Проблема енергоефективності будинків

* відсутність підвалів;

* інше призначення підвалів (гаражі, пункти торгівлі та обслуговування.

Розміщення котелень на даху має свої переваги, а саме:

* відсутність основний димової труби з нижніх поверхів будівель і невелика довжина димоходів;

* можливість використання котлів з відносно невеликим надмірною робочим тиском у зв'язку з низьким статичним тиском стовпа води;

* просте рішення системи вентиляції котельні.

При прийнятті рішення про будівництво дахової котельні необхідно в кожному випадку враховувати:

* спосіб транспортування котлів до місця установки;

* додаткове навантаження на перекриття;

* можливість прокладання трубопроводів рідкого і газоподібного палива;

* звуко - і віброізоляцію котельні;

* контроль витоків води і рідкого палива;

* захист від падіння тиску і зниження рівня теплоносія;

* вплив погодних умов на тягу димової труби;

* можливість зниження температури теплоносія для захисту системи опалення від гідравлічного разрегулирования з-за змінного природного гравітаційного тиску.

Крім того, у кожному конкретному випадку необхідно враховувати й інші фактори: протипожежні заходи, будівельні норми, вентиляції та ін.

В дахових котельнях успішно застосовуються модульні котельні установки типу МН-80, МН-100 та МН-120, які випускає СП Укрінтерм (рис. 3.15, табл. 3.3).

Після серії випробувань та експериментальних досліджень модулів нагріву МН створена нова модифікація цих апаратів МНеко, обладнаних спеціальними пальниками та новими більш потужними теплообмінниками, що дало можливість зменшити викиди шкідливих речовин (СО, NO_x) з продуктами горіння газу та підвищити з 90 до 92% коефіцієнт корисної дії.

Табл.3.3. Експлуатаційні характеристики модулів МН виробництва СП Укрінтерм

Viessmann пропонує свої рішення модульної дахової котельні з застосуванням конденсаційних котлів серії Vitodens 300.

Vitomodul 300 - це компактні газові котельні з діапазоном потужності 12,2-265,2 кВт, які з великим успіхом використовуються як дахові котельні.

Теплові насоси та геліосистеми

Теплові насоси:

Тепловий насос - це багатофункціональний прилад, що сполучає у собі функції опалювального котла, джерела гарячого водопостачання і кондиціонера. Основна відмінність від всіх інших джерел тепла полягає у винятковій можливості використовувати поновлювану низькотемпературну енергію навколишнього середовища на потребу опалення і нагрівання води. Ці пристрої інколи називають «тепловими насосами», завдяки здатності, так сказати, «перекачувати» тепло з низькотемпературного джерела до високотемпературного. Такі системи працюють без використання палива і практично не роблять шкідливих викидів в атмосферу. Крім того, вони заощаджують до 80% енергії, що іде на опалення. Цю енергію прилад отримує з навколишнього середовища, тобто платити потрібно тільки за ті 20% енергії, що витрачаються на роботу циркуляційних насосів і компресора.

Нам знайома ця технологія на прикладі звичайного побутового холодильника. Цей прилад складається з двох теплообмінників (конденсатора і випаровувача) і компресора. Ці агрегати об'єднано в загальний контур. Контур заповнюється хладагентом (фреоном), що має дуже низьку температуру кипіння (порядку -20°С). Проходячи через випаровувач, перетворюється з рідкого стану в газ при низькому тиску і низкій температурі.

У такий спосіб тепловий насос - являє собою машину Карно (курс шкільної фізики), що працює в зворотному напрямку. Такий холодильник перекачує тепло з охолоджуваного об'єму до навколишнього повітря. Якщо розмістити холодильник на вулиці, то, витягаючи тепло з зовнішнього повітря і передаючи його всередину будинку, можна таким простим способом обігрівати приміщення.

Основні типи теплових насосів:

В залежності від найбільш прийнятного джерела низкопотенційного тепла в данній місцевості застосовується кілька типів теплових насосів з різними гідравлічними схемами з'єднання теплових насосів та водогрійних котлів.

Насоси «Вода-вода» і «Повітря-вода».

Загальним для них є використання води як джерела низкопотенційного тепла. Якщо на необхідній глибині доступні ґрунтові води, то застосовується тепловий насос типу «вода-вода» або «вода-повітря». Оскільки вода має високу теплоємність, то ефективність системи буде досить висока. А постійна температура ґрунтових вод біля +8°C -+12°C гарантує оптимальне джерело низкопотенційного тепла. При цьому ґрунтові води направляються з однієї свердловини в тепловий насос, віддають там теплову енергію, а потім перекачуються в іншу свердловину, що розміщена на деякій відстані від першої.

Також застосовується насос із закритим циклом і водорозміщеним теплообмінником - спеціальна рідина (теплоносій) прокачується по колекторах (трубках), що знаходяться у водоймі, і віддає або забирає тепло у води. Будинок має сенс опалювати тепловою енергією відкритої водойми в тому випадку, якщо будинок знаходиться від водойми ближче 100 метрів, і глибина водойми, а також берегова лінія відповідають умовам, необхідним для прокладки колектора. Таким чином, для встановлення теплового насоса продуктивністю 10 кВт необхідно укласти в озеро контур довжиною 300 метрів. Перевагою такого способу є його відносна дешевизна.

Системи для ґрунту поділяються на вертикальні і горизонтальні.

Горизонтальний колектор розташовується на глибині близько 1,2-1,3 м. Горизонтальний колектор застосовується, якщо є достатньо площі для його вкладання. Для застосування траншейного колектора необхідно трохи менше простору.

Набагато менше місця вимагають вертикальні геотермальні теплообмінники, що складаються з трубок, через які прокачується теплоносій. Вони розміщуються вертикально в землі й ідуть в глибину до 200 метрів (найчастіше 50 - 100 метрів).

Такі зонди вводяться буровим інструментом. Геотермальні зонди складаються з замкнених труб, що відбирають тепло так само, як ґрунтовий колектор. Кількість тепла, що відбирає зонд, складає від 30 до 100 Вт на метр зонда, що значною мірою залежить від особливостей ґрунту.

Даний метод має саму високу ефективність роботи теплонасоса, мала витрата електроенергії і відносно дешеве тепло - на 1 кВт електроенергії одержують до 5 кВт теплової енергії, але вимагає великих попередніх капіталовкладень [34].

Доцільність використання ТНУ

Встановлення теплового насоса спільно з газовою системою опалення дозволяє знизити витрати за рахунок зменшення річної витрати газу.

Геліосистеми

В даний час опалювальні котельні все частіше працюють з системами сонячних колекторів. Сонячні колектори застосовуються для підігріву гарячої питної води, води в басейнах і, меншою мірою, для цілей опалення. Але основним призначенням геліосистем є все-таки підігрів води систем ГВП, які відрізняються рівномірною річною потребою в теплоті, простотою конструкції і роботи [35].

Принципова схема системи з вакуумними колекторами включає в себе такі основні елементи:

· сонячні колектори з вакуумними трубками;

· насосний вузол (циркуляційний насос, манометр, показчик температури, датчики на інше);

· блок керування;

· допоміжний розширювальний бак;

· напірний ємнісний теплообмінник.

Теплова енергія транспортується циркулюючим теплоносієм від сонячного колектора до ємнісного теплообмінника, де нагрівається вода для гарячого водопостачання. Якщо холодна вода не нагрівається в теплообміннику до заданої температури від сонячного колектора, автоматично включається додатковий нагрівальний пристрій, наприклад, ТЕН. А коли температура циркулюючого теплоносія нижча встановленої, виключається циркуляційний насос.

Сонячний колектор має в своїй конструкції вакуумну та теплову труби. Високу ефективність передачі та збереження теплової енергії забезпечує сучасна передова технологія виготовлення цих труб, високоякісний селективний шар покриття. Вакуумна труба є основною частиною сонячного водонагрівача і визначає ефективність системи геліотеплопостачання в цілому. Вона виконана з боросилікатного скла з використанням сучасної технології нанесення покриття методом напилення 12-ти селективних поглинаючих шарів. Така вакуумна труба характеризується високою поглинаючою спроможністю (94-96%) та низьким коефіцієнтом віддзеркалення (0,04-0,06), температура стабілізації становить 250°С. Застосовуються вакуумні труби діаметром 47 мм, довжиною 1500 мм та діаметром 58 мм, довжиною 1800 і 2100 мм. Теплові труби, які використовуються в сонячних коллекторах Укрінтерм, виготовлені з високоякісної міді та алюмінію, тому що якість та чистота матеріалів для теплових труб являється важливим фактором їх ефективності. Температура кипіння рідини всередині теплової труби дорівнює 250°С.

Типи установок сонячного гарячого водопостачання:

1. Сезонні установки сонячного гарячого водопостачання без дублюючого джерела теплоти, тобто такі, що працюють тільки влітку, можуть бути з природною та примусовою циркуляцією теплоносія.

2. Cезонної та цілорічної дії з 100% забезпеченням гарячою водою з використанням дублера можуть бути виконані по двох схемах: з періодичною роботою дублера та з використанням постійно працюючого дублера-догрівача.

3. Cезонної та цілорічної дії з дублюванням від автономного джерела (для житлових будинків з автономним теплопостачанням).

Технічні характеристики деяких плоских сонячних колекторів, які випускаються промисловістю України наведені в табл. 3.3.

Табл.3.3. Технічні характеристики сонячних колекторів

Принципи спільної роботи котельні з системами сонячних колекторів

Функціонування котельні з системою сонячних колекторів в більшості випадків відбувається без комунікації між системами їх автоматики. Особливо у випадку котелень малої потужності, що працюють з невеликими системами сонячних колекторів (наприклад для підігріву гарячої води для приватних будинків), комунікація не є обов'язковою умовою. Водогрійний котел в такій системі працює з верхнім змійовиком бiвалентного водонагрівача таким же способом, як і з звичайним бойлером ГВП, оснащеним одним змійовиком. Для максимального використання сонячної енергії нижній змійовик підключений до системи сонячних колекторів.

Очевидно, що регулятор котла повинен бути запрограмований таким чином, щоб забезпечувалося максимальне використання сонячної енергії.

Якщо система сонячних колекторів не працює (тобто відключений циркуляційний насос цієї системи), регулятор котла cприймає в якості необхідної температури гарячої води t_гвп, - температуру, яку встановив споживач (наприклад 50°С), при працюючій системі сонячних колекторів (циркуляційний насос включений) - cприймає інше значення необхідної температури гарячої води t_гвп, (наприклад 40°С).

Список літератури

1. Гохберг Ю.Ц., Светлаков М.В., Хамова - Малькова Е.В. Повышение энергоэффективности жилых зданий второго периода индустриального домостроения при их капитальном ремонте // Промышленное и гражданское строительство - 2008, №2 - с. 33…34.

2. Завойський А.К., Григоровський П.Є. Досвід улаштування і напрямки вдосконалення тепло ізолювальних фасадних систем // Нові технології в будівництві - 2007, №1 - с. 21…30.

3. Ясин Ю.Д., Ясин В.Ю., Ли А.В. Пенополистирол. Ресурс и старение материала: Долговечность конструкций // Строительные материалы - 2002, №5 - с. 33 - 34.

4. Шпайдель К. Диффузия и конденсация водяного пара в ограждающих конструкциях - М.: Стройиздат, 1985 - 48 с.

5. Regles de calcul des caracteristigues thermigues utiles des parois de construction: Regles Th - k. 77 - Paris: Centre scientifigue et technige du batiment, 1977 - 153 p.

6. Підгорний О.Л., Шепетова І.М., Сергейчук О.В. та ін. Світлопрозорі огородження будинків - К.: КНУБА, 2005 - 281 с.

7. Матросов Ю.А. Энергосбережение в зданиях. Проблема и пути ее решения - М.: НИИСФ, 2008 - 496 с.

8. Дешко В.І., Шовкалюк М.М., Шовкалюк Ю.В., Шевченко О.М. Аналіз нормативів споживання теплоти в Україні та світі // Нова тема. Науково-технічний журнал - №2, 2008 - с. 6…10.

9. Степанов М.В., Гойко А.Ф. Економічно доцільний опір теплопередачі зовнішніх огороджуючих конструкцій будинків // Вентиляція, освітлення та теплопостачання - К.: КНУБА, 2002, вип. 5 - с. 108…112.

10. Хоменко В.П., Фаренюк Г.Г. Справочник по теплозащите зданий - К.: Будівельник, 1986 - 215 с.

11. Строй А.Ф., Чумуріна О.Б. Повітропроникливість як фактор зміни вологісного режиму огороджуючих будинку в процесі його експлуатації // Вентиляція, освітлення та теплопостачання - К.: КНУБА, 2006, вип. 9 - с. 95…106.

12. Редько А.Ф., Тарадай А.М., Яременко М.А. Режимы теплоснабжения зданий централизированой системой с деценрализированными квартирными источниками. - Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання - Вип.15 - К.: КНУБА, 2011-с. 39…45.

13. Мхитарян Н.М. Энергосберегающие технологии в жилищном и гражданском строительстве. - К.: Наукова думка, 2000. - 420 с.

14. Мороз П.М. Схеми систем геліотеплопостачання будинків із застосуванням газового водогрійного котла та теплового насоса // Вентиляція, освітлення та теплопостачання ^К.: КНУБА, 2009, вип. 13 - с. 61…65.

15. Худенко A.A., Свічар О.Ю., Онищенко М.Ф. Ефективні енергозберігаючі заходи у системах теплопостачання м. Києва // Вентиляція, освітлення та теплопостачання - К.: КНУБА, 2002, вип. 4 - е. 63…67.

16. Смагін Д.М., Зуєв А.К. Досвід проектування автономних джерел і систем теплопостачання // Нова тема. Науково-технічний журнал - №2, 2007 - с. 40…42.

17. Пирков В.В. Особливості проектування сучасних систем водяного опалення. - К.: Такі справи, 2003. -176 с.

18. Борисенко С.І. Іноваційні технології в системах теплопостачання. - Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання - Вип.8 - К.: КНУБА, 2005 - с. 60…64.

19. Швачко Н.А., Приймак А.В. Експериментальне дослідження вакуумованого колектора сонячної енергії для геліосистема теплопостачання // Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання - 2001, вип. 1 - с. 112…121.

20. Мороз П.М. Аналіз розвитку та впровадження автономних джерел теплопостачання // Нова тема. Науково-технічний журнал.- №2, 2009. - с. 6…8.

21. Шовкалюк Ю.В., Шовкалюк М.М. Використання теплових насосів у теплопостачанні // Нова тема. Науково-технічний журнал - №3, 2007 - с. 24…27.

22. Кушніров О.С. Системи теплопостачання з використанням сонячної енергії // Нова тема. Науково-технічний журнал. - №4, 2009. - с. 22-25.

23. Мороз П.М., Степанов М.В. Система автономного теплопостачання будівель. Патент України на корисну модель №61943. Опубл. Бюл. №15, 2011 р.

24. Махов Л.О. Основные критерии выбора теплогенератора для системы автономного теплоснабжения индивидуального жилого дома. // АВОК. - 2006. - №4.

25. Зобнін Д.М. Побутові котли вітчизняного виробництва: реальність і перспективи // Аква Терм. - №5/2006.

26. Дудніков А.П., Коваль Ю.Д., Кучеренко Є.В. Особливості застосування конденсаційних котлів в системах опалення - Нова тема, №4, 2008 - с. 31…33.

27. Юзвак С.В., Шемчук В.В. Транспортабельні модульні котельні установки з сонячними колекторами - Нова Тема, №1, 2012 - с. 14…19.

28. Мороз П.М., Степанов М.В. Модуль нагріву. Патент України на корисну модель №66716. Опубл. Бюл. №1, 2012 р.

29. Мороз П.М. Аналіз розвитку та впровадження автономних джерел теплопостачання - Нова Тема, №2, 2009 - с. 6…8.

30. Самарін С.В. Конструкція та принцип роботи індивідуального теплового пункту (ІТП) - Нова тема. Науково-технічний журнал - №3, 2007 - с. 30…31.

31. Юрочковський Ю.А. Проектування автономних джерел теплопостачання - дахових котелень - Нова тема. Науково-технічний журнал - №1, 2008 - с. 32…34.

32. Гринченко В.Е., Никифорович Е.И. Тепловые насосы в Украине: мифы и реальность - Нова тема, №2, 2011 - с. 8…12.

33. Гаєвський А.А. Застосування теплових насосів в системах теплопостачання будинків - Збірник тез студентських доповідей 73-ї науково-практичної конференції, 3-7 квітня 2012 р. - с. 47.

34. Харлампиди Д.Х., Редько А.А., Тарасова В.А. Комплексный подход к проектированию горизонтального грунтового теплообменника теплонасосной установки - Нова тема, №3, 2011 - с. 31…34.

35. Авезов P.P., Орлов А.Ю. Солнечные системы отопления и горячего водоснабжения - Ташкент: Фан, 1988 - 288 с.

Размещено на Allbest.ru