Энергоэффективность систем отопления
Во многих зданиях HVAC является первым или вторым элементом с точки зрения затрат на энергию. В этой технической статье рассматриваются советы по оптимизации и экономия энергии в системах отопления здания.
8 Действия по повышению энергоэффективности в отопительных системах (на фото: система отопления коммерческого здания, кредит: docsavageair.com)
Системы отопления в строительстве
Системы отопления всегда использовались, когда наружная температура опускается ниже определенного порога комфорта (очень относительная концепция с точки зрения времени и пространства). Большинство стран Африки, Южной Азии и Латинской Америки не используют отопление.
Выбор типа отопления и его источника энергии должен производиться с самого начала при проектировании здания. Он входит в компетенцию специалистов, архитекторов и инженеров-теплотехников.
Во всех случаях поиск сбережений включает в себя следующие действия //
- Ограничение потерь тепла от здания
- Предотвращение одновременного использования отопления и кондиционирования воздуха
- Избегайте неправильного использования отопления
- Оптимизировать выход теплогенераторов
- Использовать тепловые насосы
- Использовать солнечное отопление
- Оптимизация нагревательных контуров
- Оптимизация управления отоплением
1. Ограничение потерь тепла от здания
В зависимости от уровня и температуры наружной температуры системы отопления или охлаждения (кондиционирования) поддерживают внутреннюю температуру на комфортном уровне (обычно от 18 до 22 ° C). При постоянной работе эти системы добавляют или удаляют точное количество тепла, необходимое для компенсации потерь тепла от здания (см. Рис. 1 ниже).
Первый шаг - минимизировать эти потери. Для этого можно //
- Создайте внешние стены, чтобы ограничить теплопроводность и рассеивание радиацией,
- Изолируйте крышу,
- Используйте двери и окна с теплоизоляцией (двойное остекление, изолированные двери),
- Рассматривайте холодные мосты (дверные и оконные рамы, несущие конструкции, такие как столбы или балки и т. Д.),
- Обеспечьте экраны (жалюзи), чтобы уменьшить потери через отверстия,
- Адаптируйте солнцезащитные устройства, чтобы избежать солнечного излучения, когда требуется охлаждение.
Все эти действия упрощаются, когда они начинаются как часть дизайна нового здания и, таким образом, менее дороги, чем в существующих зданиях, где существуют ограничения на изоляцию и реставрационные работы.
Однако более дешевые решения могут быть применены к существующим зданиям, в частности, путем уменьшения количества наружного воздуха, поступающего в здание через открывание дверей и окон, или путем обеспечения входной камеры. Во всех зданиях эффективное управление отоплением также может обеспечить экономию, описанную ниже.
Рисунок 1 - Потоки энергии в зданиях
Вернитесь к Правилам отопления ↑
2. Предотвращение одновременного использования отопления и кондиционирования воздуха
Самые эффективные системы управления могут полностью отключить часть распределительной цепи, отрегулировать, чтобы предотвратить одновременную работу систем отопления и охлаждения, и имеют настройки по умолчанию, которые подходят для здания.
Например, временные переключатели являются недорогой технологией для включения и выключения систем ОВК в определенное время, например, за час до начала смены и за час до смены.
Реализовано хорошо, это оказывает незначительное влияние на комфорт пассажиров, потому что тепловая масса здания поддерживает аналогичную температуру воздуха в течение коротких периодов времени. Также могут быть запрограммированы государственные праздники, что сокращает ежегодное время работы. «Интеллектуальные» переключатели времени определяют оптимальный период работы, что еще больше снижает время работы.
Вернитесь к Правилам отопления ↑
3. Избегайте ненадлежащего использования отопительных систем
Три подсказки, чтобы избежать неправильного использования систем отопления //
Совет № 1 Во всех зданиях, где производятся коммерческие, промышленные или административные мероприятия, температура в течение отопительных периодов не должна превышать температуру от 20 ° C до 22 ° C. Температурные настройки обязательно выше в больницах и медицинских центрах, тогда как более холодные температуры окружающей среды возможны в спортзалах и спортивных залах.
Совет № 2 Предотвратите или ограничьте открытие окон (как во время холодных периодов, так и при нагревании) или сделайте отдельные системы отопления (и охлаждения) зависящими от того, что окна остаются закрытыми.
Совет № 3 Не нагревайте или, если необходимо, держите прямо над морозильными, незанятыми или частично занятыми зданиями (места хранения и обслуживания). Для отдельных офисов, комнат и т. Д. Можно управлять работой местного отопления или открытием вентиляционных отверстий детектором присутствия.
Вернитесь к Правилам отопления ↑
4. Оптимизировать выход теплогенераторов
Системы отопления могут быть индивидуальными или централизованными.
Отдельные системы обычно используют электрические радиаторы (конвектор, лучистый или воздуходувный), которые обогревают каждую часть здания отдельно (офисы, комнаты, помещения общего пользования). Однако, хотя эффективность электрического излучателя составляет 100% (вся используемая энергия преобразуется в тепло в здании), этот тип отопления редко является самым экономичным.
Низкоуровневый конвекторный радиатор (фото: veranoconvector.co.uk)
Чтобы быть эффективными, его необходимо контролировать, чтобы отключить нагрев, когда комната больше не используется.
Централизованные системы включают в себя теплогенератор (бойлер) и систему распределения. Когда тепло приобретается у поставщика, энергия подается через трубы горячей воды, а для выставления счетов используется термический дозатор. В других случаях тепловая энергия генерируется в котле, расположенном в здании. Чтобы быть полностью эффективным, котел должен быть выполнен в последнее время, отрегулирован и поддерживается квалифицированным персоналом.
Его эффективность может быть измерена независимо от типа топлива, контролируя уровень CO2 и температуру выхлопных газов.
Вернитесь к Правилам отопления ↑
5. Используйте тепловые насосы
Тепловые насосы могут использоваться как одиночные, так и в сочетании с котлом с типом, используемым в зависимости от источника тепла.
Источником тепла может быть окружающий воздух, но в этом случае насос не может эффективно использоваться ниже определенной температуры из-за обледенения. Таким образом, в середине сезона наиболее часто используются тепловые насосы «воздух-вода» или «воздух-воздух», причем котел переходит в самые холодные периоды.
Источником тепла может быть также подземная вода, если таковая имеется (см. Рисунок 2 ниже), или недра. В этом случае тепловые насосы имеют тип «вода-вода» и имеют гораздо больший диапазон использования, так как они не ограничены наружной температурой.
Примечание // Эффективность теплового насоса измеряется его коэффициентом производительности (COP), который представляет собой отношение тепловой энергии, подаваемой в заданных температурных условиях к электрической энергии, потребляемой компрессором (и, возможно, вентилятором).
КС «воздушно-водяного» теплового насоса составляет от 2 до 3, 5 в зависимости от температуры воздуха. Тепловой насос «вода-вода» может достичь КС от 3 до 5.
Рисунок 2 - Тепловой насос «Вода-вода»
Вернитесь к Правилам отопления ↑
6. Используйте солнечное отопление
Это решение представляет две трудности: для этого требуется хорошая экспозиция (ориентация) для установки солнечных панелей, а наличие тепла по своей природе зависит от изменений погоды. Его можно использовать только в качестве дополнения к системам отопления.
BAPV солнечный фасад на муниципальном здании, расположенном в Мадриде, Испания (фото: Wikipedia)
Вернитесь к Правилам отопления ↑
7. Оптимизация отопительных контуров
В случае централизованной системы отопления, где тепловая энергия распределяется между различными зданиями через водяной или воздушный контур, также рекомендуется экономить энергию за счет уменьшения потерь тепла вдоль труб. Необходимо изолировать водопроводные трубы или воздуховоды, особенно в неотапливаемых помещениях (воздуховоды, котельные, служебные помещения).
Потребление электроэнергии насосами или вентиляторами также должно быть уменьшено путем установки приводов с переменной скоростью, чтобы обеспечить уровень тяги, который точно соответствует требованию.
Комбинированная теплоэнергетика (ТЭЦ) от Baxi установлена в школе Oakham. Блок действует как котел для свинца, дополненный двумя конденсационными котлами с высокой энергоэффективностью и ультранизким уровнем выбросов NOx (фото-кредит: kirhammond.wordpress.com)
Вернитесь к Правилам отопления ↑
8. Оптимизация управления отоплением
Система управления отоплением должна обеспечивать комфорт пользователя при минимальном потреблении энергии, как показано на рисунке 3 ниже.
При нормальной эксплуатации все помещения, которые на самом деле используются, должны быть в комфортной температуре. В периоды, когда здания не используются (ночи, выходные, праздничные дни), температуру можно снизить на несколько градусов.
Минимальная температура чуть выше замораживания должна постоянно поддерживаться, чтобы избежать повреждения зданий и их содержимого.
Рисунок 3 - Схема нагрева воды
Такая оптимизация требует программирования, которое должно учитывать //
Тепловая инерция здания. Поэтому отопление должно заходить за несколько часов до прибытия пассажиров, и его также можно отключить до того, как они уйдут. Очень удобно настраивать эти периоды, даже с временным небольшим снижением уровня комфорта.
Занятие помещений, где можно регулировать температуру различных частей здания самостоятельно, избегая, таким образом, нагрева неиспользуемых комнат или комнат, которые используются только с перерывами.
Внешний климат (наружная температура, ветер, солнечный свет), чтобы оценить потери тепла от здания.
«Свободные вклады», обеспечиваемые солнечной радиацией, метаболизм присутствующих (приблизительно 75 Вт / чел), а также тепло, генерируемое процессами (например, приготовление пищи) и внутреннее освещение. Эти свободные вклады учитываются внутренними термостатами.
Наконец, для улучшения удобства пользователя желательно иметь возможность настраивать температуру для каждого офиса отдельно. Регулировка осуществляется либо с помощью термостатического клапана, управляющего заполненным водой радиатором, либо затвором, контролирующим поток воздуха.
Вернитесь к Правилам отопления ↑
Веб-семинар по оптимизации HVAC
Рекомендации //
- Cahier Technique Schneider Electric no. 206 - Экономия энергии в зданиях Н. Чамье
- Технология Справочная информация - Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха - //eex.gov.au