СРАВНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ КАПИТАЛЬНЫХ ЗАТРАТ
По заказу Венгерского комитета технического развития в 1978 г. было проведено исследование на тему «Определение экономически оптимальной системы отопления и вентиляции одноэтажных промышленных зданий с целью сокращения расхода энергии». Часть этого исследования распространялась и на формирование капитальных затрат. Хотя числовые данные изменились с тех пор, полученные соотношения следует считать действительными и в настоящее время. Исследование ограничивалось системами отопления и вентиляции, характерными для одноэтажных промышленных зданий с централизованным распределением энергии, где обеспечивался 1,5—2,5-кратный воздухообмен, минимально необходимый для рабочей зоны. При воздушном отоплении воздухообмен, естественно, может быть и во много раз больше, что зависит от уровня необходимой теплоподачи. Анализ отдельных систем отопления и вентиляции позволил сделать следующие заключения.
Вентиляция, скомбинированная с индивидуальными приборами воздушного отопления. Особого рода отопительный прибор — тепловентилятор — обеспечивает отопление помещения и снабжение его свежим воздухом без использования сети воздуховодов. Теплопотери компенсируются группой отопительных приборов, работающих в режиме рециркуляции, а приборы, подающие подогретый свежий воздух, расположены у наружных ограждающих стен. Сбалансированную вентиляционную систему дополняют крышные вытяжные вентиляторы. Расходы на устройство системы отопления и вентиляции с помощью тепловентиляторов для одноэтажного промышленного Здания общей площадью 28 000 м2, отнесенные ко всему количеству, составляют 0,58—0,63 форинт/Вт (при использовании пара в качестве теплоносителя).
ЦентральнаЯ система вентиляции и воздушного отопления со встроенными воздуховодами. Подготовка воздуха осуществляется в центральном машинном зале; указанный выше воздухообмен обеспечивается в режиме с преобладающей подачей свежего воздуха и дополнительной вытяжкой с помощью крышных вентиляторов. Использование воздуховодов из листовой стали вне машинного зала сравнительно невелико, подача и распределение воздуха осуществляются главным образом с помощью конструкций несущих колонн и балок покрытия. Определить долю расходов на специальные элементы строительных конструкций, используемых для вентиляции, не удалось. Однако данная система и без этого приемлема для проведения исследования, поскольку применение регулируемой централизованной системы вентиляции и воздушного отопления с малым числом воздуховодов является целесообразным. (За рубежом часто применяют размещаемое в центральном ядре здания устройство для обработки воздуха, оснащенное форсунками и дополненное крышными вытяжными устройствами). Удельные затраты данного решения при его использовании в одноэтажных промышленных зданиях площадью застройки 153 000 м2 составляют 0,9—1,2 форинт/Вт.
Центральная система вентиляции и воздушного отопления с сетью воздуходов. Построение системы аналогично предшествующему решению, но распределение воздуха осуществляется через традиционную сеть воздуховодов из жести. Количество свежего воздуха то же, что и в предыдущем случае, но количество циркулирующего воздуха больше, так как установка частично работает в режиме рециркуляции. Удельные затраты для одно-этажного промышленного здания с площадью застройки 8000 м2 в зависимости от сложности сети воздуховодов составили 1,8—3,1 форинт/Вт.
Лучистое отопление. Система состоит из отопительных экранов типа «USE-Р» (выпускаемых объединением по производству инженерного оборудования зданий «Фютёбер»), подсоединенных к тепловому пункту, где в качестве теплоносителя используется пар. Подачу воздуха обеспечивает самостоятельная вентиляционная система с подогревом воздуха, аналогичная одному из приведенных выше решений. Здесь удельные затраты на систему отопления для одноэтажного промышленного здания с площадью застройки 62 000 м2 составили от 2,3 до 3,9 форинт/Вт.
Рассмотрим два вопроса, важные с точки зрения формирования капитальных затрат и касающиеся использования отопительных экранов:
а) можно ли применять вместо стальных листов другие листовые материалы, например, алюминий?
б) обеспечивает ли толщина листов 1 мм наибольшую экономичность конструкции?
Первый вопрос может быть решен с помощью зависимостей
Из рис. 48.3 видно, что при использовании алюминиевых листов для отопительных экранов со средней избыточной температурой frs=80°C достаточно избыточной температуры стенки трубы 0 = 97°С, а при использовании стальных листов—120°С. При frs= 100°С это значение для алюминиевых листов составляет 124°С, а для стальных листов 152°С.
Если при водяном отоплении такое сопоставление произвести при избыточной температуре fts=120°C, которую практически еще можно допустить, то для стальных листов получается избыточная температура frs=80°C и теплоотдача <7=1360 Вт/м2. При использовании воды более высокая температура не допускается и поэтому для таких вариантов сопоставление произвести невозможно.
При использовании в качестве теплоносителя насыщенного пара с избыточной температурой 160°С средняя избыточная температура алюминиевого отопительного экрана frs=127°C, а теплоотдача д=1980 Вт/м2; при использовании стальных листов fts= = 104°С и <7= 1430 Вт/м2.
Для определения экономичности отопительных экранов, выполненных из двух рассматриваемых материалов, целесообразно теплопроизводительность, приходящуюся на 1 м2 греющей поверхности, относить к стоимости изготовления 1 м отопительного экрана.
Чтобы ответить на второй вопрос, т. е. установить оптимальную толщину листа, рассмотрим среднюю температуру полосы листа и ее теплоотдачу. Из зависимости (48.1) получаем
Это указывает на то, что толщину листа i увеличивать нецелесообразно.
В жилых и общественных зданиях применяется множество разнообразных систем лучистого отопления, описанных ранее в разделах VI—VII. Капитальные затраты на них за последние годы не анализировались. Однако ранее (в 1972 г.) было проведено обследование различных решений отопления жилых зданий с точки зрения их экономичности.
Исследования проводили на модульных жилых комнатах, основные размеры которых и значения коэффициентов облученности на поверхность макушки головы сидящего человека приведены в табл. 48.1. В табл. 48.2 для рядового жилого помещения с учетом действующих нормативных показателей теплоощущения, отнесенных к поверхности макушки головы, приведены температура потолка tm разность между температурой потолка и температурой воздуха в помещении tм—коэффициент теплообмена на поверхности потолка ам и удельная теплоотдача потолка qм Условия теплообмена в угловой жилой комнате приведены в табл. 48.3.
