Звоните на номер:

МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Отызбаев Бауржан Толегенович
Магистрант 2 курса
Евразийский национальный университет им. Л.Н.Гумилева
Казахстан, г. Нур-Султан
 
 
АННОТАЦИЯ
 
Данная статья посвящена одной из важнейших проблем XXI века – энергоэффективности и энергосбережению зданий и сооружений. Энергоэффективность приносит целый ряд преимуществ: сокращение выбросов парниковых газов, снижение спроса на импорт энергии, а также снижение затрат на уровне домохозяйства и экономики в целом. Повышение энергоэффективности является самым дешевым - и зачастую самым непосредственным - способом сокращения использования ископаемого топлива. В статье рассмотрены методы повышения энергосбережения посредством комплекса архитектурно-строительных решений, приведены   методы   оптимизации   систем   обеспечения   микроклимата   зданий        и сооружений.
 
Введение
В условиях современного мирового экономического кризиса чрезвычайно актуальной является проблема энергоресурсосбережения и повышения энергоэффективности зданий и сооружений. Снижение потребления исчерпаемых природных ресурсов, затрачиваемых на системы отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВК), является задачей первостепенной важности ввиду ограниченности этих ресурсов. В настоящее время в развитых странах Европейского союза перспективным направлением является проектирование и строительство энергоэффективных зданий или, так называемое, «зеленое строительство» [1, с. 163]. Зеленое строительство – метод проектирования, строительства и эксплуатации зданий, целью которого является снижение энерго- и ресурсопотребление зданий и сооружений при сохранении или повышении комфортных условий микроклимата.
Компоненты систем отопления, вентиляции и кондиционирования
Типичная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (рис. 1) состоит из заводского оборудования (чиллеры, бойлеры и т.д.), которое передает энергию через воздух, воду или хладагент в системы распределения воздуха, состоящие из серии вентиляторов и змеевиков. Эти распределительные системы обычно называются вентиляционными установками. Затем ГВС используют эту энергию для нагревания или охлаждения воздуха, подаваемого в офисные помещения.
Воздух нагревается или охлаждается по мере прохождения через нагревательные или охлаждающие змеевики в системе распределения воздуха. На этом этапе также требуется отвод избыточного тепла, собранного из помещения, в атмосферу. Отвод тепла также может происходить через оборудование установки, такое как градирни или испарительные охладители. [2, с. 24]
Основные тепловые нагрузки в коммерческом здании являются комбинацией:
  тепла, производимого людьми
  тепла, вырабатываемого компьютерами и оборудованием
  солнечного излучения через окна
  теплопроводностью через стены, окна и крышу
  тепла, вырабатываемого освещением.
Для обеспечения комфортных условий в помещении необходимо обеспечить подачу в здание свежего наружного воздуха. Это количество пропорционально количеству людей в помещении. Воздух снаружи обычно теплее летом и прохладнее зимой, чем желаемые условия в помещении; поэтому этот воздух должен быть кондиционирован. Кондиционирование этого свежего воздуха увеличивает нагрузку на систему.
Как правило, воздух транспортируется по воздуховоду, в то время как вода и хладагенты распределяются по трубопроводам. Весь процесс является энергоемким - основными потребителями этой энергии являются оборудования ОВК (вентиляторы и насосы). Насосы и вентиляторы требуют энергии в виде электричества для распределения воды и воздуха по зданию. Чиллеры и бойлеры могут работать как на электричестве, так и на газе.
Все системы в здании связаны через систему управления зданием (BMS), которая контролирует системы и обеспечивает точку, в которой проблемы могут быть диагностированы, а системы отрегулированы и оптимизированы.
Наибольшая часть (30-40%)  энергопотребления в офисном здании потребляется системами ОВиК [3, с. 35]. Важно сократить общее потребление энергии и повысить энергоэффективность, обеспечивая при этом комфортные условия.
Оптимальный комфорт для сидячей работы составляет от 20°C до 26°C, в зависимости от времени года [4, с. 15]. Как правило, температура в офисных зданиях должна меняться в зависимости от температуры наружного воздуха и меняться от месяца к месяцу.
Для поддержания комфортной температуры и уровня влажности в здании система ОВК должна преодолевать все различные нагрузки в здании, которые работают против желаемых условий. Методы повышения энергоэффективности в системах ОВК здания можно разделить на две категории:
1. снижение нагрузок на системы ОВК
2. повышение эффективности оборудования и систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Снижение нагрузок на системы ОВК
Уменьшение нагрузки на оборудование. Сокращение использования теплопроизводящего оборудования, такого как компьютеры, принтеры и освещение, уменьшит потребность в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для кондиционирования воздуха в помещении. Простые вещи, такие как выключение мониторов, компьютеров или освещения, когда они не используются, снизят нагрузку на кондиционеры.
Улучшения фасада (стен). Повышение изоляционных свойств строительных материалов в целом уменьшит количество требуемого охлаждения или нагревания, и, следовательно, снизит общее потребление энергии.
Улучшения фасада (окон). Нагрузка на окно возникает в виде солнечного излучения и проводимости. Солнечное излучение относится к теплу, создаваемому при прохождении прямых солнечных лучей через окно и попадании на твердую поверхность во внутреннем пространстве, поглощающем электромагнитное излучение. Под проводимостью понимается перемещение тепла с более горячей стороны окна на более холодную сторону. Затемняющие устройства сводят к минимуму солнечную нагрузку от окон и уменьшают нагрузку в пространстве [5, с. 36]. Типичное окно с двойным остеклением проводит в помещение значительно меньше тепла, чем типичное окно с одинарным остеклением. Другим аспектом, который следует учитывать, является герметизация воздуха, отсутствие которой может привести к повышению требований к кондиционированию.
Вентиляция по требованию. Кондиционирование свежего воздуха требует значительных затрат энергии, так как часто температура воздуха в помещении значительно отличается от желаемой. Минимальное количество свежего воздуха требуется в помещении в соответствии с казахстанскими стандартами. Датчики на основе углекислого газа (CO2) могут быть использованы для определения минимального количества необходимого свежего воздуха и уменьшения количества подаваемого свежего воздуха, что позволяет экономить энергию.
2. Повышение эффективности оборудования и систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Выбор системы. Значительная экономия энергии может быть реализована благодаря оптимальному выбору системы. Например, воздухообрабатывающая установка с переменным расходом воздуха (рис. 2) регулирует объем приточного воздуха в помещения в зависимости от требуемого количества отопления или охлаждения. Эта система позволяет более эффективно регулировать и сокращать расход воздуха, что снижает общее потребление энергии вентиляторами. Такое большее регулирование может также уменьшить потери энергии, связанные с повторным нагревом, когда система отопления противодействует системе охлаждения.
Рисунок 2. Воздцухообрабатывающая установка с переменным расходом воздуха
Выбор оборудования. Выбор установки может существенно повлиять на общее энергопотребление здания. Например, конденсационные котлы, используемые для подогрева горячей воды, могут иметь брутто-коэффициент полезного действия более 90%.
Рекуперация энергии. Рекуперация энергии включает в себя улавливание отработанного тепла и ее переработку. Вытяжной воздух, как правило, ближе к требуемой температуре в помещении, чем свежий наружный воздух, вводимый в систему. Из отработанного воздуха может быть забрано тепло или "охлаждение", которое используется для предварительного нагрева или охлаждения свежего воздуха, поступающего в систему, до того, как он достигнет воздухообрабатывающую установку. Это снижает количество энергии, используемой центральным кондиционером для кондиционирования свежего воздуха.
Рисунок 3. Рекуператор воздуха
Использование интеллектуального управления. Существует множество примеров стратегий интеллектуального управления, достигаемых путем оптимизации СЭЗ и построения доступной для нее информации. Одним из вариантов является установка программного обеспечения интеллектуального управления, которое позволяет BMS определить оптимальные условия эксплуатации для всей системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, чтобы достичь наименьшего энергопотребления. Для достижения этого важно оптимизировать информацию о потреблении для отдельных частей системы ОВК. Это может быть достигнуто путем установки систем автоматического мониторинга. Системы автоматического мониторинга - это продукты, специально разработанные для измерения энергопотребления, регистрации и распределения данных измерения энергии, а также для анализа и составления отчетов по энергопотреблению.
Экономный цикл. Экономный цикл подразумевает использование 100% наружного воздуха для подачи воздуха в помещение. Это происходит в то время года, когда наружные условия холоднее, чем температура рециркулирующего воздуха в режиме охлаждения. Это позволяет установке выключать охлаждающие змеевики и снижать потребление энергии чиллерами.
 
Заключение
Ввиду ограниченности исчерпаемых природных ресурсов и постоянного повышения их стоимости, уменьшение затрат энергоресурсов, разработка, проектирование и строительство энергетически эффективных и энергосберегающих зданий и сооружений является актуальной проблемой. Рассматриваемая проблема является многофакторной и может быть решена следующими методами:
совершенствование архитектурно-строительных решений зданий и сооружений;
оптимизация систем обеспечения микроклимата зданий и сооружений.
Данные методы позволяют значительно сократить потребление теплоты на отопление и вентиляцию зданий и сооружений в холодный период года, повысить их энергетическую эффективность и сократить использование энергоресурсов.
 
Список литературы
Беляев В.С.  Энергоэффективность и теплозащита зданий / Ю. Г. Граник, Ю. А. Матросов // 2014.
Свод правил СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2009.
СНиП 11-3-79** Строительная теплотехника. –М.: ЦИТП Госстроя СССР. 1986.  
Табунщиков Ю.А. Энергоэффективные здания / Н.В. Шилкин, М.М. Бродач // 2003.
Алоян Р.М., Федосов С.В., Опарина Л.А. Энергоэффективные здания – состояние, проблемы и пути решения – Иваново: ПресСто, 2016.
 
Звоните на номер:
Напишите нам
По всем вопросам, просим написать на почту! 
Мы находимся по адресу:
M02E6B9

Казахстан, г. Караганда