ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ В ПРОЕКТИРОВАНИИ СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
Строительство и архитектура
УДК 697.317 DOI: 10.36979/1694-500X-2021-21-8-76-80
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ В ПРОЕКТИРОВАНИИ
СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
М.Т. Бердыбаева, Б.С. Ордобаев
Предложена комбинированная схема солнечного отопления и аккумулирования тепла с использованием тепло-
вого насоса, где в качестве низкопотенциального тепла применяется сбросная вода после теплообменников или
тепло грунта. Отмечены проблемы использования механической вытяжной вентиляции в помещении в период
обострения вирусных заболеваний. Даны рекомендации по проектированию системы вытесняющей вентиляции
с запретом использования рециркуляционного воздуха в приточных установках зданий в период распростране-
ния вирусных заболеваний. Отмечена перспективность разработки персональной вентиляции в помещениях
с постоянным нахождением людей. Предложено проектное решение низкотемпературной системы отопления
и солнечного горячего водоснабжения с использованием тепловых насосов, коэффициент преобразования
энергии которого равен 2–3. Разработаны энергосберегающие мероприятия по монтажу и конструкции наполь-
ного отопления, а также узел учета расхода тепла.
Ключевые слова: энергоэффективность; система отопления; кондиционирование воздуха, возобновляемые
источники энергии; тепловой насос; вентиляция.
ЗАМАНБАП ЖЫЛЫТУУ ЖАНА АБАНЫ КОНДИЦИЯЛОО СИСТЕМАЛАРЫН
ДОЛБООРЛООДО ЭНЕРГИЯНЫ НАТЫЙЖАЛУУ ПАЙДАЛАНУУ ЧЕЧИМИ
М.Т. Бердыбаева, Б.С. Ордобаев
Бул макалада күн менен жылытуунун жана жылуулук насосунун жардамы менен жылуулукту топтоонун айка-
лыштырылган схемасы сунушталган, анда жылуулук алмаштыргычтардан кийинки саркынды суу же жер кырты-
шынын жылуулугу төмөнкү сорттогу жылуулук катары колдонулат. Жугуштуу оорулар күчөгөн мезгилде бөлмөдө
механикалык сордуруучу желдеткичти колдонуу көйгөйлөрү белгиленген. Сунуштар жугуштуу оорулар жайыл-
ган мезгилде имараттардын жабдуу бөлүмдөрүндө айланма абаны колдонууга тыюу салуу менен, желдеткичти
сүрүп чыгаруу системасын долбоорлоо үчүн берилген. Адамдар дайыма болгон бөлмөлөрдө жеке желдетүүнү
иштеп чыгуунун келечеги белгиленген. Жылуулук насосторун пайдалануу менен, төмөнкү температурадагы жы-
лытуу системасын жана күн энергиясы аркылуу ысык суу менен камсыз кылуу үчүн долбоордук чечим сунуштал-
ган, анын энергияны конверсиялоо коэффициенти 2–3гө барабар. Жерди жылытууну, ошондой эле жылуулукту
керектөөнү өлчөөчү түйүндү орнотуу жана куруу үчүн энергияны үнөмдөө боюнча чаралар иштелип чыккан.
Түйүндүү сөздөр: энергияны натыйжалуу пайдалануу; жылытуу системасы; абаны кондициялоо; энергиянын
калыбына келүүчү булактары; жылуулук насосу; желдетүү.
ENERGY EFFICIENT SOLUTIONS IN THE DESIGN
OF MODERN HEATING AND AIR CONDITIONING SYSTEMS
M.T. Berdybaeva, B.S. Ordobaev
The article proposes the combined scheme of solar heating and heat storage using a heat pump, where waste water
after heat exchangers or ground heat is used as low-grade heat. The problems of using mechanical exhaust ventilation
in the room period of exacerbation of viral diseases are noted. Recommendations are given to design the systems
of displacing ventilation, prohibit the use of recycling air in the supply plants of buildings during the spread of viral
diseases. The prospects for the development of personal ventilation in rooms with constant presence of people are
noted. A design solution is proposed for a low-temperature heating system and solar hot water supply using heat
pumps, the energy conversion coefficient of which is 2–3. Energy-saving measures have been developed for
the installation and construction of floor heating, as well as a heat consumption metering unit.
Keywords: energy efficiency; heating; air conditioning; renewable energy; thermal pump; ventilation.
76 Вестник КРСУ. 2021. Том 21. № 8
М.Т. Бердыбаева, Б.С. Ордобаев
Энергоэффективность зданий в строитель-
стве – это не только экономное расходование ре-
сурсов, теплоизоляция зданий, но и разработка
энергосберегающих проектов систем отопления
и кондиционирования воздуха, где рассматрива-
ются способы получения, распределения и ис-
пользования энергии. На стадии проектирования
систем отопления и кондиционирования воздуха
зданий необходимо учитывать рациональное ис-
пользование энергетических ресурсов, соблю-
дение требований к охране окружающей среды
и безопасности жизнедеятельности человека.
В Кыргызской Республике на 2018–2040 гг.
определены основные направления развития
городов и сел, основанные на строительстве ка-
чественных зданий. В национальной стратегии Рисунок 1 – Принципиальная схема
подчеркивается, что необходима реконструк- системы отопления с ТН
ция старого жилого и нежилого фонда. Однако при пониженном потреблении энергии:
неэффективно вкладывать средства на новое 1 – тепловой насос; 2 – солнечный коллектор;
строительство без разработки энергосберегаю- 3 – сезонный бак-аккумулятор тепла;
щих систем и инженерного обеспечения зданий. 4 – теплообменник, установленный в грунте;
При выпуске проектной документации по строи 5 – нагревательные приборы и системы отопления;
тельству многоэтажных комплексов, дополни- 6–12 – теплообменники; 13 – душевая;
тельным разделом нужно разрабатывать энер- 14–16 – циркуляционные насосы; 17 – системы,
гопаспорт зданий и выпускать его в комплекте использующие тепло уходящего воздуха;
с рабочими чертежами. 18 – вентиляционный выброс;
В энергопаспорте зданий должны быть ука- 19 – подача холодной воды; 20 – сброс воды
заны расчетные показатели энергетической эф-
фективности зданий и класс здания – для энерге- отопления и кондиционирования воздуха явля-
тической сертификации. А класс энергетической ется использование в системе тепловых насо-
эффективности здания означает уровень по- сов (ТН). ТН использует тепло грунта и тепло
требления удельного расхода тепловой энергии удаляемого вентиляционного воздуха. Принци-
за отопительный период. Поэтому для строи- пиальная схема ТН показана на рисунке 1.
тельства современных энергоэффективных зда- В этой схеме предусмотрено параллельное
ний изначально следует проектировать энерго- присоединение источников теплоты к контурам
эффективные системы солнечного низкотем- ТН, благодаря чему контуры могут работать как
пературного отопления и кондиционирования автономно, так и в комбинированных режимах.
воздуха. Национальной программой энергосбе- В схеме предусмотрено снижение потребления
режения в КР установлены нормы энергопотреб незамерзающей жидкости. Установки позволяют
ления для зданий по классу энергоэффективно- осуществить множество различных комбинаций
сти. Целью этого документа является снижение режимов работы солнечного отопления и акку-
энергопотребления и увеличение доли исполь- мулирования при различных температурных
зования возобновляемых источников энергии режимах, сочетая работу системы и ТН, исполь-
(ВИЭ). Преимущества технологий, использую- зующего в качестве низкопотенциального тепла
щих ВИЭ, связаны не только с малыми затрата- отработанную воду или тепло грунта.
ми энергии в системах жизнеобеспечения зда- Грунтовые теплообменники 4 связывают
ний и сооружений, но и их экологической чисто- теплонасосное оборудование с грунтовым мас-
той и автономностью источника. сивом. Кроме “извлечения” тепла земли, грун-
Одним из важных решений в проектирова- товые теплообменники могут использоваться
нии энергоэффективных современных систем и для накопления тепла (или холода) в грунтовом
Вестник КРСУ. 2021. Том 21. № 8 77Строительство и архитектура
Рисунок 2 – Принципиальная схема обвязки тепловых насосов с солнечными коллекторами
и баком аккумулятором и системой напольного отопления
массиве. Такую систему можно запроектировать систем в интеграции с низкотемпературными
в комбинации с кондиционированием воздуха, системами отопления в здании считается энер-
использующую тепло уходящего воздуха. гоэффективным решением и имеет большую
В последнее время в связи с эпидемией ви- перспективу [2–4]. При проектировании солнеч-
русных заболеваний есть проблемы с исполь- ных установок важно правильно рассчитать угол
зованием механической вентиляции. Для ее ре- наклона солнечных коллекторов. Солнечные
шения рекомендуется проектировать системы коллекторы встраиваются в конструкцию кры-
вытесняющей вентиляции, которые препятству- ши зданий под углом 300 для летнего времени,
ют распространению вирусов [1]. Запретить ис- и 500 – для зимнего времени.
пользование рециркуляционного воздуха в при- Принципиальная схема обвязки тепловых
точных установках вентиляции зданий в период насосов с солнечными коллекторами и баком-ак-
распространения вирусных заболеваний. В каче- кумулятором и системой напольного отопления
стве перспективного инженерно-технического приведена на рисунке 2.
решения предложена разработка систем персо- Солнечные коллекторы можно устанавли-
нальной вентиляции в помещениях с постоян- вать на крыше здания и использовать как ис-
ным нахождением людей. При этом необходимо парительные элементы для теплового насоса,
обеспечить качественную воздухоподготовку при этом коэффициент преобразования энергии
и не допускать подмеса загрязненного воздуха. в системе возрастет до 3–5. Энергоэффектив-
В климатических условиях Кыргызста- ность работы подобных комбинированных сис
на проектирование солнечных нагревательных тем увеличится еще больше, если само здание
78 Вестник КРСУ. 2021. Том 21. № 8М.Т. Бердыбаева, Б.С. Ордобаев
Рисунок 3 – Конструкция
низкотемпературного отопления:
1 – трубы теплого пола; 2 – цементная стяжка;
3 – сетка арматурная; 4 – утеплитель; Рисунок 4 – Монтажная схема
5 – пароизоляция; 6 – финишное напольное отопление; напольного отопления
7 – плита основная; 8 – демпферная лента
изначально будет обладать высокими теплоза- цокольного этажа с уклоном 0,002 в сторону
щитными характеристиками. опорожнения. Трубопроводы магистрали при-
В данной схеме теплоноситель нагревает- няты в исполнении ГОСТ 3262–75(94), где при-
ся в солнечных коллекторах и аккумулируется няты стальные электросварные прямошовные
в баках-накопителях, далее подается в систему трубы диаметром выше 50 мм – по ГОСТ 10704–
низкотемпературного отопления. В облачную 91(93) с изоляцией типа К-FLEX с толщиной
погоду, или при необходимости увеличения тем- 20 мм. Открыто прокладываемые трубопроводы
пературы теплоносителя в системе, к работе покрываются антикоррозийным масляно-битум-
подключается тепловой насос. Когда температу- ным покрытием в один слой по грунту марки
ра наружного воздуха опускается ниже –20 0С, ГФ-021 по ОСТ 6-10-426–79 и краской БТ-177
то температуру теплоносителя в баках аккуму- в два слоя. Удаление воздуха из системы
ляторах поддерживают электрические ТЭНы. отопления осуществляется воздушными крана-
Важно отметить роль работы единого автома- ми на высших точках системы (на полотенцесу-
тического модуля управления системой отоп шителях и стояках верхнего этажа).
ления, который будет считывать информацию Узел установки приборов учета и узел
со всех температурных датчиков, и соответ- прохода труб через перекрытие приведены на
ственно, будет способствовать оптимальному рисунке 5, где показаны поквартирные узлы
режиму работы данной системы. Учет расхода установки расходомера марки “Ul TREFLOW”,
воды в системе осуществляет водомер. Счетчи- диаметром подводки 20 мм, Qп = 1,5 м3/ч с теп
ки поквартирного учета потребляемого тепла ловычислителем “MULTiCal”. Квартирная сис
устанавливаются в коммуникационной шахте. тема отопления соединяется с подающим Т1
Схема конструкции низкотемпературного отоп и обратным Т2 главными стояками, которые ве-
ления приведена на рисунке 3. дут к тепловому насосу и бакам-аккумуляторам.
На рисунке 4 трубы теплого пола крепятся На подающем трубопроводе Т1 устанавливается
к арматурной сетке 50×50 мм, толщина армату- запорный клапан марки АSV-M, на обратной ли-
ры 2–5 мм. Цементная стяжка над верхом тру- нии Т2 – балансировочный клапан марки ASV-P,
бы выступает на 3 см. Утеплитель плотностью которые работают в паре для поддержания
40 кг/м3 с толщиной не менее 30 мм. В качестве постоянного перепада давления в квартирной
пароизоляции можно использовать пергамин, системе отопления, независимо от колебания
либо полиэтиленовую клеенку. давления в системе в целом по зданию. Кро-
Разводящие магистрали системы отопле- ме этого, эти клапаны позволяют отключать
ния рекомендуется прокладывать под потолком квартирную систему отопления при необхо-
Вестник КРСУ. 2021. Том 21. № 8 79Строительство и архитектура
Рисунок 5 – Узел установки приборов учета
димости слива воды в дренажную систему. Литература
При проходе стояков Т1 и Т2 и дренажных тру- 1. Табунщиков Ю.А. Вентиляция зданий – время
бопроводов через межэтажные плиты перекры- новых знаний / Ю.А. Табунщиков // АВОК.
тия закладывается гильза (футляр), выступаю- 2020. № 4. С. 4–6.
щая на 20 мм над полом. 2. Бердыбаева М.Т. Перспективы развития сол-
При проектировании энергоэффективных нечной энергии в Кыргызской Республики /
зданий [5, 6] с системами отопления и кондици- М.Т. Бердыбаева, А.Дж. Обозов // Матер.
онирования воздуха, необходимо руководство- межд. форума “Возобновляемая энергетика:
ваться следующими документациями: СНиП пути повышения энергетической и экономи-
2.04.05–91 “Отопление, вентиляция и кондицио- ческой эффективности” – REENFOR-2014:
нирования воздуха”, СНиП КР 23-02–00 “Строи материалы Всеросс. науч. конф. и IX науч.
тельная климатология, СНиП КР 23-01:2009 молод. школы 11–14 ноября 2014 г. М.: Изд-во
“Строительная теплотехника”, МСН 3.02- МГУ им. Ломоносова – университетская кни-
04–2004 “Здания жилые и многоквартирные”, га, 2014.
СНиП КР 31-06–2001 “Административные и бы- 3. Бердыбаева М.Т. Внедрение комбинирован-
товые здания”. ных солнечно-теплонасосных установок. Опыт
В результате изучения современных энер- Киргизии – 107 / М.Т. Бердыбаева // Специали-
гоэффективных технологий, а также опыта ис- зированный журнал. 2017. № 4. С. 52–54.
следований и проектирования комбинированных 4. Бердыбаева Э.Н. Энергоэффективные техно-
систем с теплонасосными установками и ис- логии в теплоснабжении зданий с использо-
пользованием ВИЭ разработан ряд рекоменда- ванием тепловых насосов. Опыт Киргизии /
ций: использовать систему паспортизации каж- М.Т. Бердыбаева // Специализированный жур-
нал. 2020. № 5. С. 30–33.
дого объекта строительства, где будут отраже-
5. Шефер Ю.В. Технология строительства энер-
ны показатели энергетической эффективности
гоэффективных сейсмоустойчивых малоэтаж-
решений по инженерному обеспечению зданий. ных каркасных зданий с применением моно-
Использование низкотемпературного отопления литного полистиролбетона / Ю.В. Шефер,
совместно с солнечными установками и тепло- С.В. Романенко, А.Г. Кагиров, А.О. Чулков,
вым насосом в 2–3 раза повышает эффектив- Б.С. Ордобаев // Вестник КРСУ. 2017. Т. 17.
ность работы системы в целом. Автоматика № 5. С. 180–183.
управления и учет расхода тепла есть неотъем- 6. Шефер Ю.В. Перспективы применения по-
лемая часть энергосберегающего проекта. Кон- листиролбетона при строительстве каркасно-
диционирование воздуха помещений, исполь- монолитных энергоэффективных зданий
зующих принципы вытесняющей вентиляции, в сейсмоопасных районах / Ю.В. Шефер,
персональной вентиляции, качественной возду- С.В. Романенко, Б.С. Ордобаев, Н.В. Сураегин //
хоподготовки повышает качество жизнедеятель- Вестник КРСУ. 2017. Т. 17. № 1. С. 177–180.
ности людей.
80 Вестник КРСУ. 2021. Том 21. № 8Вы также можете почитать
