Энергообеспечение оранжереи ботанического сада Самарского университета

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Ботанический сад является государственным памятником природы, который находится в ведении Самарского университета. Это единственное сооружение подобного типа на территории Поволжья, у которого имеется собственная оранжерея. Он расположен на территории Октябрьского района Самары по адресу улица Московское шоссе, 36. Ботанический сад организован в 1932 году в составе НИИ по изучению и охране природы Средневолжского края по инициативе его директора В. И. Смирнова. В 1975 году сад стал подразделением Самарского государственного университета. Сейчас он подразделяется на несколько научных отделов:

· Отдел флоры, включающий редкие и исчезающие виды растений;

· Отдел дендрологии, включающий дендрарий, лиановые растения и питомник;

· Отдел цветоводства, включающий участки сортовых многолетников, декоративных дикорастущих растений, розарий, декоративный центр;

· Отдел тропических и субтропических культур (оранжерея).

В 1860 году на месте ботанического сада располагался фруктовый сад самарского мецената Аннаева. Через некоторое время территория сада перешла к купцу Василию Борщеву, который любил экзотику и создал частную коллекцию редких деревьев и растений, многие из которых являлись уникальными для России.

Официальной датой создания современного сада называют 1 августа 1932 года, инициатором выступили В. И. Смирнов, а также известный в Самаре флорист А. Ф. Терехов. Специалисты, занимавшиеся развитием объекта, постоянно вели переписку и обмен семенами с подобными заведениями других стран. В 1933 году сад стал открытым для экскурсий, его площадь достигала 35 гектаров. Во время Великой Отечественной войны лесная роща сада была вырублена, почти полностью оказались утерянными коллекция дендрария -- его площадь сократилась до 1 гектара. Оставшаяся часть сада была отдана населению под огороды.

Послевоенное восстановление сада проходило с 1947 по 1961 годы. В это время вновь собираются и закладываются питомники, идет сбор и обмен коллекциями с садами СССР и зарубежья. Также в этот период администрацией сада от городского исполкома был получен акт на бессрочное пользование землей. Сад обносится деревянной изгородью, строятся электролиния, водопровод, достраивается оранжерея. В 1954 году была сформирована альпийская горка высотой более 10 м. На ней начата посадка растений, привезенных из Жигулевских гор, Кавказа и Карпат.

В 1977 году сад получил статус природного памятника, обзавелся собственным участком исчезающих видов растений, именно там находится более 130 экземпляров, которые занесены в Красную книгу РФ. С 1997 года ботанический сад является членом Международного совета ботанических садов по охране растений (Botanic Gardens Conservation International -- BGCI). В рамках совместных проектов BGCI, сад участвует в Международной программе «Поддержка сохранения биоразнообразия в ботанических садах России».

Сотрудники ботанического сада занимаются изучением возможности воспроизведения вымирающих видов в искусственных условиях, чтобы в дальнейшем высадить их в естественную среду. Также сад используется в качестве учебной базы для нескольких университетов, техникумов и медучилища.

Ботанический сад насчитывает порядка 780 видов цветочно-декоративных культур, больше всего здесь ирисовых, пионовых и лилейных таксонов. Кроме того, на территории объекта содержится порядка 170 видов редких растений. В саду также располагаются два пруда, созданные за счёт плотин оврага, устье которого выходит к Волге, их площадь достигает порядка одного гектара. Самарским ученым удалось вывести почти 90 сортов роз, которые прекрасно цветут в местном саду. Здесь также находится овраг глубиной в 10 метров, через который можно пройти по пешеходному мостику. По оврагу течет небольшой родник, который не замерзает в холодное время года, и его воду можно использовать в пищевых целях. Также в саду можно полюбоваться альпийской горкой, на которой ученые формируют экспозицию растений, покрывающих Жигулевские горы.

Оранжерея Ботанического сада появилась в 1932 году и изначала представляла собой небольшую теплицу полуподвального типа. В ней местные ученые создавали все необходимые условия для появления семян различных растений. Там же выращивали посадочный материал, который в дальнейшем использовался для грунтов различных типов. В 1936 году оранжерею существенно расширили, и с тех пор она неоднократно подвергалась реконструкции и ремонту. Сейчас она является единственной на территории Среднего Поволжья. Именно там проходят научные эксперименты и ведутся наблюдения за большим количеством видов (по состоянию на 2015 год, их насчитывается более 1200). Здесь обитают только теплолюбивые растения, которые растут только в грунте закрытого типа.

Площадь строения сейчас составляет более 1200 квадратных метров, из них около 860 квадратных метров занимают четыре оранжереи, на оставшейся площади расположены четыре теплицы. Именно здесь растут и плодоносят экзотические растения: авокадо, цитрусовые, гранаты, инжир, кофе и огромное количество прочих плодовых. Зимой большая часть зеленых питомцев находится в состоянии покоя, за исключением фейхоа, муррайи и лимона - они цветут круглый год.

На данный момент здания оранжереи устарели и не соответствуют современным нормам энергетической эффективности. Источником теплоснабжения является газовая котельная, пристроенная к оранжереи. Существующая система отопления рассчитана на потребление тепла от котельной в размере 165 кВт. Однако, суммарные потери тепла здания оранжереи составляют 257 кВт. Большие теплопотери компенсируют дополнительными источниками тепла - электрическими воздушными обогревателями. Данное решение несёт за собой дополнительные затраты на электроэнергию. Другой проблемой является отсутствие качественной системы вентиляции, что приводит к возникновению конденсата на стеклопакетах и поверхностях профилей.



1. Общие сведения об объекте;

1.1 Система электроснабжения

Потребляемая оранжереями электроэнергия расходуется на освещение и обогрев помещений, когда с этой задачей не справляется газовая котельная. Схема учёта между Самарскими горэлектросетями (СГЭС) и предприятием Ботанический сад Семерского университета представлена на рисунке 1.1.1. На данной схеме показано, как электрические кабели протягиваются от электроустановки СГЭС до электроустановки абонента до места учёта включительно. На схеме указана длина кабелей, их марка, поперечное сечение, мощность трансформаторов, трансформаторы учёта тока.

Рисунок 1.1.1 Схема электрооборудования Ботанического сада Самарского университета

Учёт потребления электрической энергии оранжереями ботанического сада ведётся с помощью счётчиков марки «Меркурий», один из которых представлен на рисунке 1.1.2.

Рисунок 1.1.2 Счётчик потребления электроэнергии «Меркурий 230 AR-03 C»

Данный счётчик даёт возможность учёта как активной, так и реактивной электрической энергии и мощности в одном направлении в трёх и четырёх проводных сетях переменного тока с частотой 50 Гц через измерительные трансформаторы тока или непосредственно с возможностью передачи измерений и накопленной информации об энергопотреблении по цифровым интерфейсным каналам. Счётчик учитывает активную и реактивную электроэнергию в однотарифном режиме суммарно по всем фазам или только активную электроэнергию в каждой фазе по отдельности, то есть опционально. Измеряет мгновенные значения активной, реактивной и полной мощности по каждой фазе и по сумме фаз. Основные характеристики данного счётчика представлены в таблице 1.1.1.

Таблица 1.1.1

Основные характеристики электросчётчика «Меркурий 230 AR-03 C»

Номинальное напряжение, В	Номинальный (базовый) ток, А	Максимальный ток, А	Класс точности при измерении
			активной энергии	реактивной энергии
3*230(400)	5	7,5	0,55	1,0

Проведём анализ потребления электроэнергии Ботаническим садом Самарского университета в период с 2012 по 2015 года, воспользовавшись данными, представленными в таблице 1.1.2.

Таблица 1.1.2

Потребление электроэнергии за 2012-2015 гг. в натуральном и стоимостном выражениях

	Потребление электроэнергии
	2012	2013	2014	2015
	кВт•ч	руб	кВт•ч	руб	кВт•ч	руб	кВт•ч	руб
Январь	14 042	56 408	14 533	51 537	13 204	56 547	15 248	63 519
Февраль	12 469	50 089	1 0465	37 845	12 223	49 765	12 939	52 635
Март	8 401	36 305	8 462	30 508	11 222	45 543	10 056	42 007
Апрель	4 149	17 586	7 931	29 197	7 951	35 114	6 520	28 393
Май	1 533	5 668	2 841	10 602	2 678	11 979	2 862	12 741
Июнь	1 226	4 479	1 206	4 650	1 226	5 474	1 840	8 126
Июль	838	3 134	1 226	5 215	1 349	5 952	491	2 524
Август	715	2 810	1 022	4 432	715	3 088	1 615	7 981
Сентябрь	5 723	19 989	2 739	11 811	3 924	17 748	1 451	8 035
Октябрь	5 948	23 166	8 176	34 592	3 066	13 013	3 250	17 447
Ноябрь	6 030	22 870	7 154	29 019	10 077	42 930	13 470	73 034
Декабрь	3 495	12 952	7 972	31 856	15 473	63 760	8 666	48 076
Итого за год	64 569	255 456	73 727	281 264	83 108	350 913	78 408	364 522

a)

Рисунок 1.1.3 График зависимости: a) потребления электроэнергии; b) затрат на электроэнергию; c) тарифа на электроэнергию от года

Из гистограмм, представленных на рисунке 1.1.3 видно, что ежегодное увеличение затрат на электроэнергию связано не только с ростом тарифа, но и с увеличением потребления электричества. Годовое потребление электрической энергии в 2015 году выросло практически на 14 000 кВт•ч по сравнению с 2012 годом. Это свидетельствует о том, что существенно увеличились потери тепловой энергии через ограждающие конструкции оранжерей Ботанического сада, так как материалы стен и крыш оранжерей устарели и перестали соответствовать требованиям энергоэффективности.

Проанализируем более детально период до реконструкции оранжерей (с июля 2015 года до июня 2016 года) и после реконструкции (с июля 2016 года до июня 2017 года) с помощью данных, представленных в таблице 1.1.3.

Таблица 1.1.3

Потребление электроэнергии Ботаническим садом в период до и после реконструкции в натуральном и стоимостном выражениях

	Потребление электроэнергии
	Период до реконструкции		Период после реконструкции
	кВт•ч	руб		кВт•ч	руб
Июль 2015 г.	491	2 524,19	Июль 2016 г.	818	4 469,26
Август 2015 г.	1 615	7 981,38	Август 2016 г.	1 247	6 862,54
Сентябрь 2015 г.	1 451	8 035,17	Сентябрь 2016 г.	3 352	18 648,50
Октябрь 2015 г.	3 250	17 447,03	Октябрь 2016 г.	7 563	40 788,25
Ноябрь 2015 г.	13 470	73 034,41	Ноябрь 2016 г.	7 890	42 192,06
Декабрь 2015 г.	8 666	48 076,49	Декабрь 2016 г.	51 959	266 618,49
Январь 2016 г.	8 667	46 705,65	Январь 2017 г.	50 364	253 318,33
Февраль 2016 г.	21 380	114 091	Февраль 2017 г.	27 022	155 662,79
Март 2016 г.	8 012	42 572,65	Март 2017 г.	14 349	73 422,63
Апрель 2016 г.	5 437	29 452,25	Апрель 2017 г.	7 665	42 300,34
Май 2016 г.	3 679	20 560,06	Май 2017 г.	5 478	29 823,53
Июнь 2016 г.	2 575	14 623,81	Июнь 2017 г.	2 473	12 986,54
Итого за год	78 693	425 134,09	Итого за год	180 180	947 093,26

a)



b)

Рисунок 1.1.4 График зависимости: a) потребления электроэнергии; b) затрат на электроэнергию в период до и после реконструкции по месяцам

После реконструкции оранжереи мы можем наблюдать сильный скачок потребления электроэнергии в холодное время года. Это связано с тем, что старые однокамерные деревянные стеклопакеты, из которых были изготовлены крыши оранжерей, заменили на покрытие, состоящее из одного слоя стекла толщиной 5 мм, что спровоцировало большие теплопотери. Температура воздуха внутри оранжерей не поднималась выше +8^ОC. Из-за этого прогревать помещения приходилось с помощью тепловых пушек, работающих от сети.

1.2 Система теплоснабжения

Оранжереи Ботанического сада Самарского университета отапливаются с помощью газовой котельной, в которой расположены два газовых котла модели «Микро - М 100» мощностью 100 кВт каждый (рисунок 1.2.1).



Рисунок 1.2.1 Газовая котельная

Основные характеристики газовых котлов:

· Рабочее давление 0,2 МПа;

· Максимальная температура нагрева воды 95 ^ОС;

· КПД 0,97;

· Срок службы 15 лет;

· Контролирует температуру воды в системе отопления с точностью до 0,1 ^ОС;

· Максимальное давление воды 0,3 МПа.

Давление газа в трубах поддерживается постоянным, равным 0,2 МПа, и контролируется с помощью манометров (рисунок 1.2.2).



Рисунок 1.2.2 Манометр в газовой котельной

Рисунок 1.2.3 Радиатор отопления, установленный в оранжерее

Расход газа контролируется с помощью счётчика «BK G-16», представленного на рисунке 1.2.4. Счетчик газа BK-G16 состоит из измерительного механизма, корпуса и отсчётного устройства. Измерительный механизм состоит из набора камер со встроенными мембранами. Кривошипно-шатунный механизм преобразует поступательное движение мембран во вращательное, которое через муфту предаётся отсчётному устройству. Отличительной особенностью счётчика является наличие в конструкции специального золотникового распределителя шиберного типа. Межповерочный интервал такого счётчика составляет 10 лет. Основные характеристики счетчика газа BK-G16:

· Диапазон рабочих расходов 0,16-25 м³/ч;

· Погрешность измерения ±1,5%;

· Порог чувствительности 6л;

· Максимальное допустимое давление внутри корпуса 50 кПа;

· Потеря давления менее 300 Па;

· Диапазон температуры рабочей среды от -40 ^ОС до +55 ^ОС.

Проведём анализ потребления природного газа Ботаническим садом Самарского университета в период с 2012 по 2015 года, воспользовавшись данными, представленными в таблице 1.2.1.

Таблица 1.2.1

Потребление природного газа за 2012-2015 гг. в натуральном и стоимостном выражениях

	Потребление природного газа
	2012	2013	2014	2015
	м3	руб	м3	руб	м3	руб	м3	руб
Январь	10 000	41 502	10 242	48 889	10 242	57 014	11 215	64 374
Февраль	10 242	42 514	10 242	48 991	10 242	56 601	10 653	60 722
Март	10 242	42 573	10 242	48 947	10 242	56 947	10 248	58 311
Апрель	4 097	17 225	4 097	19 258	10 242	57 042	5 287	29 977
Май	9 645	42 218	3 073	14 920	2 048	11 838	2 108	12 099
Июнь	35	158	3 073	15 115	1 024	5 981	789	4 457
Июль	0	0	2 048	11 538	1 024	6 070	2	11,40
Август	0	0	2 048	11 853	1 024	5 903	2	11,42
Сентябрь	548	2 611	9 218	53 233	-	-	2 357	13 270
Октябрь	16 387	79 612	-	-	13 315	77 827	13 263	75 333
Ноябрь	15 281	73 015	10 242	56 836	14 339	80 961	-	-
Декабрь	-	-	2 560	14 380	-	-	14 574	83 072
Итого за год	76 477	341 428	67 085	343 960	73 742	416 184	78 408	401 640



Из представленных выше гистограмм видно, что наименьшее потребление пришлось на 2013 год. Это связано с тем, что зимние месяцы в этом году были достаточно тёплыми. В декабре 2013 года температура воздуха в Самаре даже в ночное время редко опускалась ниже -8^ОС.

Проанализируем более детально период до реконструкции оранжерей (с июля 2015 года до июня 2016 года) и после реконструкции (с июля 2016 года до июня 2017 года) с помощью данных, представленных в таблице 1.2.2.

Таблица 1.2.2

Потребление природного газа Ботаническим садом в период до и после реконструкции в натуральном и стоимостном выражениях

	Потребление природного газа
	Период до реконструкции		Период после реконструкции
	м3	руб		м3	руб
Июль 2015 г.	2	11,40	Июль 2016 г.	0	0
Август 2015 г.	2	11,42	Август 2016 г.	0	0
Сентябрь 2015 г.	2 357	13 270	Сентябрь 2016 г.	2 628	15 984
Октябрь 2015 г.	13 263	75 333,84	Октябрь 2016 г.	13 589	82 418,88
Ноябрь 2015 г.	-	-	Ноябрь 2016 г.	18 413	111 137,73
Декабрь 2015 г.	14 574	83 072	Декабрь 2016 г.	13 324	80 406
Январь 2016 г.	17 936	107 092,90	Январь 2017 г.	14 480	87 152,94
Февраль 2016 г.	11 290	67 933,10	Февраль 2017 г.	15 675	94 180,11
Март 2016 г.	12 348	75 955,28	Март 2017 г.	12 610	76 377,73
Апрель 2016 г.	5 059	30 893,79	Апрель 2017 г.	11 232	67 794,45
Май 2016 г.	3 799	22 899,01	Май 2017 г.	2 291	14 443,97
Июнь 2016 г.	1 017	6 158,10	Июнь 2017 г.	1 337	8 441,86
Итого за год	81 647	482 630,84	Итого за год	105 579	541 947,67

Отсутствие данных о потреблении природного газа газовой котельной Ботанического сада в ноябре 2015 года связано с ремонтом котлов.

После реконструкции оранжерей годовое потребление природного газа увеличилось на 23 932 м³, а годовые затраты на данный энергоресурс возросли на 59 316,83 руб. Это связано, во-первых, с увеличением теплопотерь через ограждающие конструкции оранжерей, а во-вторых, с увеличением отапливаемого объёма из-за увеличения высоты оранжерей на 2.7 м.

1.3 Система водоснабжения

Холодное водоснабжение в Ботаническом саду используется для полива растений и хозяйственных нужд.

Рисунок 1.3.1 Бак для нагрева воды для полива

Проанализируем потребление холодной воды в оранжереях Ботанического сада Самарского университета с помощью данных, представленных в таблицах 1.3.1 и 1.3.2.

Таблица 1.3.1

Потребление холодной воды оранжереями Ботанического сада с 2012 года по 2017 год

	Потребление холодной воды, м3
	2012	2013	2014	2015	2016	2017
Январь	40	32	30	34	39	28
Февраль	54	20	31	38	54	23
Март	53	26	30	35	44	33
Апрель	46	39	29	70	67	40
Май	466	64	164	43	207	47
Июнь	1 140	785	892	429	328	140
Июль	508	999	750	1 440	956	-
Август	1 537	1 253	1 430	671	625	-
Сентябрь	275	572	778	511	1 599	-
Октябрь	83	186	269	583	103	-
Ноябрь	38	35	53	51	25	-
Декабрь	23	30	34	43	30	-
Итого за год	4 263	4 041	4 490	3 948	4 077	311

Таблица 1.3.2

Затраты на потребление холодной воды оранжереями Ботанического сада с 2012 года по 2017 год

	Затраты на потребление холодной воды, руб
	2012	2013	2014	2015	2016	2017
Январь	723	611	630	740	935	732
Февраль	976	382	652	827	1 295	601
Март	958	497	630	762	1 055	863
Апрель	832	745	610	1 524	1 607	1 047
Май	8 424	1 223	3 447	936	4 965	1 230
Июнь	20 609	14 997	18 746	9 339	7 868	3 664
Июль	9 705	20 995	16 328	34 544	23 543	-
Август	29 363	26 333	31 133	16 096	15 391	-
Сентябрь	5 254	12 021	16 938	12 258	39 378	-
Октябрь	1 586	3 909	5 856	13 986	2 696	-
Ноябрь	726	735	1 154	1 223	654	-
Декабрь	439	630	740	1 031	785	-
Итого за год	79 595	83 078	96 864	93 270	100 176	8 139



1.4 Существующая тепловая защита оранжереи

Таблица 1.4.1

Существующая тепловая защита оранжереи А

Ограждающие конструкции		Материал	Толщина, мм	Площадь, м2	Отапливаемый объем, м3
	Боковые ограждающие конструкции	Стеновая сэндвич-панель	120	49,3	4359,89
		Монолитный пояс (бетон В15)	510	29,59
		Кирпич красный М125 на растворе М100	510	295,92
		ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом		238,58
	Торцевые ограждающие конструкции	Кирпич красный М125 на растворе М100	380	157,57
	Крыша	Кровельная сэндвич- панель	120	16,8
		Конструкция остекления, закаленное стекло (в том числе окна из закаленного стекла алюминиевой конструкции)	5	656,2 (16)



Таблица 1.4.2

Существующая тепловая защита оранжереи Б

Ограждающие конструкции		Материал	Толщина, мм	Площадь, м2	Отапливаемый объем, м3
	Боковые ограждающие конструкции	Стеновая сэндвич-панель	120	20	404,28
		Монолитный пояс (бетон В15)	380	19,75 (внутри) 27,65 (снаружи)
		Кирпич красный М125 на растворе М100	280	51,35
	Торцевые ограждающие конструкции	Глухой оконный и дверной ПВХ блоки с двухкамерным стеклопакетом		11,89
		Кирпич красный М125 на растворе М100	250	9,57
		Кирпич красный М125 на растворе М100	510	21,46
	Крыша	Кровельная сэндвич- панель	120	6
		Конструкция остекления, закаленное стекло (в том числе окна из закаленного стекла алюминиевой конструкции)	5	180 (9)

Таблица 1.4.3

Существующая тепловая защита оранжереи В

Ограждающие конструкции		Материал	Толщина, мм	Площадь, м2	Отапливаемый объем, м3
	Боковые ограждающие конструкции	Стеновая сэндвич-панель	120	18	357,82
		Монолитный пояс (бетон В15)	380	17,9 (внутри) 25,06 (снаружи)
		Кирпич красный М125 на растворе М100	280	59,07
	Торцевые ограждающие конструкции	Глухой оконный и дверной ПВХ блоки с двухкамерным стеклопакетом		11,89
		Кирпич красный М125 на растворе М100	250	9,35
		Кирпич красный М125 на растворе М100	510	21,24
	Крыша	Кровельная сэндвич- панель	120	6
		Конструкция остекления, закаленное стекло (в том числе окна из закаленного стекла алюминиевой конструкции)	5	180 (9)

Таблица 1.4.4

Существующая тепловая защита оранжереи Г

Ограждающие конструкции		Материал	Толщина, мм	Площадь, м2	Отапливаемый объем, м3
	Боковые ограждающие конструкции	Стеновая сэндвич-панель	120	20	337,75
		Монолитный пояс (бетон В15)	380	7,72 (внутри) 19,3 (снаружи)
		Кирпич красный М125 на растворе М100	280	36,67
	Торцевые ограждающие конструкции	Глухой оконный и дверной ПВХ блоки с двухкамерным стеклопакетом		11,89
		Кирпич красный М125 на растворе М100	250	6,33
		Кирпич красный М125 на растворе М100	510	18,22
	Крыша	Кровельная сэндвич- панель	120	3,5
		Конструкция остекления, закаленное стекло (в том числе окна из закаленного стекла алюминиевой конструкции)	5	173,4 (8)



2. Определение фактического значения энергетической эффективности здания оранжереи

2.1 Расчет теплотехнических показателей ограждающих конструкций

От теплотехнических показателей наружных ограждающих конструкций здания зависят:

? благоприятный микроклимат здания, то есть обеспечение требуемых температуры и влажности воздуха в помещении;

? количество тепла, теряемое в зимнее время;

? температура внутренней поверхности ограждения, гарантирующая защиту от образования на ней конденсата;

? влажностный режим ограждения, влияющий на теплозащитные качества ограждения и его долговечность.

2.1.1 Расчет сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Расчет тепловых потерь через ограждающие конструкции

Сопротивление теплопередаче ограждения R, м²•^оС/Вт, определяется по формуле:

, где

б_в - коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения, принимаемый для гладких внутренних поверхностей равным 8,7 м²•^оС/Вт;

б_н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемый для поверхностей, соприкасающихся с наружным воздухом равным 23 м²•^оС/Вт;

д - толщина стены, м;

л - коэффициент теплопроводности материала стен, Вт/(м•К).

Тепловые потери через ограждающие конструкции Q, Вт, рассчитываются по формуле:

, где

F - наружная площадь ограждения, м²;

R - сопротивление теплопередаче ограждения, м²•^оС/Вт;

t_внутр - расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая +20^оС;

t_наруж - расчетная температура наружного воздуха, равная температуре холодной пятидневки и принимаемая -30^оС.

Расчет тепловых потерь через пол и стены, примыкающие к грунту будем выполнять по общепринятой зональной методике В.Д. Мачинского.

Температура грунта под зданием зависит в первую очередь от теплопроводности и теплоемкости самого грунта и от температуры окружающего воздуха в данной местности в течение года. Так как температура наружного воздуха существенно различается в разных климатических зонах, то и грунт имеет разную температуру в разные периоды года на разных глубинах в различных районах.

Для упрощения решения сложной задачи определения теплопотерь через пол и стены подвала в грунт вот уже более 80 лет успешно применяется методика разбиения площади ограждающих конструкций на 4 зоны. Пример такого разбиения показан на рисунке.

Каждая из четырех зон имеет свое фиксированное сопротивление теплопередаче в м²·°С/Вт:

R₁=2,1, R₂=4,3, R₃=8,6, R₄=14,2.

Если площадь рассчитываемого помещения не велика, то она разбивается на столько зон, сколько в неё входит. Так, например, площадь ограждающих конструкций, примыкающих к грунту, может разбиваться на 4, 3 или 2 зоны, в зависимости от размера помещения.

Зона 1 представляет собой полосу на полу (при отсутствии заглубления грунта под строением) шириной 2 метра, отмеренную от внутренней поверхности наружных стен вдоль всего периметра или (в случае наличия подпола или подвала) полосу той же шириной, отмеренную вниз по внутренним поверхностям наружных стен от кромки грунта.

Зоны 2 и 3 имеют также ширину 2 метра и располагаются за зоной 1 ближе к центру здания.

Зона 4 занимает всю оставшуюся центральную площадь.

Если часть зоны 1 находится на стенах, а часть на полу, то только угловые части пола учитываются дважды.

Если вся зона 1 располагается на полу, то посчитанную площадь следует при расчете увеличить на 2•2•4=16 м² (для дома прямоугольного в плане, то есть с четырьмя углами).

Рассчитаем сопротивление теплопередаче и тепловые потери через ограждающие конструкции оранжереи А.

1. Ограждающая конструкция - стеновая сэндвич-панель.

Сопротивление теплопередаче стеновой сендвич-панели:

.

Тепловые потери через стеновую сэндвич-панель:

.

2. Ограждающая конструкция - монолитный пояс.

Сопротивление теплопередаче монолитного пояса:

.

Тепловые потери через монолитный пояс:

.

3. Ограждающая конструкция - боковая кирпичная стена.

Сопротивление теплопередаче боковой кирпичной стены:

.

Тепловые потери через боковую кирпичную стену:

.

4. Ограждающая конструкция - ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом.

Сопротивление теплопередаче ПВХ окон и дверей с двухкамерным стеклопакетом:

.

Тепловые потери через ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом:

.

5. Ограждающая конструкция - торцевые кирпичные стены.

Сопротивление теплопередаче торцевых кирпичных стен:

.

Тепловые потери через торцевые кирпичные стены:

.

6. Ограждающая конструкция - кровельная сэндвич-панель.

Сопротивление теплопередаче кровельной сэндвич-панели:



.

Тепловые потери через кровельную сэндвич-панель:

.

7. Ограждающая конструкция - остекление крыши.

Сопротивление теплопередаче остекления крыши:

.

Тепловые потери через остекление крыши:

.

8. Ограждающие конструкции, примыкающие к грунту.

В данном случае площадь стен, примыкающих к грунту очень мала, относительно площади пола. Поэтому будем считать, что к грунту примыкает только пол.

Согласно методике В.Д. Мачинского, из-за своих не слишком больших размеров пол делится только на 3 зоны. Площади зон соответственно равны:

м²;

м²;

м².

Тепловые потери через пол:

.

Рассчитаем сопротивление теплопередаче и тепловые потери через ограждающие конструкции оранжереи Б.

1. Ограждающая конструкция - стеновая сэндвич-панель.

Сопротивление теплопередаче стеновой сендвич-панели:

.

Тепловые потери через стеновую сэндвич-панель:

.

2. Ограждающая конструкция - монолитный пояс.

Сопротивление теплопередаче монолитного пояса:

.

Тепловые потери через монолитный пояс:

.

3. Ограждающая конструкция - ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом.

Сопротивление теплопередаче ПВХ окон и дверей с двухкамерным стеклопакетом:

.

Тепловые потери через ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом:

.

4. Ограждающая конструкция - торцевая кирпичная стена.

Сопротивление теплопередаче торцевой кирпичной стены:

.

Тепловые потери через торцевую кирпичную стену:

.

5. Ограждающая конструкция - кровельная сэндвич-панель.

Сопротивление теплопередаче кровельной сэндвич-панели:

.

Тепловые потери через кровельную сэндвич-панель:



.

6. Ограждающая конструкция - остекление крыши.

Сопротивление теплопередаче остекления крыши:

.

Тепловые потери через остекление крыши:

.

7. Тепловые потери через ограждающие конструкции, примыкающие к грунту.

В данном случае к грунту примыкают как пол, так и боковые стены и частично торцевая стена. Рассчитываемая площадь делится на 3 зоны, площади которых соответственно равны:

м²;

м²;

м².

Тепловые потери через ограждающие конструкции, примыкающие к грунту:

.

Рассчитаем сопротивление теплопередаче и тепловые потери через ограждающие конструкции оранжереи В.

1. Ограждающая конструкция - стеновая сэндвич-панель.

Сопротивление теплопередаче стеновой сэндвич-панели:

.

Тепловые потери через стеновую сэндвич-панель:

.

2. Ограждающая конструкция - монолитный пояс.

Сопротивление теплопередаче монолитного пояса:

.

Тепловые потери через монолитный пояс:

.

3. Ограждающая конструкция - ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом.

Сопротивление теплопередаче ПВХ окон и дверей с двухкамерным стеклопакетом:

.

Тепловые потери через ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом:

.

4. Ограждающая конструкция - торцевая кирпичная стена.

Сопротивление теплопередаче торцевой кирпичной стены:

.

Тепловые потери через торцевую кирпичную стену:

.

5. Ограждающая конструкция - кровельная сэндвич-панель.

Сопротивление теплопередаче кровельной сэндвич-панели:

.

Тепловые потери через кровельную сэндвич-панель:

.

6. Ограждающая конструкция - остекление крыши.

Сопротивление теплопередаче остекления крыши:



.

Тепловые потери через остекление крыши:

.

7. Тепловые потери через ограждающие конструкции, примыкающие к грунту.

В данном случае к грунту примыкают как пол, так и боковые стены и частично торцевая стена. Рассчитываемая площадь делится на 2 зоны, площади которых соответственно равны:

м²;

м²;

Тепловые потери через ограждающие конструкции, примыкающие к грунту:

.

Рассчитаем сопротивление теплопередаче и тепловые потери через ограждающие конструкции оранжереи Г.

1. Ограждающая конструкция - стеновая сэндвич-панель.

Сопротивление теплопередаче стеновой сэндвич-панели:

.

Тепловые потери через стеновую сэндвич-панель:

.

2. Ограждающая конструкция - монолитный пояс.

Сопротивление теплопередаче монолитного пояса:

.

Тепловые потери через монолитный пояс:

.

3. Ограждающая конструкция - ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом.

Сопротивление теплопередаче ПВХ окон и дверей с двухкамерным стеклопакетом:

.

Тепловые потери через ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом:

.

4. Ограждающая конструкция - торцевая кирпичная стена.

Сопротивление теплопередаче торцевой кирпичной стены:

.

Тепловые потери через торцевую кирпичную стену:

.

5. Ограждающая конструкция - кровельная сэндвич-панель.

Сопротивление теплопередаче кровельной сэндвич-панели:

.

Тепловые потери через кровельную сэндвич-панель:

.

6. Ограждающая конструкция - остекление крыши.

Сопротивление теплопередаче остекления крыши:

.

Тепловые потери через остекление крыши:

.

7. Тепловые потери через ограждающие конструкции, примыкающие к грунту.

В данном случае к грунту примыкают как пол, так и боковые стены и частично торцевая стена. Рассчитываемая площадь делится на 2 зоны, площади которых соответственно равны:

м²;

м²;

Тепловые потери через ограждающие конструкции, примыкающие к грунту:

.

Таким образом, суммарные тепловые потери через ограждающие конструкции в оранжереях А, Б, В, Г соответственно равны:

Из произведенных расчетов видно, что наибольшие тепловые потери приходятся на остекление крыши. Для оранжереи А на потери тепла через остекление крыши приходится 74,68% от суммарных тепловых потерь, для оранжереи Б - 83,63%, для оранжереи В - 80,84%, для оранжереи Г - 85,55%. Следовательно, чтобы снизить затраты на энергопотребление, в первую очередь нужно обратить внимание на реконструкцию крыш оранжерей.

2.1.2 Расчёт воздухопроницания и сопротивления воздухопроницанию наружных ограждающих конструкций. Расчёт потребности в теплоте на нагревание инфильтрационного воздуха

Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций, за исключением заполнений световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей), зданий и сооружений должно быть не менее нормируемого сопротивления воздухопроницанию , м²•ч/кг, которое определяется по формуле:

, где

- нормируемая поперечная воздухопроницаемость ограждающих конструкций, кг/(м²•ч), принимается в соответствии с таблицей;

- разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па.

Таблица

Нормируемая поперечная воздухопроницаемость ограждающих конструкций

Наименование ограждающей конструкции	Единица измерения
Наружные стены, перекрытия и покрытия жилых, общественных, административных и бытовых зданий и помещений		0,5
Наружные стены, перекрытия и покрытия производственных зданий и помещений		1,0
Стыки между панелями наружных стен: а) жилых зданий б) производственных зданий		0,5 1,0
Входные двери в квартиры		1,5
Входные двери в жилые, общественные и бытовые здания		7,0
Окна и балконные двери жилых, общественных и бытовых зданий и помещений с деревянными переплетами; окна и фонари производственных зданий с кондиционированием воздуха		6,0
Окна и балконные двери жилых, общественных и бытовых зданий и помещений с пластмассовыми или алюминиевыми переплетами		5,0
Окна, двери и ворота производственных зданий		8,0
Фонари производственных зданий		10,0
Окна и фонари производственных зданий с кондиционированием воздуха		6,0

Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций , Па, определяется по формуле:

, где

- высота здания (от уровня пола первого этажа до верха вытяжной шахты), м;

- максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более, принимаемая по
СП 131.13330, м/с;

- удельный вес наружного и внутреннего воздуха соответственно, Н/м³.

Удельный вес наружного и внутреннего воздуха Н/м,определяется по формуле:

, где

- температура воздуха, ^оС.

Для определения используется температура внутреннего воздуха согласно оптимальным параметрам по ГОСТ 12.1.005, ГОСТ 30494 и СанПиН 2.1.2.2645.

Для определения используется температура наружного воздуха, которая принимается равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СП 131.13330.

Для климатических условий Самарской области удельный вес наружного и внутреннего воздуха, а также максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь будут соответственно равны:

Н/м³;

Н/м³;

.

Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций оранжерей А, Б, В, Г соответственно равны:

9,27 (Па)

7,18 (Па)

7,16 (Па)

6,97 (Па)

Сопротивление воздухопроницанию светопрозрачных конструкций (окон и балконных дверей жилых и общественных зданий, а также окон и фонарей производственных зданий) м²·ч/кг, должно быть не менее нормируемого сопротивления воздухопроницанию и определяется по формуле:



где

= 10 Па - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждения, при которой определяется его воздухопроницаемость.

Сопротивление воздухопроницанию выбранного типа светопрозрачной конструкции м²·ч/кг, определяют по формуле:

, где

n - показатель режима фильтрации светопрозрачной конструкции, принимаемый равным 0,67.

Сопротивление воздухопроницанию ПВХ окон и дверей оранжереи А:

(м²•ч/кг).

Сопротивление воздухопроницанию остекления крыши оранжереи А:

(м²•ч/кг).

Сопротивление воздухопроницанию ПВХ окон и дверей оранжереи Б:

(м²•ч/кг).

Сопротивление воздухопроницанию остекления крыши оранжереи Б:



(м²•ч/кг).

Сопротивление воздухопроницанию ПВХ окон и дверей оранжереи В:

(м²•ч/кг).

Сопротивление воздухопроницанию остекления крыши оранжереи В:

(м²•ч/кг).

Сопротивление воздухопроницанию ПВХ окон и дверей оранжереи Г:

(м²•ч/кг).

Сопротивление воздухопроницанию остекления крыши оранжереи Г:

(м²•ч/кг).

Приведенное сопротивление воздухопроницанию неоднородной ограждающей конструкции, содержащей непрозрачные и светопропускающие участки, м²·ч/кг, допускается определять по формуле:

= , где

Аi - площадь i-го участка конструкции, м²;

R_вi - сопротивление воздухопроницанию i-го участка конструкции, м²·ч/кг.

Приведенное сопротивление воздухопроницанию всех ограждающих конструкций оранжереи А равно:

Приведенное сопротивление воздухопроницанию всех ограждающих конструкций оранжереи Б равно:

Приведенное сопротивление воздухопроницанию всех ограждающих конструкций оранжереи В равно:

Приведенное сопротивление воздухопроницанию всех ограждающих конструкций оранжереи Г равно:



Воздухопроницаемость объекта , кг/(м²•ч), это величина обратная сопротивлению воздухопроницанию, вычисляемая по формуле:

.

Воздухопроницаемости ограждающих конструкций для оранжерей А, Б, В, Г соответственно равны:

;

;

;

.

Рассчитанные воздухопроницаемости не превышают допустимых значений и удовлетворяют требованиям, изложенным в СНиП 23-02-2003.

Расход теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха Q_инф, Вт, определяется по формуле:

, где

с - теплоемкость воздуха, кДж/(кг•^оС), с = 1,006 кДж/(кг•^оС);

k - коэффициент влияния встречного теплового потока в воздухопроницаемых конструкциях, принимается равным 0,7.

Из проведенных ранее расчетов видно, что инфильтрация через стены и покрытия невелика, поэтому расходом теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха через них можно пренебречь и рассчитать только через заполнение световых проемов.

Расход теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха через ПВХ окна оранжереи А:

.

Расход теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха через ПВХ окна оранжереи Б:

.

Расход теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха через ПВХ окна оранжереи В:

.

Расход теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха через ПВХ окна оранжереи Г:

.



2.3 Результаты тепловизионной съёмки

С целью обнаружения конкретных мест тепловых потерь через фасад здания оранжереи была произведена тепловизионная съемка. Были получены результаты в виде теплограмм, с помощью которых можно выявить наибольшие тепловые потери через фасад здания, а также установить причины их появления.

В местах частичного разрушения штукатурки и покраски фасада возникают тепловые потери. Пример таких теплопотерь изображен на рисунке 11.

а) б)

Рисунок 11 Тепловые потери через фасад здания: а) реальное изображение; б) термограмма

Таблица

Температура ограждающей конструкции в контрольных точках (к рисунку 11)

Точка измерения температуры	Температура, оС	Коэффициент излучения	Отраженная температура, оС
М1	9,8	0,85	-4
М2	1,6	0,94	-4

На рисунке 22 изображены тепловые потери через места фасада, которые изначально не были облицованы штукатуркой.

а) б)

Рисунок 22 Тепловые потери через фасад здания: а) реальное изображение; б) термограмма

Таблица

Температура ограждающей конструкции в контрольных точках (к рисунку 22)

Точка измерения температуры	Температура, оС	Коэффициент излучения	Отраженная температура, оС
М1	-0,7	0,92	-4
М2	2,7	0,94	-4

На рисунках 33 и 44 можно наблюдать потери через оконные конструкции в следствие отсутствия герметичности между окнами и оконными рамами. Часто угловые места в оконных рамах являются самыми проблемными.

а) б)

Рисунок 33 Тепловые потери через торцевое остекление оранжереи: а) реальное изображение; б) термограмма

Таблица

Температура ограждающей конструкции в контрольных точках (к рисунку 33)

Точка измерения температуры	Температура, оС	Коэффициент излучения	Отраженная температура, оС
М1	5	0,98	-4
М2	0,6	0,92	-4

а) б)

Рисунок 44 Тепловые потери через оконные проёмы: а) реальное изображение; б) термограмма

Таблица

Температура ограждающей конструкции в контрольных точках (к рисунку 44)

Точка измерения температуры	Температура, оС	Коэффициент излучения	Отраженная температура, оС
М1	0,9	0,92	-4
М2	3	0,92	-4

На рисунке 55 видны тепловые потери из-за частичного разрушения пластиковой панели (точка М1) и тепловые потери в следствие отсутствия герметичности между стеной и подоконником (точка М3).



а) б)

Рисунок 55 Тепловые потери через стыки оконных блоков и стен: а) реальное изображение; б) теплограмма

Таблица

Температура ограждающей конструкции в контрольных точках (к рисунку 55)

Точка измерения температуры	Температура, оС	Коэффициент излучения	Отраженная температура, оС
М1	6	0,94	-4
М2	1,2	0,92	-4
М3	4,3	0,94	-4

Теплопотери из-за отсутствия герметичности также можно наблюдать на рисунке 66. Потери тепла присутствуют как между стеновой сэндвич-панелью и стеной (точка М1), так и между подоконником и стеной (точка М2).



а) б)

Рисунок 66 Тепловые потери через стыки оконных блоков и стен: а) реальное изображение; б) термограмма

Таблица

Температура ограждающей конструкции в контрольных точках (к рисунку 66)

Точка измерения температуры	Температура, оС	Коэффициент излучения	Отраженная температура, оС
М1	4,4	0,94	-4
М2	3,6	0,94	-4
М3	-0,5	0,94	-4

Существенные потери тепла видно на рисунках 77 и 78. Они наблюдаются по всему периметру крепления конструкции крыши оранжереи к фасаду здания. Также имеются потери тепла через деревянное окно на торцевой стене здания оранжереи.



а) б)

Рисунок 77 Тепловые потери через щели между крышей и торцевой стеной, тепловые потери через деревянное окно: а) реальное изображение; б) теплограмма

Таблица

Температура ограждающей конструкции в контрольных точках (к рисунку 77)

Точка измерения температуры	Температура, оС	Коэффициент излучения	Отраженная температура, оС
М1	6,4	0,94	-4
М2	-0,1	0,94	-4
М3	2,1	0,8	-4
М4	11,7	0,8	-4

а) б)



в)

Рисунок 88 Тепловые потери через щель между крышей и торцевой стеной: а) реальное изображение; б) термограмма; в) температурный профиль

Таблица

Температура ограждающей конструкции в контрольных точках (к рисунку 88)

Точка измерения температуры	Температура, оС	Коэффициент излучения	Отраженная температура, оС
М1	7,6	0,94	-4
М2	1	0,94	-4
М3	-1,6	0,94	-4



3. Методы повышения эффективности системы энергоснабжения

3.1 Мероприятия по экономии электрической энергии

Затраты электрической энергии в оранжереях ботанического сада приходятся на освещение, принудительную вентиляцию и питание циркуляционных насосов.

Любая оранжерея - это, в первую очередь, сооружение, построенное с использованием большого количества стекла. Из этого можно сделать вывод, что самым очевидным мероприятием по сбережению электроэнергии можно назвать содержание в чистоте окон. Из пластиковых стеклопакетов состоит как крыша оранжереи, так и её стены, поэтому поддержание чистоты стёкол несомненно обеспечит возможность наиболее полного использования естественного солнечного освещения, что позволит сократить расходы на электроэнергию в дневное время.

Затраты электроэнергии на освещение также поможет снизить внедрение более экономичной системы освещения, энергоэффективных светильников. Например, применение светодиодных, инфракрасных и ультрафиолетовых ламп в сочетании с зеркальными, алюминиевыми, фольгированными рефлекторами - отражателями.

Светодиодные лампы - это наиболее современный способ освещения, особенно в зимнее время, когда световой день короче. Такие лампы не представляют угрозы в случае повреждения или выхода из строя, так как при их производстве не используют веществ, содержащих ртуть. Это говорит об их экологической безопасности, что очень важно при выращивании редких растений. Свет такой лампы максимально приближен к естественному солнечному освещению (рисунок 3.1.), энергопотребление ниже, чем у ламп накаливания или люминесцентных ламп (таблица 3.1.), а срок службы может быть более 50000 часов. К тому же, есть возможность оснастить светодиодные лампы регулятором яркости свечения - диммером. С его помощью можно добиться наиболее благоприятной для растений освещённости помещения, а также экономии на затаратах электроэнергии в период, когда только начинает смеркаться.

Рисунок 3.1 Цветовая температура различных видов ламп

Таблица 3.1

Характеристики ламп накаливания, люминесцентных и светодиодных ламп

Лампа накаливания, мощность, Вт	Люминесцентная лампа, мощность, Вт	Светодиодная лампа, мощность, Вт	Световой поток, Лм
20	5-7	2-3	250
40	10-13	4-5	400
60	15-16	8-10	700
75	18-20	10-12	900
100	25-30	12-15	1200
150	40-50	18-20	1800
200	60-80	25-30	2500

Инфракрасные лампы могут применяться не только для освещения, но и для дополнительного обогрева воздуха. Если их оснастить дополнительными регуляторами, которые реагируют на снижение температуры воздуха, то в нужный момент они могут включаться для подогрева воздуха до необходимого значения температуры. Они бесшумны, не пересушивают воздух, срок службы достигает 6500 часов. Инфракрасные лампы обладают способностью локального обогрева, что бесспорно полезно при выращивании экзотических видов теплолюбивых растений. ИК - лампы обладают малой массой в сравнении с другими приборами для обогрева воздуха, что позволяет с лёгкостью разместить их на регулируемом подвесе. Этот подвес позволит сохранять расстояние от лампы до растения постоянным по мере его роста.

Ультрафиолетовые лампы имеют широкую площадь освещения, их диапазон излучения благоприятно влияет на растения в теплице, так как запускает процесс фотосинтеза и способствует выработке стойкости к холодной температуре у растений. Эти лампы довольно долговечны, срок их службы достигает 12000 часов. Если учитывать, что включать такую лампу требуется всего на несколько минут в день, то прослужит она очень долго. Также УФ-лампы обладают бактерицидными свойствами, благоприятно влияющими на борьбу с болезнетворными микроорганизмами.

В оранжерее выращивают сотни видов различных растений, не всем из них для необходимого роста и развития требуется одинаковое освещение, поэтому сократить затраты на электрическую энергию позволит разделение площади оранжереи на зоны большей и меньшей яркости.

Сократить затраты на потребление электроэнергии в оранжерее поможет чёткое, грамотное планирование потребления, так как это позволит влиять на конечную стоимость электрической энергии путём выбора более выгодной ценовой категории.

Уменьшение затрат на электроэнергию может обеспечить автоматизация системы принудительной вентиляции воздуха. Для этого потребуется снабдить вентиляторы датчиками влажности и температуры, и он будет автоматически начинать работать при отклонении показаний температуры и влажности от ранее заданных. Также необходимо выбирать мощность вентилятора, руководствуясь объёмом воздуха в оранжерее. Если мощность будет превышать требуемую, то и затраты на электроэнергию будут расти.

Для снижения потребления электроэнергии циркуляционным насосом необходимо, чтобы он обладал переключателем, предназначенным для регулировки потребления, и автоматикой, позволяющей эксплуатировать насос в зависимости от температуры воздуха на улице в автономном режиме.

3.2 Мероприятия по экономии тепловой энергии

Тепловая энергия в оранжереях ботанического сада затрачивается на поддержание климатических условий, необходимых для роста и развития редких видов растений. В нашем случае данный вид энергии вырабатывает газовая котельная, пристроенная к оранжерее, теплоносителем в которой является горячая вода. В котельной установлены два отопительных котла мощностью по 100 кВт каждый. Потери тепловой энергии происходят в основном через стены и крышу оранжереи, так как на них приходится большая доля остекления.

Важным мероприятием по экономии тепловой энергии котельной является рационализация её работы. Рациональная выработка теплоты котельной может быть достигнута за счет наладки ее работы по режимной карте. С её помощью можно контролировать работоспособность газового котла, так как режимная карта позволяет отслеживать все функциональные изменения. Например, режимная карта даёт возможность определить давление воздуха, которое требуется для того или иного рода нагрузки оборудования, при этом обеспечив полное сгорание топлива и безопасность в использовании.

Для правильной работы котельной необходимо обеспечить должное качество топлива, это позволит сократить затраты на ремонты и продлит срок службы оборудования. Нужно точно соблюдать расчётный график температуры отопления, так как от этого зависят и степень нагрева помещения, и расход теплоносителя, а значит и затраты на обслуживание. Чтобы избежать лишних затрат на обслуживание котельной установки, необходим своевременный ремонт и замена её неисправных агрегатов.

Нужно отметить, что рационализации работы газовой котельной мало для экономии тепловой энергии, необходимо также сократить потери тепла через стены и крышу оранжереи. Стены и крыша оранжереи практически полностью остеклены. Потери тепла через остекление существенны, поэтому для сокращения потерь необходима замена двойного остекления на тройное. Также сокращению теплопотерь способствует устройство дополнительной теплозащиты стен:

· заделка щелей между оконными панелями и в фасаде здания;

· установка теплоотражающих экранов за радиаторами (установка за батареями теплоотражающих экранов из фольги или пенофола, в среднем, повышает температуру в помещении на 2 градуса);

· установка на окна теплоотражающей пленки (пленка пропускает 80% видимого света, а внутри помещения отражает около 90% теплового излучения, это позволяет сохранить тепло в помещении зимой и прохладу летом (рисунок 3.2.)).

Рисунок 3.2 Стеклопакет с теплоотражающим покрытием

Потери тепловой энергии в оранжереях происходят также в трубопроводах. Для экономии тепловой энергии требуется сохранять необходимую температуру теплоносителя в системе отопления, для этого требуется тепловая изоляция отопительных трубопроводов.

3.3 Мероприятия по экономии воды

В оранжереях ботанического сада вода расходуется на полив растений. Важными мероприятиями по экономии воды являются:

· своевременное выявление и устранение утечек воды в трубопроводах;

· использование для полива дождевой воды (например, с помощью систем слива с крыши оранжереи) или талого снега;

· соблюдение графика полива;

· использование системы капельного полива (это система шлангов, которые одним концом присоединяются к резервуару с водой, а множеством концов ответвлений вкопаны в почву около корневой системы каждого растения (рисунок 3.3.)).

Рисунок 3.3 Система капельного полива



4. Расчет и проектирование основных энергетических систем оранжереи

4.1 Расчёт и проектирование тепловой защиты здания

4.1.1 Выбор материалов для остекления крыш оранжереи

На данный момент все крыши оранжерей представляют собой конструкцию из закаленного стекла толщиной 5 мм. Сопротивление теплопередаче такой конструкции составляет R = 0,165 м²•^оС/Вт. Существующее остекление крыш необходимо заменить таким образом, чтобы оно удовлетворяло теплотехническим и экономическим требованиям. Было выбрано три возможных варианта замены существующих крыш:

1. Замена закаленного стекла толщиной 5 мм на ПВХ остекление с двухкамерным стеклопакетом;

2. Замена закаленного стекла 5 мм на сотовый поликарбонат;

3. Установка сотового поликарбоната поверх существующего остекления.

Рассмотрим эти варианты подробно.

Вариант 1. Замена закаленного стекла толщиной 5 мм на ПВХ остекление с двухкамерным стеклопакетом.

Сопротивление теплопередаче ПВХ окон с двухкамерным стеклопакетом: R = 0,544 м²•^оС/Вт.

Тепловые потери через крышу оранжерей А, Б, В, Г в этом случае будут равны:

Таким образом, замена существующего остекления крыши на ПВХ с двойным стеклопакетом позволит уменьшить тепловые потери через крышу примерно на 69,67%.

Вариант 2. Замена закаленного стекла 5 мм на сотовый поликарбонат.

Сотовый поликарбонат производится разной толщины. От толщины сотового поликарбоната будут зависеть его прочность, тепло- и звукоизоляция. Зависимость сопротивления теплопередаче сотового поликарбоната от его толщины отображены в таблице.

Таблица

Зависимость сопротивления теплопередаче листа сотового поликарбоната от его толщины

Толщина листа, мм	Термическое сопротивление теплопередаче R, м2•°С/Вт

Подобные документы

• Проектирование систем электрификации

  Анализ уровня энергообеспечения объекта проектирования. Проектирование систем освещения административного здания. Расчет замедляющего устройства электроустановок. Определение электрических нагрузок линий. Проектирование и расчет системы теплоснабжения.
  
  курсовая работа [155,7 K], добавлен 27.03.2012
  

• Повышение энергетической эффективности судовой энергетической установки

  Роль судов в транспортном процессе. Технический уровень оборудования судовой энергетической установки, анализ мероприятий, направленных на повышение ее энергетической эффективности. Модернизация основной и вспомогательной энергетических установок.
  
  дипломная работа [3,7 M], добавлен 11.09.2011
  

• Отопление и вентиляция жилого дома

  Расчет теплотехнических и энергетических параметров исследуемого здания - пятиэтажного четырехподъездного жилого дома. Методика расчета соответствующих комплексных показателей и коэффициентов. Основные указания по повышению энергетической эффективности.
  
  курсовая работа [954,1 K], добавлен 04.05.2015
  

• Энергообеспечение человечества

  Политика России в сфере энергообеспечения и энергосбережения. Использование местных и альтернативных видов топливно-энергетических ресурсов. Энергетические ресурсы России: топливные ресурсы, энергия рек, ядерная энергия. Мероприятия по энергосбережению.
  
  реферат [25,1 K], добавлен 19.12.2009
  

• Расчет судовой энергетической установки

  Расчет буксировочного сопротивления судна "Михаил Стрекаловский". Комплектация тепловой схемы главного пропульсивного комплекса. Выбор утилизационного парового котла. Оценка эксплуатационной эффективности судовых энергетических установок и их элементов.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 09.09.2014
  

• Целесообразность использования систем солнечного теплоснабжения в городе Благовещенск

  Характеристика города Благовещенска, характеристика здания. Сведения о системе солнечного теплоснабжения. Расчет целесообразности установки системы для учебного корпуса №6 Амурского государственного университета. Выбор оборудования, срок окупаемости.
  
  курсовая работа [1,6 M], добавлен 23.05.2015
  

• Проектирование систем отопления и вентиляции производственного здания

  Теплотехнический расчет наружных стен, пола, расположенного на грунте, световых проёмов, дверей. Определение тепловой мощности системы отопления. Расчет отопительных приборов. Гидравлический расчет системы водяного отопления. Расчет и подбор калорифера.
  
  курсовая работа [422,1 K], добавлен 14.11.2017
  

• Расчет и проектирование систем отопления и вентиляции

  Теплотехнический расчет системы. Определение теплопотерь через ограждающие конструкции, на инфильтрацию наружного воздуха. Расчет параметров системы отопления здания, основного циркуляционного кольца системы водяного отопления и системы вентиляции.
  
  курсовая работа [151,7 K], добавлен 11.03.2013
  

• Определение теплопотребления зданий и оценка эффективности мероприятий по энергосбережению

  Методика и основные этапы расчета теплопотребления зданий (на отопление и горячее водоснабжение), определение нормативного потребления горячей и холодной воды. Разработка и оценка эффективности мероприятий по энергосбережению в системе отопления.
  
  задача [354,2 K], добавлен 25.02.2014
  

• Проектирование системы отопления и вентиляции жилого здания

  Теплотехнический расчет наружной стены, чердачного перекрытия, окна, входной двери. Основные потери теплоты через ограждающие конструкции здания. Расчет общих теплопотерь и определение мощности системы отопления. Удельная тепловая характеристика здания.
  
  курсовая работа [333,2 K], добавлен 09.01.2013
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам