Оптимизация системы отопления здания

Снижение тепловых потерь через ограждающие конструкции

Системы отопления

Системы отопления являются основным потребителем тепловой энергии в организациях бюджетной сферы. Существует два направления снижения потребления тепловой энергии на отопление: оптимизация системы отопления здания и снижение тепловых потерь через ограждающие конструкции зданий.

Снижение тепловых потерь через ограждающие конструкции является важной задачей экономии тепловой энергии, расходуемой на отопление зданий.

Тепловые потери зависят от конструкции ограждения, его толщины и примененных материалов. Основные потери тепла (до 80%) приходятся на наружные стены и остекление зданий. Потери тепла через наружные стены, в зависимости от высоты и конструкции строения, составляют в пределах 20-60% от общего расходуемого тепла. Потери тепла через оконные проемы, как правило, выше, чем через стены.

Снижение тепловых потерь через ограждающие конструкции сводится к мероприятиям по утеплению, а именно:

• улучшение тепловой изоляции стен, полов и чердаков путем установки дополнительного слоя из теплоизоляционного материала;

• замена старых оконных рам на современные стеклопакеты с двойным и тройным остеклением;

• уплотнение оконных и двойных проемов, заделка щелей, замена разбитых стекол.

Основные резервы энергосбережения лежат в области реконструкции ранее построенных объектов, т.к. многие ограждающие конструкции, применяемые ранее в строительстве, не соответствуют современным энергетическим требованиям, что приводит к повышенным тепловым потерям и, соответственно, большому расходу теплоты на отопление здания.

Реализация мероприятий по утеплению и реконструкции зданий с целью приведения ограждающих конструкций к современным требованиям позволяет обеспечить до 45% экономии тепловой энергии на отопление зданий.

Оптимизация работы системы отопления здания сводится преимущественно к автоматизации теплопотребления, что позволяет достичь ощутимого эффекта экономии тепла (до 20-30 %). Вместе с этим автоматизация позволяет существенно улучшить качество теплоснабжения, то есть подать потребителю тепловую энергию в соответствии с его потребностью, обеспечив необходимый комфорт.

Наиболее полно и эффективно задачи автоматизации могут быть реализованы с помощью автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов зданий (ИТП) с возможностью регулирования теплопотребления по желанию потребителя в зависимости от температуры наружного воздуха, назначения объекта и пр. Экономия при установке таких ИТП достигается за счет компенсации инертности источника тепла в моменты изменения температуры наружного воздуха (погодная компенсация), а также за счет возможности автоматического снижения температуры внутри здания в ночное время и в выходные дни (для административных зданий, учебных корпусов и т.п.).

На рисунке 8.2 показан внешний вид автоматизированного теплового пункта здания.

Рисунок 8.2 – Внешний вид теплового пункта

Автоматизированный тепловой пункт включает в себя:

· средства регулирования (регулировочные клапаны с функцией дистанционного управления);

· средства контроля (датчики температуры, давления и расхода теплоносителя);

· средства управления (электронные блоки-регуляторы, управляющие регулировочными устройствами в соответствии с заложенной программой регулирования на основании информации, поступающей от средств контроля);

· дополнительное оборудование (трубопроводы, теплообменники, насосы).

На рисунке 8.3 приведен пример схемы построения автоматизированного ИТП.

1 - сетчатый фильтр; 2 - датчик давления воды в трубопроводе; 3 - расширительный сосуд; 4 - водоподогреватель системы ГВС; 5 - водоподогреватель системы теплоснабжения; 6 - диафрагменный элемент; 7 - перепускной клапан; 8 - электронный регулятор; 9 - отопительный прибор; 10 - датчик температуры воды в трубопроводе; 11 - датчик температуры наружного воздуха; 12 - насос; 13 - регулятор перепада давления; 14 - регулирующий клапан с электроприводом; 15 - радиаторный терморегулятор; 16 - регулятор температуры с коррекцией по расходу.

Рисунок 8.3 – Схема автоматизации закрытой системы централизованного теплоснабжения здания при независимом присоединении отопления к тепловым сетям

В схеме на рисунке 8.7 погодную компенсацию расхода и температуры теплоносителя в системе отопления в зависимости от температуры наружного воздуха осуществляет одноканальный электронный регулятор (8), используя информацию датчиков температуры (10, 11) и управляя регулирующим клапаном (14), установленном в контуре греющего теплоносителя, и насосом (12) в контуре нагреваемой (водопроводной) воды системы отопления. Процесс регулирования может также корректироваться по дополнительно устанавливаемому в помещении датчику температуры внутреннего воздуха, учитывая инерционность здания и системы отопления.

Регулирование температуры воды в системе горячего водоснабжения (ГВС) выполняет регулятор температуры прямого действия с коррекцией по расходу горячей воды (16). Эта схема регулирования предпочтительна при резком периодическом изменении расхода нагреваемой воды.

Примененный в схеме регулятор обеспечивает быстрый нагрев воды при открытии даже одного водоразборного крана и мгновенно закрывает подачу греющего теплоносителя в водоподогреватель при прекращении водоразбора в системе ГВС.

Для стабилизации гидравлического режима в тепловых сетях и улучшения работы регулирующих клапанов в системах отопления и ГВС в схеме предусмотрен моноблочный регулятор перепада давления (13).

Перепускной клапан (7) устанавливается в том случае, если радиаторы отопления оборудованы терморегуляторами (15), и обеспечивает циркуляцию воды через насос в случае их полного закрытия.

Радиаторные терморегуляторы устанавливаются в системе отопления здания перед отопительными приборами на трубе, подающей в него горячую воду, и позволяют осуществлять автоматическое регулирование температуры воздуха в помещении. Терморегулятор настраивается на температуру воздуха от 6°С до 26°С и автоматически поддерживает заданную температуру, изменяя количество проходящей через отопительный прибор горячей воды и, соответственно, его теплоотдачу без использования электрической или другой внешней энергии.

Сокращая подачу "излишнего" тепла от отопительного прибора в периоды теплопоступлений от солнечных лучей, людей, электробытовых устройств термостат исключает перегрев помещения, обеспечивая в нем комфортную температуру воздуха и экономя при этом до 10-20% потребляемой на отопление энергии. Наибольший эффект достигается совместно с проведением теплосберегающих мероприятий, направленных на снижение теплопотерь здания, которые также описаны в этой главе.