Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


Использование электрической энергии при квартирном отоплении

Коэффициент использования топлива при вы работке электроэнергии, которая производится пока в основном на тепловых электрических станциях, составляет не более 40%. Вместе с тем при получении тепловой энергии в генераторах тепла, применяемых для центрального и квартирного отопления, коэффициент использования топлива в зависимости от его качества, совершенства конструкции генератора тепла и условий эксплуатации .находится в пределах 60—85%. Поэтому при всех прочих равных условиях непосредственно преобразовывать электроэнергию в тепло для возмещения теплопотерь помещения нецелесообразно, так как отопление При этом будет обходиться значительно дороже. Кроме того, в некоторых районах страны наблюдается недостаток электроэнергии для промышленных целей, освещения, телевидения и т. п.

При наличии достаточного количества электроэнергии ее прежде всего следует использовать для приготовления пищи, так как при этом значительно улучшается состояние воздушной среды в квартире и, кроме того,, процесс приготовления пищи может быть автоматизирован и усовершенствован. Электроэнергию удобно использовать для приготовления горячей воды на бытовые нужды.

Преимущественное использование электроэнергии для теплоснабжения в сельских населенных местах будет способствовать более интенсивному повышению их благоустройства. Кроме того, снабжение топливом сельских населенных мест часто связано с большими трудностями, которые устраняются при замене его электрод энергией.

В развитых в техническом отношении зарубежных странах, особенно в тех, где по климатическим услови: ям требуется летнее охлаждение жилищ (например, США), электрическая энергия широко применяется не только для - приготовления пиши и водоснабжения, но И для клиМатиэации и, в частности, отопления зданий. В США, например, в 1971 г. отопление Влектричеством использовалось и 31% новых домов, рассчитанных на одну семью, в 1974 г. — в 49%, а в 1976 г. — уже в 60% [41].

Для уменьшения расхода электроэнергии часто применяют тепловые насосы, позволяющие использовать тепло низкого потенциала (удаляемого вентиляционного, наружного воздуха и т.п.). Электрические отопительные приборы в жилых домах, как правило, подключаются к сети через квартирный электрический ввод ц счетчик, в связи с чем система отопления получается квартирной. ; [

Применение таких установок целесообразно и в нашей стране. В некоторых районах, богатых электроэнергией (Красноярск, Братск), а также в районах, где нет местного топлива, а доставка привозного топлива сложна (г. Мирный), уже сейчас оказывается целесообразным применение электрической энергии для отопления с прямым преобразованием ее в тепло. Основные преимущества их состоят в легкости автоматического покомнатного регулирования теплоотдачи отопительных приборов и возможности учета расходуемой на- отопление электрической энергии, оплачиваемой по счетчику.

Проведенные Красноярским Промстройниипроектом сравнительные натурные исследования показывают, что п жилом доме, оборудованном электрическим отоплений см, годовой расход тепла уменьшается на 30% но сравнению с его расходом в доме, оборудованном центральной системой водяного отопления. Особенно большая экономия получается в теплый период отопительного сезона, когда бытовые тепловыделения и теплопоступления от солнечной радиации в квартире составляют большую долю ее теплопотерь.


Тепло, получаемое от электрических отопительных приборов, значительно дороже тепла от традиционных генераторов тепла, поэтому охлаждающиеся конструкции домов при электрическом отоплении должны иметь меньшие теплопотерн; это наглядно показывают экономические расчеты по приведенным затратам.

Указанное обстоятельство должно учитываться в процессе проектирования зданий как при выборе его формы, планировки и остекления, так и При определении термического сопротивления ограждений. Б частности, в малоэтажном строительстве в целях снижения расх&дЬ тепла на отопление вместо одноквартирных домов рекомендуется применять двух- и четырехквартириые, поскольку они При прочих равных условиях имеют на 15 — 20% меньшие теплопотери.

Для электрического отопления квартир существует много разнообразных электроотопительных приборов. Всего в СССР их ежегодно выпускается более 2 млн. в ассортименте более 30 типоразмеров [32]. Характеристика некоторых йз них приведена в табл. 1.3.

Наилучшими электроотопнтельными приборами из приведенных по санитарно-гигиеническим показателям и пожарной безопасности являются маслонаполиенные электрораднаторы. Эти переносные приборы имеют емкость, заполненную маслом, которое подогревается с помощью трубчатых электронагревателей (ТЭНов). Поверхность электрорадиаторов нагревается горячим маслом, циркулирующим в емкости за счет естественной конвенции и таким образом передающим тепло от ТЭНа. Приборы снабжены автоматическими устройствами, выключающими подачу электрической энергии в них при достижении заданной температуры прибора и включающими подачу При снижении температуры.

Представляют интерес выпускаемые для электрнч кого отопления панели «Слотерм». Они состоят из эле тропроводной пленки, запрессованной между двум пластмассовыми листами, наружные поверхности кот рых, нагреваясь при прохождении электричества от эле тропроводной пленки, передают тепло в отапливаем помещение. Толщина панелей «Слотерм» составлял 3 мм, выпускаются они на разное электрическое напряжение.

Кроме упомянутых отопительных приборов, При электрическбм отоплении для передачи тепла в помещен могут использоваться токопроводящие обои, токопроводящая листовая резина и различные токопровоДящ пленки, наносимые, в частности, на листовое стекло. Пр этом температура поверхности этих токопроводящих м териалов может изменяться от 30 до 80° С.

Особый интерес при использовании электроэнергии для отопления представляют теплоаккумулнрующие с стемы, в которых основной расход электроэнергии пр исходит в ночное время, когда ее расход на другие нужды (для промышленности, освещения, транспорта) значительно снижается («ночной провал» в графи электрбпотребления). В дневное время теплопоступление от отопительных приборов в этой системе происхдит за счет тепла, аккумулированного ими иочью. При этом, однако, обязательно нужна двухтарифная систем оплаты расходуемой электроэнергии: более дешевая для ночного периода и более дорогая — для дневного. Эта система, стимулирующая население расходова электроэнергию в часы «провала» графика электроптребления, широко применяется за рубежом.

На рис. I. 35 представлен теплоаккумулирующий от пительный прибор прямоугольной формы, изготовляем в СФРЮ. Нагрев прибора производится трубчаты электронагревателями (ТЭНами). Тепло аккумулируется кладкой из магнезитового кирпича с каналами для прохода воздуха, эта кладка разогревается максимально до температуры 600 — 650° С. Для уменьшения температуры на поверхности кожуха прибора между ним и кладкой устраивается эффективная теплоизоляция. Внутри прибора вмонтирован двухскоростной электровентилятор, который забирает воздух из отапливаемого помещения, частично пропускает его по каналам кладки из нагретого магнезитового кирпича, а частично подает через обводной клапан без нагрева. Далее нагретый воздух смешивается с не нагретым, пропущенным через обводной клапан (иа рисунке не показано), после чего из прибора поступает в помещение.


Прибор имеет трн режима теплоотдачи: один (наименьший) — с выключенным вентилятором через теплую наружную поверхность, второй — с вентилятором, работающим с наименьшей скоростью, и третий — с вентили- тором, работающим с наибольшей скоростью. Включение, выключение и переключение вентилятора с одной скорости на другую производятся автоматически от установленного в отапливаемом помещении термостата. Изображенный на рис. 1.35 отопительный прибор рассчитан на 8-часовой период аккумулирования тепла. Выпускается он четырех типов с потребляемой мощностью 2,22; 3; 4,5 и 6 кВт с габаритными размерами в плане от 345X45 до 405,X1165 мм При высоте 660 мм. Максимальное количество тепла, аккумулируемого отопительными приборами четырех типов, соответственно равно 42000; 77000; 117000 и 160000 кДж (12400, 18500; 27900 и 38500 ккал). Масса прибора в зависимости от его типа составляет 136 — 340 кг при пропускной способности вентилятора до 300 м3/ч.

Академия коммунального хозяйства имени К. Д- Памфилова в течение нескольких лет проводила лабораторные и эксплуатационные испытания электрических теплоаккумулирующих отопительных приборов, в том числе описанного югославского изготовления. Эти испытания показали надежность и эффективность работы приборов и их автоматического управления, бесшумность работы вентилятора на низшей скорости, благоприятное распределение и стабильность (с колебаниями до±1°С) температур в отапливаемых Помещениях, в том числе в одноквартирном одноэтажном деревянном доме, при потреблении прибором электрической энергии только в ночное время в течение 8 ч..

Тепло в системе электрического отопления может аккумулироваться строительными конструкциями, выполненными из теплоемких материалов, например железо бетонными перекрытиями, передающими тепло в отапливаемые помещения выходящими в них поверхностями. Б этом случае при изготовлении перекрытий в них за кладывается электрический провод, который нагревается при прохождении по нему электрического тока и прогревает теплоаккумулирующий массив железобетонного перекрытия. Б качестве греющего провода может использоваться, в частности, провод марки ПОСХП и ПОСХВ с удельным сопротивлением 0,14 Ом/(мм2-м) и Изоляцией, укладываемый с шагом 70— 140 мм. Нагрев перекрытия, как и теплоаккумулирующего отопительного прибора, происходит в основном в часы «провала» графика электропотребления, однако гибкое регулирование теплоотдачи При применении этой конструкции невозможно.

Весьма перспективными для теплоаккумулирующего электрического отопления являются водяная система с увеличенной емкостью (см. п. 1.1) и лучистая система с теплоемкими отопительными приборами с теплоносителем водой (см. п. 1.5). Их отличие от описанных в п. Г.1 и 1.5 состоит в том, что вместо генератора тепла устанавливается электрический водонагреватель.

Интересным является и такое решение, при котором в водяную емкость генератора тепла вмонтирован ТЭНы. При этом подогрев воды может производиться как электричеством, так и сжиганием топлива. Такая комбинация способов подогрева воды придает системе большую гибкость и позволяет уменьшить пиковые расходы электроэнергии .на отопление, а также трудовые затраты на его обслуживание. При этом топливо для подогрева воды можно использовать только При низких наружных температурах. Рассматривая перспективу применений теплоаккумулирующего отопления, необходимо иметь в виду, что в больших городах для уменьшения загрязнения воздушного бассейна автотранспортом уже в обозримом будущем следует ожидать перехода на электромобили, подзарядка аккумуляторов которых, по всей вероятности, будет производиться во время «провала» графика электропотребления.

При использовании электроэнергии для отопления, в частности квартирного, представляем большой интерес применение нетеплоемких электрических, например маслонаполиенных, радиаторов как догрерателей (доводчиков). При этом основная система отопления (любая) рассчитывается на поддержание внутренней температуры, близкой к расчетной, но не достигающей ее (например, равной 14— 15°С), а подогрев помещения до нужной температуры производится переносным электрическим прибором [30]. Используя такое решение, можно в 8— 10 раз сократить расчетный пиковый расход электроэнергии по сравнению с ее расходом при электрическом отоплении, При этом сохраняются преимущества последнего в отношении автоматизации работы, учета расхода электроэнергии и оплаты его по счетчику.

Применение такого решения особенно перспективно в малоэтажных домах, имеющих относительно большое число комнат с большими теплопотерямн (в частности, угловых), при квартирном отоплении с генераторами тепла, обслуживаемыми самими жильцами. Бытовые теплопоступления и солнечная радиация в угловых комнатах составляют меньшую долю теплопотерь, поэтому температурным режимом именно в этих комнатах определяются сроки начала и окончания работы системы отопления. При применении электрических догревателей в этих комнатах при относительно высоких температурах наружного воздуха можно сократить сроки работы основной системы отопления.

При применении электрического отопления горячая вода в квартирах для бытовых нужд приготовляется в электроводонагревателях.

Они могут применяться также и при другом отоплении: отопительными печами и системами с квартирными генераторами тепла, работающими на органическом топливе. Электроводонагревателн иногда применяют в домах, присоединенных к централизованному теплоснабжению. Это делается для уменьшения расхода тепла, так как При использовании электроводоиагренателей в 1,5 — 2 раза может быть уменьшен расход горячей воды.

Электроводонагреватели подразделяют на проточные и емкостные. Первые предназначены для нагрева воды непосредственно во время ее использования. Имеются конструкции электроводонагревателей, непосредственно крепящихся к сливной трубке водопроводного крана.


Емкостные водонагреватели имеют рабочую емкость (бак). Бода, находящаяся в баке, постепенно нагревается, а затем используется. Водонагреватели с небольшой рабочей емкостью (до 5—10 л), в которых происходи относительно быстрый нагрев воды, называются быстро действующими. Их включают незадолго до начала потреблений горячей воды. На рис. 1.36 представлена схема установки быстродействующего емкостного водонагревателя.

Нагревательными элементами в емкостных водонагревателях служат ТЭНы, автоматически отключаемые терморегулятором при подогреве воды до температура 85° С,

Б выпускаемых в СССР водонагревателях могут Использоваться нагревательные элементы мощностью 0,5 0,7; 1; 1,25; 1,4; 1,6; 4кВт.

В отличие от быстродействующих выпускаемые ак кумулирующие электроводонагревателн (рис. 1.37) имеют увеличенную емкость и наружную теплоизоляций, предохраняющую подогретую воду от быстрого охлаждения.


Для защиты от агрессивного действия, воды электронагреватели оборудуют специальными устройствами. Наиболее целесообразно применение протекторной защиты бака. Протектор выполняют из магниевой трубки, насаженной на стальной стержень, укрепляемый в баке в вертикальном положении. Длина магниевой трубки примерно соответствует высоте бака. Магниевая трубка образует со стальной внутренней поверхностью бака гальванический элемент, ток которого способствует прекращению локального растворения стали в Воде (электролите), что предотвращает коррозию внутренне поверхности бака. Срок службы сменного магниевого протектора определяется химическими свойствами воды и режимом работы электроводонагревателя. В среднем он составляет 3—4 года. Продлить срок службы протектора можно, изолировав его от корпуса, а затем, подключив между ними резистор, ограничивающий величину защитного гальванического тока.

При эмалировании внутренней поверхности бака долговечность электроводоиагревателя существенно повышается.

Устранение накипи, которая может откладываться на нагревательных элементах, и снижать их теплоотдачу, особенно При большой жесткости воды, производится химическим способом: путем промывки их слабым раствором соляной или уксусной кислоты.

В целях безопасности эксплуатации при установке электроводоиагревателей обязательно должно предусматриваться их надежное заземление, при этом не допускается использование сетей отопления, водоснабжения и канализации.

Следует заметить, что в зарубежной практике многих стран электронагреватели находят большее применение, чем в СССР. Они производятся там в большем количестве и ассортименте. Можно ожидать, что в связи с происходящим в СССР бурным развитием атомной энергетики использование электроэнергии, горячего водоснабжения и отопления будет также развиваться. При этом каждый дом будет иметь один энергетический ввод, отпадет “необходимость прокладки газовых и тепловых сетей, а также устройства и эксплуатации котельных.

Ливчак И.Ф./ Квартирное отопление.: Стройиздат, 1976г.

Экспертиза

на главную