сравнить реальный расход теплоты с проектным и, исполь-
зуя современную аппаратуру (теплосчетчики с накладными датчиками без врезки в систему отопления), рекомендовать привести режим работы теплового узла в соответствие с проектом, оценить перерасход тепла для дома.
Дополнительные исследования с помощью тепловизоров и инфракрасных термометров позволяют выявить элементы конструкций зданий с низким каче-
ством теплоизоляции.
Проведение измерений теплопотребления домов микрорайона, подклю-
ченных к одному центральному тепловому пункту, позволит провести перере-
гулировку системы и оптимизировать систему распределения теплоты по до-
мам. При этом необходимо рассмотреть возможность внедрения современных разработок для регулирования систем отопления, учета расхода тепла и горячей воды и экономическую эффективность их применения.
При энергетических обследованиях жилых и общественных зданий необ-
ходимо сравнить проектное потребление энергоресурсов (тепла на отопление и горячее водоснабжение, электрической энергии, газа, воды) с фактическим,
определенным по климатологическим данным за анализируемый период, ре-
зультатам входного коммерческого учета, приборного обследования теплового узла. Определяется соответствие фактического потребления энергоресурсов и температурных режимов в помещениях санитарным нормам и рекомендациям
[5, 6, 7] и прочих нормативных документов. 37
Основными характеристиками, определяемыми при обследовании инди-
видуальных тепловых пунктов зданий, являются расход теплоносителя, темпе-
ратура теплоносителя, давление в подающем и обратном трубопроводе систем холодного и горячего водоснабжения, отопления и теплоснабжения калорифе-
ров приточных установок систем вентиляции и кондиционирования.
При обследовании индивидуальных тепловых пунктов с установленными в них элеваторами фактический расход воды на систему отопления Gо, кг/с,
определяется по следующей зависимости [4]:
G |
|
2 f |
|
|
p |
|
, |
(2.14) |
о |
c |
|
||||||
|
1 |
V |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
где φ1 – коэффициент скорости сопла, fc – площадь поперечного сечения сопла,
м2; p – перепад давления перед соплом и во всасывающем патрубке сопла, Па;
V – удельный объем воды, м3/кг.
Важным показателем работы элеваторного узла является фактический ко-
эффициент смешения элеватора, определяемый по формуле:
u 01
03
03 02
,
(2.15)
где τ01 – температура теплоносителя на входе в элеватор из тепловой сети, °C;
τ02 – температура теплоносителя на входе в элеватор из обратного трубопровода системы отопления, °C; τ03 – температура теплоносителя на выходе из элевато-
ра (в подающем трубопроводе системы отопления), °C.
Экономии тепла в системах отопления зданий также можно достичь сле-
дующими техническими и организационными мероприятиями.
1) Переход системы отопления на режим дежурного отопления при сни-
женной (12-14°С) температуре в нерабочие смены и выходные дни для магази-
нов, кинотеатров и других нежилых помещений позволяет достичь 8-10% эко-
номии тепловой энергии на отопление (в климатических условиях средней по-
лосы России). Возможно применение автоматизированных систем отопления,
снижающих температуру внутреннего воздуха в ночное время (переключается
централизованно и индивидуально).
38
2) Применение систем лучистого отопления с обогреваемыми полами и стеновыми панелями, которые создают комфортные условия при температурах
15-16 °С. Таким образом, снижается расход топлива примерно на 20-30%.
3) Оборудование квартир индивидуальными (по желанию жильца) сред-
ствами регулирования температуры и учета расхода тепла на отопление. Внед-
рение средств поквартирного учета и регулирования тепла на отопление долж-
но осуществляться на базе технико-экономических расчетов.
Системы горячего водоснабжения
Расход воды и тепла на горячее водоснабжение необходимо оценить при составлении теплового и водного баланса. Нормативы суточного удельного расхода горячей воды и методики расчета среднегодовых расходов тепловой энергии на нужды систем горячего водоснабжения для различных групп потре-
бителей приведены в СП [7].
Системы горячего водоснабжения предназначены для подачи потребите-
лям горячей воды, температура которой в месте водоразбора должна быть не ниже 60 °С. При проведении энергоаудита необходимо проверить эффектив-
ность работы составляющих элементов системы горячего водоснабжения:
1) устройства для нагрева воды, которым может служить котел (в систе-
мах с собственным источником теплоты) или теплообменник (в системах, под-
соединенных к центральным тепловым пунктам – ЦТП, или к индивидуальным тепловым пунктам – ИТП);
2) подающей трубопроводной сети, состоящей из разводящего трубопро-
вода и водоразборных подающих стояков;
3) циркуляционной сети, состоящей из сборного циркуляционного трубо-
провода и циркуляционных стояков;
4)водоразборной, регулирующей и запорной арматуры;
5)циркуляционного или циркуляционно-повысительного насоса (режимы эксплуатации и способы регулирования).
39