5.1. Цели энергосбережения для элементов системы
advertisement
Утверждены приказом Председателя Комитета государственного энергетического надзора Министерства индустрии и новых технологий Республики Казахстан от «24» ноября 2010 года №126-П Энергосберегающие мероприятия в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха Содержание Введение 1 Область применения 2 Нормативные ссылки 3 Термины и определения 4 Обозначения и сокращения 5 Основные положения Приложение 1. Использование теплоты солнечной радиации Приложение 2. Энергосбережение при применении индивидуальных терморегуляторов Приложение 3. Энергосбережение при транспортировке тепловой энергии Приложение 4. Сравнительные показатели эффективности и характеристики различных теплообменников-утилизаторов теплоты вытяжного воздуха Приложение 5. Характеристики приборов учета Библиография 1 2 2 2 3 4 24 25 26 28 29 31 Введение В настоящее время разрабатывается действенный механизм для активизации внедрения энергосберегающих технологий. Коммунальная энергетика потребляет более 20 % электрической и более 50 % тепловой энергии, производимой в стране. Потенциал энергосбережения в ЖКХ составляет почти треть от общего потенциала всех отраслей хозяйства. Предполагается, что более 70 % экономии энергоресурсов будет достигнуто за счет экономии топлива и тепловой энергии. Проблема энергосбережения, снижения удельной энергоемкости производимой продукции актуальна. Для ее решения запланирована реализация намеченных программ и проектных решений, продолжение научно- 2 исследовательских и опытно-конструкторских технологий во всех отраслях экономики.[1 ÷ 4] работ, внедрение новых 1. Область применения Настоящий документ посвящен режимам энергосбережения в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха промышленных, общественных и жилых зданий. Рассмотрены вопросы и предложены некоторые схемы и способы реализации сбережения тепловой энергии в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха помещений различного назначения. Настоящий документ рекомендован предприятиям и организациям энергетики и электрификации Республики Казахстан, экспертным, проектным организациям, организациям системы контроля и надзора в сфере энергосбережения. 2. Нормативные ссылки 1. Закон Республики Казахстан от 9 июля 2004 года № 588-II «Об электроэнергетике» (с изменениями и дополнениями по состоянию на 05.07.2008 г.). 2. Закон Республики Казахстан от 25 декабря 1997 года № 210-I «Об энергосбережении» (с изменениями и дополнениями по состоянию на 10.01.2006 г.). 3. Правила пользования электрической энергией и Правила пользования тепловой энергией в Республике Казахстан. 4. СНиП РК 2.04-03-2002 «Строительная теплотехника». 3. Термины и определения Вторичный энергетический ресурс – энергия, получаемая в виде побочного продукта использования устройств, функциональное назначение которых не связано с производством соответствующего вида энергии; Гелиоиспользующие установки – установки, использующие солнечное тепло для получения тепловой энергии; Инфильтрация – поступление наружного воздуха в помещение; Коэффициент полезного действия (кпд) – характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования энергии: определяется соотношением полезно используемой энергии (превращенной в работу при циклическом процессе) к суммарному количеству энергии, переданному системе; Система кондиционирования воздуха – комплекс технических средств, включающих в себя: установку кондиционирования воздуха; средства автоматического регулирования, контроля и управления; устройства транспортировки и распределения кондиционированного воздуха; устройства глушения шума и вибраций некоторых элементов СКВ; 3 Тепловой насос – устройство, позволяющее передать теплоту от более холодного тепла к более нагретому за счет использования дополнительной энергии; Топливно-энергетические ресурсы – совокупность различных видов топлива и энергии (продукция нефтеперерабатывающей, газовой, угольной, торфяной и сланцевой промышленности, электроэнергия атомных и гидроэлектростанций, а также местные виды топлива), которыми располагает страна для обеспечения производственных, бытовых и экспортных потребностей; Условное топливо – принятая при технико-экономических расчетах единица, служащая для сопоставления тепловой ценности различных видов органического топлива; Энергосбережение – реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экологических мер, направленных на эффективное использование топливно-энергетических ресурсов и на вовлечение в оборот возобновляемых источников энергии; Энергоэффективность – обобщенная характеристика использования энергии в помещениях и устройствах; Эффективное использование топливно-энергетических ресурсов – достижение технически возможной и экономически оправданной эффективности использования топливно-энергетических ресурсов.[1÷5] 4. Обозначения и сокращения АВО ВЭР ГВС ЖКХ ИТП КИП КПД СВ СКВ СНиП ТО ТН ТНУ ТЭР ТЭЦ ЦСКВ Аппараты воздушного охлаждения Вторичные энергетические ресурсы Горячее водоснабжение Жилищно-коммунальное хозяйство Индивидуальный тепловой пункт Контрольно измерительные приборы Коэффициент полезного действия Система вентиляции Система кондиционирования воздуха Строительные нормы и правила Теплообменник, теплообменный аппарат, (устройство) Тепловой насос Тепловая насосная установка Топливно-энергетические ресурсы Тепловая электроцентраль Централизованная система кондиционирования воздуха 5. Основные положения 5.1. Цели энергосбережения для элементов системы централизованного теплоснабжения: - выравнивание графика электрических и тепловых нагрузок; 4 - повышение выработки электроэнергии на тепловом потреблении; -общее снижение технологического электрического и теплового потребления (актуально для районов с дефицитом тепло и электроэнергии); - уменьшение удельного расхода энергии на собственные нужды и технологических потерь; - повышение доли и качества возвращаемого потребителю теплоносителя; - устранение утечек теплоносителя; - уменьшение потерь тепла через изоляцию; -снижение ежегодных издержек производства связанных с энергоснабжением при сокращении надежности энергоснабжения и сохранении качества производимой продукции и услуги. 5.2. Квалификация мероприятий по энергосбережению в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. 5.2.1. Мероприятия по энергосбережению в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха [6]: 1) Организация учета и контроля за использованием энергоносителей; 2) Объемно-планировочные, строительно-конструктивные меры по энергосбережению; 3) Технические меры энергосбережения: совершенствование систем и их элементов; 4) Энергосбережение путем утилизации природных теплоты и холода, использования вторичных энергоресурсов, уменьшения тепловых потерь. 5.2.2. Организация приборного учета тепловой энергии и расхода теплоносителя позволяет выявить фактическое потребление тепловой энергии, которое практически всегда отличается от проектной тепловой нагрузки зданий и сооружений. Это отличие по данным, полученным в результате эксплуатации систем теплоснабжения, оборудованных узлами учета теплопотребления, составляет до 30 % от проектных показателей. Превышение планового теплопотребления обычно связано с ухудшенными характеристиками ограждающих конструкций помещений и зданий. Организация учета и контроля стимулирует внедрение энергосберегающих мероприятий, объединенных в группы 1) - 4). 5.2.3. Объемно-планировочные, строительно-конструктивные меры по энергосбережению связаны с уменьшением тепловых потерь и теплопоступлений. Конкретная их реализация может быть связана: - с выбором ориентации здания относительно сторон света; - с выбором формы здания в плане и по вертикали, применением солнцезащитных устройств; - с уменьшением затрат энергии на искусственное освещение; - с выбором степени и характера остекления. Вторая составляющая мер по энергосбережению из этой группы связана с уменьшением расхода инфильтрующегося воздуха (герметизация проемов и стыков). В целом эти мероприятия рекомендуются на стадии проектирования строительства и проведения капитальных ремонтов зданий. 5.2.4. К группе мероприятий по энергосбережению по совершенствованию систем и их элементов относятся: 5 - уточнение расчетных условий (расчетные температуры наружного и внутреннего воздуха, количества свежего воздуха); - уменьшение инфильтрации (создание подпора, воздушных завес и т. д.); - снижение потерь (изоляция трубопроводов и воздуховодов, уменьшение коэффициентов гидравлических и аэродинамических потерь, исключение утечек теплоносителя, повышение КПД оборудования); - использование предварительного нагрева и охлаждения теплоносителей; - комбинирование систем между собой (например, центральная и автономная системы кондиционирования воздуха) и с другими системами (например, комбинирование СКВ и системы отопления); - автоматизацию процессов теплоснабжения и подготовки воздуха; - качественное и количественное регулирование. 5.2.5. Энергосбережение утилизацией природных теплоты и холода, за счет использования вторичных энергоресурсов. Эти меры включают в себя: - пассивное и активное использование солнечной энергии; - использование природной теплоты и холода (воды, наружного воздуха, грунта); - использование внутренних источников теплоты и холода (теплоты и холода удаляемого воздуха, теплоты источников освещения, теплоты нагревательных приборов, теплоты сточных вод и т. д.); - использование теплонасосных установок с целью повышения потенциала природных источников теплоты. 5.2.6. Классификация мероприятий по энергосбережению по сроку окупаемости: - долгосрочные мероприятия, требующие значительных капитальных вложений, со сроком окупаемости более 5 лет; - среднесрочные мероприятия со сроком окупаемости от 2 до 5 лет; - первоочередные мероприятия со сроком окупаемости до 2 лет. К долгосрочным мероприятиям относятся: - прокладка новых или капитальный ремонт существующих тепловых сетей с использованием труб с пенополиуретановой и другой теплоизоляцией, обеспечивающей снижение тепловых потерь в 2 - 3 раза; - утепление наружных стеновых ограждений зданий с использованием жестких плит, гибких матов и других материалов, замена оконных блоков и др. Среднесрочные мероприятия в части экономии топлива на котельных: - внедрение оптимальных графиков регулирования расхода и температуры теплоносителя, средств автоматизации и контроля; - замена изношенных участков тепловых сетей, находящихся в аварийном состоянии на трубы с заводской теплоизоляцией на основе пенополиуретана; - уплотнение оконных и дверных проемов. Первоочередные мероприятия характеризуются малым сроком внедрения и небольшим сроком окупаемости - до 2 лет. Например, организационные мероприятия, позволяющие заинтересовать потребителей тепловой энергии в экономии топлива, технические мероприятия по обеспечению требуемого качества сетевой воды и др. 6 5.3. Объемно-планировочные и строительно-конструктивные меры по энергосбережению в системах создания искусственного климата зданий показаны на рисунке 1 [7]. Рисунок 1. Объемно-планировочные и строительно-конструктивные меры по энергосбережению в системах создания искусственного климата зданий 5.4. Энергосберегающие мероприятия при совершенствовании систем элементов систем отопления показаны на рисунке 2 [7]: 5.4.1. Мероприятия по энергосбережению в системах отопления экспертными оценками потенциала энергосбережения, рекомендуемые применению в системах отопления приведены в таблице 1. 5.5. Мероприятия по энергосбережению в системах вентиляции кондиционирования воздуха приведены в таблице 2. и с к и 7 Рисунок 2. Энергосбережение при совершенствовании систем и элементов систем отопления Таблица 1. Типовые мероприятия по энергосбережению с экспертными оценками потенциала энергосбережения в системах отопления. № 1 Содержание мероприятия Наличие или создание системного учета расхода тепловой энергии. Установка индивидуальных теплосчетчиков абонентам Оценка потенциала энергосбережения Ссылка До 10 ÷ 40 % тепловой энергии при установке индивидуальных теплосчетчиков в квартирах и у [8] промышленных потребителей. До 10 % ГВС в ЖКХ 8 Продолжение таблицы 1. № 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Содержание мероприятия Наличие систем автоматического регулирования температуры теплоносителя в зависимости от наружной температуры Устранение капели воды с запорной арматуры Перевод системы отопления некоторых зданий производственного назначения на дежурный режим в нерабочее время, праздничные и выходные дни Снижение температуры в жилых домах в ночное время Наличие тройного остекления окон Наличие тамбуров и их секционирование во входах в помещение и пружин на дверях Правильный выбор окраски отопительных приборов Установка радиаторных термостатов Установка регуляторов температуры теплоносителя на отопление Наличие блочного индивидуального автоматизированного теплового пункта Наладка систем отопления и опломбирование элеваторов и регуляторов в положении соответственно наладочных карт Установка конвекторов с механическим побудителем теплосъема Установка воздушных систем отопления Применение застекленных лоджий Ликвидация мостов холода в местах сопряжения оконных переплетов со стеной Уплотнение щелей и неплотностей оконных и дверных проемов Оценка потенциала энергосбережения Ссылка Увеличение температуры воздуха в помещении сверх нормы увеличивает [9] расход тепла на 4 ÷ 6 % Утечки за год составляют 10 ÷ 35 м3/год Позволяет сэкономить 10 ÷ 15 % от теплопотребления здания Позволяет сэкономить 2 ÷ 3 % от теплопотребления здания Дает экономию 3 ÷ 4 % Дает экономию 3 ÷ 4 % [9] [10] [10] [11] [25] Окраска отопительного прибора цинковыми белилами увеличивает теплоотдачу на 15 %; - окраска масляной краской снижает теплоотдачу на 8,5 % (для чугунного радиатора – уменьшает еще больше, до 13 %); -укрытие отопительного прибора декоративными плитами, шторами снижает теплоотдачу на 10 ÷ 12 % Дает экономию тепла 6 ÷ 7 % Предполагаемая экономия составит около 15 % Уменьшает теплопотребление на 35 ÷ 37 % в производственных и административных зданиях и на 12 % – в жилых зданиях Экономический эффект составляет 15 ÷ 35 %, а срок окупаемости – 1÷ 2 года [10] [11] [10] [10] [10] Дает экономию до 7 % [10] Дает экономию до 10 ÷ 15 % [11] Дает экономию 7 ÷ 40 % Дает экономию 2 % [11] [11] Расход тепла после уплотнения щелей [11] и неплотностей сокращается на 10 ÷ 20 %. 1 п. м. неуплотненного притвора окна равняется потере 50 кВт ч за 228 суток 9 Продолжение таблицы 1. № 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Содержание мероприятия Установка окон с повышенными теплозащитными характеристиками. Наилучшее: 1) тройное остекление; 2) двухкамерный стеклопакет; 3) комбинация стекла + однокамерный стеклопакет Установка в окнах теплового зеркала или «комфорт-экрана» (низкоэмиссионная теплоотражающая светопрозрачная пленка, натянутая на профильную раму, установленная между стеклами) Дополнительная теплоизоляция наружных стен, перекрытий верхнего этажа и пола первого этажа. Потери промышленных и общественных зданий через ограждения: - наружные стены – 30 ÷50 %; - перекрытие верхнего этажа – 15 ÷ 40 %; - пол первого этажа – 3 ÷ 10 % Замена трубчатых теплообменников на пластинчатые и использование энергоэффективных радиаторов Установка теплоотражателя прокладки с отражающим слоем между отопительным прибором и стенкой Восстановление теплоизоляции на трубопроводах систем отопления и ГВС Перевод системы отопления с теплоносителя «пар» на теплоноситель «горячая вода» Наличие инфильтрации холодного воздуха в отапливаемых помещениях Оценка потенциала энергосбережения Ссылка Экономия тепла 35 ÷ 45 % по [11] сравнению с обычным двойным остеклением Использование теплового экрана [11] позволяет уменьшить тепловые потери через окна от 40 ÷ 45% Реализация мероприятий обеспечит [9] снижение общих тепловых потерь на 5 ÷ 15% Позволяет экономить 5 ÷ 10 % тепла [10] Позволяет экономить 2 ÷ 3 % от [10] общего энергопотребления Позволяет снизить тепловые потери [10] на 7 ÷ 9 % от общего потребления Экономия 20 ÷ 30 % тепла [10] Дополнительный расход 10 ÷ 15 ккал [10] на каждый кубометр холодного воздуха Внедрение энергосберегающего Годовая экономия тепла составляет 4 [12] режима отпуска тепла на отопление из ÷ 17 % котельных или ЦТП Внедрение пофасадного регулирования Перерасход тепловой энергии за год [12] отпуска тепла с учетом метеофакторов без учета метеофакторов (без (скорости ветра и солнечного пофасадного регулирования) в диапаизлучения) зоне изменения скорости ветра от 0 до расчетной составляет 6 ÷ 12 %. При учете совместного влияния скорости ветра и солнечного излучения при фасадном регулировании годовая экономия может составить 9 ÷ 18 % 10 Продолжение таблицы 1. № 28 Содержание мероприятия Внедрение экономичного графика подачи теплоносителя с учетом типа системы отопления и типа отопительных приборов 29 Изоляция неизолированных трубопроводов систем теплопотребления, расположенных в подвалах и неотапливаемых помещениях Оценка потенциала энергосбережения Ссылка Экономия составляет от 5 % (в [12] зависимости от типа отопления и отопительных приборов) тепловой нагрузки при регулировании отпуска тепла в соответствии с действующими графиками Годовая экономия тепла при [12] изоляции 1 п.м голого трубопровода среднего диаметра 25 мм составляет 0,22 Гкал/п. м Примечание: Экономия тепловой энергии, если не оговорено, указана в процентах от относительной нагрузки. Таблица 2. Типовые мероприятия по энергосбережению с экспертными оценками потенциала энергосбережения в системах вентиляции и кондиционирования воздуха № Содержание мероприятия 1. Применение рециркуляции в системах вентиляции и кондиционирования воздуха 2. Применение рекуперации воздуха на вытяжных системах вентиляции и кондиционирования воздуха 3. Применение регенерации воздуха на вытяжных системах вентиляции и кондиционирования воздуха 4. Применение двух рекуперативных теплообменников воздуха на приточных и вытяжных системах вентиляции и кондиционирования воздуха Наличие автоматических регуляторов на приточных системах вентиляции Тепловая изоляция воздуховодов в местах прокладки с пониженной температурой воздуха Применение частотно-регулируемого электропривода вентиляторов с целью регулирования расхода воздуха 5. 6. 7. 8. Оценка потенциала энергосбережения Ссылка Величина экономии зависит от степени [7], рециркуляции вытяжного воздуха [13÷17] [7], Дает экономию 20 70 %. Зависит от эффективности рекуперативного [13÷17] теплообменника-утилизатора теплоты вытяжного воздуха Экономия зависит от эффективности [7], регенеративного теплообменника- [13÷17] утилизатора теплоты вытяжного воздуха Экономия зависит от эффективности [7] системы из двух теплообменников утилизаторов теплоты вытяжного воздуха Дает до 10 % экономии тепла и 25 30 % электроэнергии Возможная экономия теплоты и холода при качественном выполнении теплоизоляции достигает 10 ÷ 15 % Оптимальные способы количественного регулирования позволяют снизить расход электроэнергии на перемещение воздуха у вытяжных систем на 6 ÷ 26 % и у приточных систем на 3 ÷ 12 % от величины потребления вентилятором в расчетном режиме Совместное применение В результате совместного применения общеобменной и местной вентиляции общеобменной и местной вентиляции в виде местных отсосов, воздушных расход приточного воздуха сокращается завес и т.д. на 20 ÷ 30 % [11] [7] [18] [19] 11 Продолжение таблицы 2. № Содержание мероприятия 9. Локализация притока и вытяжки (устройство воздушных оазисов, душирование, локализация притока) 10. Устранение подсосов и утечек воздуха через неплотности воздуховодов 11. Уменьшение аэродинамических потерь при движении воздуха в воздуховодах Оценка потенциала энергосбережения Ссылка Уменьшение воздухообмена при работе [7] СКВ на 25 ÷ 50 % Снижение затрат на перемещение воздуха вентиляторами на 9 ÷ 10 % (электроэнергии) Повышение холодильной нагрузки СКВ примерно на 10 ÷ 16 % на каждые 1000 Па потерь на трение [7] [7] 5.6. Тепловые насосы [20]. 5.6.1. Тепловой насос (ТН) – устройство, позволяющее передать теплоту от более холодного тепла к более нагретому за счет использования дополнительной энергии (чаще всего механической). Применение ТН – один из важных путей утилизации теплоты вторичных энергетических ресурсов. 5.6.2. Носителями теплоты продуктов технической деятельности человека могут служить нагретый воздух, уходящий в атмосферу из систем вентиляции и кондиционирования, теплые бытовые и промышленные сточные воды, имеющие температуру примерно 20 ÷ 40 °С. Единственным экономически оправданным способом утилизации теплоты вторичных энергетических ресурсов является применение тепловых насосов. ТН использует не только теплоту, выработанную в различных технических устройствах, но и теплоту природных источников – воздуха, воды естественных водоемов, грунта. 5.6.3. Главное применение ТН в настоящее время – нагрев теплоносителя для систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения зданий. Существует возможность использования ТН и для технологических целей. Тепловые насосы различаются, прежде всего, способом, применяемым для преобразования теплоты. ТН и холодильные установки имеют одинаковый принцип действия, поэтому типы тепловых насосов совпадают с типами холодильных установок. Рекомендуется применять парокомпрессионные, газокомпрессионные, сорбционные, пароэжекторные, термо-электрические ТН. 5.6.4. Другой важный вид классификации ТН – тип источника энергии, который используется для преобразования теплоты. Этим источником могут быть электродвигатель, газовая турбина, двигатели внутреннего сгорания, механическая энергия струи пара и т. д. ТН рекомендуется разделять по виду рабочего агента (фреоновые, аммиачные, воздушные и др.) и типу теплоносителей, отдающих и воспринимающих теплоту (воздух-воздух, вода-воздух, вода-вода и т. д.). Наибольшее распространение в настоящее время получили парокомпрессионные ТН, использующие в качестве рабочего агента один из фреонов или их смесь. 5.6.5. ТН относят к трансформаторам тепла так же, как и холодильные машины. Принципиального различия в работе и в конструкции между ними не существует. Различны только назначение и температурный уровень получаемой теплоты. Цель холодильной машины – получение теплоты с температурой ниже 12 уровня температуры окружающей среды, т. е. производство холода. Холод в парокомпрессионной холодильной установке получается в виде охлажденного теплоносителя (рассолы, антифризы, воздух, вода), выходящего из испарителя. Цель ТН – получение теплоты, которая в случае парокомпрессионного теплового насоса получается в виде нагретого теплоносителя (воды, воздуха), выходящего из конденсатора. 5.6.6. Принцип действия парокомпрессионного ТН показан с помощью рисунка 3, на котором изображены его схема и термодинамический цикл в диаграмме T-s («температура-энтропия») [6]. Тепловой насос действует за счет механической работы проведенной в компрессоре. Привод компрессора осуществляется от электрического или теплового двигателя. В компрессоре (процесс 1 – 2) повышается давление рабочего вещества, находящегося в парообразном состоянии, от давления Р1, до давления Р2. Затем в конденсаторе (процесс 2 – 3) при постоянном давлении происходит конденсация рабочего вещества. Получаемое при конденсации тепло передается потребителю при температуре Т2, например, нагревая воду, направляемую в систему отопления. В дросселе происходит расширение рабочего вещества до давления Р1 с его частичным испарением (процесс 3 – 4). Далее рабочее вещество полностью превращается в пар при температуре Т1 в испарителе, где отбирается теплота от ее источника, например, от нагретого вентиляционного воздуха или продуктов сгорания. Рисунок 3 - Схема парокомпрессионного теплового насоса и его цикл в T-sдиаграмме I — испаритель; II — компрессор; III — конденсатор; IV — дроссель. 5.6.7. Основные характеристики ТН – коэффициент преобразования (трансформации) тепла, термодинамический КПД, удельная стоимость, т. е. стоимость, отнесенная к теплопроизводительности ТН. Коэффициент преобразования тепла представляет собой отношение получаемой тепловой мощности к затрачиваемой мощности на привод компрессора. Он выше единицы и существенно зависит от температуры холодного источника теплоты Т1 и температуры получаемого горячего теплоносителя Т2. В результате работы теплового насоса возможно получение примерно в 2 ÷ 8 раз больше теплоты, чем в случае непосредственного подогрева теплоносителя в электрокалорифере: 13 В данном случае происходит трансформация теплоты более низкого потенциала в теплоту более высокого потенциала, т. е. другого температурного уровня. Коэффициент преобразования тепла не является коэффициентом полезного действия теплонасосной установки. 5.6.8. Как источник теплоты для работы ТН используются различные виды тепловых вторичных энергетических ресурсов [6]: - теплота охлаждающей воды паровых турбин тепловых и атомных электростанций, промышленных печей, компрессорных установок, аппаратов химической технологии. Часто эта вода используется повторно и направляется на охлаждение в градирни и аппараты воздушного охлаждения; - теплота сточных вод различных промышленных предприятий и предприятий жилищно-коммунального хозяйства (бани, прачечные, бассейны); - теплота продуктов сгорания в котельных установках и промышленных печах, а также печах по сжиганию твердых и жидких отходов; - теплота продуктов сгорания в газотурбинных установках и дизельных двигателях; - теплота водяных паров низкого давления, выбрасываемых в атмосферу (выпар); - теплота отработанного сушильного агента в сушильных установках; - теплота горячих растворов в выпарных и ректификационных установках; - теплота масла, используемого в турбинах электростанций и в электрических трансформаторах; - теплота воздуха, уходящего из систем вентиляции и кондиционирования воздуха жилых, общественных и промышленных зданий; - теплота вытяжного воздуха станций метрополитена и воздуха каналов метро. 5.6.9. Для работы тепловых насосов целесообразно использовать также природные источники теплоты: - теплоту наружного воздуха (при положительных температурах); - воду естественных и искусственных водоемов (рек, озер, морей); - тепло геотермальных источников; - теплоту грунта, которую получают при помощи специальных трубчатых теплообменников; - теплоту подземных вод; - тепло, получаемое в результате использования солнечной энергии. 5.6.10. Низкопотенциальную теплоту вторичных энергетических ресурсов возможно использовать напрямую с помощью теплообменных аппаратов, например, для подогрева приточного вентиляционного воздуха, предварительного подогрева воздуха, направляемого в топочные устройства, подогрева сушильного агента в установках для сушки материалов и т. д. По опыту эксплуатации известно, что на практике при использовании 14 низкопотенциальной теплоты ВЭР напрямую возникают определенные сложности. 5.6.11. Использование ТН для утилизации тепла вентиляционных выбросов представлено на рисунке 4 [6]. Наличие вредных веществ, паров жидкостей или твердых частиц в вентиляционных выбросах делают невозможным применение рециркуляции вытяжного воздуха. Использование ТН в такой схеме позволяет отказаться от традиционного в таких случаях использования теплообменников-утилизаторов. Вырабатываемой ТН теплоты обычно оказывается достаточно для подогрева воды, обеспечивающей работу калориферов, нагревающих приточный воздух. Рисунок 4 - Применение теплового насоса для подогрева приточного воздуха в системе вентиляции. 1, 2 – вентиляторы; 3 – подогреватель воздуха; 4 – тепловой насос; 5 – промышленное здание. 5.7. Утилизация теплоты вентиляционных выбросов. 5.7.1. Утилизацию теплоты вентиляционных выбросов рекомендуется осуществлять следующими основными способами: - рециркуляцией части вытяжного воздуха; - применением рекуперативных теплообменников-утилизаторов; - применением регенеративных теплообменников-утилизаторов; - применением двух рекуперативных теплообменников, использующих промежуточный теплоноситель; - применением теплопередающих труб. 5.7.2. Принципиальные схемы применения рекуперативных теплообменников-утилизаторов теплоты вытяжного воздуха в системах вентиляции и кондиционирования воздуха показаны на рисунках 5; 6; 7. 5.7.3. Схемы применения регенеративных теплообменников роторного типа в системах вентиляции и кондиционирования воздуха приведены на Рисунках 8; 9; 10. Эти теплообменники сложнее в эксплуатации и требуют дополнительных затрат энергии на привод электродвигателя вращения ротора. Возможно подмешивание до 2 % удаляемого воздуха к воздуху приточному, что связано с конструктивными особенностями теплообменников этого типа. 15 Рисунок 5 - Принципиальная схема системы вентиляции с теплообменникомутилизатором. 1 – предварительный подогреватель (калорифер); 2 – рекуперативный теплообменник; 3 – подогреватель (калорифер); 4 – приточный вентилятор; 5 – вентилируемое помещение; 6 – вытяжной вентилятор. Рисунок 6 - Блок проточно-вытяжной вентиляции с пластинчатым теплообменником-утилизатором. 1 – корпус; 2 – перегородка; 3 – теплообменник-утилизатор; 4 – приточный вентилятор; 5 – вытяжной вентилятор; 6 – дренаж конденсата; 7-8 – фильтры. Рисунок 7 - Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха с утилизацией теплоты вентиляционных выбросов в рекуперативном теплообменнике. 1 – приточный клапан; 2 – воздушный фильтр; 3 – рекуперативный теплообменникутилизатор; 4 – калорифер первой ступени подогрева воздуха; 5 – камера орошения; 6 – калорифер второй ступени подогрева воздуха; 7 – приточный вентилятор; 8 – обслуживаемое помещение; 9 – система приточных воздуховодов; 10 – система вытяжных воздуховодов; 11 – вытяжной вентилятор; 12 – трехходовой кран; 13 – циркуляционный насос. 16 Рисунок 8 - Принципиальная схема приточно-вытяжной вентиляции с регенеративным теплообменником - утилизатором роторного типа Рисунок 9 - Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха с утилизацией теплоты вентиляционных выбросов в регенеративном теплообменнике роторного типа. 1 - приточный клапан; 2 - воздушный фильтр; 3 - регенеративный теплообменник роторного типа; 4 - калорифер первой ступени подогрева воздухе; 5 - камера орошения; 6 - калорифер второй ступени подогрева воздуха; 7 - приточный вентилятор; 8 - обслуживаемое помещение; 9 - система приточных воздуховодов; 10 - система вытяжных воздуховодов; 11 вытяжной вентилятор; 12 - трехходовой клапан; 13 - циркуляционный насос. Регенеративный теплообменник с вращающейся насадкой (рисунок 10) представляет собой плоский корпус с теплоаккумулирующей насадкой, состоящей из пакетов листов или сеток. В теплообменниках с конденсацией влаги насадка заполняется тонкими листами из асбеста, картона и других материалов, обработанных раствором хлористого натрия. Насадка вращается. Теплота удаляемого воздуха нагревает часть насадки, находящуюся в потоке вытяжного воздуха, в то же время другая ее часть, находящаяся в потоке приточного воздуха, охлаждается. Процесс периодически повторяется по мере вращения насадки. 5.7.4. Схема системы вентиляции, в которой применяются два теплообменника, связанных промежуточным контуром с циркулирующим теплоносителем, приведена на рисунке 11. Такое техническое решение рекомендуется при отсутствии возможности совместить в одном месте приточный и вытяжной воздуховоды. 17 Рисунок 10 - Схема регенеративного теплообменника с вращающейся насадкой. 1 -корпус; 2 - вращающийся ротор; 3 - перегородка; 4 - патрубки. Рисунок 11 - Схема утилизации теплоты вытяжного воздуха с использованием двух теплообменников и промежуточного контура. 1 – теплообменник; 2 – циркуляционный насос; 3 – калорифер; 4 – приточный вентилятор; 5 – обслуживаемое помещение; 6 – вытяжной вентилятор. 5.7.5. Сравнительные показатели эффективности и характеристики некоторых теплообменников-утилизаторов теплоты вытяжного воздуха приведены в таблицах 4; 5 Приложения 4 к настоящему документу. 5.8. Оценка эффективности использования тепла. 5.8.1. Энергетический менеджмент означает управление производством, транспортом, распределением и потреблением энергии, основанное на принципах предельно возможной экономии ее на всех вышеназванных стадиях. Задача энергетического менеджмента состоит в правильной постановке цели и выборе механизмов и средств ее достижения. 5.8.2. Оценка эффективности использования тепла на нужды отопления и горячего водоснабжения рекомендуется выполнением следующих мероприятий: - определения требуемого для данных условий расхода теплоносителя, обеспечивающего известные тепловые нагрузки. Расчет тепловых нагрузок и требуемых расходов проводится в соответствии с рекомендациями [12 ÷ 14] и [22]; - определения фактических параметров с помощью КИП. Необходимые данные для определения фактических параметров изложены в [14, 20]. 18 5.8.3. Для проведения необходимых измерений рекомендуется использование имеющихся на тепловом пункте измерительных приборов или переносных портативных приборов организации, проводящей обследование. Погрешность измерения параметров составляет: - по расходам – не более 2,5 %; - по давлениям – не более 0,1 кгс/м2; - по температурам – не более 0,5°С. [23]. В качестве расходомеров рекомендуется использовать установленные в тепловых пунктах стационарные приборы, в том числе входящие в состав теплосчетчиков, позволяющие определить мгновенные значения расходов воды: измерительные диафрагмы, приборы турбинного или крыльчатого типа, а также электромагнитные, вихревые и ультразвуковые расходомеры. При отсутствии стационарных расходомеров возможно использование переносных измерительных приборов – переносных ультразвуковых расходомеров с накладными датчиками отечественного или зарубежного производства. В качестве измерительных приборов давления или перепада давлений рекомендуется использование образцовых пружинных манометров, датчиков МТ-100 или преобразователей давления «САПФИР», а также аппаратуры аналогичного типа отечественного и зарубежного производства. Для измерений температуры рекомендуется использование ртутных термометров с ценой деления 0,1°С, устанавливаемых в имеющихся на трубопроводах термометрических гильзах, или термометров, входящих в состав теплосчетчиков узлов учета при наличии вторичной показывающей аппаратуры. Для измерений температуры при отсутствии измерительной аппаратуры на тепловых пунктах целесообразно использование стандартных термоэлектрических преобразователей и термометров сопротивления с вторичными показывающими и регистрирующими приборами. При отсутствии в точках измерения термометрических гильз измерения могут проводиться с использованием датчиков (термоэлектрических преобразователей и термометров сопротивления) поверхностного типа. При этом важно обеспечение плотного контакта датчика с очищенной от краски и ржавчины поверхностью трубопровода и достаточной тепловой изоляции участка трубопровода в месте установки поверхностного датчика. 5.8.4. При обследовании систем отопления обращается внимание на следующие факторы [10]: - наличие систем учета расхода тепловой энергии; - наличие систем автоматического регулирования температуры теплоносителя в системах отопления в зависимости от наружной температуры; - наличие капели с запорной арматуры; - наличие неизолированной запорной арматуры; - наличие неизолированных трубопроводов, их диаметров и длины; - наличие тамбуров и их секционирование во входах в помещение и пружин на дверях; - наличие тройного остекления окон; - цвет краски, которой покрашены радиаторы; - уплотнение щелей и неплотностей оконных и дверных проемов; 19 - дополнительную теплоизоляцию наружных стен, перекрытий верхнего этажа и пола первого этажа. Полученная информация позволяет сделать правильную оценку перерасхода или экономии тепловой энергии [10, 12, 24]. 5.8.5. Обследование систем вентиляции и кондиционирования воздуха В вытяжных вентиляционных установках основным потребителем энергии является электродвигатель вентилятора. Приточные вентиляционные установки потребляют электрическую и тепловую энергию. Расчетную нагрузку вентиляционных установок рекомендуется определять из проекта предприятия или организации. При отсутствии таких данных ее можно определить аналитическими методами, с учетом требований [26], наружного и внутреннего объема здания, удельной вентиляционной характеристики и температуры воздуха внутри и вне здания. Основные характеристики, определяемые при обследовании систем вентиляции [12]: - фактические коэффициенты загрузки; - время работы установок в течение суток; - температура воздуха внутри помещения и средняя температура наружного воздуха; - кратность воздухообмена. При проведении обследовании систем вентиляции рекомендуется обратить внимание на следующие сведения [9]: - замена вентиляторов старых типов, имеющих низкий КПД (50 ÷ 63 %), на современные с КПД 80 ÷ 86 % дает экономию электроэнергии до 20 ÷ 30 %; - внедрение экономичных способов регулирования производительности вентиляторов (применение многоскоростных двигателей или частотного привода) дает экономию электроэнергии до 20 ÷ 30 %; - регулирование производительности воздуходувок шиберами на всасе вместо регулирования на нагнетании дает экономию электроэнергии до 15 %; - регулирование вытяжной вентиляции шиберами на рабочем месте вместо регулирования на нагнетании дает экономию электроэнергии до 10 %; - замена нерегулируемых приводов сетевых насосов, вентиляторов на регулируемый частотный привод дает экономию до 30 ÷ 50 %; - установка блокировки индивидуальных вытяжных систем на включение только при включении источника выбросов дает экономию энергоресурсов до 25 ÷ 70 %; - автоматическое регулирование температуры приточных камер в зависимости от температуры наружного воздуха экономит до 10 ÷ 15 % тепловой энергии; - внедрение графиков работы вентиляционных систем с отключением в обеденный перерыв, после окончания работы дает экономию до 20 %; - внедрение высокоэкономичных радиальных вентиляторов с загнутыми вперед лопатками повышает КПД установки на 10 ÷ 12 %. При проведении энергоаудита систем кондиционирования воздуха из проекта здания определяются параметры всех элементов систем кондиционирования и их расчетные характеристики. Для определения 20 фактических режимов работы и соответствия выбранной системы кондиционирования характеристикам помещения рекомендуется производить замеры следующих параметров [23]: - размеров помещений, - температуры воздуха, - относительной влажности воздуха, - скорости воздуха (м/с), - температуры подаваемого летом и зимой воздуха, - температуры наружного воздуха, - воздухообмена, инфильтрации воздуха. Дополнительно уточняется годовой режим работы систем управления и измерения параметров воздуха. 5.9. Совмещение функций ограждений и элементов систем создания микроклимата зданий [20]. 5.9.1. Подобное совмещение функций ограждений и элементов систем создания микроклимата достигается включением водяных емкостей (теплоаккумуляторов) или вентиляцией межстекольного пространства окон. Эффективным способом снижения тепловой нагрузки в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в промышленных и общественных зданиях служит удаление вытяжного воздуха через межстекольное пространство окон. Данный способ наиболее эффективен в помещениях, в которых не допускается рециркуляция внутреннего воздуха. Экономия энергии в холодное время года (на отопление) достигается за счет утилизации теплоты вытяжного воздуха в межстекольном пространстве. Вентилирование окна позволяет значительно повысить температуру поверхности остекления, что улучшает гигиенические условия в помещении в холодное время года. В теплое время года при вентилировании межстекольного пространства из него удаляется поглощенное тепло солнечной радиации, проникающей через стекла. При этом снижаются теплопоступление от солнечной радиации и тепловая нагрузка на системы вентиляции и кондиционирования воздуха. 5.9.2. Снижения тепловой нагрузки на системы вентиляции и кондиционирования воздуха можно достичь использованием ночного проветривания помещений. Такой способ энергосбережения основан на охлаждении помещений наружным воздухом с пониженной температурой и особенно эффективен в местности со значительным суточным ходом температуры наружного воздуха. При ночном проветривании система вентиляции работает ночью, когда в помещении отсутствуют люди. При этом имеет место дополнительный расход электроэнергии на перемещение воздуха в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. Ночное проветривание позволяет удалять из помещения тепло, аккумулированное за день ограждениями и оборудованием помещения, и аккумулировать в них холод. За счет этого мероприятия удается значительно понизить тепловую нагрузку на систему в дневные и особенно в утренние часы, а также сократить воздухообмен или расход искусственного холода в СКВ. Эффективность ночного проветривания помещений возрастает при использовании пустотных междуэтажных перекрытий в качестве воздуховодов. В этом случае перекрытие 21 играет роль аккумулятора ночного холода и позволяет дополнительно понизить температуру приточного воздуха в СКВ в дневные часы. 5.9.3. Междуэтажные перекрытия или каналы в стенах могут использоваться в холодное время в качестве аккумуляторов тепла системы отопления. В случае, когда теплый воздух проходит через каналы в ограждениях, а затем попадает в помещение, это панельно-воздушная комбинированная система отопления. Такая система обеспечивает хороший гигиенический эффект и позволяет экономить тепло. Применять тепловую аккумуляцию ограждений возможно в этом случае при использовании прерывистого отопления, которое возможно во многих помещениях. 5.9.4. Дополнительные пути уменьшения тепловых потерь через остекление: - применение теплоотражающего остекления (покрытие металлическими или полимерными пленками). Коэффициент теплопередачи таких стекол равен 0,2 ÷ 0,6 Вт/(м2·К); - устройство двойных и тройных вентилируемых окон с межрамными жалюзи. Вытяжной воздух из помещения проходит за обращенными к помещению стеклами и далее через вентилируемые светильники или теплоутилизационные устройства выбрасывается в окружающую среду. В холодный период года вентилируемые окна представляют собой своеобразный утилизатор теплоты удаляемого воздуха. Коэффициент теплопередачи для тройного 2 вентилируемого остекления не превышает 0,86 Вт/(м ·К), а с межрамными жалюзи – 0,6 Вт/(м2·К). График падения коэффициента теплопередачи К (Вт/(м2·К)) тройного вентилируемого окна от безразмерного расхода воздуха S приведен на рисунке 12. Рисунок 12 - Зависимость коэффициента теплопередачи тройного вентилируемого окна от параметра S (безразмерного расхода вентилируемого воздуха). На графике: S = ср· G·p/k0, G – расход вентилируемого воздуха, м3/(м2·с); р – плотность воздуха, кг/м3; ср – теплоемкость воздуха, Дж/(кг·К); 22 k0 – коэффициент теплопередачи окна при отсутствии вентиляции, Вт/(м·К). Коэффициент теплопередачи k вентилируемого окна : k = k0 – ∆kвен где: ∆kвен = ∆К·Ср· G·p; (∆К определяется по графику на рисунке 12). 5.10. Организационные меры энергосбережения [20]. 5.10.1. Управление мощностью систем позволяет повысить их энергетическую эффективность. В системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха существует большое число способов регулирования, обеспечивающих снижение расхода энергии. Здесь представлены лишь некоторые способы, показательные с точки зрения энергосберегающей технологии. 5.10.2. Снижение температуры воздуха в нерабочее время. В холодное время года может быть допущено снижение тепловой мощности систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха с понижением температуры воздуха в нерабочее время до допустимого предела. В промышленных и общественных зданиях эта температура равна +12°С. Особенно целесообразно снижение тепловой мощности дежурной системы отопления в помещениях, в которых допустимо существенное снижение температуры воздуха. Теплопоступления от системы отопления в конечном итоге входят как одна их составляющих в тепловую нагрузку на СВ или СКВ. Снижение нагрузки на СВ или СКВ позволяет в холодное время года сократить воздухообмен до минимального по санитарной норме, что, в свою очередь, дает ощутимую экономию энергии. 5.10.3. Снижение суммарного числа часов работы систем. Сокращения суммарной продолжительности работы систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха за сутки достигается периодическим включением и выключением этих систем. При этом возникают колебания температуры и других параметров внутреннего воздуха. Нормируемые ограничения на колебания параметров определяют условия периодического включения систем. Под периодическим отоплением понимается работа системы отопления в дневные часы и перерыв в нерабочее время. С понижением температуры наружного воздуха периодическое отопление возможно до тех пор, пока значение температуры воздуха в нерабочее время выше допустимого. Охлаждение помещения в нерабочее время зависит от теплозащиты помещения, поэтому указанное мероприятие предпочтительно в хорошо утепленных зданиях. В связи с тем, что в нерабочее время охлаждаются и ограждения, и оборудование, для их разогрева к моменту начала эксплуатации требуется предварительный нагрев за счет работы системы в форсированном режиме. Использование периодического отопления в кинотеатрах, в которых возможно понижение температуры внутреннего воздуха в нерабочее время до +8 °С, дает экономию тепла до 7 % (при повышенной теплозащите помещений). 5.10.4. Принцип действия периодической вентиляции основан на том, что при вентилировании помещения свежим воздухом концентрация вредности (например, углекислого газа в общественном помещении) убывает быстро (по экспоненциальному закону), а при бездействии вентиляции повышение 23 концентрации вредности в воздухе помещения протекает медленнее (по линейному закону). На этом же принципе основан традиционный и эффективный метод периодического проветривания помещений. Режим работы системы вентиляции в зданиях определяется накоплением в воздухе выделяемой людьми углекислоты, поэтому эффективность периодической вентиляции зависит от интенсивности выделения углекислоты (количества людей в помещении) и объема помещения. Скорость проветривания определяется кратностью вентиляции. Во всех случаях требуемая продолжительность проветривания равна в часах кратности воздухообмена, поделенной на 3. То есть при кратности воздухообмена, равной 3, требуется 1 час, чтобы проветрить помещение. Частота включения вентиляции не зависит от кратности и целиком определяется объемом помещения. Поэтому эффективность периодической вентиляции особенно велика в помещениях большого объема при переменном заполнении помещений людьми. В промышленных зданиях периодическая вентиляция эффективно используется при технологических процессах с переменным выделением вредных газов. Так как при периодическом включении системы вентиляции имеет место колебание температуры и других параметров воздуха, то там, где такие колебания не допускаются, требуется синхронизация работы вентиляции и регулирования тепловой мощности отопления. При круглогодичном использовании периодической вентиляции ее энергетическая эффективность возрастает. Работа системы вентиляции в режиме периодического включения может осуществляться вручную, с помощью таймера, или вестись полностью автоматически. Наиболее удобно автоматическое регулирование включения вести по сигналу датчика концентрации углекислого газа или другой газовой вредности. 4.10.5. Учет концентрации газовых вредностей. Снижение расхода энергии в системах вентиляции и кондиционирования воздуха достигается обеспечением их работы с переменным расходом воздуха. В помещениях общественных и промышленных зданий с тепловлагоизбытками возможность уменьшения расхода в эксплуатационных условиях открывается в связи со снижением нагрузки на систему относительно расчетного значения. На снижение расхода есть два ограничения. Первое ограничивает минимальное количество наружного воздуха по санитарной норме. Второе связано с ограничением температуры приточного воздуха по условиям воздухораспределения. Описанные выше способы снижения нагрузки на системы вентиляции и кондиционирования воздуха позволяют преодолеть первое препятствие. Второе ограничение можно значительно отодвинуть, если ввести уменьшение расхода приточного воздуха на основе регистрации концентрации вредности в воздухе помещения. Применительно к зданиям такой вредностью является избыток углекислоты, и расход наружного воздуха можно менять по мере заполнения помещения людьми. Автоматически такое изменение осуществляется по датчику концентрации углекислоты. Снижение расхода воздуха относительно расчетной величины возможно как в теплое, так и в холодное время года. 24 Приложение 1 к Энергосберегающим мероприятиям в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха Использование теплоты солнечной радиации Прямое использование тепла солнца затруднено из-за относительной сложности поглощения и трансформации. Пассивные гелиоиспользующие установки, наиболее простые и дешевые, используют солнечное тепло за счет архитектурно-планировочных мер. Так называемая стена Тромба позволяет улавливать и аккумулировать тепло солнечной радиации в обычной наружной стене здания, имеющей дополнительный слой остекления. Активные системы имеют разного рода гелиоприемники, в которых нагревается теплоноситель. Такие системы подразделяются на воздушные и водяные по виду теплоносителя. Вода - удобный теплоноситель, но имеет существенный недостаток – замерзает. В местностях с низкой температурой наружного воздуха используются системы со спиртовыми растворами в качестве теплоносителя. Воздух в этом отношении обладает преимуществом, но он имеет малую удельную теплоемкость, что требует увеличенных габаритов установки. Наибольшее распространение получили плоские гелиоприемники, или солнечные коллекторы, состоящие из стеклянного или пластикового покрытия (одинарного, двойного, тройного), тепловоспринимающей панели и тепловой изоляции обратной стороны панели. Под действием солнечных лучей поверхность нагревается до 70 ÷ 80°С. Для увеличения эффективности поверхностей их покрывают специальными пленками или вакуумируют объем над поверхностью. Более простые устройства для поглощения солнечной радиации солнечными абсорберами. Эти теплообменники не имеют защитного остекления, поэтому нет надобности в корпусе, герметизации, очистке стекла. В отличие от солнечных коллекторов абсорберы могут работать лишь в сочетании с тепловым насосом. Для выравнивания несоответствия поступления и потребления тепла системы гелиоснабжения оборудуются аккумуляторами. Гелиоиспользующие установки, утилизаторы низкопотенциального тепла включают в свой контур теплонасосные установки. Значительные экономические и экологические преимущества ТНУ делают их перспективными в области тепло-холодоснабжения. Энергетическая эффективность ТНУ оценивается коэффициентом преобразования, равным отношению полученной теплоты в конденсаторе к тепловому эквиваленту затраченной на привод компрессора электроэнергии. Обычно этот коэффициент равен 3 ÷ 4, т.е. на единицу мощности привода извлекаются 3 ÷ 4 единицы тепловой мощности низкопотенциального тепла. 25 Приложение 2 к Энергосберегающим мероприятиям в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха Энергосбережение при применении индивидуальных терморегуляторов Терморегуляторы представляют собой регулирующие клапаны, автоматически изменяющие расход воды через отопительный прибор в зависимости от температуры воздуха внутри отапливаемого помещения. Конструктивно регулирующий клапан и термоэлемент, измеряющий температуру и управляющий работой клапана, могут быть выполнены раздельно или совмещены в одном устройстве. Терморегуляторы устанавливаются на каждый отопительный прибор и автоматически поддерживают заданную температуру в помещении в результате изменения расхода воды через прибор. В зависимости от типа системы отопления применяют регулирующие клапаны для однотрубных или двухтрубных систем. Клапаны, которые применяются в двухтрубных схемах, являются клапанами повышенного гидравлического сопротивления. Клапаны, предназначенные для использования в однотрубных системах отопления, представляют собой проходные клапаны пониженного гидравлического сопротивления. В однотрубных системах целесообразно применение трехходовых терморегуляторов, обеспечивающих удобное подключение к прибору и монтаж замыкающего участка. Выбор термоэлемента зависит от условий размещения отопительного прибора и терморегулятора. Все термоэлементы являются универсальными и могут применяться с любыми регулирующими клапанами данной фирмы. Автоматическое регулирование температуры воздуха в помещении возможно как с помощью простых радиаторных терморегуляторов с жидкостными датчиками, не требующих вспомогательного питания, так и электронных регуляторов с электрическими приводами. Экономия тепловой энергии при применении индивидуального регулирования достигается за счет уменьшения расхода теплоносителя в случаях: - поступления тепла в помещение от бытовых или промышленных тепловыделений; - поступления тепла в помещение за счет солнечной радиации; - снижения установленной на терморегуляторе температуры в жилых помещениях в ночное время; - снижения установленной на терморегуляторе температуры в административно-бытовых и общественных зданиях в нерабочее время и в выходные дни. 26 Приложение 3 к Энергосберегающим мероприятиям в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха Энергосбережение при транспортировке тепловой энергии 1. К основным направлениям энергосбережения при распределении тепловой энергии относятся: - оптимальные соотношения с точки зрения затрат на теряемую тепловую энергию и затрат на изоляцию; - толщина и материал изоляции трубопровода; - наличие влагоизолирующего слоя на внешней поверхности изоляции, предотвращающего попадание капельной влаги в изоляцию; - снижение увлажнения изоляции за счет адсорбции водяных паров из окружающей среды; - снижение прямых утечек теплоносителя за счет негерметичности трубопроводов и их соединений; - изоляция арматуры и фланцевых соединений на трубопроводах; - снижение гидравлических сопротивлений водяных тепловых сетей за счет снижения отложений на внутренних стенках трубопроводов. 2. Оптимальное сопротивление теплопередачи. Поскольку экономия тепловой энергии приводит к уменьшению финансовых затрат, а изоляционные работы к увеличению последних, то следует для конкретных условий вычислять оптимальную толщину изоляции трубопроводов. Оптимальная толщина изоляции зависит от ряда факторов: - стоимости единицы тепла, - продолжительности годовой работы, - температуры и диаметра теплопровода, - стоимости тепловой изоляции и затрат на ее монтаж, - температуры и скорости движения окружающего воздуха. 3. Методика расчета оптимальной толщины изоляции изложена в [9]. 4. Изоляция фланцев и арматуры При расчете общей длины неизолированных труб для определения потерь тепла важно включение в расчет всех фланцев и запорной арматуры. По тепловым потерям один фланец эквивалентен 0,8 м длины трубы, а вентиль или задвижка эквивалентны 1 м трубы. Наблюдается тенденция оставлять фланцы неизолированными. Это связано с опасениями, что утечки пара останутся незамеченными, и за длительный срок болты прокорродируют. Однако теплоизоляция – это один из наилучших способов предотвращения утечек, так как она уменьшает разности температур и соответствующие напряжения. 5. Утечки в системе. 27 Потери энергии равны величине утечек, умноженных на удельные энергозатраты подачи воды в систему. Кроме видимых утечек воды через неплотности в системах отопления и ГВС, важно определение величины потерь в подземных частях водопроводов и емкостей для хранения воды. Локализация мест этих утечек трудоемка и требует применения специальных акустических течеискателей, улавливающих звуковые колебания струй в местах повреждения системы. Утечка пара с едва заметным облачком при слабом свистящем звуке эквивалентна 1 кг пара/ч, что составляет примерно 1т у.т./год. Утечка, создающая небольшое облачко и ощутимый свистящий звук, соответствует потерям 3 ÷ 5 кг пара/ч или около 4,5 т.у.т./год. Таблица 3. Влияние давления в системе и диаметра отверстия на величину утечек пара и воды Давление в системе, ата 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Утечки воды через отверстие площадью 1мм2 (л/час) 33 47 56 66 75 81 88 94 100 Утечки пара через отверстие площадью 1мм2 (кг/час) 0,73 1,1 1,35 1,7 2,1 2,4 2,75 3,0 3,4 28 Приложение 4 к Энергосберегающим мероприятиям в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха Сравнительные показатели эффективности и характеристики различных теплообменников-утилизаторов теплоты вытяжного воздуха Таблица 4. Сравнительные показатели эффективности различных теплообменников-утилизаторов теплоты вытяжного воздуха [7] Показатель Эффективность «сухого» теплообменника Эффективность теплообменника с выпадением влаги Регенеративный роторный теплообменник (рисунки 9, 10) с с сорбируюнесорбиру щей ющей насадкой насадкой Рекуперативный пластинчатый теплообменник (рисунки 7, 8) Два теплообменн ика с промежуточным контуром (рисунок 11) 0,5 ÷ 0,6 0,4 ÷ 0,5 0,6 ÷ 0,75 0,7 ÷ 0,8 0,55 ÷ 0,65 0,6 ÷ 0,7 0,5 ÷ 0,6 0,7 ÷ 0,8 0,65 ÷ 0,9 0,65 ÷ 0,75 Теплообменник на основе фитильных тепловых труб Таблица 5. Характеристики теплоутилизационных установок производительностью 10 000 м3/ч [7] Теплообменник Показатель Занимаемый объем, м3/масса, кг Эффективность теплообменника Пластинчатый С промежуточным теплоносителем С ротором На основе тепловых труб 2 ÷ 3/100 ÷ 200 0,5 ÷ 1/250 ÷ 300 1,5 ÷ 2,5/250 ÷ 350 0,5 ÷ 1/200 ÷ 300 0,55 ÷ 0,65 0,35 ÷ 0,45 0,65 ÷ 0,75 0,5 ÷ 0,6 29 Приложение 5 к Энергосберегающим мероприятиям в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха Характеристики приборов учета 1. Рекомендуется проводить регистрацию в Государственном реестре средств измерений РК на приборы учета тепловой энергии, устанавливаемые на узле учета. 2. Рекомендуется провести освидетельствование приборов на соответствие требованиям нормативных документов Госэнергонадзора РК. 3. При периодической проверке приборов межповерочный интервал теплосчетчиков составляет от 2 до 5 лет. 4. Теплосчетчик устанавливается при полном его соответствии условиям эксплуатации в системах теплоснабжения. Для водяных систем температура измеряемой среды составляет от +5 до +150°С. Максимальное давление измеряемой среды определено не ниже 1,6 МПа. 5. Приборы учета выполняют измерения с заданной точностью. Метрологические требования к приборам учета сформулированы в [3]. Указанные требования соответствуют международным требованиям к приборам учета. Пределы допускаемой основной относительной погрешности теплосчетчика при измерении тепловой энергии зависят от разности температур в подающем и обратном трубопроводах. В водяных системах теплоснабжения эти пределы установлены: 5 % при разности температур в подающем и обратном трубопроводах от 10 до 20°С 4 % при разности температур от 20 до 145°С. Теплосчетчики обеспечивают измерение тепловой энергии пара с относительной погрешностью: 5 % в диапазоне расхода пара от 10 до 30 % 4 % в диапазоне расхода пара от 30 до 100 %. Предел допускаемой основной относительной погрешности водосчетчиков при измерении массы (объема) теплоносителя, в диапазоне расхода воды и конденсата от 4 до 100 % составляет 2 %. Счетчики пара обеспечивают измерение массы теплоносителя с относительной погрешностью 3 % в диапазоне расходов пара от 10 до 100 %. Для приборов учета, регистрирующих температуру теплоносителя абсолютная погрешность при измерении температуры установлена менее значений, определяемых по формуле: (0,6 + 0,004·t), где t – температура теплоносителя, 0С. Приборы учета, регистрирующие давление теплоносителя обеспечивают измерение давления с относительной погрешностью менее 2 %. 30 6. Теплосчетчик обеспечивает измерение времени своей работы. В противном случае при остановке прибора по той или иной причине (например при отключении питания) часть информации об отпущенной потребителю тепловой энергии может быть утеряна или искажена. Основная относительная погрешность измерения текущего времени приборами учета определена не более 1 %. 7. Приборы учета не только отображают значения измеряемых и вычисляемых величин на электронных табло, но и регистрируют их, т.е. отображают значение этих величин в цифровой или графической форме на твердом носителе – бумаге. Для этого не обязательно наличие печатающего устройства в составе теплосчетчика. Достаточно, чтобы он мог передать информацию на персональный компьютер, снабженный принтером. 8. Предусмотрена защита прибора учета от несанкционированного вмешательства в его работу, нарушающего достоверный учет тепловой энергии, массы или объема теплоносителя и регистрацию его параметров. В первую очередь обеспечивается невозможность перепрограммирования прибора, например, изменения основных констант, вводимых в его электронную память, либо алгоритма вычисления тепловой энергии. Это достигается пломбированием корпуса, установкой паролей доступа, а также другими методами. 9. Гарантийный срок на теплосчетчики, устанавливаемый производителями, составляет обычно 1 ÷ 2 года. 31 Библиография 1. Закон Республики Казахстан от 9 июля 2004 года № 588-II «Об электроэнергетике» (с изменениями и дополнениями по состоянию на 05.07.2008 г.) 2. Закон Республики Казахстан от 25 декабря 1997 года № 210-I «Об энергосбережении» (с изменениями и дополнениями по состоянию на 10.01.2006 г.), 3. Правила пользования электрической энергией и Правила пользования тепловой энергией в Республике Казахстан, утвержденные 23 февраля 2005 года под № 3455. 4. Ганжа В.Л. Основы эффективного использования энергоресурсов. Теория и практика энергосбережения. Минск, Белорусская наука, 2007. 5. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Хрестоматия энергосбережения. Справочное издание: В 2 томах. - М.: Теплоэнергетик, 2002. 6. Карпис Б.Б. Энергосбережение в системах кондиционирования воздуха. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат. 7. Теплоэнергоэффективные технологии. Информационный бюллетень № 3, 2003 8. Евиланов А.И. Кулик В.М. Злобинский В.Я. Энергосбережение в бюджетной сфере. Справочное пособие, Екатеринбург. 9. Сборник информационных писем-предписаний. Мособлэнергонадзор, УПЦ «Талант». 2000 10. Информационный бюллетень теплоэнергоэффективных технологий №3 за 1998 г. Таблица № 1 АЦТЭЭТ. - Санкт-Петербург 11. Фаликов В.С. Энергосбережение в системах тепло-водоснабжения зданий: Монография. - М.: ГУП «ВИМИ», 2001. 12. Ефимов А.Л., Косенков Б.И., Яковлев И.В. Промышленные и бытовые системы кондиционирования воздуха. Под ред. Ю.М. Павлова. - М.: МЭИ, 2000. 13. Ефимов А.Л., Косенков В.И., Яковлев И.В. Системы кондиционирования воздуха. Под ред. Ю. М. Павлова. - М.: МЭИ, 2002. 14. Гаряев А.Б., Данилов О.Л. и др. Энергосбережение в энергетике и технологиях: Энергосбережение в низкотемпературных процессах и технологиях. - М.: МЭИ, 2002 . 15. Данилов О.Л., Гаряев А.Б. и др. Энергоиспользование в теплоэнергетике и теплотехнологиях. Сборник задач. - М.: Издательство МЭИ, 2005. 16. Данилов О.Л. и др. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях. Учебное пособие по курсу «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях» - М.: МЭИ, 2004. 17. Аничкин А.Г. Повышение энергетической эффективности количественного регулирования. - М, 2002. 18. Данилов О.Л., Гаряев А.Б. Яковлев И. В. Энергосбережение на промышленных предприятиях. Сборник задач. - М.: Изд-во МЭИ, 2005. 32 19. Данилов О.Л. Костюченко П.А. Практическое пособие по выбору и разработке энергосберегающих проектов. - М., Изд-во МЭИ 2006 . 20. Ананьев В.А. Седых И.В. Холодильное оборудование для современных центральных кондиционеров воздуха. Расчеты и методы подбора. Учебное пособие. - М. «Евроклимат», издательство ООО «Диксис Трейдинг», 2001. 21. Манюк В.И, Каплинский Я.И., Хиж Э.Б. и др. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник. - М.: Стройиздат. 22. Энергоаудит и нормирование расходов энергоресурсов: Сборник методических материалов, НГТУ, НИЦЭ. - Н. Новгород. 23. Методика № 2-ОЭ-Э проведения энергетических экспрессобследований промышленных предприятий; административных, общественных зданий и экспертный подсчет «потенциала энергосбережения». Изд. 1-е. ГУ «Ленгосэнергонадзор», Санкт-Петербург. 24. Данилов Н.И. Энергосбережение. Область высокой энергетической эффективности. - Екатеринбург. 25. СНиП РК 2.04-03-2002 «Строительная теплотехника».
