Энергосбережение в зданиях
advertisement
Энергосбережение — реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рациональное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических ресурсов. Где используется тепловая и электрическая энергия в зданиях Энергия Электрическая •Освещение •Электрооборудование •Бытовые электроприборы •Принудительная вентиляция •Кондиционирование воздуха •Электропривод лифтов и насосов Тепловая •Отопление •Вентиляция •Кондиционирование воздуха •Горячее водоснабжение На отопление эксплуатируемых зданий за отопительный период в России расходуется около 400 млн. т у.т., что составляет примерно 40% потребляемых в России энергоресурсов Общественные здания; 0,6 млрд. м2 Жилые здания; 2,7 млрд. м2 Промышленны е здания; 1,7 млрд. м2 Более половины расхода энергии приходится на жилые здания Как эффективно используется тепловая энергия в зданиях в России? Расход энергии на отопление и горячее водоснабжнение на 1 м 2 площади в год, кг у.т. 90 80 84 Уде льные те плопоте ри в зданиях, Гкал /тыс. м 2 225 230 225 220 215 210 70 60 50 40 30 20 10 205 27 200 200 195 190 185 0 Россия Швеция 1975 год 1990 год Как изменится энергоэффективность зданий к 2030 году. Энергетическая стратегия России на период до 2030 г. К 2030 году энергоэффективность зданий повысится на 50% Потенциал энергосбережения в России 23 Жилые здания и учреждения 4 Сельское хозяйство 13 Транспорт Промышленность, строительсьво и сфера услуг 24 36 Топливно-энергетический комплекс 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Потери теплоты = приток теплоты Потери теплоты: - Qт – потери теплопроводностью через ограничивающие конструкции (стены, пол, крыша, окна) - Qл – потери излучением через окна - Qинф – потери с проникновением холодного воздуха (инфильтрация) Поступление теплоты: - Qс – проникающий лучистый поток от солнца - Qот – поступление теплоты от отопления - Qб - поступление теплоты от людей, бытовых приборов и освещения. Потери теплоты через ограждающие конструкции здания Теплопроводностью через стены , потолок, пол и + излучением через светопрозрачные конструкции С проникающим холодным воздухом (инфильтрация) λ-коэффициент теплопроводности α-коэффициент теплоотдачи k-коэффициент теплопередачи q=k (tв-tн), где αв - коэффициент теплоотдачи от внутреннего воздуха к внутренней поверхности стены- количество теплоты, передаваемой от воздуха к единичной площадке внутренней поверхности стены в единицу времени при разности температур воздуха и поверхности стены, равной 10С, Вт/(м2 * 0С) αв =8,7 Вт/(м2 * 0С) αн -коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стены к наружному воздуху - количество теплоты, передаваемой от единичной площадки наружной поверхности стены в единицу времени к наружному воздуху при разности температур воздуха и поверхности стены, равной 10С, Вт/(м2 * 0С) αн =23 Вт/(м2 * 0С) Для некоторых строительных материалов: Брус сосновый λ =0,18 Вт/(м2 * 0С) Сухая штукатурка λ = 0,21Вт/(м2 * 0С) Кирпич на цементно-песчаном растворе λ = 0,81 Вт/(м2 * 0С) Шлакопемзопенобетон λ = 0,7 Вт/(м2 * 0С) Для утеплительных материалов: λ = 0,03-0,15 Вт/(м2 * 0С) Температура наружного воздуха -280С Температура внутреннего воздуха +200С Пример Кирпичная стена толщиной δ = 200 мм. Найти тепловой поток через стенку, где λ = 0,81 Вт/(м2 * 0С), αв =8,7 Вт/(м2 * 0С), αн =23 Вт/(м2 * 0С) К = 1/ (1/8,7 + 0,2/0,81 + 1/23) = 2,5 Вт/ (м2 * 0С) q = 2,5 (20 – (- 28)) = 120 Вт/ м2 130 плотность теплового потока 120 110 100 90 80 70 60 50 40 -28 -25 -23 -20 -18 -15 -12 -10 температура наружного воздуха -7 -5 -3 Потери с проникающим холодным воздухом (инфильтрация) Инфильтрация холодного наружного воздуха вызывает увеличение потерь теплоты, проходящей через ограждающую конструкцию, так как часть этой теплоты затрачивается на нагревание инфильтрирующегося воздуха. В холодный период года через любые неплотности и проёмы в ограждающих конструкциях происходит приток холодного наружного воздуха внутрь помещения (инфильтрация) в нижней зоне, а в верхней зоне происходит удаление теплого воздуха наружу (эксфильтрация) из-за создания в ней давления большего, чем атмосферное. Величина разности давлений (Δ P) в приточных и вытяжных отверстиях, возникающая под влиянием разности температур и ветра, выражается формулой: Pрасч. 0,7 g ( H B ) 0,03HV где g – ускорение свободного падения, ρ – плотность воздуха, V – скорость ветра. 2 Структура тепловых потерь здания через ограждающие конструкции, в долях от расчетной тепловой нагрузки по отоплению типового 14-17 этажного жилого здания Приток теплоты Освещение Технологические оборудование Проникающее солнечное излучение Люди Отопительные приборы Бытовые приборы Энергосбережение в зданиях Внутренние теплопоступления составляют до 22% от расчетного расхода теплоты на отопление Qс – проникающий лучистый поток от солнца Qот – поступление теплоты от отопления Qб - поступление теплоты от людей, бытовых приборов и освещения. Энергосбережение в зданиях Примерный тепловой баланс типового 14-17 этажного здания Qот=0,36Qот+0,23Qот+0,01Qот+0,37Qот+0,03Qот 0,36 Qот – потери через стены 0,23 Qот – потери через окна 0,01 Qот - потери через потолок верхнего этажа 0,37 Qот – потери инфильтрацией через оконные проемы 0,03 Qот - потери через пол первого этажа Мероприятия по сбережению тепловой энергии Учет и контроль за использованием энергоносителей Архитектурно-планировочные, строительно-конструктивные меры Технические меры в инженерных системах Использование природных теплоты и холода, вторичных энергоресурсов Экономия энергоресурсов в % от энергосберегающего потенциала в зданиях различного назначения. Структура энергосбережения в промышленных зданиях. Экономия энергоресусов в % от энергосберегающего потенциала 70 65 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 15 10 20 10 Структура энергосбережения в общественных и жилых зданиях зданиях. Экономия энергоресусов в % от энергосберегающего потенциалав. 50 42,5 7,5 0 0 Архитектурнопланировочные Теплозащита ограждений Инженерные системы Архитектурнопланировочные Теплозащита ограждений Инженерные системы Инженерные системы - системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, горячего и холодного водоснабжения Теплозащита ограждений – снижение потерь через ограждающие конструкции Приборный учет тепловой энергии и расхода теплоносителей Позволяет выявить фактическое потребление тепловой энергии, горячей и холодной воды Потребляемая тепловая мощность Q=G*сp(t1-t2); Вт Потребляемое количество теплоты за период времени ∆Τ , часов: Q=Q×∆Τ =G*Cp(t1-t2) Q×∆Τ, Вт*ч; сp- удельная теплоемкость воды, Дж/(кг 0С) Архитектурно-планировочные, строительноконструктивные меры Выбор ориентации здания относительно сторон света Выбор формы здания Выбор степени и характера остекления Герметизация проемов и стыков Технические меры Уточнение расчетных условий Уменьшение инфильтрации Применение современных методов отопления: лучистое отопление, теплый пол и т.д. Снижение потерь тепловой энергии через ограждающие конструкции Автоматизация процессов теплоснабжения и подготовки воздуха Использование природных теплоты и холода Пассивное и активное использование теплоты и холода воды, воздуха, грунта Пассивное и активное использование солнечной энергии и энергии ветра Ориентация зданий относительно сторон света Форма здания Необходимо обеспечить максимальный объем здания (V) при минимальной поверхности стен (F) ПОТЕРИ ТЕПЛОТЫ ЗДАНИЕМ ЧЕРЕЗ ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ F- площадь ограждающих конструкций tв- температура воздуха внутри здания tн – температура воздуха вне здания k-коэффициент теплопередачи (V/F)=0,26 (V/F)=0,21 (V/F)=0,22 (V/F)=0,16 Полусферическая форма Сферическая форма Цилиндрическая форма Остекление Рамное Безрамное Армированные стекла Энергосберегающее стекло Закаленные стекла Солнцезащитное стекло Энергосберегающие стекла После нанесения на одну из сторон стекла тонкого, почти незаметного для глаз покрытия (чаще всего — слоя серебра) увеличивается его отражающая способность в сторону большей температуры. В видимой части спектра такое стекло будет оставаться прозрачным, почти ничем не отличаясь от обычного, а в инфракрасной области покрытие действует как зеркало, отражающее тепло. Применение пленочных теплоотражающих штор (тепловых экранов), устанавливаемых в межрамное пространство окон, позволяет экономить от 10 до 12 % теплоэнергии общего теплопотребления здания. Лучистый (инфракрасный) обогрев При лучистом отоплении инфракрасные обогреватели нагревают не воздух, а окружающие поверхности, от которых теплота конвекцией передается воздуху в помещении. В результате создается более равномерное распределение температуры по высоте помещения, по сравнению с традиционным отоплением. Создаются условия для снижения температуры воздуха без потери комфорта и, как следствие, снижение потерь теплоты и снижение затрат энергии на отопление Снижение потерь тепловой энергии через ограждающие конструкции Тепловые потери через ограждающие конструкции могут быть уменьшены установкой на строительные конструкции дополнительной тепловой изоляции В жилых зданиях установка дополнительной тепловой изоляции позволяет снизить тепловые потери на 50% Уменьшение инфильтрации Инфильтрация может быть уменьшена: -при замене обычных стеклопакетов на стеклопакеты из поливинилхлоридного профиля (ПВХ) ; -герметизацией существующих стеклопакетов и стыков между стеклопакетами и оконными проемами с использованием промышленно выпускаемых уплотнителей или подручных средств. . . Помните, что для обогрева квартиры, окна и двери которой тщательно утеплены, расход энергоресурсов на 30% меньше. Автоматизация процессов теплоснабжения Радиаторный термостат Принцип работы: при увеличении температуры в помещении газ в термостатической головке расширяется и передает давление через стержень (3) на шток (6) буксы (4) клапана (5). Отверстие для прохода теплоносителя в термостатическом клапане (5) перекрывается и поток теплоносителя уменьшается. Радиаторный термостат: 1-термостатическая головка; 2- чувствительный элемент; 3-стержень; 4-букса; 5термостатический клапан; 6седло клапана. Тепло не поступает в радиатор и следовательно температура в помещении не растет Снижение внутренней температуры в жилых домах в ночное время позволяет экономить от 2 до 3 % тепловой энергии общего теплопотребления здания Перевод системы отопления общественных зданий на дежурный режим в нерабочее время, в праздничные и выходные дни позволяет экономить от 10 до 15 % тепловой энергии общего теплопотребления здания. Использование природной теплоты и энергии солнца и ветра. В ряде районов России для нужд отопления и горячего водоснабжения опытных зданий используются: теплота грунта; теплота сбросных и геотермальных вод; теплота вод станций аэрации; теплота воды в системах оборотного водоснабжения; теплота слабоминерализованной воды; теплота незамерзающих водоисточников; теплота грунтов; солнечная энергия; ветровая энергии. Технический потенциал -потенциал, который может быть реализован в настоящее время при существующем уровне развития техники, Технический потенциал низкопотенциальных источников теплоты составляет 105 млн.т у. т. в год. По оценкам в 2010 г. общее производство энергии за счет нетрадиционных и возобновляемых источников энергии составляет примерно 27 млн. т у. т. (3,7 млн. т у. т.-в 1995 г.) Активное использование теплоты воды, воздуха, грунта возможно при применении теплонасосных установок Теплонаносная установка (тепловой насос) Принцип действия теплового насоса основан на том, что хладагент (например, фреон) испаряется в теплообменнике с низким давлением и температурой, а конденсируется в теплообменнике с высоким давлением и температурой. Так происходит перенос тепловой энергии от холодного тела к нагретому, т.е. в направлении, в котором невозможен обычный теплообмен. В качестве источника для работы теплового насоса может служить незамерзающий водоем, скважина в грунте, артезианская скважина, промышленные сбросы, например, вентиляционные выбросы . На производство теплоты тепловым насосом затрачивается электрическая энергия, потребляемая компрессором установки. На каждый кВт потребляемой электрической энергии тепловой насос выдает 2-6 кВт тепловой энергии. В мировой практике тепловые насосы вытесняют традиционные способы отопления. Например, в Швеции половину всего теплоснабжения страны обеспечивают тепловые насосы. Горизонтальный коллектор. Теплота грунта. Грунт наиболее стабильный источник низкопотенциальной теплоты. Независимо от температуры воздуха, грунт имеет постоянную температуру. Тепловые насосы могут использовать в качестве источника теплоты энергию грунта. Трубопровод, в котором циркулирует незамерзающая жидкость, зарывается в землю на глубину 1 м. Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 метр трубопровода - 20..30 Вт Для установки теплового насоса производительностью 10 кВт, необходим участок земли площадью около 400 кв. метров (20м*20м). Водяной коллектор. Теплота воды водоемов. Вода является наиболее универсальным источником низкопотенциальной теплоты. Моря, реки, грунтовые воды могут отдавать тепло круглый год. Коллектор укладывается на дно водоема. Тепловой мощность, приходящаяся на 1 метр коллектора составляет примерно 30 Вт. Для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходимо уложить в водоем коллектор длинной 300 метров. Вертикальный коллектор. Теплота грунта, артезианской воды На глубине всегда одинаковая температура - около 10 0С. Коллектор представляет собой систему длинных труб, опускаемых в скважину глубиной 50-150 м. Не требует больших площадей, требует дорогостоящих бурильных работ. Производство тепловой энергии солнечным коллектором Производство тепловой энергии солнечным коллектором в среднем составляет 0,5 Гкал в год на 1 м2 коллектора. Удельная экономия условного топлива, кг/(м2 год), при использовании солнечных установок горячего водоснабжения составляет: для широты Санкт–Петербурга–80, для широты Москвы – 87, для широты Самары – 100, для широты Волгограда – 150, для широты Астрахани – 160, для широты Сочи – 200 Электрическая энергия. Структура потребления электрической энергии в зданиях Освещение 20% Лифты 5% Общедомовые нужды 5% Электоплита 33% Электробытовые приборы 37% Жилой сектор. Направление использования электроэнергии Норма удельного годового расхода электроэнергии, кВт * ч/(чел. в год) Освещение домов 125 Бытовые приборы 80 Приготовление пищи 35 Итого 240 Наименование электробытового прибора Объем годового потребления электрической энергии (КВт*ч) Холодильник, морозильник 300 Телевизор, видеомагнитофон 180 Радиоприемник, магнитофон 15 Пылесос 50 Стиральная машина 40 Утюг 50 Прочие бытовые приборы (кофемолка, тостер, миксер, мясорубка, бритва, фен, грелка, дрель, электрообогреватель и другие подобные приборы) 30 Напольная плита (для многоквартирных домов или жилых домов, оборудованных электроплитами) 600 Применение светильников с электронным пускорегулирующим аппаратом позволяет: - экономить до 25% электроэнергии по сравнению с питанием от электромагнитного пускорегулирующего аппарата. - увеличить на 50% срок службы Kомпактная люминесцентная энергосберегающая лампа состоит из 3 основных компонентов: цоколя, люминесцентной лампы и электронного блока. Цоколь предназначен для подключения лампы к сети. Электронный блок (ЭПРА: электронный пускорегулирующий аппарат) обеспечивает зажигание (пуск) и дальнейшее горение люминесцентной лампы. ЭПРА преобразует сетевое напряжение 220 В в напряжение, необходимое для работы люминесцентной лампы. Благодаря ЭПРА энергосберегающая лампа зажигается без мерцания и работает без мигания свойственного обычным люминесцентным лампам. Люминесцентная лампа наполнена парами ртути и инертным газом (аргоном), а её внутренние стенки покрыты люминофорным покрытием. Под действием высокого напряжения в лампе происходит движение электронов. Столкновение электронов с атомами ртути образует невидимое ультрафиолетовое излучение, которое, проходя через люминофор, преобразуется в видимый свет. Благодаря механизму действия энергосберегающих ламп удаётся добиться снижения потребления электроэнергии на 80% по сравнению с лампами накаливания при аналогичном световом потоке. http://www.ogogo.com.ua/ http://www.photosota.com/by_cat/cities_countries/?page=12&order=2 http://starryway.ucoz.ru/news/tekhnosfera_dlja_dubaja/2009-11-01-51 http://forum.kinozal.tv/showthread.php?t=2008&page=1323 http://www.webois.com.ua/repair2001.htm http://www.astoria-teplo.ru/show_item.php?catid=1&itemid=21&PHPSESSID=242296f6dec34894b030d317045e7e4b http://www.humanitysteam.ru/forum/viewthread.php?forum_id=32&thread_id=377&pid=12229 http://klimatkomfort.ru/modules/pictures/viewcat.php?id=46&cid=6 http://www.domastroim.su/articles/otoplenie/teplonasos.html?scID=1238&objID=89&backlink=http://www.domastroim.su/articles/ otoplenie/teplonasos.html&peID=0 http://intermsk.ru/kamennye_raboty http://www.ptiizst.ru/products/38/ http://www.gvozdem.ru/spravochnik/s/steklo-armirovannoe.htm http://www.optima-komfort.ru/data/steklo.html http://www.volizar.ru/technology/sistemi_konstruktsii/bezramnoe_osteklenie.htm http://www.ooozasteklom.ru/o-stkle/vidi-stekla-i-ego-obrabo http://builder.in.ua/content/intellektualnye-sovremennye-zdaniya http://www.cottage.ru/articles/ihouse/209212.html http://www.insolar.ru/teplostochn.php http://heiz.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=76&Itemid=68 http://www.orbita-ltd.com/?id=208 http://ukrspetsenergo.com.ua/fasadnye-raboty.html http://elektrostandard.ru http://www.orel-esc.ru/?q=node/576 http://www.strojmir.ru/articles.aspx?page=3 www.komienergo.ru www.rmnt.ru digestweb.ru www.greenlt.ru www.watercity.ru www.ru.all-biz.info
