Автореферат: Исследование эффективности систем панельно-лучистого охлаждения помещений

Рис. 9. Диаграмма суммарного годового расхода холода при разных значениях м

По мере увеличения величины м суммарная установочная холодильная мощность возрастает, причем минимум приходится на значение м=0.5. В четвертой главе описываются экспериментальные исследования СПЛО. На экспериментальной установке (рис. 10) предусмотрено 10 вариантов расположения и комбинации охлаждающих поверхностей (таблица 4).

В результате обработки полученных опытных данных для вариантов расположений и комбинаций охлаждающих поверхностей была получена зависимость =f(с) в виде (10).

136

Рис. 10. Принципиальная схема опытного стенда

При обработке экспериментальных данных был выделен общий коэффициент холодоотдачи б, Вт/(мІ єC). На рисунке 11 показана его зависимость от различного положения и комбинации охлаждающих поверхностей и с. На полученном графике видно, что зависимости при различных расположениях поверхностей имеют схожую направленность, что может говорить об общем характере повышения коэффициента холодотдачи с уменьшением с. Это качественно совпадает с результатами математического моделирования и характером поведения относительной холодоотачи поверхности .

Рис. 11. Сравнение общего коэффициента холодоотдачи вариантами 1-10

Получившиеся опытные коэффициенты С для вариантов различных расположений охлаждающих поверхностей сведены в таблицу 4.

Таблица 4

При сравнении полученных экспериментальных данных с данными математического моделирования видно, что различие коэффициентов С в полученных зависимостях отличаются не более чем на 4% (рис. 12). Что может служить опытным подтверждением зависимости.

Рис. 12. Сравнение зависимостей коэффициентов эффективности охлаждающих поверхностей полученных опытным путем и в результате математического моделирования

В пятой главе проведена технико-экономическая оценка СПЛО. В качестве критерия экономической эффективности использовалась величина приведенных затрат:

, руб./г., (19)

где: К - капиталовложения в вариант сопоставления, руб.; Э - годовые эксплуатационные затраты, руб./г.

В рыночных условия, необходимо заменить коэффициент эффективности капиталовложений на коэффициент бездисконтной эффективности E_э, величина которого определяется в зависимости от характера инвестиций. При разумных сроках окупаемости инвестиций от 3 до 9 лет для оценки всей области возможных экономических ситуаций достаточно рассмотреть варианты в диапазоне от 0.05 до 0.4. Для сопоставления вариантов был произведен расчет и подбор оборудования систем СПЛО, СКВ, СО, а также холодильных установок. Одновременно определялась суммарная номинальная электрическая мощность основного оборудования систем.

Годовые эксплуатационные затраты системами состоят из годовых амортизационных отчислений, затрат на обслуживание систем (заработная плата, стоимость текущего ремонта и расходуемых материалов) и затрат на энергоресурсы. Основу эксплуатационных затрат составляла стоимость энергии, потребляемой системами на обеспечение параметров микроклимата. Составляющими энергопотребления являются расход электроэнергии на привод компрессоров холодильных машин и вентиляторов приточной и вытяжной частей системы кондиционирования воздуха. Годовой расход энергии определяется только для периода охлаждения (рис. 13).

Годовой расход электроэнергии вентиляторами СКВ, кВт·ч, равен:

, (20)

где: N_i - потребляемая мощность приводами вентиляторов, кВт; m - число рабочих дней в неделю; ?ф - суточная продолжительность работы, ч; n_х - продолжительность периода потребления искусственного холода, сутки.

Годовой расход электроэнергии компрессорами холодильных машин, кВт·ч, рассчитывается на основе величины годового расхода холода Q_х.год:

, (21)

где: з_х - обратная величина коэффициента использования энергии, равная отношению мощности привода компрессора к холодопроизводительности машины.

Рис. 13. Диаграмма суммарного годового расхода электроэнергии вариантами охлаждения помещения

При изменении соотношения м изменяется стоимость СПЛО и СКВ, стоимость холодильной установки, годовой расход холода (электроэнергии), годовой расход электроэнергии на перемещение воздуха в СКВ. Сопоставление вариантов проводится по величине приведенных затрат (рис. 14).

Рис. 14. Диаграмма приведенных затрат на варианты охлаждения помещения в зависимости от принятой доли мощности СПЛО м, Москва

Полученные результаты свидетельствуют о преобладающем влиянии капиталовложений на величину приведенных затрат для всех вариантов; в большинстве вариантов минимальные приведенные затраты соответствуют значению м близкому к 1. Из тридцати шести вариантов распределения приведенных затрат в зависимости от м в двадцати случаях минимум затрат соответствует м=1 (56%) и только в семи случаях минимум соответствует м =0.5 (19.5%). В девяти из восемнадцати случаев оптимум имеет место при м=0.5 (50%). Смещение оптимума в сторону м=0.5 наблюдается при увеличении эксплуатационных затрат и уменьшении коэффициента экономической эффективности Е_Э. Последний фактор соответствует большому сроку окупаемости инвестиций и (или) малой расчетной норме дисконта r; функция приведенных затрат с уменьшением м от 1 медленно растет до м=0.5 и с дальнейшим уменьшением м возрастает более интенсивно.

Основные выводы

1. Данные по комфортности тепловой обстановки при панельно-лучистом охлаждении (ПЛО) на основе специальных исследований отсутствуют или ограничены. Как правило, исследователи рекомендуют пользоваться в этом случае общими данными о тепловом комфорте, выделяя значения температуры в верхней части предлагаемого общего диапазона температуры воздуха, радиационной температуры и температуры помещения.

2. Рекомендации по выбору области комфортного сочетания температуры дополнены рекомендациями по выбору граничных температурных условий, основанных на российских нормах и исследованиях. Для обычных при ПЛО параметров системы дополнительные ограничения по температуре поверхности, налагаемые в связи с образованием ниспадающей конвективной струи, не существенны.

3. Рекомендуется обеспечивать температурные условия в помещении совместным действием двух систем:

- системой панельно-лучистого охлаждения, действующей круглосуточно (фоновая система);

- системой кондиционирования воздуха (приточной вентиляции), действующей в течение рабочего времени.

4. В качестве условия определения мощности фоновой СПЛО предложено исходить из известной мощности параллельно работающей СКВ, определенной по санитарной норме расхода воздуха. При круглосуточной работе фоновой СПЛО и пониженной мощности параллельно действующей СКВ суммарная холодильная, в том числе и установочная, мощность двух систем снижается по сравнению с работой одной СКВ.

5. Результаты расчетов показали, что величина удельной холодоотдачи в существенной степени зависит от доли конвективной составляющей тепловой нагрузки. Влияние соотношения размеров, температуры охлажденной поверхности на рассматриваемую величину оказывается значительно меньше. Наибольшее значение удельной холодоотдачи соответствует варианту расположения поверхности в потолке, самое низкое - расположению панели в полу.

6. В качестве показателя эффективности вариантов расположения холодной поверхности - принято отношение теплового баланса в объеме рабочей зоны помещения к холодоотдаче поверхности СПЛО. Результаты расчета показали, что наибольшее значение показателя эффективности соответствует расположению поверхности в боковых стенах помещения у потолка, наименьшее значение показателя приходится на расположение панели у пола.

7. Для оценки эффективности вариантов совместной работы СКВ и СПЛО введен коэффициент м, показывающий долю мощности СПЛО в общей холодильной мощности системы кондиционирования воздуха

8. При анализе режимов совместной работы систем установлено: с уменьшением величины м имеет место нелинейное возрастание Q_СКВ, при этом возрастает суммарная холодильная установочная мощность охлаждающих систем; с уменьшением м от 1 до 0.5 годовой расход холода уменьшается, а затем остается неизменным, несколько уменьшаясь или увеличиваясь; наличие оптимума в середине шкалы м; внешние климатические условия оказывают существенное влияние на годовое потребление холода.

9. Анализ полученных опытных показателей эффективности СПЛО показал хорошую сходимость с теоретическими результатами, что подтверждает достоверность теоретических результатов.

Перечень опубликованных работ по теме работы

1. Ю.Я. Кувшинов, С.Г. Булкин, Д.Н. Зинченко. Вопросы энергетической и экономической эффективности панельно-лучистого охлаждения помещений. // Academia архитектура и строительство №5 2009 г.*

2. А.Ю. Белоедов, С.Г. Булкин, Д.Н. Зинченко. Единая система панельно-лучистого обогрева и охлаждения с использованием геотермии от REHAU. // Academia архитектура и строительство №5 2009 г.*

3. Ю.Я. Кувшинов, Д.Н. Зинченко. К оценке энергетической эффективности систем панельно-лучистого охлаждения. // Ежемесячный специализированный журнал С.О.К. (сантехника, отопление, кондиционирование) №9 2006 г.

4. Ю.Я. Кувшинов, С.Г. Булкин, Д.Н. Зинченко. Панельно-лучистое охлаждение помещений. // Ежемесячный специализированный журнал АВОК (вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика) №5 2007 г.

5. Ю.Я. Кувшинов, С.Г. Булкин, Д.Н. Зинченко. Панельно-лучистое охлаждение помещений. // Сборник материалов Второй Международной научно-технической конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции», г. Москва, 2007 г.

6. Ю.Я. Кувшинов, С.Г. Булкин, Д.Н. Зинченко. Панельно-лучистое охлаждение помещений. // Ежемесячный журнал Мир строительства и недвижимости г. С-Петербург №30, 2009 г.

7. Е.В. Моновец, С.Г. Булкин, Д.Н. Зинченко. Единая система панельно-лучистого обогрева и охлаждения с использованием геотермии. // Материалы к научно-практической конференции «Земля - наш дом», г. Анапа 2009 г.