Бытовые приборы регулирования, учета и контроля тепла

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 2

Бытовые приборы  регулирования, учета и контроля тепла 2

Регулирование, контроль тепла в системах напольного отопления 5

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 8

ВВЕДЕНИЕ 

В закрытых помещениях человек проводит до 80% времени. Поэтому для создания нормальных условий его жизнедеятельности необходимо поддерживать в этих помещениях строго определенный тепловой режим.

Тепловой  режим в помещении, обеспечиваемый системой отопления, вентиляцией и кондиционирования воздуха, определяется в первую очередь теплотехническими и теплофизическими свойствами ограждающих конструкций. В связи с этим высокие требования предъявляются к выбору конструкции наружных ограждений, защищающих  помещения от сложных климатических воздействий: резкого переохлаждения или перегрева, увлажнения, промерзания, паро – и воздухопроницания.

Бытовые приборы регулирования, учета и  контроля тепла 

В быту горячая вода необходима для различных  нужд, таких как мытье людей, кухонной посуды, стирка одежды и постельного  белья и др. В СНГ приняты  нормы расхода горячей воды 150 л. На человека в сутки. Однако в Западной Европе эти нормы вдвое ниже без ущерба для комфорта населения из-за рационального использования и учета энергоресурсов.

Нагрев  воды может осуществляться с помощью  твердого или жидкого топлива, природного газа или электроэнергии. Использование  твердого топлива (уголь, дрова) связано с высокой трудоемкостью обслуживанием нагревателей и их неэкологичностью. Жидкое топливо имеет высокую стоимость. Использование природного газа решает эти проблемы, однако требует подведения газопроводов и устройства дымоходов, что не всегда возможно. Также присутствует повышенная пожарная опасность. Электрические водонагреватели лишены этих недостатков. Они имеют высокий к.п.д. так как вся энергия превращается в тепло почти без потерь.

Электрические водонагреватели делятся на проточные, нагревающие воды в момент использования, и накопительные, создающие ее запас в резервуаре. Основной недостаток проточных бытовых водонагревателей – высокая потребляемая мощность (7-20 кВт), что требует прокладки медных кабелей сечением 4-10 мм2 и удорожает их применение. Кроме того, их массовое применение невозможно из-за перегрузки ЛЭП и трансформаторных подстанций. Если в 500000 киевских квартир установить такие водонагреватели мощностью 15 кВт каждый,  то если принять максимальный коэффициент использования 0,5, суммарное потребление составит 3750МВт. Это бы потребовало строительство АЭС, которая бы использовалась крайне неэффективно. Накопительные водонагреватели потребляют 1,5-4 кВт и не имеют таких проблем.

Проблема горячего водоснабжения  на территории СНГ стоит весьма остро. Это связано как с плановыми отключениями для ремонта (во многих городах на все лето), так и с авариями. Множество мест не имеет горячего водоснабжения. Установка стационарных водонагревателей часто затруднена, из-за необходимости прокладки труб и кабелей, порчи интерьера, ограничений организационного характера, необходимости согласования монтажа с владельцем помещения, нецелесообразности из-за частых переездов.

Это обуславливает необходимость  применения переносных водонагревателей различных конструкций. Они, в силу различных причин, представлены на рынке весьма слабо. Водонагреватель бытовой прямоточный содержит полый замкнутый корпус, открытый снизу для установки на бытовые теплоносители и состоящий из двух оболочек, одетых одна на другую. При этом на наружных поверхностях внутренней оболочки выполнены канавки, стенки которых выгнуты внутрь корпуса навстречу тепловому потоку и образуют последовательно соединенные каналы при одевании наружной оболочки. Внутренняя оболочка может быть изготовлена из материала повышенной теплоемкости и теплопроводности по сравнению с материалом наружной оболочки. Водонагреватель прост в конструкции и экономичен в эксплуатации.

Бытовой прибор для учета  и контроля тепла - теплосчетчик. Теплосчетчик предназначен для измерения, индикации, регистрации, архивирования и передачи на внешние устройства информации о количестве и других параметрах тепловой энергии и теплоносителя, полученного потребителем, в открытых и закрытых системах тепло- и водоснабжения с установкой одного или двух первичных преобразователей расхода.

Дополнительный вход "счетчик" предназначен для подключения счетчика с импульсным выходом, обеспечивает интегрирование, индикацию и архивирование прошедшего через счетчик объема жидкости.

Теплосчетчик  обеспечивает:

1. автоматическую самодиагностику (фиксирует нарушение работы системы теплоснабжения и собственных узлов, а также время отключения питания прибора от сети, регистрируя тем самым несанкционированное вмешательство в процесс измерения тепловой энергии);
2. преобразование объемного расхода в массовый и вывод на матричный четырехстрочный индикатор с подсветкой следующих параметров:

• массового расхода теплоносителя в каждом измерительном канале (число измерительных каналов - два) т/ч,
• тепловой мощности, ГДж/ч (Гкал/ч),
• текущего времени (минуты, часы) и даты (год, месяц, число),
• время наработки, час,
• кода ошибок (нештатных режимов работы),
• массы теплоносителя нарастающим итогом по каждому измерительному каналу, т,
• количества тепловой энергии нарастающим итогом по каждому измерительному каналу, ГДж (Гкал),
• текущей температуры в каждом измерительном канале, °С,
• текущего избыточного давления, МПа,
• суммарного объема (нарастающим итогом) холодной или горячей воды V3, если к каналу "счетчик" подключен расходомер-счетчик с импульсным выходом или счетчик с герконом с ценой импульса 0,1 м3 или 1 м3;
• вычисление и архивирование итоговых параметров теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах (массы теплоносителя, количества тепловой энергии, средней температуры, минимального давления) и вывод их значений по интерфейсу RS-232 непосредственно на принтер без дополнительных устройств или внешнюю ЭВМ по специальной программе пользователя "teplo 07":
• суточный архив - за любой день из 365 предыдущих суток с дискретностью 1 час;
• месячный архив - за любой из 11 предыдущих месяцев с дискретностью 1 сутки;
• сохранение текущих и суммируемых параметров за время не менее одного года в течение не менее 10 лет при отключении питания;
• измерение и вычисление параметров теплоносителя при инверсном направлении потока, в "летнем" режиме горячего водоснабжения, без переустановки ППР и подаче теплоносителя по подающему или по обратному трубопроводу;
• возможность программирования температуры холодной воды (трубопровод подпитки) с клавиатуры теплосчетчика.

Первичные преобразователи  расхода ППР, в составе теплосчетчика, не требуют дополнительной фильтрации теплоносителя, не чувствительны к взвесям и пузырькам воздуха. В качестве материала футеровки применен термопластичный материал из разряда суперконструкционных полимеров, что обеспечило высокую эксплуатационную температуру - до 220 °С длительно, очень высокую стойкость к воздействию химических агрессивных растворителей, высокую твердость и жесткость, коэффициент линейного расширения не более 25*10-6К-1 (близкий к металлам), низкое влагопоглощение - не более 0,02%. Выше перечисленные свойства материала в совокупности с глянцевой поверхностью измерительного канала и идеальным положением электродов обеспечили гарантированное получение высоких эксплуатационных характеристик ППРх7.

Теплосчетчики могут объединяться в автоматизированную систему комплексного учета воды и тепла АСКУВиТ, которая обеспечивает измерение и вывод на экран ПК (по запросу оператора) итоговых и текущих параметров теплоснабжения или теплопотре-бления, холодного и горячего водоснабжения, температуры наружного воздуха или температуры воздуха в помещении, а также регистрацию параметров работы тепловых узлов и входящих в них измерительных приборов.

Следующий бытовой  прибор - Счетчики холодной и горячей воды предназначены для индивидуальных водопотребителей, при измерении объема питьевой холодной и горячей воды по СаН ПиН 2.1.4.1074-01. По устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха счетчики соответствуют исполнению В4 по ГОСТ 12997. По метрологическим классам счетчики соответствуют классу В при горизонтальной установке или классу А при вертикальной установке согласно ГОСТ Р 50193.1 В зависимости от диаметра условного прохода, счетчики выпускаются нескольких видов. Для дистанционной передачи результатов измерений предлагаем счетчики воды с импульсным выходом (геркон) с дискретностью 1 литр или модулем радиоканала. Водосчетчики имеют высокоэффективную защищенность от воздействия магнитных полей постоянных магнитов.

Регулирование, контроль тепла в системах напольного отопления

Некогда считавшееся роскошью напольное отопление стало в  европейских странах практически одним из стандартных для индивидуального жилья вариантов. Оно комфортно, гигиенично, долговечно и требует минимального обслуживания. Кроме того, работа отопления в низкотемпературной области позволяет снизить затраты энергии. Однако вышеперечисленные достоинства «теплого пола» не всегда подтверждают владельцы оснащенного им жилья. Причинами этого чаще всего являются неправильный расчет и гидравлическая наладка системы.

Тепловая нагрузка и стороннее тепло

Для поддержания в помещении  заданной температуры система отопления  должна осуществлять непрерывный подвод тепла в количестве, компенсирующем его потери через стены, пол, потолок, окна и двери. Величина тепловых потерь зависит от температуры наружного воздуха. В соответствии с ее значением автоматика современных отопительных систем регулирует подачу тепла в помещение. При этом температура теплоносителя для всех помещений дома одинакова.

Кроме тепла системы отопления, в помещения дома поступает тепло  от солнечного излучения (особенно через большие окна на южной стороне), декоративных печей и каминов, кухонных плит и осветительных приборов, телевизоров, компьютеров и самих людей.

Интенсивность, продолжительность  и частота подвода такого тепла  переменны. поступление тепла через остекление южных стен в феврале может составлять до 70 % общей тепловой нагрузки. Камин способен полностью покрывать тепловую потребность помещения. На другие источники стороннего тепла приходится обычно менее 25 % нагрузки.

Несмотря на наличие комнатных  термостатов, быстрая реакция напольного отопления на подвод стороннего тепла невозможна из-за инерционности этой системы. При укладке греющих труб в бесшовную бетонную стяжку время реагирования «теплого пола» на изменение количества поступающего тепла составляет около двух часов.

Таким образом, быстро среагировавший на поступление стороннего тепла  комнатный термостат отключает напольное отопление, которое продолжает отдавать тепло еще примерно в течение двух часов. При прекращении поступления стороннего тепла и открытии термостатического клапана полное прогревание пола достигается только спустя такое же время.

Хотя с точки зрения энергосбережения регулирование температуры  в помещении целесообразно, оно при быстром изменении температуры не работает. Действенным оказывается только эффект саморегулирования.

Эффект саморегулирования

Саморегулирование – сложный  динамический процесс. Однако на практике подача тепла напольным отоплением регулируется естественным путем без вмешательства механических устройств благодаря двум следующим закономерностям: 1) тепло всегда распространяется от более нагретой зоны к более холодной; 2) величина теплового потока определяется разностью температур.

В западноевропейских странах правила устройства и эксплуатации систем центрального отопления определяются предписаниями по энергосбережению.

Документ требует организации  регулирования температуры подаваемого  в здание теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха. Это обеспечивает поступление в распределительную сеть такого количества тепла, которое может быть использовано в ближайшее время.

Кроме того, количество тепла, подаваемого в помещения, должно регулироваться в зависимости от температуры их внутреннего воздуха, что позволяет корректировать работу отопления с учетом поступлений стороннего тепла – от солнечного излучения, бытовых приборов и т.д.

При правильно рассчитанной и гидравлически отлаженной отопительной установке было бы достаточно лишь погодозависимого регулирования с изменением температуры подаваемого в здание теплоносителя – при условии отсутствия поступлений стороннего тепла. Однако эффект саморегулирования – непременная составляющая реальных процессов.

Регулирование температуры  в помещениях изменением количества подаваемого теплоносителя обеспечивает экономию энергии. Однако если управление подачей осуществляется в режиме «включено-выключено», напольное отопление может не обеспечить поддержания комфортной температуры.

Пусть поступление стороннего тепла отсутствует: тепло в помещение  подается только от пола, а уходит в  окружающую среду через ограждающие конструкции. Если помещение начинает обогреваться солнцем, входной клапан закрывается, и примерно через два часа пол и помещение охлаждаются.

При кратковременных интенсивных  поступлениях стороннего тепла система  регулирования не справляется с работой, вследствие чего имеют место колебания температуры помещения и пола.

Данный недостаток можно  устранить, повысив теплоотдачу  пола путем укладки греющей трубы  с меньшим шагом (искусственный  перегрев помещения увеличивает  частоту срабатывания термостатического клапана).

Однако лучший результат  дает установка регулирующего клапана, который не перекрывает подачу теплоносителя  полностью, а уменьшает ее в расчете  на компенсацию максимально возможного поступления стороннего тепла. Это позволяет уменьшить колебания температуры пола и воздуха в помещении. Благоприятно сказывается и применение датчиков температуры пола.  

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Т.А. Акимова, В.В. Хаскин, А.П. Кузьмин, Экология. Природа-Человек-Техника./под ред. А.П.Кузьмин .-М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2005.-455 с.
2. «Окружающая среда и человек» Д. П. Никитин, Ю. В. Новиков \\ М., Высшая Школа, 1999
3. «Экология и жизнь», №5,11, 2006г.
4. «Экология, природопользование, охрана окружающей среды»
5. Основы экологии: учебное пособие / В. Н. Киселев. - 2-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Універсітэцкае, 2005.
6. Основы экологии и рационального природопользования / А. Ф. Савенок, Е. И. Савенок. - Мн.: Сэр-Вит, 2006.
7. Экология: Учебное пособие / О. В. Чистик. - Мн.: Новое знание, 2006.
8. Основы экологии и экономика природопользования: учебник для студ. экономич. спец. вузов / О. С. Шимова, Н. К. Соколовский. - 2-е изд., перераб. и доп. - Мн.: БГЭУ, 2006.
9. Мещеряков И.В., Арефьев В.И. Возможные направления применения космической техники в решении глобальных экологических проблем // Транспорт: Наука, техника, управление. М.: ВИНИТИ, 2005. С. 21-28.
10. Александрова И.И., Байков Н.М., Бесчинский А.А. и др. Глобальная энергетическая проблема. М.: Мысль, 1999,239 с.
11. Афанасьева Е. И., Тульчин И. К. Снижение расхода электроэнергии в электроустановках зданий. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 224 с.
12. Болдырев В.И. Глобальные проблемы человечества в "Метафизике всеединства" Вл. Соловьева // Философия и кризис современной цивилизации. М., 2003. С. 5-25.
13. Воробьёв Л. А., Стриха И. И. Эффективное использование топливно-энергетических ресурсов в жилищно-коммунальном хозяйстве БССР. – Мн.: 1987. – 74 c.
14. Кораблев В. П. Экономия электроэнергии в быту. –Москва, «Энергоатомиздат», 2007;
15. Резчиков Е.А. Экология: Учебное пособие. 2-е изд. испр. и доп. – М.:  МГИУ, 2005 – 96с.