В.М. Степанов, Н.С. Писемская,
г. Тула, Тульский ГУ
Здания являются сложным объектом тепло-массообмена, его тепловлажностный и воздушный режимы формируются под влиянием внешних метеорологических воздействий, внутренних поступлений, совместной работы защитной оболочки и инженерных систем.
На сегодняшний день обозначился круг задач, при решении которых возможно добиться значительной экономии тепловой энергии:
Первая задача решается на уровне создания новых проектов, тогда как для решения второй, третьей и четвертой задач необходимо проведение исследования реального теплового режима помещения конкретных условиях эксплуатации обследуемого здания.
Эта задача может быть решена с помощью тепловизионных обследований. (фотографирование здания в инфракрасных лучах, что позволяет выявить места наиболее интенсивных утечек тепла. Это обычно стыки панелей, радиаторные ниши, оконные проемы и т.д.).
Кроме того, тепловизионный метод дает возможность определить суммарные потери тепловой энергии через ограждающие конструкции включая окна. Определение теплопотерь через окна представляет значительные трудности из-за оптических особенностей стекла и, в частности, зависимости его коэффициента излучения от угла, под которым производится наблюдения и ряда других факторов которые необходимо учитывать при определении реальной температуры стекла по термограммам.
Следует обратить внимание, что тепловизионный метод позволяет по термограмме наружных стен здания определить нарушения в функционировании системы отопления (например, возникшие за счет установки дополнительных отопительных приборов в различных помещениях и на закрытых лоджиях).
Кроме перечисленных задач тепловизионный метод позволяет обнаружить различные неисправности в отопительной системе носящий локальный характер (например, различные места засорения), и определить размеры поврежденных участков. Устранение дефектов такого рода может привести к стабилизации теплового режима в помещении без особых затрат. Поэтому, прежде чем приступать к трудоемким и дорогостоящим работам по утеплению здания необходимо исправить все легко устраняемые причины нарушения его нормативного теплового режима.
На основании анализа полученных данных по общему тепловому балансу, разрабатываются рекомендации для каждого помещения, направленные на минимизацию тепловых потерь и нормализацию теплового режима.
Тепловизионный метод позволяет производить оценку тепловой ситуации здания, т.е.при термографировании учитываются теплопоступления как от систем отопления так и от других источников тепловой энергии (люди, освещение, бытовые приборы).
Значительный резерв экономии тепла заключается в рациональном использовании тепловой энергии с этой целью необходимо изыскать оптимальный режим теплопотребления.
Здания высших и средних учебных заведений характеризуются отсутствием выделением вредности и влаги кроме как от присутствующий людей. Имеют периодический режим эксплуатации (рабочее и нерабочее время, когда люди в здании отсутствуют). Для таких объектов целесообразно снижать подачу тепла в систему отопления в нерабочее время (ночные часы и выходные дни), поскольку тепловые условия в них возможно поддерживать только в рабочее время по требованиям теплового комфорта, в рабочее время допускается понижение температуры воздуха помещений до минимальных тепловых условий, обеспечивающих сохранность строений.
На основании тепловизионного обследования помещений можно произвести оценку потерь через ограждения данного помещения, а при составлении теплого баланса помещения, оценить долю каждого вида теплопотерь и разработать рекомендации по устранению наиболее существенных.
В учебных корпусах университета, где люди находятся только в рабочее время, в остальное время (ночью и выходные дни) нет необходимости поддерживать температуру помещения +18...+20°С, она может быть снижена до +5...+10°С, что даст существенную реальную экономию тепла.
При шестидневной рабочей неделе и 11 часовом пребывании людей в помещениях нормальный режим отопления потребуется в течении 66 часов из общего числа часов за неделю, в остальные 102 часа температура может быть снижена до +5°С ночью и +10°С днем в нерабочие дни.
Экономия тепла за счет этого достигает 15%.
В связи с тем, что общее количество часов в различных режимах работы для водяной и воздушной систем отопления одинаково, не имеет смысла учитывать вид системы при определении расхода тепла. Однако следует отменить, что свойства воздушной системы отопления быстро изменять теплоотдачу в помещении делает ее экономически целесообразной при использовании дежурного отопления.
При переводе на режим дежурного отопления в большинстве случаев с традиционными системами отопления обеспечить режим восстановления комфортной температуры возможно только с использованием режима напора, т.е. форсированным увеличением мощности системы отопления, что повлечет за собой длительную работу оборудования в нестационарных режимах, которые характеризуются большим количеством отказов.
При использовании комбинированной системы отопления (базисная - водяная, догревающая - воздушная) таких проблем не возникает.
На сегодняшний день сложилось мнение о пониженных гигиенических условиях в помещении с воздушным отоплением. Это мнение основывается на ошибочном представлении о том, что температура поверхности ограждений при воздушной системе отопления ниже, а температура воздуха выше, чем в помещениях, оснащенных другими системами.
В действительности в помещениях, имеющих это отопление, происходит сложный теплообмен.
Нагретый воздух передает в первую очередь часть тепловой энергии по толку отапливаемого помещения. Эта энергия, преобразуясь в лучистую в свою очередь передается полу, наружным и внутренним стенам помещения. Некомфортные условия будут наблюдаться только в режиме напора помещений.
В связи с тем, что в учебных корпусах ТулГУ №6 и 8 имеются элементы приточной вентиляции, именно для них был выполнен расчет расхода тепла на отопление при работе комбинированной системы отопления.
Для воздушной системы отопления (догревающей) учитывался режим напора - достаточно быстрый, в связи с безынерционностью данной системы. В этот период воздушное отопление работает в форсированном режиме, с тепловой нагрузкой, составляющие 1,5 - 1,8 номинальной.
Результаты показывают, что за счет использования указанной системы, экономия тепла составляет примерно 15%.