Оценка эффективности системы вентиляции футбольного стадиона «Зенит Арена» | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Экономика и управление

Опубликовано в Молодой учёный №30 (134) декабрь 2016 г.

Дата публикации: 01.01.2017

Статья просмотрена: 54 раза

Библиографическое описание:

Кольцова В. А. Оценка эффективности системы вентиляции футбольного стадиона «Зенит Арена» // Молодой ученый. — 2016. — №30. — С. 215-219. — URL https://moluch.ru/archive/134/37625/ (дата обращения: 23.06.2018).



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.
Основные термины (генерируются автоматически): приточно-вытяжная установка, приточная установка, установка, газовый нагреватель, вытяжной воздух, пластинчатый рекуператор, рециркуляция воздуха, стоимость оборудования, удаляемый воздух, принципиальная схема.


Похожие статьи

Применение калориферной установки на вентиляционном...

При возникновении нештатных ситуаций иногда возникает необходимость осуществлять переход с нормального режима проветривания на реверсивный. В этом случае воздух в шахту (рудник) будет подаваться по вентиляционному (вентиляционным)...

Пути повышения энергоэффективности систем вентиляции

При остановке электродвигателя вентиляционной установки контакт магнитного пускателя замыкает цепь питания катушки промежуточного реле, контакт

В несколько раз снизить затраты на подогрев поступающего воздуха позволяет применение принципа рекуперации.

Воздушное отопление помещений | Статья в журнале «Техника.»

При установке местного воздушного отопления здания одномоментно с приточно-вытяжной вентиляцией применяют иные схемы (рис. 1, в, г). На схеме рис. 1, показано, как происходит захват половины воздуха из вне...

Проблемы энергосбережения при утилизации теплоты...

Вентиляционные выбросы, исходящие из вытяжной вентиляции плодоовощехранилищ

Эта энергия безвозвратно теряется при выбросы вентиляционного воздуха в

В холодильных камерах главной задачей холодильной установки является охлаждение внутреннего воздуха.

Эффективное осушение воздуха помещений бассейнов

Основные термины (генерируются автоматически): влажный воздух, бассейн, внутренний воздух, наружный воздух, приточно-вытяжная вентиляция, помещение бассейна, открытая водная поверхность, осушитель воздуха, насыщенный воздух, давление водяных паров...

Работа систем вытяжной естественной вентиляции в жилом доме...

При строительстве подавляющего числа многоквартирных жилых домов придерживаются традиционной схемы приточно-вытяжной вентиляции с естественным побуждением воздуха, требующих наименьших капитальных и эксплуатационных затрат.

Вентиляционные системы, применяемые на судах

Вентиляционные системы обеспечивают требуемое качество и чистоту воздуха

Вытяжная вентиляция, удаляя из помещения отработанный (загрязненный) воздух

Системами приточно-вытяжной вентиляции оборудуют помещения энергетических установок, салоны...

Анализ систем перемешивающей и вытесняющей вентиляции...

Только в этом случае приточный воздух, затопляя помещение, не приведет к перемешиванию внутреннего воздуха с конвективными тепловыми потоками, вытесняя загрязненный воздух в верхнюю часть помещения к вытяжному устройству.

Влияние работы систем естественной вентиляции на микроклимат...

Согласно СП [1] в многоквартирных жилых домах может быть организована естественная приточно-вытяжная вентиляция с забором воздуха через приточные отверстия (приточные и стеновые клапаны, форточки) и удалением через вытяжные вентиляционные...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Применение калориферной установки на вентиляционном...

При возникновении нештатных ситуаций иногда возникает необходимость осуществлять переход с нормального режима проветривания на реверсивный. В этом случае воздух в шахту (рудник) будет подаваться по вентиляционному (вентиляционным)...

Пути повышения энергоэффективности систем вентиляции

При остановке электродвигателя вентиляционной установки контакт магнитного пускателя замыкает цепь питания катушки промежуточного реле, контакт

В несколько раз снизить затраты на подогрев поступающего воздуха позволяет применение принципа рекуперации.

Воздушное отопление помещений | Статья в журнале «Техника.»

При установке местного воздушного отопления здания одномоментно с приточно-вытяжной вентиляцией применяют иные схемы (рис. 1, в, г). На схеме рис. 1, показано, как происходит захват половины воздуха из вне...

Проблемы энергосбережения при утилизации теплоты...

Вентиляционные выбросы, исходящие из вытяжной вентиляции плодоовощехранилищ

Эта энергия безвозвратно теряется при выбросы вентиляционного воздуха в

В холодильных камерах главной задачей холодильной установки является охлаждение внутреннего воздуха.

Эффективное осушение воздуха помещений бассейнов

Основные термины (генерируются автоматически): влажный воздух, бассейн, внутренний воздух, наружный воздух, приточно-вытяжная вентиляция, помещение бассейна, открытая водная поверхность, осушитель воздуха, насыщенный воздух, давление водяных паров...

Работа систем вытяжной естественной вентиляции в жилом доме...

При строительстве подавляющего числа многоквартирных жилых домов придерживаются традиционной схемы приточно-вытяжной вентиляции с естественным побуждением воздуха, требующих наименьших капитальных и эксплуатационных затрат.

Вентиляционные системы, применяемые на судах

Вентиляционные системы обеспечивают требуемое качество и чистоту воздуха

Вытяжная вентиляция, удаляя из помещения отработанный (загрязненный) воздух

Системами приточно-вытяжной вентиляции оборудуют помещения энергетических установок, салоны...

Анализ систем перемешивающей и вытесняющей вентиляции...

Только в этом случае приточный воздух, затопляя помещение, не приведет к перемешиванию внутреннего воздуха с конвективными тепловыми потоками, вытесняя загрязненный воздух в верхнюю часть помещения к вытяжному устройству.

Влияние работы систем естественной вентиляции на микроклимат...

Согласно СП [1] в многоквартирных жилых домах может быть организована естественная приточно-вытяжная вентиляция с забором воздуха через приточные отверстия (приточные и стеновые клапаны, форточки) и удалением через вытяжные вентиляционные...

Задать вопрос