Розрахунок енергозберігаючих заходів

tr = tl+0,072*i(6.1)

де tr -температура відчуття в °С,

tl - температура повітря в °С,

i - інтенсивність випромінювання у Вт/м2.

ККД випромінювання

Під відношенням випромінювання розуміють відношення переданого випромінюванням тепла до внесеного у випромінювач тепла. ККД - відсоткове вираження цього відношення. Якщо у випромінюючий прилад вноситься, наприклад, енергія еквівалентна 22 кВт, а прилад віддає у вигляді тепла випромінювання 14,3 кВт, то відношення випромінювання буде 14,3/22 = 0,65, а ККД випромінювання 65%.

ККД випромінювання можна визначити з відношення тепла випромінювання й корисного тепла (вихідного). Різниця між внесеним і корисним теплом - втрати на димові гази, які визначаються теплотехнічним (тепловим) ККД.

Абсорбційні втрати

Теплове випромінювання нагріває не повітря, а, проникаючи крізь нього, безпосередньо предмети й людину. Трьохатомні гази (СО2, Н2О), а також пил поглинають частину випромінювання, у першу чергу залежно від відстані до випромінювача. Це визначає втрати на абсорбцію, величина якої практично 3-6%.

Втрати на розсіювання

Випромінювання від випромінюючого тіла подібно світлу поширюється прямолінійно, тобто крапку, з якої спостерігач бачить випромінююче тіло, що випромінює тіло також "бачить" тобто опромінює спостерігача. Таким чином, якщо від обмежуючих площин конструкції будинку видно випромінююче тіло, мабуть, що певна частина випромінювання потрапить на ці площини.

Менш очевидна частка вторинного випромінювання, що падає на ці обмежуючі поверхні. Частина випромінювання відбивається від тіл, а відбите випромінювання знову потрапить на деяке тіло, звідки його частина знову відіб'ється. Процес нагадує загасаючу систему. Найбільш корисна частина тепла, що випромінюється, - тепло, поглинене підлогою (яке є причиною характерної "теплої" підлоги), людиною й навколишніми тілами. Втрати на розсіювання, у першу чергу - частка, що попадає на обмежуючі конструкції будинку випромінювання. Величина її залежить, в основному, від розташування випромінювачів, геометрії простору й емісійна, тобто відбивна здатність оточення.

Випромінювання, що попадає на обмежуючі поверхні, важається втратами з погляду випромінювання, але не з погляду конвекції. Це втрати на розсіювання. Втрати тим більше, чим менше емісійний фактор оточення.

Якщо відносна висота простору більша (висота більше 1/3 ширини в одному з напрямків), то це також збільшує втрати на розсіювання.

На практиці втрати на розсіювання становлять 15 - 20%. У крайніх випадках можливе відхилення на кілька відсотків. У більш низьких павільйонах втрати на розсіювання можуть опуститися до 10%, і навпаки - для високих і вузьких павільйонів -досягти 25%.

Добавки від оточення

При опаленні більших просторів потрібно окремо врахувати трансмісійні (крізь обмежуючі конструкції) і фільтраційні втрати, за рахунок циркуляції повітря (напр., відсмоктування машинами, ворота, що відкриваються часто, або вікна, отвори в конструкції, та ін.).

Несприятливі теплотехнічні обставини, як наприклад, необхідність швидкого розігріву, ефект тяги, більша внутрішня висота, низьке значення К (фактор передачі тепла) вимагають доповнень до розрахунків трансмісійних втрат конструкції будинку, що означає введення додаткових теплових потужностей.

Для традиційного конвекційного опалення значення добавок досягає значення 1,1 -1,6. Те ж саме для опалення випромінюванням з урахуванням обставин дорівнює половині цього значення. Таким чином, величина добавок залежно від місцевих умов 1,05 -1,3.

Добавки від розміщення випромінюючих тіл

Потужність установлюваних приладів випромінювання вибирається відповідно з розрахунками. Для висоти до 5 м це не вимагає обліку добавок. Для висоти більше 5 м внесену потужність потрібно збільшувати на 3-5% на кожний метр.

Причина цього складається в збільшенні втрат на розсіювання, а також у тім, що частка конвекції тіл випромінювання використовується все в меншому ступені для безпосереднього опалення робочого простору.

При визначенні добавок у першу чергу потрібно враховувати розташування приладу й ККД випромінювання. Якщо ККД випромінювання напр., 40-50%, а число апаратів поблизу обмежуючої стінки велике, то добавка може досягати 5%/м (вище 5 м).

Розташування темновых випромінювачів

Відстань між випромінювачами

Горизонтальне розташування

При горизонтальній підвісці добре опалювальну зону можна одержати так, випромінювач подумки покладемо на підлогу й від нього по обидва боки (тобто паралельно трубі) відміряємо 80% висоти підвіски, а потім на початку й наприкінці в напрямку труби відкладемо половину підвіски й намалюємо отриманий прямокутник. (Якщо вибрати 100% висоти підвіски, то й у цьому випадку одержимо задовільний результат. Для оцінки розмірів, що перевищують цей вибір, потрібний індивідуальний підхід.)

Принцип дії темнових випромінювачів, мета якого полягає в тому, що газ у трубі згоряє так (темновой випромінювач), що уздовж труби напрямок потоку поступово охолоджується, а тепло переважно віддається у вигляді випромінювання. Для U-подібних випромінювачів тепловіддача на половині довжини труби розвертається назад у напрямку пальника, а відвід димових газів відбувається в пальнику. У цьому прикладі маємо трубу з температурою 550°С и 160°С із боку пальника, а в точці повороту - "середня температура". Результат: тепловіддача практично наближається до рівномірного уздовж U-образного вигину, але з боку пальника завжди більше.

Підвіска з нахилом

Звичайно нахил в 30° уже забезпечує достатнє місце для теплотехнічного простору маневрування. Прилади, однак, можна встановлювати як під меншим, так і під більшим кутом. Гарним вибором може бути нахил для приладів, які монтуються на обмежуючу стінку (тут це бажано), а також якщо випромінювачі перебувають далеко друг від друга, тому що при цьому опромінення площадки між ними більш рівномірне.

Нахил можна застосовувати в деяких робочих місцях для "переважного" опалення, якщо труба випромінювання проходить не над робочим місцем. Напр., нахилом в 30° між двома випромінювачами добре опалювальна площадка: сума двох висот підвіски, помножена на 1,5. Однак площадка обігріву проникає за межі напрямку, протилежного нахилу приблизно на половині висоти підвіски. Установивши випромінювачі на більшій відстані друг від друга, розподіл стає неоднорідним, однак це може виявитися гарним рішенням (напр., для вирівнювання почуття холоду уздовж стінки, що прохолоджується, і ін.). При установці з нахилом варто враховувати, що мова йде тільки про відхилення екрана, тому що трубка випромінювання при цьому не міняється. Ефективність напрямку тепла не пропорційна величині відхилення. Надлишок тепла виходить відбиттям від екрана. Висоти розташування або монтажу

Опалення випромінюванням дає приємне фізіологічне відчуття тепла. Занадто сильне інтенсивність, однак, неприємна. Щоб уникнути цього, відстань між зоною перебування й випромінювачами потрібно обмежити залежно від властивостей випромінювача.

Рекомендована мінімальна висота підвіски: Н = а + b*Р, де

Н - мінімальна висота підвіски в метрах

а - фактор висоти

b - фактор потужності

Р - потужність випромінювання ( внесена потужності) у кВт.

Таблиця 6.1 - Значення а й b

Застосуванням додаткових бічних відбивачів (смугове опалення) фактори "а" і "б" можуть мінятися. Для двостороннього відбивача "а" збільшується на 0,5, а "b" на 0,004. Для однобічного відбивача "а" збільшується на 0,25, а "b" на 0,002 щодо табличних значень.

Таблиця 6.2 Мінімальна висота підвіски в метрах

Способи поліпшення ККД випромінювання й ефективності темнових випромінювачів

Ізоляція відбивача

Звичайно для темнових випромінювачів горіння відбувається в трубі. Труба випромінює тепло у всіх напрямках, у тому числі й нагору, що практично дорівнює 50%. Нагору спрямований також потік повітря, нагрітий у трубі. Якщо зверху труби є гарний відбивач, тобто з низьким фактором емісії, то більша частина з 50% спрямованого нагору випромінювання відіб'ється в робочий простір частиною безпосередньо, а частиною багаторазовим (вторинним) відбиттям.

Відбивач поглинає частину падаючого на нього випромінювання залежно від фактора емісії, тобто поглинає завжди більше тепла, чим це треба з розрахунку з урахуванням фактора емісії й величини поверхні. Тепло випромінювання, поглинене відбивачем, залежить від величини площі відбивача і його профілю, а також фактора емісії й відносин температур. Внесок конвективного тепла залежить від температури труби й умов тепловіддачі.

Розрахунок економії енергії радіаційного опалення

Поряд з багатьма принципами оцінки опалення (рівень достатності, безпека та ін.) один з найважливіших принципів оцінки- економія енергії. Щодо величини економії енергії різні способи опалення дають різні, часто суперечливі відповіді. У випадку радіаційного опалення можна зустрітися із самими різними оцінками від 20 до 80%. Завжди слід уточнювати, чи наведені дані величини економії енергії в природних одиницях або величиною витрат.

Економію енергії опалення в оцінках витрат можна досягти так, що при цьому сама енергія в природних одиницях росте. Потрібно з'ясувати також щодо чого береться це значення. Економія енергії може досягти 89% для природного газу, якщо, наприклад, у цеху замість загального опалення забезпечити місцеве опалення для обслуговуючого персоналу.

Збільшення температури відчуття

Щодо повітряного опалення економія визначається тим, що тепловтрати будинку пропорційні різниці (Δt) внутрішньої (tl) і зовнішньої температури повітря (tк). Для випромінювального опалення tl менше через збільшення температури відчуття (Δtr. = 0.072хi). Економія енергії буде дорівнювати Δtr/Δt.

ККД системи

При розрахунку реальної економії для забезпечення корисної продуктивності потрібно врахувати ту необхідну кількість енергії, що для темновых випромінювачів визначається з обліком корисної вбудованої потужності й теплотехнічного ККД. (наприклад, якщо ηt= 90%, корисна потужність 200 Вт/м2, то потрібно 200/0,9 = 222 Вт/м2.)

Потреба в енергії розігріву й підтримки

Для експлуатації спорудження , тобто розігрів перед початком роботи. Для радіаційного опалення він більше короткий чим для інших типів опалення, а в передсезонний і перехідний період немає необхідності в розігріві взагалі. Економія на розігріві залежить від їхнього числа, теплової потреби будинку, тривалості перерв між змінами й іншими факторами. Незважаючи на це, оцінка робиться із прийнятною точністю. Щодо калориферів прямої дії помітної переваги немає, тому що ці пристрої також швидко розігрівають робочий простір. Проте, відмінність полягає в тому, що випромінювачі розігрівають більшою мірою підлогу, "нагромаджуючи в ньому тепло" і до початку роботи підлога буде теплою.

Зміна вертикального розподілу температури

При радіаційному опаленні у вертикальному напрямку збільшення температури на кожний метр (вертикальний температурний градієнт) буде менше на 0,2 - 0,7 оС/м. Ефект зниження вертикального температурного градієнта дуже істотний для економії енергії, тому що проявляється протягом усього опалювального сезону.

6.1 Опис і робота опалювача ОІТГ-20 "Геліос"

Опалювач ОІТГ-20 "Геліос" призначений для опалення виробничих та складських приміщень, або їх окремих зон, за виключенням таких приміщень віднесених за вибухопожежною небезпекою до категорій А і Б та будівель з ступенями вогнестійкості IVa і V згідно з НАПБ Б.07.005-86, з примусовим видаленням продуктів згоряння вентилятором через димохід в атмосферу.

Опалювач повинен працювати на природному газі номінальним тиском 1960Па.

Застосування опалювача в житлових будинках не допускається.

Опалювач встановлюються під стелею приміщення горизонтально підлозі, мінімальна висота розміщення над рівнем підлоги не менше 4,0 м.

Опалювач укомплектований автоматикою безпеки і регулювання з багатофункціональним газовим клапаном (далі - ГА) компанії SIT Group, Італія.

Опалювач за електробезпечністю відповідає класу 1 за ГОСТ 12.2.007.0.

Частини опалювача, що знаходяться під напругою, захищені від доторкання оболонками за ГОСТ 14254:

- ШДК та ШП зі ступенем захисту IР20;

- ШВ зі ступенем захисту IР10.

Електроживлення - однофазна мережа змінної напруги 220 В, 50 Гц.

Діапазон робочих температур - від "мінус" 10 С до 60 С.

Температура газів на виході з димоходу - 140 – 160 С.

Середній термін служби - не менше 10 років.

Опалювачі різних виконань конструктивно відрізняються поміж собою довжиною інфрачервоних випромінювачів, кількістю дзеркальних відбивачів, діаметрами отворів форсунок пальників, діаметрами отворів діафрагм для подавання повітря в пальники.

Таблиця 6.3 Технічні характеристики опалювача

Рисунок 6.1 Будова опалювача

Опалювач складається з шафи дистанційного керування 1, інфрачервоних випромінювачів 2, та закріплених на випромінювачах: шафи пальника 3, шафи витяжної 4 та дзеркальних відбивачів 5. По типу випромінювання, довжині хвилі і температурі поверхні труби, що випромінює тепло, опалювач відноситься до категорії темних інфрачервоних випромінювачів. Активною поверхнею випромінювачів являються металеві труби, з'єднані у U – подібну конфігурацію, в середині яких відбувається спалення газу і вздовж яких продукти горіння проходять до витяжного вентилятора. Згоряння газу здійснюється атмосферним пальником з автоматичним керуванням.

Рисунку 6.2 Блок-схема опалювача, де ШВ – шафа витяжна; ШП – шафа пальника; ШДК – шафа дистанційного керування; ІВ – інфрачервоні випромінювачі; 1 – димохід; 2 – відбивач інфрачервоного випромінювання; 3,4 – кабелі електроживлення та керування.

Після підключення опалювача до електромережі і переведення перемикача РОБОТА ШДК у положення ВКЛ починає працювати ветилятор ШВ. Після створення витяжним вентилятором розрідження тиску повітря у камері згоряння ШП, вмикається диференцйний повітряний вимикач, і розпочинається процес провітрювання (тривалістью близько 40 секунд) труб ІВ і димоходу.

Після провітрювання відкривається електромагнітний здвоєний клапан газової автоматики і в пальник починає надходити газ. Плата автоматичного керування ГА включає систему запалення. Запалення газової суміші в пальнику реєструє іонізуючий електрод. Після початку роботи пальника і запалення газової суміші на передній панелі ШДК засвічується світлове табло НОРМА зеленого кольору.

Якщо на протязі 5 секунд газова суміш не зайнялася, опалювач переходить у аварійний режим - на передній панелі ШДК засвічується світлове табло ВІДМОВА червоного кольору та закривається клапан подачі газу.

Для здійснення повторного запуску необхідно перемикач РОБОТА ШДК перевести у положення ВИМК,а потім знову у положення ВКЛ.

Передбачено також два режими роботи опалювача щодо підтримання у приміщенні необхідної температури, які встановлюються перемикачем КОНТР.Т на ШДК:

а) РУЧ - ручний режим, коли температура у приміщенні контролюється зовнішнім термометром і підтримання температури здійснюється шляхом ручного включення та виключення процесу згоряння газу оператором з ШДК;

б) АВТ - автоматичний режим, коли температура у приміщенні контролюється спеціальним приладом - програмним термостатом, що підключається до ШДК, контактна група термостату автоматично, в залежності від встановленої температури, включає або відключає електроживлення опалювача і таким чином регулює процес згоряння газу.

6.2 Цех періодичного ремонту

Розрахуємо необхідну потужність інфрочервоного опалення для даного цеху.

Дані для розрахунку:

Площа будівлі по зовнішньому обміру – 1618 м2;

Об’єм будівлі по зовнішньому обміру – 13800м3;

Температура відчуття – 160С;

Зовнішня температура – -5,20С;

Трансмісійна необхідність тепла на 10С – 7,2 кВт (без урахування добавок);

Фільтраційні втрати на 10С – 1,6 кВт

Характеристика встанавлюємого приладу ККД – 90,5%;

Абсорбціоні втрати – 4%; Втрати на розсіювання – 18%;

Знайдемо вклад випромінювання:

1*0,905*(1-0,04)*(1-0,18)=0,71(71%)

Повні теплові втрати будівлі складаються з суми трансмісійних втрат помножених на добавки від оточення і фільтраційних втрат:

7,2*1,2+1,6=10,24 кВт/0С

Поскільки ще невідома температура повітря (t1) за бажаної температури відчуття, то для знаходження необхідного тепла використовуємо інтераційний метод так, що в нульовому приближені оцінюємо це значення.

∆t=11-(-5,2)=16,20С

Теплові втрати будівлі чи необхідність в теплі

16,20С*10,24кВт/0С=165.88кВт

Питома необхідність тепла

165.88кВт/1618м2=102.5Вт/м2

Відношення тепла випромінювання

102.5Вт/м2*0,71=72.77Вт/м2

Температура відчуття

tr= t1+0.072*i=10+0.072*72.77=16.30С – достатньо

6.3 Підйомний цех

Розрахуємо необхідну потужність інфрочервоного опалення для даного цеху.

Дані для розрахунку:

Площа будівлі по зовнішньому обміру – 1508 м2;

Об’єм будівлі по зовнішньому обміру – 17643м3;

Температура відчуття – 180С;

Зовнішня температура – -5,20С;

Трансмісійна необхідність тепла на 10С – 5,52 кВт (без урахування добавок);

Фільтраційні втрати на 10С – 2 кВт

Характеристика встанавлюємого приладу ККД – 90,5%;

Абсорбціоні втрати – 4%; Втрати на розсіювання – 18%;

Знайдемо вклад випромінювання:

1*0,905*(1-0,04)*(1-0,18)=0,71(71%)

Повні теплові втрати будівлі складаються з суми трансмісійних втрат помножених на добавки від оточення і фільтраційних втрат:

5,52*1,2+2=8,62 кВт/0С

Поскільки ще невідома температура повітря (t1) за бажаної температури відчуття, то для знаходження необхідного тепла використовуємо ітераційний метод так, що в нульовому приближені оцінюємо це значення.

∆t=12-(-5,2)=17,20С

Теплові втрати будівлі чи необхідність в теплі

17,20С*8,62кВт/0С=148,26кВт

Питома необхідність тепла

148,26кВт/1508м2=98,3Вт/м2

Відношення тепла випромінювання

98,3Вт/м2*0,71=69,79Вт/м2

Температура відчуття

tr= t1+0.072*i=12+0.072*69,79=18,20С – достатньо

6.4 Електромашинний відділ

Розрахуємо необхідну потужність інфрочервоного опалення для даного цеху.

Дані для розрахунку:

Площа будівлі по зовнішньому обміру – 1706 м2;

Об’єм будівлі по зовнішньому обміру – 17060м3;

Температура відчуття – 180С;

Зовнішня температура – -5,20С;

Трансмісійна необхідність тепла на 10С – 7,1 кВт (без урахування добавок);

Фільтраційні втрати на 10С – 2,4 кВт

Характеристика встанавлюємого приладу ККД – 90,5%;

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7