УДК 699.86
ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический
университет имени »
Россия, Саратов
Доцент кафедры «Теплогазоснабжение, вентиляция,
водообеспечение и прикладная гидрогазодинамика»
E-mail: *****@***ru
ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический
университет имени »
Россия, Саратов
Доцент кафедры «Теплогазоснабжение, вентиляция,
водообеспечение и прикладная гидрогазодинамика»
E-mail: *****@***ru
ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический
университет имени »
Россия, Саратов
магистрант
E-mail: *****@***ru
РАЗРАБОТКА ЭНЕРГО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ ПРИ АВТОНОМНОМ ГАЗОСНАБЖЕНИИ С ГРУНТОВЫМИ ТЕПЛООБМЕННИКАМИ
В статье представлены результаты исследований по оптимизации энергопотребления индивидуальных жилых зданий при использовании сжиженного углеводородного газа на коммунально-бытовые нужды. Авторами получены значения сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций, определено энергопотребление зданий в зависимости от вида газоиспользующего оборудования у потребителя и режимов его эксплуатации, подобрана конфигурация грунтовых теплообменников для обеспечения необходимого газопотребления.
Ключевые слова: сжиженный углеводородный газ, сопротивление теплопередаче, энергопотребление, грунтовый теплообменник
Osipova Nataliya Nikolaevna
Federal State Educational Institution of Higher Education «Saratov state technical University named after Y. A. Gagarin»
Russia, Saratov
Docent department of «Heat and Gas Supply, Ventilation, Water supply and Applied Fluid Dynamics»
E-mail: *****@***ru
Pavlutin Maksim Vladimirovic
Federal State Educational Institution of Higher Education «Saratov state technical University named after Y. A. Gagarin»
Russia, Saratov
Docent department of «Heat and Gas Supply, Ventilation, Water supply and Applied Fluid Dynamics»
E-mail: *****@***ru
Sviridova Ksenia Sergeevna
Federal State Educational Institution of Higher Education «Saratov state technical University named after Y. A. Gagarin»
Russia, Saratov
Undergraduate
E-mail: *****@***ru
DEVELOPMENT INDICATORS ENERGY-ECONOMIC INDIVIDUAL RESIDENTIAL BUILDINGS AT INDEPENDENT GAS SUPPLY WITH GROUND HEAT EXCHANGERS
The article presents the results of studies on energy optimization of individual residential buildings using liquefied petroleum gas for household needs. The authors derived the value R-value, determined by the power consumption of buildings, depending on the type of gas-powered equipment from the consumer and its mode of operation, choose the configuration of ground heat exchangers to ensure the necessary gas consumption.
Keywords: liquefied petroleum gas, heat resistance, power, ground heat exchanger
Введение. Сложившаяся практика газопотребления показывает, сжиженный углеводородный газ (СУГ), как энергоноситель в системах автономного газоснабжения, может использоваться на все коммунально-бытовые нужды (пищеприготовление, горячее водоснабжение и отопление). Вид газоиспользующего оборудования у потребителя и режимы его эксплуатации определяют годовое энергопотребление здания, при этом большая доля газа используется для покрытия отопительной нагрузки. В свою очередь, отопительную нагрузку определяют габариты зданий, технические характеристики ограждающих конструкций и уровень их теплозащиты, а также климатические условия эксплуатации [1].
Постановка задачи. Уменьшение отопительной составляющей энергозатрат возможно достичь за счет внедрения комплекса энергосберегающих мероприятий, основным из которых является повышение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. В настоящее время отсутствуют методики расчета необходимого уровня тепловой защиты ограждений, учитывающие децентрализованность систем энергообеспечения. Однако такие системы характеризует высокая стоимость энергоносителей, что напрямую отражается на стоимости создания и обеспечения теплового режима помещений. В этой связи оптимизация энергопотребления индивидуальных жилых зданий является весьма актуальной задачей.
Реализация задачи. Условию оптимизации энергопотребления объектами газификации отвечает минимум целевой функции в СОТРЗ:
(1)
при следующих ограничениях к заданным и управляющим параметрам:
; 
;
;
где дi, дут – толщина i–го конструктивного и утепляющего слоев ограждения, м; tв – расчетная температура воздуха в помещении, ˚С; R0 – сопротивление теплопередаче ограждения, (м2˚С)/Вт; 
,
– доля годовых отчислений на эксплуатацию ограждения и отопительной системы соответственно, 1/год; ссуг – стоимость СУГ, руб/кг; 
– теплопотери помещения, Вт.
Зависимости, раскрывающие смысл функционала и условия реализации модели подробно представлены в работах [2, 3]. Результаты проведенных исследований по определению R0 приводятся в табл. 1.
Таблица 1 - Значения сопротивлений теплопередаче ограждений
Сопротивление теплопередаче ограждений, м2К/Вт | Климатическая зона эксплуатации ограждения | |
умеренно-теплая | холодная | |
наружная стена | 3,53 | 5,32 |
перекрытие над холодным подвалом | 4,25 | 6,72 |
перекрытие с чердаком | 5,13 | 7,03 |
оконное заполнение | 0,65 | 0,8 |
Годовое энергопотребление определяется годовым расходом газа, который в свою очередь для индивидуального жилого здания произвольной конфигурации, кг/год, находится по формуле [3]:
, (2)
где 
, 
– годовой расход газа на пищеприготовление и горячее водоснабжение здания, соответственно, кг/год; a – линейный размер ограждающих конструкций здания, м; k - коэффициент соотнесения линейных размеров ограждений здания; zот – продолжительность периода натопа в сутки, ч; 
,
,
,
– сопротивления теплопередаче соответствующих ограждений, Вт/м20С (табл.1).
Для определения величины годового энергопотребления с учетом результатов экономико-математических исследований (табл. 1) были проведены соответствующие расчеты. Результаты расчетов приводятся в табл.2.
Таблица 2 - Энергопотребление индивидуальными жилыми зданиями
Характеристика объекта газоснабжения | Годовой расход газа, кг/ год | Годовое энергопотребление, МВт·ч/год |
Усадебные здания; газовые плиты и печи (котлы) непрерывного действия |
|
|
Усадебные здания; газовые плиты, газовые печи периодического действия |
|
|
Коттеджные здания, газовые плиты, водонагреватели и газовые отопительные котлы |
|
|
,
,
Примечание к табл. 2: в числителе холодная климатическая зона; в знаменателе – умеренно - теплая климатическая зона.
Результаты. В соответствии с полученными данными сконфигурируем грунтовый испаритель для газоснабжения жилого дома, оборудованного газовыми плитами, водонагревателями и газовыми отопительными котлами. Максимальный часовой расход газа принимается 7,0 кг/ч. Расчетный расход газа равный среднечасовому газопотреблению (при коэффициенте часового максимума 
) Gр=2,92 кг/ч. Удельная паропроизводительность испарительных колонок принимается по [4] 
, коэффициент тепловой интерференции
(трубная решетка из 2х колонок). Требуемое количество испарительных колонок
.
Колонки размещаются вдоль одной из боковых сторон территории резервуарной установки, шаг размещения S=1,5м.
Вывод. В результате проведенных исследований получены значения сопротивлений теплопередачи с учетом стоимости сжиженного углеводородного газа, расходуемого на все коммунально-бытовые нужды. Определено годовое энергопотребление зданий, подобрана конфигурация грунтового теплообменника для обеспечения необходимого газопотребления здания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Осипова, -экономическое обоснование систем газоснабжения на базе резервуарных установок сжиженного газа / , // Вестник гражданских инженеров. С-Пб: СПбГАСУ, 2010. – №1(22). – С. 134-141.
2. Осипова, энергопотребления индивидуальных жилых зданий / , // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2010. – Вып.3. – №4 (51). – С. 133 – 140.
3. Осипова, рекомендаций для повышения энергетической эффективности индивидуальных жилых зданий / // Энергосбережение в системах тепло и газоснабжения: сб. тр. III Междунар. науч.-практ. конф. – С.-Пб, 2012. – С. 127–133.
4. Осипова, установки сжиженного газа с трубчатымми грунтовыми теплообменниками / , , // Научно-технический журнал: Инженерные системы. – С.-Пб: АВОК-Северозапад, 2007. – №1(27). – С.57–63.
