Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет ..., печатный экземпляр отправим ...
Опубликовать статью

Молодой учёный

Оценка эффективности системы вентиляции футбольного стадиона «Зенит Арена»

01.01.2017
399
Поделиться
Аннотация
энергосбережение, вентиляция, теплоутилизация, экономический анализ
Библиографическое описание
Кольцова, В. А. Оценка эффективности системы вентиляции футбольного стадиона «Зенит Арена» / В. А. Кольцова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 30 (134). — С. 215-219. — URL: https://moluch.ru/archive/134/37625.


Ключевые слова: энергосбережение, вентиляция, теплоутилизация, экономический анализ

Для больших помещений создание и поддержание требуемого микроклимата требует больших затрат энергии. В городе Санкт-Петербург представляет интерес футбольный стадион, расположенный в западной части Крестовского острова. Здесь вентиляционные установки отвечают не только за комфортное нахождение людей в помещении, но и за обогрев большого объема здания. Всего для обслуживания зрительной зоны (трибун) стадиона необходимо 33 приточно-вытяжных установки производительностью 3500–45000 м3/час каждая, установленных по всему периметру здания. Поэтому рациональная утилизация теплоты воздуха, удаляемого из помещений, становится актуальным вопросом. Сейчас существуют различные способы утилизации теплоты удаляемого воздуха жилых и общественных зданий [1–9]. Для анализа стоимости систем и выбора оптимального варианта рассмотрим семь приточных (приточно-вытяжных) установок с одинаковыми параметрами, но с различными способами утилизации теплоты (Табл. 1).

В первых двух установках (№ 1 и № 2, табл. 1) воздух из помещения удаляется вытяжным вентилятором и выбрасывается в атмосферу без утилизации теплоты.

C:\Users\koltsova_va\Desktop\вод наг.png

Рис. 1. Принципиальная схема приточной установки с водяным нагревателем

C:\Users\koltsova_va\Desktop\эл.нагр.png

Рис. 2. Принципиальная схема приточной установки с электрическим нагревателем

Третья установка (№ 3, табл. 1) с рециркуляцией смешивает часть забираемого из помещения воздуха с холодным наружным, нагревает его до необходимой температуры и затем подает в помещение [1, 2].

C:\Users\koltsova_va\Downloads\рецирк.jpg

Рис. 3. Схема приточно-вытяжной установки с рециркуляцией воздуха

В четвертой установке (№ 4, табл. 1) выходящий из помещения воздух проходит через каждый второй канал теплообменника и нагревает пластины, а приточный воздух, проходя через остальные каналы, нагревается при соприкосновении с нагретыми вытяжным воздухом стенками каналов.

C:\Users\koltsova_va\Downloads\пласт.gif

Рис. 4. Схема приточно-вытяжной установки с пластинчатым рекуператором

В пятой (№ 5, табл. 1) основу установки составляет алюминиевый барабан, через который встречными потоками проходит приточный и вытяжной воздух, частично смешиваясь между собой. Если установка работает на обогрев, то вытяжной воздух отдает теплоту тому сектору ротора, через который он проходит. Когда этот нагревшийся сектор попадает в поток холодного приточного воздуха, приточный воздух нагревается, а ротор, соответственно, охлаждается. Если система работает на охлаждение, то теплота передается от теплого приточного холодному вытяжному воздуху [4].

C:\Users\koltsova_va\Downloads\рот.jpg

Рис. 5. Схема приточно-вытяжной установки с роторным рекуператором

В шестой (№ 6, табл. 1) установке применен теплообменник с промежуточным теплоносителем. Потоки приточного и вытяжного воздуха разнесены в пространстве на некоторое расстояние, а перенос теплоты между вентиляционными каналами осуществляется путем перекачки жидкого теплоносителя между индивидуальными теплообменниками в каналах, исключая при этом воздухообмен между притоком и вытяжкой.

C:\Users\koltsova_va\Downloads\промежут.jpg

Рис. 6. Схема приточно-вытяжной установки с промежуточным теплоносителем

В седьмой (№ 7, табл. 1) блок газового нагревателя представляет собой теплообменный модуль в теплоизолированном корпусе с камерой сгорания из специальной жаропрочной нержавеющей стали.

C:\Users\koltsova_va\Desktop\WOLF_wo_top.jpg

Рис. 6. Схема приточной установки с газовым нагревателем

Таблица 1

Варианты приточных (приточно-вытяжных) установок

№

Тип оборудования

Теплоноситель

1

Приточная установка без теплоутилизатора

вода

2

Приточная установка без теплоутилизатора

электричество

3

Приточно-вытяжная установка с рециркуляцией воздуха

вода

4

Приточно-вытяжная установка с пластинчатым рекуператором

вода

5

Приточно-вытяжная установка с роторным регенератором

вода

6

Приточно-вытяжная установка с теплообменником

промежуточный

7

Раздельные системы для притока и вытяжки

газ

В табл. 2 приведена ориентировочная стоимость оборудования; стоимость, (кВт в год) потребляемой электроэнергии двигателями установок; суммарные затраты на использование теплоносителя (руб. в год). При этом принимается время работы установок 3123 часа в год; тариф на электроэнергию 3,02 руб./кВт; время работы калориферов 2628 часов в год; тариф на тепловую энергию 1186,2 руб./Гкал, тариф на газ 5,748 руб./м3. Номера соответствуют табл. 1.

Таблица 2

Стоимость оборудования, электроэнергии и энергоносителя

№п/п

Стоимость оборудования, тыс. руб.

Стоимость электроэнергии, тыс. руб./год

Стоимость энергоносителя, тыс. руб./год

1

2 555

129, 7

1 146, 65

2

3 298

137, 4

3 401, 91

3

2 594

142, 6

404, 75

4

3 286

175, 0

398, 00

5

3 856

154, 4

346, 28

6

2 615

141, 7

964, 50

7

6 399

125, 7

538, 56

Из табл. 1 и 2 видно, что наиболее дорогой будет установка с газовым нагревателем, наиболее дешевой — приточная установка без теплоутилизатора, теплоносителем в которой служит вода. Наиболее энергозатратным, а соответственно дорогим, является двигатель приточно-вытяжной установки с пластинчатым рекуператором, менее энергозатратным и менее дорогим является двигатель установки с газовым нагревателем. Наиболее дорогостоящий теплоноситель — электричество, который существенно удорожает установку с электрическим калорифером и делает применение данной установки нецелесообразным. Наиболее экономичный способ подогрева воздуха в приточной установке с газовым нагревателем — из всех видов энергоносителей стоимость газа в перерасчете руб./год будет наименьшая.

Просуммируем начальную стоимость оборудования, затраты на электроэнергию, затраты на энергоноситель и получим ориентировочную стоимость установок через год эксплуатации, через 3 года эксплуатации и через 5 лет эксплуатации (табл. 3). Номера установок соответствуют табл. 1.

Sn=∑(Sоб+Sэл+Sэн)×n, (1)

где Sn- суммарная стоимость установок по времени, руб;

Sоб- стоимость оборудования, тыс. руб./год;

Sэл — стоимость электроэнергии, тыс. руб./год;

Sэн — стоимость энергоносителя, тыс. руб./год;

n — кол-во лет.

Таблица 3

Суммарная стоимость установок по времени, Sn руб.

№п/п

Через 1 год эксплуатации

Через 3 года эксплуатации

Через 5 лет эксплуатации

1

3 714 620

7 429 240

11 143 800

2

6 837 310

15 042 082

23 246 854

3

3 141 350

5 026 160

6 910 970

4

3 859 000

6 174 400

8 277 692

5

4 356 680

6 099 352

8 103 900

6

3 721 200

6 698 160

9 675 120

7

7 063 350

7 769 685

9 182 355

Таким образом, можно сделать вывод, что наиболее экономичным способом теплоутилизации будет применение установки с рециркуляцией воздуха, однако использование в большом объеме удаляемого воздуха для смешивания с чистым может стать источником вирусов, бактерий и неприятных запахов, для удаления которых потребуются дорогостоящие фильтры. Если рассматривать установки, в которых удаляемый воздух не перемешивается с чистым приточным, то наиболее выгодным будет вариант приточно-вытяжной системы с роторным регенератором.

При использовании роторного рекуператора тепла происходит большая экономия затрат энергии. Эффективность работы установки зависит от значения коэффициента полезного действия, а его повышение приводит к энергосбережению, что в свою очередь имеет большое значение для экономики страны. Однако, для более детального исследования роторной рекуперации тепла нет теоретической базы и отсутствуют рекомендации по определению к. п.д. В имеющихся публикациях по данной тематике используется, как правило, упрощенный подход к анализу зависимостей к. п.д. от конструкции роторного рекуператора и параметров системы вентиляции [10].

Технические и экономические разработки, направленные на повышение эффективности систем вентиляции невозможны без изучения физической сути процесса рекуперации. Описанные в литературе характеристики приточно-вытяжных установок с роторной рекуперацией тепла в большей степени относятся к отражению экспериментальных данных без достаточного теоретического анализа течения воздуха в каналах ротора.

Литература:

  1. Белова Е. М. Центральные системы кондиционирования воздуха в зданиях — М.: Евроклимат, 2006. -640с.
  2. Кокорин О. Я. Энергосберегающие технологии функционирования систем вентиляции, кондиционирования воздуха (системы ВОК) О. Я. Кокорин. М.: Проспект, 1999. — 208 с.
  3. Пушкарева Т. А. Морфологический анализ способов теплоснабжения жилого дома // Наука. Технологии. Инновации: материалы всероссийской научной конференции молодых ученых в 11 ч. — Новосибирск: НГТУ, 2014. — Ч.
  4. Пушкарев А. Э., Пушкарев И. А. Аналитический расчет роторного регенеративного теплообменника // Интеллектуальные системы в производстве. 2016. -№ 1.-С. 86–89.
  5. Отопления и вентиляция: Учебное пособие для строительных вузов и факультетов по специальности. «Теплогазоснабжение и вентиляция». В 2-х частях. Ч.2. Вентиляция.- М.: Высшая школа., 1984.-263 с., ил.
  6. Ананьев В. А., Балуева Л. Н., Тальперин А. Д., Городов А. К., Еримин М. Ю. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика. Учебное пособие-М.: «Евроклимат», изд-во «Арина». 2000- 416 с.
  7. Б. В. Баркалов, Е. Е. Карпис. Кондиционирование воздуха в промышденных, общественных и жилых зданиях. М.:Стройиздат, 1982.
  8. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача.-М.: Энергоиздат, 1981.
  9. Справочник проектировщика. 4.3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Под.ред. Н. Н. Павлова и Ю. И. Шиллера.М.: Стройиздат, 1992.
  10. Ватин Н. И., Смотракова М. В. Технико-экономическое обоснование применения систем вентиляции с роторной рекуперацией тепла: Учебно-методическое пособие. СПб.: СПбГПУ, 2003. — 75 с.
Можно быстро и просто опубликовать свою научную статью в журнале «Молодой Ученый». Сразу предоставляем препринт и справку о публикации.
Опубликовать статью
Молодой учёный №30 (134) декабрь 2016 г.
Скачать часть журнала с этой статьей(стр. 215-219):
Часть 2 (cтр. 133-243)
Расположение в файле:
стр. 133стр. 215-219стр. 243
Похожие статьи
Пути повышения энергоэффективности систем вентиляции
Минимизация теплопотерь при организации вентиляции в зданиях с малой инфильтрацией
Рекуперация воздуха в системе домового отопления
Особенности применения систем рекуперации тепла в системах вентиляции общественных зданий
Проблемы оптимального использования ресурсов и энергосбережения при проектировании систем жизнеобеспечения
Проблемы энергосбережения при утилизации теплоты вентиляционных выбросов в рекуперативном теплообменнике
Воздушное отопление помещений
Анализ энергоэффективности станции метро: проблемы и решения
Исследование эффективности использования энергии системами вентиляции и кондиционирования воздуха с помощью эксергетических показателей
Отопление и вентиляция производственного здания: проблемы, современные решения и методы повышения эффективности систем

Молодой учёный