ИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР ИСПЫТАНИЙ ТПИ28

Снижение затрат при эксплуатации СИСТЕМ ИНФРАКРАСНОГО ОТОПЛЕНИЯ по ГОСТ 56778-2015 «Системы передачи тепла для отопления помещений. Методика расчета энергопотребления и энергоэффективности.»

Анализ эффективности систем отопления промышленных помещений

При выборе системы отопления для промышленных зданий, складов, производственных помещений и спортивных сооружений важно оценивать не только установленную мощность оборудования, но и реальные эксплуатационные показатели:

• температуру воздуха в рабочей зоне;
• температуру пола и окружающих поверхностей;
• равномерность распределения тепла;
• расход газа;
• расход электроэнергии;
• стоимость эксплуатации.

Особенно актуальным является сравнение систем в зданиях с большой высотой потолков, где традиционные конвективные методы отопления могут приводить к значительным потерям энергии.

Сравнение отопления промышленного здания: Volcano VR2 и лучистые водяные потолочные панели ТПИ28

Анализ энергопотребления и эффективности систем отопления

Для промышленных зданий большой площади важно учитывать не только установленную тепловую мощность оборудования, но и способ передачи тепловой энергии.

Рассмотрим сравнение двух систем:

1. Водяные тепловентиляторы Volcano VR2
2. Лучистые водяные потолочные панели ТПИ28

Volcano VR2 относится к системам конвективного воздушного отопления. Нагретый теплообменник передает тепло воздуху, который с помощью вентилятора распределяется по помещению.

ТПИ28 работает по другому принципу. Теплоноситель нагревает панель, а она передает тепловую энергию преимущественно посредством инфракрасного излучения полу, оборудованию, конструкциям здания и людям.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ РАСЧЕТА

Рассматривается типовое промышленное помещение.

• Площадь помещения 3000 м²
• Высота помещения 10 м
• Объем помещения 30 000 м³
• Температура в рабочей зоне +18 °C
• Наружная расчетная температура −25 °C
• Продолжительность отопительного сезона 2000 часов
• Требуемая тепловая нагрузка 450 кВт

1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА

Volcano VR2

При работе тепловентиляторов основная энергия передается воздуху.
Теплый воздух поднимается вверх, образуя выраженное температурное расслоение.














Температура на уровне пола +15…16 °C
В рабочей зоне 1,5 м +18 °C
На высоте 5 м +24…27 °C
Под потолком (10 м) +38…43 °C

Большая часть тепловой энергии концентрируется в верхней зоне помещения.

Лучистое отопление ТПИ28

При использовании потолочных лучистых панелей тепло передается непосредственно
поверхностям.













Температура на уровне пола +19…20 °C
В рабочей зоне +18…19 °C
На высоте 5 м +20 °C
Под потолком +21 °C

Температура распределяется значительно более равномерно.

РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАДИЕНТА

Температурный градиент определяется формулой: G = (T₂ − T₁) / H

где:

• G — температурный градиент, °C/м;
• T₂ — температура под потолком;
• T₁ — температура рабочей зоны;
• H — высота помещения.

Volcano VR2

Исходные данные:

• температура под потолком — +40 °C;
• температура рабочей зоны — +18 °C;
• высота помещения — 10 м.

Расчет:
G = (40 − 18) / 10
G = 2,2 °C/м

Лучистое отопление ТПИ28

Исходные данные:

• температура под потолком — +21 °C;
• температура рабочей зоны — +19 °C;
• высота помещения — 10 м.

Расчет:
G = (21 − 19) / 10
G = 0,2 °C/м

СРАВНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАДИЕНТА

Volcano VR2 2–2,5 °C/м
ТПИ28 около 0,2 °C/м

Таким образом, температурное расслоение при использовании ТПИ28 уменьшается примерно в 10 раз.

2. РАСХОД ГАЗА

Тепловая энергия, необходимая зданию за отопительный сезон: Q = 450 × 2000 = 900 000 кВт·ч

Принимаем:

• теплота сгорания природного газа — 9,5 кВт·ч/м³;
• КПД котельной — 90 %.

Базовый расход газа определяется по формуле: V = Q / (9,5 × η)

Лучистое отопление ТПИ28

V = 900 000 / (9,5 × 0,9)
V = 105 263 м³ газа

Volcano VR2

Из-за выраженного температурного расслоения, перегрева подкровельной зоны, увеличенных теплопотерь через кровлю и необходимости постоянной компенсации потерь при открытии ворот фактическое энергопотребление существенно возрастает.

Согласно методике оценки энергопотребления систем отопления по ГОСТ Р 56778-2015, лучистые системы обладают более высокой энергетической эффективностью за счет уменьшения потерь, связанных с перегревом верхней зоны здания.

Для рассматриваемого объекта принимается увеличение сезонного энергопотребления конвективной системы на 100 % относительно лучистой.

Расход газа:
V = 210 526 м³ газа

Сравнение расхода газа

Volcano VR2 210 526 м³
ТПИ28 105 263 м³

Экономия:
210 526 − 105 263 = 105 263 м³ газа

Экономия газа≈ 50 %

Почему возникает такая разница

Основные причины:

• перегрев воздуха под потолком;
• повышенные теплопотери через кровлю;
• необходимость нагрева всего объема помещения;
• работа вентиляторов, перемешивающих воздух;
• быстрые потери теплого воздуха при открытии ворот.

Лучистые панели ТПИ28 передают энергию непосредственно рабочей зоне и окружающим поверхностям, уменьшая перечисленные потери.

3. РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Volcano VR2

Для отопления здания используются 9 тепловентиляторов Volcano VR2.

Потребляемая мощность одного вентилятора: 280 Вт
Общий расход электроэнергии: 0,28 × 9 × 2000 = 5040 кВт·ч

Лучистое отопление ТПИ28

Потолочные панели не имеют вентиляторов.

Электроэнергия расходуется только на:

• циркуляционные насосы;
• автоматику.

Принимаем суммарную мощность: 0,4 кВт
Расход: 0,4 × 2000 = 800 кВт·ч

СРАВНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Volcano VR2 5040 кВт·ч
ТПИ28 800 кВт·ч

Экономия электроэнергии:
4240 кВт·ч или около 84 %.

4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

Volcano VR2

Содержат механические и электрические узлы, требующие регулярного технического обслуживания:

• очистка теплообменника;
• очистка крыльчатки вентилятора;
• проверка электродвигателя;
• контроль подшипников;
• проверка электрических соединений;
• диагностика автоматики.

Рекомендуется проводить техническое обслуживание не реже 1 раза в год.

Наиболее дорогостоящие ремонты:

• замена двигателя вентилятора;
• замена подшипников;
• замена электронной автоматики;
• ремонт после разрушения крыльчатки;
• замена теплообменника при размораживании.

Практически все эти неисправности приводят к остановке конкретного отопительного агрегата.

Лучистое отопление ТПИ28

Плановое обслуживание включает:

• визуальный осмотр панелей;
• проверку креплений;
• контроль герметичности гидравлической системы;
• проверку автоматики и циркуляционных насосов (общих для системы).

Регулярное обслуживание панелей сводится к периодическому визуальному контролю.

ИТОГОВОЕ СРАВНЕНИЕ

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГРАДИЕНТ

Volcano VR2 2–2,5 °C/м
ТПИ28 ≈0,2 °C/м

ТЕМПЕРАТУРА ПОЛА

Volcano VR2 +15…16 °C
ТПИ28 +19…20 °C

ТЕМПЕРАТУРА ПОД ПОТОЛКОМ

Volcano VR2 +38…43 °C
ТПИ28 +21 °C

ПЕРЕГРЕВ ВЕРХНЕЙ ЗОНЫ

Volcano VR2 Очень высокий
ТПИ28 Минимальный

РАСХОД ГАЗА

Volcano VR2 210 526 м³
ТПИ28 105 263 м³

РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Volcano VR2 5040 кВт·ч
ТПИ28 800 кВт·ч

ВЕНТИЛЯТОРЫ

Volcano VR2 Есть
ТПИ28 Нет

ДВИЖЕНИЕ ВОЗДУХА

Volcano VR2 Интенсивное
ТПИ28 Практически отсутствует

УРОВЕНЬ ШУМА

Volcano VR2 Высокий
ТПИ28 Практически бесшумно

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

Volcano VR2 Необходимо регулярно
ТПИ28 Практически отсутствует

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для высоких промышленных помещений применение конвективных тепловентиляторов Volcano VR2 сопровождается значительным температурным расслоением воздуха — 2–2,5 °C на каждый метр высоты, что приводит к перегреву подкровельной зоны и увеличению теплопотерь через ограждающие конструкции.

Лучистые водяные потолочные панели ТПИ28 обеспечивают температурный градиент порядка 0,2 °C/м, передавая тепловую энергию непосредственно рабочей зоне и окружающим поверхностям.

Для рассматриваемого объекта расчет показывает:

• снижение расхода природного газа — около 50 %;
• снижение потребления электроэнергии — около 84 %;
• более равномерное распределение температуры по высоте помещения;
• уменьшение теплопотерь через кровлю;
• повышение теплового комфорта в рабочей зоне.

Примечание. Численные значения приведены для расчетного примера. Фактическая экономия зависит от теплотехнических характеристик здания, режима эксплуатации, климатических условий и параметров системы отопления. Методика оценки энергоэффективности должна выполняться для конкретного объекта в соответствии с требованиями ГОСТ Р 56778-2015.