10685

А.А. Смыков, М.С. Степанов, С.А. Говязина, К.Д. Воробьёв

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПАССИВНЫХ СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ ПРИ ЛУЧИСТОМ ОТОПЛЕНИИ

Внастоящее время в мире остро стоит проблема энергосбережения, экономии энергетических ресурсов и энергоэффективности активных и пассивных систем обеспечения микроклимата (СОМ). На территории Российской Федерации одним из основных потребителей тепловой энергии являются помещения производственного назначения, около 25%

[1].Одним из наиболее эффективных мероприятий по снижению потребляемых тепловых ресурсов зданием и при этом обеспечивающее комфортное пребывание людей в нем [2, 4], является применение систем лучистого отопления.

Но выбор активных СОМ здания не является основным решением данной проблемы, так же большую роль в энергосбережении играет правильно выбранные пассивные СОМ.

Наиболее правильным решением будет необходимость учитывать не только климатические особенности климатическограйона, но и

экономические такие как стоимость тепловой энергии Cтепл, руб./Гкал и стоимость утепляющего слоя ограждающей конструкции Cтепл, руб.

Вкачестве объекта исследования было выбрано производственное здание с административно-бытовой частью ООО «Флайг+Хоммель». Данное здание оборудовано системой лучистого отопления, которая сконструирована на основе методических материалов разработанных коллективом авторов. В качестве отопительных приборов используются водяные инфракрасные излучатели марок Helios 750 и Flower 125.

Приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента

теплозащитной оболочки здания в целом Rопр , м2·ºС/Вт, без учета

теплотехнических неоднородностей, сводится к определению условного сопротивления теплопередаче однородной части фрагмента

теплозащитной оболочки здания i-го вида Rоусл , м2·°С/Вт, которое рассчитывается по формуле [5]:

101

где: Rs – термическое сопротивление слоя однородной части фрагмента, м2·°С/Вт; αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2·°С); αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2·°С) [5].

Удельная теплозащитная характеристика здания kоб, Вт/(м3·°С), равна:

где: Rопр,i – приведенное сопротивление теплопередаче i-го фрагмента

теплозащитной оболочки здания, м2·°С/Вт; Aф,i – площадь соответствующего фрагмента теплозащитной оболочки здания, м2; Vот – отапливаемый объем здания, м3; nt,i – коэффициент учитывающий отличие внутренней или наружной температуры у конструкции от принятых в

Экономия денежных средств, которая достигается за счет разности потерь тепловой энергии через ограждающие конструкции при различных вариантах толщины улепляющего слоя, с учетом климатических и тарифных условий, определяется по формуле:

где Cтепл – действующий тариф на тепловую энергию, руб./Гкал. Бездисконтный срок окупаемости Tок, лет, рассчитывается по формуле

теплоизоляционного материала и затрат на монтажные работы, определяемый по формуле:

102

Стоимость работ для региона принимаем по территориальным единичным расценкам на строительные работы. Стоимость утеплителя принимаем по средним расценкам по региону. Стоимость тепловой энергии принимаем по тарифу на текущий период в соответствующем регионе.

Прогнозируемый срок окупаемости инвестиций в утепление стен здания суда, который необходимо рассчитывать с учетом нормы дисконта р, %, принимаемая в размере не менее действующей ключевой ставки Центрального банка Российской Федерации определяется по формуле:

Максимальный дисконтированный срок окупаемости мероприятий по утеплению устанавливается по согласованию с собственником строения

Туст, лет, но не более 15 лет.

Экономия денежных средств за установленный период с учетом

В качестве примера расчёта экономической эффективности утепления контура здания было принято здание склада сухого хранения с административно-бытовой частью ООО «Флайг+Хоммель» в г. Заволжье, размеры здания в плане – 72 на 66 метров. Здание имеет отапливаемый

объём Vот = 36288 м3; площадь стен Aф стен = 2484 м2; площадь покрытия Aф покр = 4032 м2; площадь пола Aф пол = 4032 м2; площадь светопрозрачных ограждающих конструкций Aф ветопрозр = 556 м2.

Проведем расчет по данной схеме для шести городов при изменении толщины утеплителя с 0,01 до 0,3 м с шагом 0,01 м, принимаем утеплитель с коэффициентом теплопроводности λ = 0,04 Вт/(м·°С).

Расчет удельной теплозащитной характеристики здания kоб, Вт/(м3·°С) проведён по формуле 2. Расчет срока окупаемости капитальных вложений на утепление, при различных вариантах толщины утепляющего слоя определяется по зависимости 9. Расчёт произведён для различных районов строительства (г. Заволжье, г. Хабаровск, г. Орск Оренбургской области, г. Красноярск, г. Сургут, г. Якутск) [6].

Таблица 1 - Исходные данные для расчёта срока окупаемости

103

При анализе полученных данных можно сделать вывод, что при учете экономических данных региона, значение экономически- обоснованного слоя теплоизоляционного слоя меньше толщины утеплителя определяемой по действующей методике, что является необоснованными затратам.

Литература

1.Башмаков, И.А. Анализ основных тенденций развития систем теплоснабжения в России и за рубежом [Текст] / И.А. Башмаков // Новости теплоснабжения №2 (90) – Москва, 2008. – С. 33-60.

2.Бодров, В.И. Температурный режим наружных ограждений помещений с системами отопления на базе газовых инфракрасных излучателей [Текст] / В.И. Бодров, Л.Ю. Михайлова, А.А. Смыков // Приволжский научный журнал № 2 (34) – Н.Новгород, 2015. – С. 58–64.

3.Бодров, В.И. Исследование систем лучистого отопления на базе низкотемпературных инфракрасных излучателей [Текст] / В.И. Бодров, М.В. Бодров, А.А. Смыков // Приволжский научный журнал № 3 (51) –

Н.Новгород, 2019. – С. 52–57.

4.Бодров, М.В. Определение экономического преимущества использования лучистых систем отопления на базе водяных инфракрасных

излучателей [Текст] / В.Ю. Кузин, М.С. Морозов, А.А. Смыков // 104

Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции. Сборник докладов VIII Всероссийской научно-технической конференции, посвященной столетию МИСИ-МГСУ – Москва, 2020. – С. 114–19.

5. Свод правил: СП 131.13330.2020 Строительная климатология. Актуализированная редакция «СНиП 23-01-99* Строительная климатология» [Текст]: нормативно-технический материал. – Москва: [б.и.], 2021. – 110 с.

6. Свод правил: СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003 [Текст]: нормативно- технический материал. – Москва: ФАУ «ФЦС», 2012. – 95 с.

М.В. Бодров, А.Е. Руин, В.В. Сухов

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СВИНОВОДЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Внастоящее время в сельском хозяйстве, особенно в свиноводческих комплексах, наблюдается повышенное энергопотребление, в результате чего наблюдается понижение рентабельности мясного животноводства.

ВННГАСУ под руководством профессора В.И. Бодрова была создана научная школа по созданию пассивных систем обеспечения параметров микроклимата (СОМ) зданий производственного и сельскохозяйственного назначения. Разработанная методическая база (СОМ) позволяет круглогодично поддерживать в животноводческих

зданиях расчетную температуру внутреннего воздуха tв без применения искусственных источников тепловой энергии [1…3]. Источники тепло-, влаго- и газовыделений, а также схемы потоков теплоты, влаги, наружного

ивнутреннего воздуха в помещениях свиноводческих комплексов показаны на рисунке 1.

105

Рисунок 1 - Общая теплофизическая модель свиноводческого комплекса

Основное положение теории указывает, что в неотапливаемых свиноводческих комплексах в холодный период года имеются постоянные биологические тепловыделения от животных (Qб) теплофизические параметры наружных ограждений должны обеспечивать такой удельный тепловой поток через них, чтобы при расчетной температуре наружного воздуха tн предотвратить переохлаждение животных (ΣQ = 0). Предложенная трактовка энергетического баланса здания, имеющего конкретное функциональное назначение, обосновывает принятие за основу

где F = Fст + Fпокр – площадь наружных стен и покрытия, м2; m – коэффициент, учитывающий долю теплопотерь через полы, подземные

или обвалованные части зданий: m = 0,03…0,05 для надземных; m = 0,08…0,10 с обваловкой ≈ 0,5 высоты наружных стен; m = 0,25…0,30 для полностью заглубленных или обвалованных зданий.

где qж – явная удельная теплота, выделяемая животным, Вт [2, 3]; k1 – коэффициент на температуру воздуха в помещении [2]; k2 – коэффициент, учитывающий фактическое число животных в помещении [2]; k3 – коэффициент, учитывающий тепловыделения животных в ночное время:

неотапливаемыми зданиями ввиду потребности удалять влагу, выделяемую в процессе жизнедеятельности. Выделяемая свиньями и поросятами jж, г/ч, приведено в справочной [1…3] и ветеринарной литературе.

Наружная расчетная температура tнр , начиная с которой требуются

затраты теплоты на нагрев приточного воздуха, определяется из теплового баланса каждого конкретного животноводческого здания по формуле:

теплоты на подогрев приточного воздуха подаваемого в помещение содержания свиней изменяется от 0 до Qнаг. Когда tн > tнр , в помещении

имеются теплоизбытки.

Зависимости (1), (2) и (6) справедливы только при расчетной nр заполняемости помещений свиноводческих комплексов. На практике степень заполнения помещений а изменяет и бывает ниже расчетной. По этой причине в животноводческих зданиях должны предусматриваться системы по восполнению недостатков биологической теплоты при нерасчетном заполнении помещений животными (nд). При a = nд/nр увеличение мощности систем теплоподачи (систем дополнительного

а температура наружного воздуха, начиная с которой в помещениях начинается отрицательный тепловой баланс, tнра , °С, равна:

107

Общее потребление количества теплоты Qот складывается из затрат на нагрев минимального количества приточного воздуха в холодный

Для пополнения недостатка теплоты Qотда , помещения содержания

свиней и поросят, предлагается применять системы лучистого отопления с применением водяных инфракрасных излучателей. В предлагаемых системах в качестве отопительных приборов применяются излучающие профили. В качестве теплоносителя используется горячая вода, подготовленная в котельной или при помощи возобновляемых источников энергии (tг = +30…+150 °C). Принцип работы системы заключается в том, что тепловая энергия передаётся от теплоносителя к излучающему профилю, который, начинает излучать электромагнитные волны в инфракрасном диапазоне, что обеспечивает отопление обсуживаемого помещения за счет нагрева ограждающих конструкций. Преимуществами применения систем лучистого отопления в свиноводческих комплексах вместо традиционных конвекционных и воздушных систем являются: короткое время реагирования, что обеспечивается низкой тепловой инерцией; за счет низкого количества теплоносителя обеспечивается простое и эффективное регулирование системы; возможность создания локальной системы отопления, за чет направленной подачи теплового потока в рабочую зону обслуживаемого помещения; в связи уменьшения длинны трубопроводов упрощается монтаж системы; возможность применения возобновляемых источников энергии; благодаря минимизации конвективных процессов, существенно снижается возможность появления сквозняков и пылевых масс в воздухе рабочей зоны; экономия пространства; долгий срок эксплуатации.

В Учебно-научно-исследовательском центре «Системы отопления с использованием низкотемпературных инфракрасных излучателей» ННГАСУ (далее – УНИЦ «СОНИИ») авторским коллективом были проведены исследования теплотехнических свойств потолочных подвесных излучающих профилей Helios 750 (завод-изготовитель фирма

ООО «Флайг+Хоммель»), выполненных из анодированного алюминиевого сплава AlMgSi0.

Результаты исследований по определению удельной тепловой мощности на один погонный метр излучающего профиля Helios 750 приведены на рисунке 2 и в таблице 1.

108

В заключении можно отметить, что преимуществом применения систем лучистого отопления в свиноводческих комплексах является передача теплоты непосредственно поверхностям ограждающих конструкций в обслуживаемых помещении (в том числе поверхности тела животных) без нагрева воздуха помещения, что благотворно влияет на ветеринарные показатели продуктивности свиноводства. За счет равномерного распределения температуры воздуха по высоте обслуживаемого помещения, исключается возможность перегрева верхней и недогрева нижней зоны, что также положительно сказывается на продуктивность свиней.

Литература 1. Бодров, М.В. Микроклимат производственных

сельскохозяйственных зданий и сооружений [Текст]/ В.И. Бодров, М.В. Бодров, Е.Г. Ионычев, М.Н. Кучеренко. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2008. –

623 с.

109

2. Бодров, М.В. Отопление и вентиляция животноводческих и птицеводческих зданий [Текст]/ М.В. Бодров. – Н. Новгород: ННГАСУ,

2012. – 145 с.

3. Бодров, В.И. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха производственных сельскохозяйственных зданий [Текст]/ В.И. Бодров, Л.М. Махов, Е.В. Троицкая. – Москва: Издательство АСВ, 2014. – 240 с.

М.С. Морозов, В.В. Окишева, А.Д. Краснослов, М.Ю. Земляникин

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ УВЕЛИЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ В МНОГОКВАРТИРНЫХ ЖИЛЫХ ДОМАХ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ В НИХ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА

Понятие эффективности системы отопления было впервые введено известным советским ученым, доктором технических наук Богословским В. Н [1], которое является, по сути, вероятностной характеристикой. Эффективность системы отопления состоит из трех составляющих: надежности, устойчивости и обеспеченности параметров микроклимата.

Инженеру или специалисту, занимающемуся капитальным ремонтом систем отопления многоквартирных жилых домов, необходимо принимать определенные решения, связанные в первую очередь с определением типа системы отопления (однотрубная или двухтрубная система), особенно это актуально при аварийном состоянии трубопроводов, арматуры и самих нагревательных приборов, так как систему придется проектировать практически с «нуля». При этом вопросы, связанные с экономической составляющей капитального ремонта, в данной статье не затрагиваются. С одной стороны вопрос выбора однотрубной или двухтрубной системы отопления кажется однозначным, например, если в здании уже была однотрубная система отопления, то зачем ее менять на двухтрубную и наоборот? Но это не научный подход, а скорее обывательский. То, что было спроектировано десятки лет назад в настоящее время могло претерпеть значительные изменения, появилось новое оборудование, арматура, системы автоматизации и иные технологические достижения.

В данной статье авторами была сделана попытка рассмотреть различные виды системы отопления только с точки зрения их эффективности.

Так как эффективность Э является вероятностной характеристикой, то она не может быть равной единице, однако с Э = 1 удобно сравнивать абсолютно все внутренние системы теплопотребления здания.

110