Комунальна теплоенергетика

Викладачі, що працюють за напрямом: Орлова Н.О., Алексахін О.О.

Початок опалювального сезону зв'язаний з процесом остигання будинку, що відбувається в результаті впливу параметрів зовнішнього середовища (температура зовнішнього повітря, швидкість і напрямок вітру). Для відновлення теплової рівноваги необхідно виробити відповідний регулюючий імпульс з урахуванням зміни зовнішніхвпливів. Відновивши теплову рівновагу в приміщенні, потрібно підтримувати температуру внутрішнього повітря на заданому рівні, змінюючи температуру нагрівального елементу. Таким чином, вихідними параметрами забезпечення теплових режимів приміщень повинні бути:

·температура внутрішнього повітря, що характеризує процес нагрівання приміщення;

·температура нагрівального елемента.

Режим обтікання будинку вітровим потоком зв'язаний зі станом атмосфери і процесами переміщення повітря навколо його поверхонь з утворенням: на навітряній стороні - області загальмованого потоку, де швидкість його руху близька до швидкості градієнтної течії, викликаної поворотом повітряного потоку при обтіканні кутів будівлі; на боковій і завітряній сторонах - вихрових відривних зон і області аеродинамічного сліду (рис. 1).

Рис. 1. Схема натікання повітряного потоку на будинок (Uвідр - швидкість потоку на границі області відриву; хг - ширина області гальмування; х* - ширина області градієнтної течії).

При натіканні потоку повітря на поверхню структура його течії істотно змінюється залежно від швидкості вітру, його напрямку, розташування поверхні (навітряна, бокова чи завітряна). Умови обтікання будинку, який знаходиться серед висотних і низьких споруд значно відрізняються від умов обтікання одиночної споруди.

В результаті проведеного дослідження отримано удосконалену методику розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі на зовнішній стороні будинків в залежності від швидкості і напрямку повітря, Значення коефіцієнту тепловіддачі на зовнішніх стінах будинку, рис. 2.

Рис.2. Розподіл коефіцієнта тепловіддачі на зовнішніх стінах будинку.

Наведена методика дозволяє проаналізувати температуру внутрішнього повітря в залежності від температури нагрівального приладу на прикладі будинку типової серії I-464-А. Виявлено, що на навітряній стороні будинку спостерігається недоотоплення приміщень у середньому на 3-6 С с урахуванням зростаннятемператури нагрівального елемента по висоті будинку по-поверхово, починаючи з другого поверху,приблизнона 2,5-3 С, рис. 3. При цьому, на завітряній стороні будинку спостерігається переотоплення у середньому на 5-8 С.Проведений розрахунок показав, що для забезпечення комфортних умов у житлових будинках необхідно керувати тепловим режимом у кожному приміщенні.

Рис.3. Розподіл температури нагрівального елементу в приміщеннях будинку I-464-А при tз=-15 0С.

Практична реалізація запропонованої методики визначення теплового навантаження дозволяє більш точно розрахувати кількість тепла для потреб системи опалення і таким чином більш ефективно забезпечувати тепловий режим приміщень. При цьому забезпечуються комфортні умови для всіх приміщень будинку, тобто виключається можливість недоотоплення приміщень першого й останнього поверхів, приміщень, розташованих з навітряної сторони будинку, а також перетоотоплення приміщень, розташованих на завітряній стороні.

У процесі розробки енергозберігаючих заходів в будинках запропоновано конструкцію утеплювача (конструктивний утеплювач), у якому основний термічний опір забезпечує нерухоме повітря. Конструктивний утеплювач виконаний у вигляді набору комірок, сформованих перегородками (рис.4). Розміри конструктивного утеплювача вибрані таким чином, щоб у них практично не виникала природна конвекція (зокрема в комірках). Довжина комірки b відноситься до її висоти Н, як 1:3.

Рис.4. Конструктивний утеплювач