Оптимізація теплових навантажень на системи ТГВ житлового будинку в м. Броди, Львівської області
Автор: Мисьо Андрій Васильович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Теплогазопостачання і вентиляція
Інститут: Інститут будівництва та інженерних систем
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Актуальність теми: наднормативні витрати теплової енергії в житловому фонді України. Мета роботи: Аналіз шляхів втрат тепла житловим будинком, визначення напрямків їх зменшення. Визначення можливості акумулювання теплової енергії в конструкції будівлі та використання електричних систем опалення в час провалу електроспоживання. Наукова новизна роботи: оптимізація теплових навантажень на системи ТГВ житлового будинку за рахунок оптимізації повітрообміну та використання двох електричних систем опалення (основної та пікової) із визначення оптимального їх співвідношення. В даній роботі було проаналізовано шляхи втрат тепла житловим будинком та визначено напрямки їх зменшення, а саме проведено аналіз та розрахунки різних варіантів кратності обміну повітря в приміщеннях: - обмін повітря за числом Петенкофера згідно нормативно мінімальних значень площ і робіт, що виконуються; - обмін повітря за числом Петенкофера згідно фактичної площі. - обмін повітря за санітарно -гігієнічними нормами України за нормативно мінімальних площ приміщень; - обмін повітря за санітарно - гігієнічними нормами України та фактичними площами приміщень. Була проведена оптимізація повітрообміну, де було встановлено, що енергоефективні технічні вирішення вентиляції повинні ґрунтуватися на новій концепції, сенс якої визначається наступними положеннями: - не потрібно вимагати від природної вентиляції повноцінного повітрообміну цілодобово. Засобами природної вентиляції повинен бути забезпечений мінімальний повітрообмін (пасивний повітрообмін), достатній для режиму вентилювання приміщень, в яких тимчасово нікого не немає; - при наявності людей в приміщенні повинен забезпечуватися активний повітрообмін засобами механічної вентиляції, що вмикається автоматично. Санвузли повинні активно вентилюватися тоді, коли ними користуються, а кухні - тоді, коли в них готують їжу; - в механічній вентиляції є обов’язкове застосування рекуператорів теплової енергії. Після порівняльного розрахунку повітрообміну на прикладі даного будинку встановлено, що оптимальним повітрообміном окремих квартир є забезпечення однократного повітрообміну в спальні та в житловій кімнаті. Об’єм припливного повітря в кухню повинен також частково покривати недостачу повітря необхідного для санвузла та ванної. Застосування теплообмінного пристрою типу Прана є недоцільним при даному тепловому балансі. Економія теплоти можлива за рахунок зменшення кількості витяжного повітря (кухня, санвузол, ванна) на 25% шляхом встановлення в дані приміщення витяжних вентиляторів (автоматичного спрацювання). Економити на втратах тепла спричинених вентиляцією можна у випадку коли сумарна площа житлових кімнат більше 55 м?. При збільшенні площі понад 55м? можливе зменшення кратності повітрообміну до 0,6 крат, а також застосування теплообмінного пристрою типу Прана. Було визначено загальні втрати тепла будинку по місяцях до оптимізації теплових навантажень та після, а також пораховані витрати коштів на опалення, які в цих випадках, відповідно, становлять 133724 грн і 88179 грн/рік. Здійснений акцент на схеми застосування новітнього обладнання для забезпечення мікроклімату будівлі, при яких не передбачено застосування газу, та його підключення до будівлі взагалі, оскільки саме ці схеми застосування новітнього обладнання можуть створювати фундамент енергетичної ефективності будівель в майбутньому. Представлені графіки електроспоживання в опалювальний період по Львівській області за останні 5 років, що доводить, що економічно виправдана частка загальної потужності систем акумуляції електрообігрівання складає приблизно 30% добового електроспоживання Львівської області в зимовий період року, рівного нічному провалу добового графіка електроспоживання. Було прийнято рішення, щодо застосування теплоакумуляційної електричної кабельної системи опалення (ЕКСО ТА), після чого обраховано розрахункову амплітуду коливань повітря у приміщенні. Здійснено вибір теплових навантажень на основну та пікову систему опалення. З вищерозрахованої теплоакумуляційної електричної кабельної системи опалення встановлено, що для ЕКСО ТА максимальне навантаження сягає до 70% від розрахованого, виходячи з максимального теплового потоку підлогової поверхні. Отримані амплітуди коливань внутрішнього повітря всіх опалювальних приміщень. Визначено, що ЕКСО ТА забезпечує комфортні умови: - з розрахунку максимальної амплітуди коливань 1,5 ?С) в середньому для житлових приміщень при tз = -6?С ; - в найменш теплостійкому житловому приміщені ( №220 ) амплітуда коливань при tз= - 6?С буде рівна 1,93?С, що <2.5 згідно норм; - з розрахунку максимальної амплітуди коливань 2,5 ?С в середньому для кухні при tз=-4,9?С; - в найменш теплостійкому приміщені кухні ( №208 ) амплітуда коливань при tз=-6? С буде рівна 4,2?С, (кухня не відносить до класу приміщень з постійним перебуванням людей). По даних розрахунку побудовані графіки коливань внутрішньої температури приміщень різного призначення (кухня, житлова кімната) по максимальних та середніх значеннях амплітуди коливань, в залежності від зовнішньої температури повітря протягом опалювального періоду. Для компенсування решти (30%) втрат тепла приміщень було розглянуто два варіанти влаштування пікової системи опалення: - водяна система опалення (в якості догрівачів використані сталеві, штамповані радіатори з нижнім підключенням та з вмонтованими терморегуляторами HEIMER); - електрична система опалення (в якості догрівачів використані електричні настінні конвектори Basic ML). Зважаючи на середньомісячні температури зовнішнього повітря, а також аналізуючи температури зовнішнього повітря за опалювальний період 2016-2019рр. цілком очевидно, що пікова система опалення працюватиме тільки окремі дні впродовж опалювального періоду, тому в подальшому розраховано дві пікові системи (радіаторну та електричну) і на основі економічного порівняння зроблено остаточний вибір системи. Встановлено, що оптимізація повітрообміну дозволяє зекономити 16% теплової енергії. Використання двох електричних систем опалення (базової ЕКСО ТА та пікової, а саме електричних догрівачів ) із співвідношенням теплових потоків 70 на 30%, при забезпеченні комфортних умов дає можливість економити до 14% теплової енергії, а також значні кошти теплоспоживачам за рахунок тарифів на електроенергію в години нічних мінімальних навантажень енергосистеми в Львівській області. Загальноможлива економія теплової енергії рівна 30%. Перелік використаних літературних джерел: 1. ДБН В.2.2-15:2019 Житлові будинки. Основні положення. 2. ДБН В.2.6-31:2016* Теплова ізоляція будівель. Видання офіційне, - Міністерство будівництва, архітектури та житлово-комунального господарства. Київ-2006 3. ДБН В.2.5-67:2013 “ Опалення, вентиляція та кондиціонування” - K.: Мінбуд України, 2013 4. Богословський В. Н., Сканави А. Н. Отопление.- М.: Стройиздат, 1991. 5. Справочник проєктировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Часть 1. Отопление_ М.: Стройиздат, 1990. 6. Справочник проєктировщика. Современное внутреннее оборудование горячого и холодного водоснабжения, центрального отопления и подпольного отопления. Системи KAN-therm Варшава, 1999. 7. Каталог фірми “HERZ”, 1997-1998. Герц Арматурне Гмбх. 8. Гавришкевич В. Ф. Пособие по проєктированию водяного отопления к ДБН В.2.5-56:2014 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»._ К.: Украинский научно- иследовательский и проєктний институт по гражданскому строительству, 2001.