Энергосберегающее отопление
ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ, КЛИМАТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ информационный ПРОМЫШЛЕННЫЙ ВЕСТНИК №8/2004 46
Энергосберегающие системы газового отопления без промежуточного теплоносителя В. М. Пшеничников, технический директор компании "Нортех"
Что такое энергосберегающая система отопления? Ответ лежит в самом названии. Это система, которая производит и передает тепло с наиболее высоким коэффициентом полезного действия. Самый простой способ сделать энергосберегающую систему отопления - приблизить энергоагрегат, производящий тепло, к потребителю этого тепла. В этом случае мы избавляемся от тепловых потерь при передаче тепла. При этом легче регулировать количество необходимого тепла в зависимости от температуры у потребителя этого тепла.
Принцип производства и передачи тепла в централизованных системах отопления знаком практически всем. Яркий представитель централизованной системы отопления - это коммунальные тепловые сети, которые снабжают теплом наши квартиры. Несмотря на широкий спектр способов получения тепла в традиционных централизованных системах, кратко принцип их действия можно описать так. Любой энергоноситель, применяемый в этих системах, производит какое-то количество тепла. Далее тепло передается через теплообменник промежуточному теплоносителю (как правило, это горячая вода). Далее горячая вода несет тепло потребителю по теплотрассе. Можно использовать различные термины, чтобы описать эффективность этого процесса.
Но лучше всего говорить о полном КПД централизованной системы, который складывается из следующих отдельных КПД:
- эффективность топлива (удельная теплота сгорания);
- потери тепла с дымовыми газами;
- КПД энерготопливного агрегата;
- эффективность теплообменника (КПД теплообменника);
- эффективность передачи или транспорта тепла (КПД теплотранспорта);
- КПД конвекционной арматуры (например, водяных конвекторов) у конечного потребителя.
Отсюда видно, насколько прямой нагрев воздуха на месте выгодней, чем передача тепла при помощи промежуточного теплоносителя. Каждый этап в этом процессе имеет свой КПД. В лучшем случае суммарный КПД такой системы колеблется в пределах 70 %. Это КПД новой системы, где централизованная котельная находится недалеко от потребителя тепла. На самом деле мы знаем реальную картину в энергетике, особенно в муниципальной, где износ отопительного оборудования и теплотрасс составляет до 80 %.
Один из объектов муниципальной тепловой сети, на котором был проведен энергоаудит в 1999 г., показал, что общий КПД всей тепловой сети составил всего 2 %. Старая котельная передавала тепло до объекта по старой теплотрассе протяженностью 6 км (обычное стандартное расстояние для центральных теплосетей). Для получения 2 кВт тепла на месте (т. е. в квартире) производилось в котельной 100 кВт, при КПД системы равном 2 %. Жилец же этой квартиры платил соответственно за все произведенное котельной тепло, т. е. за 100 кВт.
Среди децентрализованных энергосберегающих систем отопления особое место занимают инфракрасные системы, которые исключают из процесса обмена теплом воздух в отапливаемых помещениях. Традиционные системы отопления, даже локальные, базируются на нагреве воздушного пространства в отапливаемом объеме. Инфракрасное отопление - это прямое излучение тепла нагретым телом (инфракрасные источники - солнце, камин, горячий металл и т. д.). Инфракрасное тепловое излучение может быть сфокусировано оптическими рефлекторами и поглощается любыми непрозрачными объектами или материалами.
Теплопередача от источника инфракрасного нагрева происходит мгновенно. Инфракрасные системы напрямую, как солнце, обогревают под собой все, в то время как окружающий воздух остается холодным. Этот аспект стоит рассматривать как главное преимущество инфракрасных обогревателей перед традиционными средствами обогрева. Воздух в помещении нагревается уже вторичной конвекцией - от нагретых предметов и пола.
Как правило, площадь и высоты производственных помещений велики и при обычном конвекционном отоплении рост температуры от пола к потолку (температурный градиент) составляет 2,5 °С на метр высоты, что приводит к большой разнице температур внизу и наверху здания. При заданной внутренней температуре в помещении +20 °С в зоне пола температура составляет примерно +13-15 °С, а на высоте 6-8 м уже +40 °С. Поддержание в рабочей зоне высотой всего 2 м заданной комфортной температуры +20 °С приводит к неоправданному перегреву верхней части здания, а значит и к дополнительным теплопотерям и, следовательно, энергозатратам. В отличие от конвекционного обогрева пол при использовании ИК систем выполняет роль аккумулятора тепла, и его температура выше, чем температура воздуха в рабочей зоне. Температурный градиент инфракрасной системы составляет 0,3 °С на метр высоты (против 2,5 °С на метр высоты конвекционной системы). Температура, которую ощущает человек в зоне работы инфракрасного нагревателя, - это средняя арифметическая температура между температурой теплового инфракрасного потока и температурой воздуха. Понятно, что ощущаемая человеком температура может быть выше, чем температура воздуха (как разница ощущений в тени и на солнце). Прямое лучистое тепло позволяет экономить 20-25 % потребляемой энергии. Существует еще одно дополнительное преимущество инфракрасного отопления: возможность зонального отопления отдельных мест без прогрева неиспользуемых площадей всего помещения. Так называемый «точечный» обогрев или «солнечный зайчик». В этом случае экономия может достигать 50-80 %. С такой задачей не может справиться ни одно из традиционных средств нагрева воздуха по понятным причинам моментальной утечки (инфильтрации) теплого воздушного потока в холодном окружающем воздухе. Все вышеперечисленное гарантирует существенную экономию энергоносителя. В настоящее время на рынке представлены инфракрасные обогреватели, которые работают на любом энергоносителе: газ, электричество, горячая вода и пар, а также жидкотопливные ИК системы. Наиболее распространенные из них - газовые ИК системы.
ГАЗОВЫЕ ИНФРАКРАСНЫЕ МОДУЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ROBERTS GORDON
Газовые инфракрасные системы отопления, представленные оборудованием компании Roberts Gordon, годятся для отопления как для промзданий и сооружений, так и для отопления кафе, магазинов, открытых площадок отдыха, бассейнов, теплиц и зимних садов.
Свой первый газовый инфракрасный нагреватель компания Roberts Gordon выпустила в 1963 г. Но и по сей день она выделяет очень большие средства на научные изыскания в области на
дежности, оптимизации и долговечности материалов для газовых инфракрасных систем отопления.
Немного информации, которая заинтересует профессионалов. На сегодняшний момент ИК системы Roberts Gordon имеют очень высокий лучистый КПД: алюминизированные трубы излучателя имеют излучающую способность 0,8 (лучше только эмалированная сталь, но она подвержена коррозии), двенадцатигранный рефлектор из холоднокатанного полированного алюминия имеет отражающую способность 0,92 - самый высокий КПД из всех возможных материалов и форм рефлектора. Кроме того, при таком высоком лучистом КПД модульные ИК системы от RG благодаря высоким технологиям в области термообработки металлов имеют меньший вес по сравнению с аналогичным оборудованием других фирм-производителей. Это очень важно, поскольку большой вес создает излишние нагрузки на несущие конструкции потолочных перекрытий. Следовательно, при монтаже систем Roberts Gordon нет необходимости в усилении строительных конструкций, что уменьшает стоимость монтажа. Конструктивное решение единичных модулей сделано по принципу универсальности. Из стандартных линейных или U_образных модулей собирается любая конфигурация требуемой мощности. Используются стандартные газовые горелки от 15 до 55 кВт. Горелки с излучающими трубами можно собирать как в единичные модули с собственным дымоудаляющим вакуум ным вентилятором, так и в мультигорелочные инфракрасные системы газового отопления любой протяженности и конфигурации с учетом всевозможных поворотов излучающих труб, повторяя сложные конфигурации внутренних отапливаемых площадей. Это так называемые «ленточные» инфракрасные газовые системы, которые дают очень хороший и равномерный тепловой поток.
ГАЗОВЫЕ СИСТЕМЫ НАГРЕВА ВОЗДУХА
Простейший пример децентрализованной системы воздушного отопления -газовая система воздушного отопления. Тепло сгоревшего газа нагревает теплообменник, который принудительно обдувается потоком воздуха от вентилятора - просто и эффективно. Такие системы оснащаются температурными регуляторами, установленными на рабочем месте. По заданной температуре работает генератор теплого воздуха, который установлен прямо по месту потребления тепла. Децентрализация и легкость регулирования по заданной в зоне обитания температуре - это те самые качества, которые характеризуют такую систему и отвечают за энергосбережение.
Компания Roberts Gordon разработала очень технологичные газовые воздухонагреватели по очень хорошему принципу, который важен в первую очередь для потребителя. Это соотношение «цена_качество». Встроенные защиты обеспечивают безопасную работу и достаточны для сдачи системы самому притязательному проверяющему лицу. Использование теплообменника из алюминизированной термообработанной стали улучшает теплопередающие свойства стали и улучшает ее коррозийную устойчивость, а значит теплообменник можно делать тонкостенным.
Преимущества такого оборудования - хорошая теплопередача (КПД) и длительный срок службы при низкой стоимости материала на изготовление. Теплообменники из нержавеющей стали применяются по заказу в случае содержания летучих, химически активных, соединений в воздухе (например, галогеносодержащих соединений в помещениях бассейнов, где воду обеззараживают хлором или фтором). Типоразмер по мощности единичных газовых воздухонагревателей варьируется от 18 до 300 кВт. Газовые воздухонагреватели могут работать как для прямого отопления со свободной циркуляцией воздуха в обогреваемом помещении, так и для работы в воздушных каналах, где наблюдаются очень высокие аэродинамические сопротивления. Серия Combat Сabinet Heater может работать в системе приточной вентиляции с непосредственным подогревом поступающего воздуха с приростом температуры 45-50 °С. Есть системы двойного действия Dual Air с двойным моноблочным агрегатом из двух фэнкойлов, работающим как на нагрев поступающего воздуха, так и на охлаждение. Очень удобно: зимой - отопление, летом - кондиционирование. Вопрос создания стабильной температуры для помещений, где это необходимо по технологии, решается установкой такой блочной системы.
|