Экономия энергии тепловой: 45 СПОСОБОВ ЭКОНОМИИ ТЕПЛА • Экономия тепла

45 СПОСОБОВ ЭКОНОМИИ ТЕПЛА • Экономия тепла

45 СПОСОБОВ ЭКОНОМИИ ТЕПЛА • Экономия тепла45 СПОСОБОВ ЭКОНОМИИ ТЕПЛА • Экономия тепла

В этой статье мы расскажем все, что необходимо знать про экономию тепла:

• Экономия тепла в частном доме
• Как сэкономить тепло в квартире
• Экономия тепла в многоквартирном доме
• Сокращение потребления тепловой энергии в школе и детском саду
• Экономия тепла на предприятии
• Как экономить тепло в офисе

Как экономить тепло в частном доме

Экономия тепла в частном доме

Для наибольшей эффективности экономии тепловой энергии в частном доме, как и на любом другом объекте, необходимо предпринять комплекс мер.

К таким мерам в данном случае относятся следующие способы теплосбережения.

1. Герметизация окон – как показывает практика, через окна может уходить из дома до 40 процентов тепла. Если окна старые, деревянные, то для утепления можно использовать самоклеящиеся утеплители и уплотнители, выполненные из поролона, вспененного полиэтилена и прочих теплоизоляционных материалов. Сделать окна теплее позволяет даже наклеенный на щели скотч.
2. По такому же принципу необходимо устранить щели между дверями и дверной коробкой.
3. Если щели имеются между дверной коробкой и стенами, их необходимо задуть монтажной пеной.
4. При замене старых окон следует отдать предпочтение моделям с двумя или даже тремя стеклопакетами. Такие окна стоят дороже, но быстро себя окупают.

Экономим тепло в своем частном доме

5. Наклеивайте на стекла окон теплосберегающую пленку.
6. В период сильных ветров и холодов окна можно закрыть пупырчатой упаковочной пленкой.
7. Чтобы снизить потери тепла через входную дверь, необходимо утеплить ее или установить дополнительную дверь.
8. Значительная экономия тепла будет достигнута за счет утепления стен такими теплоизоляционными материалами, как минеральная вата, пенополиуретан или экструдированный пенополистирол. Толщина утеплителя должна подбираться индивидуально – в зависимости от региона, а также материала и толщины стен.
9. Утепляя снаружи крышу, стены, не забудьте про утепление фундамента.
10. Снизить потери тепла через стены также позволяет их отделка теплоизоляционной штукатуркой.
11. Использование «теплых» обоев, к примеру, пробковых, является еще одним эффективным способом утепления стен изнутри. Отметим, что пробковое покрытие можно использовать не только на стенах, но и на полу. В результате последний станет не только теплым, но и приятным на ощупь.

Как экономить тепло в деревянном доме

12. Важной мерой по экономии тепла в частном доме является теплоизоляция пола. Если пол деревянный, на лагах, то между лагами необходимо уложить теплоизоляционный материал (минеральную вату, пенополистирол, керамзит, эковату или другое). Если пол бетонный – теплоизоляционные плиты укладываются под стяжку. Еще один способ утепления пола – выполнение стяжки из пенополистиролбетона. Если пол деревянный, также можно сделать сухую стяжку из керамзита и ГВЛ-плит.

Экономия тепла в квартире

Экономия тепла в квартире

Практически все меры по сбережению тепловой энергии, описанный для частного дома, могут быть применены и в квартире.

Кроме того, эффективными являются нижеприведенные способы экономии тепла.

13. Остекление балкона или лоджии дает такой же эффект, как и установка дополнительного окна.
14. Утепление балкона или лоджии.
15. Регулировка дверей балконного блока и своевременная замена уплотнителей.
16. Утепление стен изнутри, которые прилегают к неотапливаемым помещениям, к примеру, шахте лифта или подъезду.
17. Использование на полу ковра – это сделает жилье не только уютней, но и уменьшит потери тепла через пол.
18. Утепление потолка изнутри, которое необходимо даже в том случае, если выше этажом располагается отапливаемая квартира. Перекрытие прилегает к холодным наружным стенам. Кроме того, охлаждается со стороны улицы.
19. После использования духовки оставляйте ее открытой – это позволит использовать накопившееся в ней тепло с пользой.

Отметим, что в хорошо утепленной квартире достаточно обогрева в течение нескольких часов в сутки.

Осенью, весной и в теплые дни зимы можно вообще обойтись без отопления.

Для поддержания температуры достаточно тепла, которое выделяется в процессе приготовления пищи, а также другой, физической деятельности человека.

Экономия тепла в многоквартирном доме

Экономии тепла в многоквартирных домах можно добиться такими способами.

20. Установка доводчиков на входные двери в подъезд и использование двойных дверей.
21. Обязательное остекление помещений и устранение щелей.
22. Замена старых окон современными стеклопакетами.
23. Теплоизоляция фасада здания.
24. Оптимизация вентиляционных систем, за счет чего снижаются потери нагретого воздуха.
25. Так как тепло поднимается вверх, необходимо теплоизолировать крышу и перекрытие. Для утепления перекрытия можно использовать даже камыш или древесные опилки.
26. За батареями отопления необходимо установить теплоотражающий экран, к примеру, из пенофола. Как показывает практика, эта процедура позволяет повысить температуру в помещении как минимум на один градус.

Узнать про первоочередные меры повышения энергоэффективности зданий согласно требованиям Минстроя.

Утепление фасада МКД

27. Содержание батарей отопления в чистоте – эта мера также позволяет устранить потери тепла, излучаемого радиаторами.
28. Не закрывайте батареи плотными шторами, мебелью и другими предметами.
29. На ночь окна обязательно закрывайте шторами.
30. Утеплите трубы отопления теплоизоляцией, даже если они проходят только по отапливаемым помещениям. Теплоотдача радиаторов выше, чем труб, поэтому теплоизоляция позволит уменьшить потери тепла.
31. Используйте для проветривания комнат не форточки, а приточные клапана, которые устанавливаются на окна или монтируются в стены.

Мероприятия по экономии тепловой энергии

Мероприятия по экономии тепловой энергии в школе и детском саду

В школах и детских садах могут быть использованы многие вышеописанные способы экономии энергии, связанные с утеплением стен, чердаков и ограждающих конструкций.

Кроме того, можно использовать следующие способы сбережения тепла.

32. Утепление подвальных помещений.
33. Утепление перекрытий.
34. Обустройство тамбуров.
35. Снижение высоты потолков в аудиториях.
36. Удаление растительности, затеняющей окна, что позволит помещениям прогреваться в солнечные дни.

Отметим, что выявить основные источники потерь тепловой энергии и устранить их позволяет грамотный энергоаудит, тепловизионное обследование вашего здания и помещений.

Как экономить тепло на предприятии

Экономим тепло на предприятии

Сэкономить тепло на предприятиях можно следующими способами.

37. Использование теплосберегающей пленки из поливинилхлорида, которая монтируется в межрамное пространство окон. Это так называемые энергоэффективные окна.
38. Использование брезентовых штор на входах в производственные помещения и цеха.
39. Остекление производственных помещений.
40. Обследование отопления предприятия
41. Расчет тепловых нагрузок

Кроме того, необходимо предпринять меры, описанные выше, то есть произвести остекление помещений, утепление стен, устранить щели в окнах и прочее.

Экономим тепло в офисе

Экономия тепла в офисе

Экономия энергии в офисе подразумевает собой выполнение тех же мер, что и в квартирах, школах и детсадах.

Кроме того, можно воспользоваться такими способами экономии тепла, которые предложены ниже.

42. Использование на полу ковролина уменьшит количество потерь тепла через пол.
43. Применение для отделки потолка плитки из пенопласта или экструдированного пенополистирола позволит снизить теплопотери через потолок.
44. Расположенный под потолком вентилятор позволяет разогнать теплый воздух по помещению, что сделает использование тепловой энергии более рациональным.
45. Резиновые накладки, закрепленные вдоль нижнего края дверного полотна, позволяет устранить щель между дверью и полом. Использование таких накладок особенно необходимо в том случае, если в офисном помещении используются дополнительные обогреватели и температура выше, чем в коридоре.

Применение всех вышеперечисленных мер позволит снизить расходы на отопление в несколько раз, а главное – обеспечит комфортные условия проживания, обучения и труда.

Другие способы экономии тепла:

1. Промывка отопления для сокращения затрат
2. Обследование микроклимата здания

Экономия тепловой энергии при прерывистом отоплении | C.O.K. archive | 2014

Рис. 1. Динамика изменения температуры воздуха в обслуживаемой зоне

Рис. 2. Динамика изменения температуры воздуха в обслуживаемой зоне

Табл. 1. Длительность периода достижения исходной температуры воздуха*

Табл. 2. Дополнительные затраты теплоты*

Табл. 3. Экономия теплоты за счет прерывистого режима работы системы отопления*

Табл. 4. Экономия за счет использования прерывистого отопления*

По результатам численного моделирования выполнен расчет экономии тепловой энергии при прерывистом отоплении в условиях применения четырех видов отопительных приборов. Установлено, что наибольшая экономия теплоты наблюдается при использовании конвектора или радиатора, поскольку они обеспечивают самый быстрый темп разогрева.

Панельные отопительные приборы непригодны для прерывистого отопления, так как характеризуются значительной тепловой инерцией. Вопрос сокращения количества энергии, потребляемой для поддержания требуемых условий микроклимата в отапливаемых помещениях, приобретает все большую актуальность.

Снижение температуры воздуха в помещениях в период отсутствия людей или остановки технологического оборудования дает возможность уменьшить потребление энергетических ресурсов. Имеющиеся исследования, связанные с анализом прерывистого отопления (переменного режима работы отопления), как правило, не имеют системного характера.

В математических моделях акцент сделан на переносе теплоты в массиве ограждающих конструкций, не принимаются во внимание процессы конвекции в воздушной среде помещения. Такой подход не позволяет адекватно учесть влияние месторасположения и вида нагревателя на тепловой режим помещения. В разработанной автором под руководством д.т.н., проф. П. И. Дячека нестационарной двумерной физико-математической модели учтена сопряженность различных видов теплообмена в ограждениях и в свободном пространстве отапливаемых помещений, влияние вида отопительных приборов на процессы переноса.

Приняты во внимание геометрические и конструктивные особенности ограждений и заполнений световых проемов. Удовлетворительная степень соответствия двумерной модели реальным трехмерным процессам проверена в экспериментах. Дифференциальные уравнения переноса, входящие в разработанную модель, приведены в работе [1]. Проанализируем задачу о прерывистом отоплении общественного помещения.

Расчетная область представляет собой вертикальный разрез помещения, расположенного на нижнем этаже, по центру окна. Снизу находится подвал. Высота помещения составляет 2,5 м, длина — 6 м. Наружные и внутренние ограждения выполнены с использованием железобетонных конструкций. Подробная информация о конструкции ограждений, внешний вид расчетной области, а также характер распределений полей температуры и скорости при различных вариантах работы отопительных приборов представлены в материале [2].

Предполагая, что помещение не эксплуатируется в субботу и воскресенье, рассмотрим несколько вариантов применения прерывистого отопления с четырьмя видами приборов (радиатор, конвектор, подоконная отопительная панель и напольное отопление). Для исключения влияния на результат прочих нестационарных факторов задаем постоянную температуру наружного воздуха на уровне –24 °C (условия Минска).

В смежных помещениях назначена температура воздуха 20 °C, в подвале температура задана на уровне 5 °C. Отопительная нагрузка помещения Q_расч определена по традиционной методике. Связь между текущим значением мощности прибора Q_тек и его расчетной нагрузкой Q_расч задаем с помощью коэффициента мощности K, итого эта связь запишется как: Q_тек = KQ_расч. (1)

При наступлении выходных в течение первых суток задаем полное отключение системы отопления (K = 0) или снижение мощности в два раза (K = 0,5). Во вторые сутки включаем отопление, задаваясь одним из следующих значений коэффициента мощности K = 1; 1,5 или 2. Для сопоставления динамики повышения температуры в условиях применения различных режимов и отопительных приборов моделируем разогрев помещения в течение более длительного периода, чем одни сутки.

На рис. 1 представлены кривые изменения средней температуры воздуха обслуживаемой зоны для группы расчетов с полным отключением отопления в первые сутки. Рис. 2 содержит аналогичные графики для расчетов, в которых в период 0–24 ч коэффициент мощности задан 0,5. В начальный момент (0 ч) средняя температура воздуха в помещении соответствует стационарной задаче и зависит от вида прибора.

Основной причиной отличия температуры воздуха в начальный момент является различие фактических потерь теплоты вследствие неодинаковой интенсивности прогрева ограждающих конструкций, расположенных вблизи отопительных элементов [3]. Рис. 1 и рис. 2 показывают, что динамика изменения температуры воздуха во многом зависит от вида отопительного прибора. Наиболее высока скорость изменения в расчетах с конвектором и радиатором.

Варианты с подоконной отопительной панелью и, особенно, с напольным отоплением, демонстрируют более низкую динамику снижения и увеличения температуры. Количественное сопоставление результатов удобно выполнять, используя величины, представленные в табл. 1–4. Курсивом выделены значения для режимов, не обеспечивающих своевременное достижение исходной температуры внутренней среды после периода снижения температуры.

В табл. 1 приведено время повышения температуры воздуха до исходного значения, считая от начала разогрева. Допустим, что к концу вторых суток (то есть на момент времени 48 ч) в помещении должна быть восстановлена исходная температура воздушной среды. По данным табл. 1 видно, что разогрев помещения необходимо проводить с повышенной мощностью (K > 1), так как при коэффициенте K = 1 ни один из приборов не обеспечивает достаточного темпа разогрева.

Инерционность панельных отопительных приборов является причиной того, что при K = 1 время разогрева составит более шести суток. Таким образом, к началу следующих выходных температура воздуха не достигнет значения, которое наблюдалось до начала отключения отопления (или снижения) мощности. При полном отключении в первые сутки и последующем разогреве с K = 1,5 только напольное отопление не обеспечит своевременного разогрева, поскольку является наиболее инерционным.

Табл. 2 содержит значения дополнительных затрат теплоты (из расчета на 1 м² площади помещения) в период разогрева до исходной температуры. Данные затраты имеют место при разогреве с коэффициентом мощности K > 1 до момента достижения исходной температуры воздуха. Далее следует перевести систему отопления в режим постоянной работы с K = 1.

Чем более длительный период времени требует разогрев помещения и чем более высокая отопительная мощность при этом используется, по сравнению с расчетной мощностью, тем значительнее дополнительные затраты. Экономия теплоты за счет прерывистого режима работы отопления за рабочий цикл, длящийся одну неделю, указана в табл. 3. Максимально возможное значение экономии для исследуемых вариантов определяется количеством теплоты, которое не использовано в период суточного отключения отопления (3170 кДж на 1 м² площади помещения) или снижения мощности в два раза (1580 кДж/м²). При последующем разогреве помещения с K > 1 дополнительные затраты (табл. 2) определяют итоговое, более низкое значение экономии теплоты.

В табл. 4 представлена экономия теплоты в условиях прерывистого отопления, выраженная в процентах. Значения определены относительно затрат теплоты на отопление в течение недельного периода работы при постоянном режиме с коэффициентом мощности K = 1, составляющих 22 180 кДж/м². В рассмотренных режимах для всех видов приборов полное отключение отопления в первые сутки выходных является более выгодным, чем снижение мощности на 50 %.

При отключении происходит более интенсивное и глубокое снижение температуры воздуха, за счет этого более значительно уменьшаются потери теплоты. Однако полное отключение не следует допускать при опасности замерзания теплоносителя в системе или в случае понижения температуры воздуха до значения, которое приведет к нарушению исправности технологического или иного оборудования.

Максимальная экономия среди вариантов, обеспечивающих своевременный разогрев помещения, наблюдается при использовании конвектора или радиатора, поскольку указанные приборы обеспечивают самый быстрый темп разогрева внутренней воздушной среды. Результаты других исследователей также свидетельствуют об этом [4, 5]. Значительно меньшая экономия обеспечивается при использовании подоконной отопительной панели.

Напольное отопление практически не дает экономии при прерывистом режиме работы по причине чрезмерной инерционности. Результаты проведенного исследования полностью подтверждают предположение о непригодности панельных отопительных приборов для использования в условиях прерывистого отопления. Для предварительного сопоставления различных отопительных приборов можно порекомендовать следующее соображение.

Чем более массивным является отопительный прибор, и чем больше его емкость по теплоносителю, тем выше тепловая инерция данного нагревателя и тем меньше выгоды можно получить от применения прерывистого отопления. Анализ результатов позволяет сделать вывод, что при использовании прерывистого отопления следует по возможности максимально удлинить период отключения (или снижения мощности), а на разогрев оставить время, необходимое для повышения температуры воздуха до требуемого значения при включении нагревателей с максимальной мощностью.

Практика показывает, что наиболее быстро обеспечить разогрев внутреннего воздуха можно, используя отопительные приборы с принудительной циркуляцией воздуха (например, конвекторы со встроенными вентиляторами). Длительность периода разогрева зависит от большого числа факторов: вида прибора, его мощности и места размещения, исходной температуры внутреннего воздуха, исходной температуры ограждений и оборудования, а также их тепловой инерции.

Применение программно реализованных математических моделей дает возможность наиболее полно учесть все факторы, определяющие процессы охлаждения и нагрева помещения, и спроектировать систему отопления, максимально подходящую для прерывистого режима работы. В рамках существующего объекта численные эксперименты позволяют разработать оптимальный режим функционирования имеющейся отопительной системы. 

Энергосбережение в многоквартирном доме | PATRIOT-NRG Национальны

Меры, позволяющие сократить потери ресурсов в жилых зданиях и обеспечить комфортные условия проживания, а также привести к снижению расходов на содержание жилья, хорошо известны в России и уже доказали свою эффективность при правильном применении.
      Помимо  мероприятий  на  уровне  дома,  приносящих  основной эффект ресурсосбережения и ощутимую выгоду, собственники помещений в многоквартирных домах тоже могут сделать многое для экономии  потребления  ресурсов  и  их  рационального  использования  на уровне квартиры.

      1. Мероприятия на уровне дома

      Экономить в  масштабе  здания  на  сокращении  потребления  ресурсов, прежде всего, тепла – вполне возможно и очень выгодно. Начинать нужно с обеспечения возможности измерения расхода тепловой энергии и наблюдения за потреблением. Это само по себе ещё не является экономией, но позволяет количественно  оценить применяемые  технологии и побуждает  к  поиску  новых  мер  по  экономии. Известно, что практически в каждом доме можно снизить расход тепла на отопление минимум на 20%,  потратив на это совсем немного денег.  Более  серьезные  требования  экономии  энергии  предполагают более  обширные  инвестиции. Предпосылкой  внедрения  мер  по  усовершенствованию является наличие информации о фактическом распределении расхода тепла по дому. Расчеты требуют достаточно много  времени  и  усилий,  но  без  них  не  удастся  правильно  определить необходимые меры по реновации здания.
      Точную подробную информацию о возможной экономии в каждом  конкретном  здании  может  дать  качественный  энергоаудит,  составленный  аттестованным  аудитором. Хорошие  предпосылки  для дополнительной  экономии  создает  применение  современного  оборудования с более гибкими возможностями регулировки, особенно если старое оборудование нуждается в серьезном ремонте или замене.
      Обычно  рекомендуются  следующие  мероприятия  по  ресурсосбережению,  которые  могут  быть  выполнены, в  том  числе,  в  рамках капитального ремонта. Поскольку многоквартирные дома имеют различные  технические  характеристики,         предписывать  последовательность  или  приоритетность  работ  по  модернизации  нецелесообразно, так как в первую очередь, как правило, ремонтируется то, что в дан-
ный момент срочно нуждается в ремонте.
      Сначала  необходимо  провести  учет  потребления  ресурсов,  а именно  установить  счетчики  потребления  тепла  и  горячей  воды,  а также счетчик холодной воды в здании. Таким образом, можно будет перейти  к  оплате  фактического  ресурсопотребления, что  позволит сэкономить примерно 50% денежных средств. Монтаж общедомовых водосчетчиков позволяет не только перейти на взаиморасчеты с водоснабжающей  организацией  по  фактическому  потреблению,  но  достигнуть экономии денежных средств за счет  разницы между суммой оплат по нормативам потребления собственников помещений и платы по фактическому потреблению всего многоквартирного дома. Кроме того, мероприятие позволяет сформировать дополнительную мотивацию  управляющей  организации  в  снижении  утечек  в  местах  общего пользования.    Также  в  рамках  мероприятий  по  учету  потребления проводится  установка двухтарифного счетчика электроэнергии в по-
мещениях общего пользования, что позволит сэкономить 40% оплаты
потребления электроэнергии в помещениях общего пользования. Когда собственники увидят эффективность экономии при установке  счетчиков  на  общедомовом  уровне,  они  с  большей  вероятностью пойдут на установку квартирных приборов учета.
      Важным  пунктом  экономии  является  теплоизоляция  здания. Значительные  потери  тепла  происходят  через  старые  окна,  неутепленные стены, щели в межпанельных швах, незакрывающиеся подъезды, холодные чердаки и подвалы зданий и т.д. Для уменьшения потерь  тепла  могут  быть  применены  различные  решения,  как  дорогостоящие,  так  недорогие,  по  укреплению  и  утеплению  конструкций здания.  Помимо  экономии  энергии  и,  соответственно,  уменьшения стоимости  отопления  нежилых  частей  зданий, они  помогут  также обеспечить  больший  комфорт  в  квартирах,  отсрочить  естественное разрушение конструкций и повысить рыночную стоимость квартир в доме.
      Устройство  двойных  тамбуров, монтаж  автоматических  доводчиков на входных дверях в подъездах и подвалах, приведение в порядок дверных замков и уплотнение щелей позволить снизить теплопотери   в   подъез дах. Замена старых оконных  рам   на   стеклопакеты  в  помещениях  общего пользования и оптимизация вентиляции   по-
зволяет уменьшить      инфильтрацию нагретого воздуха  из  подъезда    и   снизить теплопередачу внутренних   ограждающих конструкций (передачу тепловой энергии через стены от воздуха в жилых помещениях к воздуху в помещениях общего пользования). В совокупности с установкой общедомового теплосчетчика это  создаст  дополнительный эффект экономии денежных средств на уровне всего многоквартирного дома.
      Утепление  снаружи  ограждающих  конструкций  здания  за  счет уплотнения швов и трещин приводит к экономии тепла 1-2 кВт/куб.м в год. Внешняя теплоизоляция стен и перекрытия здания может проводиться в рамках капитального ремонта. Теплопроводность плоских крыш большинства зданий в 3-4 раза превышает стандарты, поэтому крыши  тоже  нуждаются  в  утеплении, которое  может  сократить теплопотери здания на 20%.
      Экономия  электроэнергии  может  осуществляться  за  счет  установки  ламп  со  светодиодами  в  помещениях  общего  пользования, такие  лампы  включаются  только  с  наступлением  темноты,  что  сокращает расход электроэнергии на 20-30%. Монтаж датчиков движения  для  автоматического  включения  и  выключения  света  в  местах общего пользования позволяет уменьшить расходы на электрическую энергию, а так же увеличить срок эксплуатации ламп накаливания в помещениях общего пользования.
      Модернизация  системы  теплоснабжения  приводит  к  значительной экономии затрат на отопление и горячее водоснабжение дома.  Замена  неисправной  запорной  арматуры  и  отдельных  участков трубопроводов  устраняет  утечки  холодной  и  горячей  воды,  а  также теплоносителя  в  системе  отопления. Монтаж  теплоизоляции  на  теплопроводы системы отопления позволяет  уменьшить теплоотдачу  от трубопроводов системы отопления и снизить тепловые потери на 2-3 кВт/куб.м в год.
      Реконструкция теплового узла – замена узла системы отопления  на  современный  для автоматизированного регулирования подачи теплоносителя в индивидуальном тепловом пункте дает возможность оптимизировать расход тепловой энергии в зависимости  от    внешней температуры. Такая мера обеспечивает сокращение  теплопотребления  в доме на 30% и окупается в течение 2 – 5 лет. Установка реле времени циркуляционного насоса регулирует теплоотдачу системы отопления согласно суточному графику, т. е. ночью насос не работает, но быстро обеспечивает нужные параметры  воды  утром.  Благодаря  такому  насосу  в  зависимости  от текущего состояния системы можно достичь 10% экономии от общей отопительной  нагрузки.  При  использовании  таймера  совместно   с термостатными  клапанами  на  отопительных  элементах  показатель улучшится на 20-30%.
      Модернизация   системы   отопления:  балансировка   стояков системы отопления, монтаж термостатных вентилей (замена соединительных узлов отопительных приборов на регулируемые) на подъемных  и  опускных  разводящих  трубопроводах  системы  отопления (стояках), позволяет сбалансировать систему отопления для выравнивания  параметров  теплоносителя  между  подъемными  и  опускными трубопроводами      системы     отопления.    Экономия     составляет     4-18 кВт/м3 в год. Монтаж термостатических вентилей и распределителей не только позволяет оптимизировать и снизить расход тепловой энергии в жилых помещениях, но и сбалансировать температуру воздуха в жилых помещениях, находящихся на разных этажах. Это сформирует мотивацию собственников жилых помещений снижать индивидуальные расходы денежных средств за счет использования термостатических вентилей.
     Балансировка       системы  отопления.  Трубопроводы  системы  отопления и нагревательные элементы  в  доме,  как правило, находятся в удовлетворительном состоянии. Проблема     заключается     в том,  что  системы  отопления  не  имеют  возможности  регулирования  теплопотребления   и   распределения  тепла,   отсутствуют уравновешивающие вентили   на   стояках   и,  как правило,   отсутствуют   регулирующие вентили на нагревательных элементах. Поэтому во многих домах невозможно обеспечить регулируемый поток теплоносителя,  и  неизбежны  значительные  различия  температуры  помещений. Значит,  необходимо  проводить  балансировку  стояков  и  замену  соединений  отопительного  прибора  на  регулируемые.  Балансировка системы отопления является самой необходимой мерой по уменьшению разницы между внутренней температурой в разных помещениях здания,   возникающей   вследствие   нерегулируемого   распределения потока воды в трубах; она может снизить расход энергии в доме до 30%. Как известно, для повышения температуры внутреннего воздуха на 1 градус требуется увеличение расхода энергии приблизительно на 5%. В случае несбалансированной системы отопления интенсивность отопления  регулируется  по  температуре  наиболее  прохладного  помещения, в результате чего значительная часть помещений перетапливается, и расходуется лишняя энергия. Значения стоимости и окупаемости мероприятий по балансировке зависят от того, какие клапаны уже были установлены на элементах системы отопления и от разницы внутренних температур до балансировки. Регулируемое распределение  потока  теплоносителя  по  всем  стоякам  можно  обеспечить при помощи линейных клапанов с возможностью учета, которые после  приведения  в  порядок  или  замены  других  запорных  устройств обеспечат условия, необходимые для осуществления регулирования и экономии. Для  этого  устанавливают  и  налаживают  уравновешивающие вентили на стояках обратного потока, как правило, меняют и запорные  вентили подающего  потока. Достигается  экономия  тепловой энергии  до   6%.  Одновременно,  желательно  производить  замену  соединений выходов тепла из отопительных приборов на регулируемые.
      Реконструкция  системы  отопления,  включающая  перестройку  старой  однотрубной  системы  в  друхтрубную,  а  также  установку регулировочных   клапанов   с   возможностью   предварительной   настройки на стояки и отопительные элементы, обеспечивает требуемое распределение  потока  носителя  по  системе.  Достигаемая  экономия колеблется в пределах 10 – 30 кВт/м3 в год.
      Реконструкция  индивидуального  теплового  пункта  с  переходом  на  закрытую  схему  теплоснабжения  здания.  Большинство многоквартирных  домов  подключено  к  централизованной  системе теплоснабжения, источниками теплоты у которых являются ТЭЦ или крупные  котельные,  которые  обеспечивают  приготовление  теплоносителя, его транспортировку по общей магистральной сети и распределение по потребителям –  системам отопления, горячего водоснабжения  зданий.   Из  тепломагистралей  теплоноситель  подается  в  распределительные  сети  через  тепловые  пункты,  в  которых  устанавливают    подмешивающие         насосы     и  автоматику,      обеспечивающую управление  распределением  теплоносителя, а  отдельные  здания  уже подключаются, как правило, не к магистрали, а к распределительным сетям. Непосредственно в домах, для подготовки нужных параметров теплоносителя (температуры и давления) для функционирования системы  отопления  и  подготовки  горячей  воды  устанавливаются  индивидуальные  тепловые пункты. В индивидуальных тепловых пунктах системы  отопления  зданий  присоединяются  к  тепловым сетям  с  помощью  смесительных  установок   –  элеваторов,  подмешивающих  насосов, или через поверхностные теплообменные аппараты.
       При этом различают открытые и закрытые системы теплоснабжения  зданий.  Разница  заключается  в  способе  подготовки  горячей воды. В закрытых системах теплоснабжения вода для горячего водоснабжения  берется  из  городского  водопровода  и  подогревается  теплоносителем  в  поверхностных  теплообменных аппаратах  до  требуемой  температуры. Теплообменники  располагают в  центральных или индивидуальных  тепловых  пунктах. Циркулирующая  в  системе  теплоснабжения   вода   используется   только   как   теплоноситель:   отдав свою теплоту для отопления здания и подогрева воды, она возвращается к источнику теплоты (ТЭЦ) для очередного нагрева.
       В  открытых  системах  теплоснабжения  вместо  теплообменных аппаратов  устанавливают  смесительные  устройства.  Нагретая  в  источнике  теплоты  вода  отбирается  из  подающего  и  обратного  теплопроводов в смеситель, где она доводится до температуры 65 градусов и  затем  подается  к  водоразборным  кранам  горячего  водоснабжения для  использования  потребителем.  Требуемая  пропорция  смешения обеспечивается  регулятором  температуры  Остальная  часть  горячей
воды используется для отопления и вентиляции.
       Для  достижения  большей  эффективности  системы  теплоснабжения целесообразно не только модернизировать тепловой узел, но и провести реконструкцию индивидуального теплового пункта с переходом от открытой системы теплоснабжения к закрытой. Установка пластинчатых теплообменников  в  индивидуальном  тепловом  пункте позволяет  обеспечить  экономию  благодаря  регулировке  параметров подачи теплоносителя в местную систему отопления (особенно в отопительный сезон за счет исключения перетопов 2-3 кВт/куб.м в год). Монтаж  средств  автоматизированного  регулирования  подачи  теплоносителя в индивидуальном тепловом пункте позволяет оптимизировать расход  тепловой энергии в различное время суток и  снизить за счет этого теплопотребление в многоквартирном доме.
      Кроме того, теплообменник отделяет систему отопления здания от  распределительной  сети  центрального  отопления,  позволяет  исключить разбор на горячее водоснабжение дорогостоящего теплоносителя из системы отопления, уменьшает опасность коррозии отопительных трубопроводов, независимо от качества теплоносителя.
      Таким образом, дом достигает наибольшей экономии энергоресурсов (и средств на их оплату) и при этом продолжает отапливаться от  системы  централизованного  теплоснабжения  с  сохранением  всех ее преимуществ (по сравнению с переходом на местную систему теплоснабжения), которые заключаются в возможности  применения более  дешевого  топлива,  высокой  надежности  его  поставки,  меньшем загрязнении окружающей среды.
      Устройство       местной     системы     теплоснабжения.        Монтаж крышной котельной в многоквартирном доме или строительство пристроенной  котельной  на  группу  зданий  в  случае  наличия  источника газоснабжения и соответствующих резервов мощности позволяет перейти  на  децентрализованное  теплоснабжение.  При  наличии  имеющегося дисбаланса цен на тепловую энергию и газ (дорогая тепловая энергия и/или дешевый газ) это позволит экономить денежные средства на уровне всего многоквартирного дома.  Перед принятием решения о выборе того или иного из рекомен дуемых мероприятий следует произвести калькуляцию расходов, сопоставить их с текущими расходами и рассчитать срок окупаемости. Целесообразными  считаются  те  мероприятия,  срок  окупаемости  которых не превышает 3 – 5 лет. Кроме того, следует обратить внимание на то, что эффект от реализации некоторых мероприятий зависит от
реализации отдельных предшествующих мероприятий. Поэтому  расчет расходов и срока окупаемости таких мероприятий следует увязывать в комплексе с предшествующими мероприятиями.
      Оценку  эффективности  от  реализации  мероприятий  собственники  помещений  могут  произвести  самостоятельно   (например,  при наличии  соответствующих специалистов  среди  собственников  помещений),    однако  рекомендуется  привлекать  для  этого  независимые специализированные организации.

      2. Мероприятия в квартире

       Собственник жилья заинтересован в том, чтобы сократить свои расходы на оплату энергоресурсов и коммунальных услуг. Задача товарищества – не только способствовать снижению расходов на общедомовом  уровне,  но  и  подсказать  собственнику,  какими  способами можно экономить в собственной квартире и помочь в этом.
       Тепловая энергия
      Поскольку  затраты  на  отопление  составляют   40%  и  выше  от общих  расходов  населения  на  жилищно-коммунальные  услуги,  напрашивается вывод, что экономия тепловой энергии является приоритетом перед экономией других видов энергоресурсов. Хотя  учет поквартирный учет потребления тепла пока отсутствует, тем не менее, теплосбережение в квартирах остается приоритетом для многих собственников,  так  как  мероприятия  по  утеплению  квартир  позволяют компенсировать  потери  через  энергонеэффективные  ограждающие конструкции здания (не дать уйти уже оплаченному теплу и не дать себе замерзнуть) и избежать дополнительных трат электроэнергии и газа для нагревания воздуха в квартире до комфортной температуры.
      Если  рассмотреть  тепловой  баланс  жилища,  станет  ясно,  что большая  часть  тепловой  энергии  отопительной  системы  идет  на  то, чтобы  перекрыть  потери  тепла. Они  в  жилище  с  центральным  отоплением и водоснабжением выглядят так:

    Потери из-за неутепленных окон и дверей                       40%
    Потери через оконные стекла                                            15%
    Потери через стены                                                             15%
    Потери через потолки и полы                                               7%
    Потери при пользовании горячей водой                            23%

      Простейшим  мероприятием  по  сбережению  тепловой  энергии является ремонт или замена окон. Около 40% тепла уходит на улицу именно через них, поэтому нужно своевременно подготовить окна к зиме, привести в порядок до наступления холодов оконные задвижки. Заменить треснувшие или разбитые оконные стекла, заделать щели в старых рамах или поставить стеклопакеты. При этом следует учитывать, что старая система вентиляции на основе естественной тяги получает свежий воздух через оконные щели. Если система вентиляции остается прежней, а оконные щели заделываются герметично, в квартире будет некомфортно. Поэтому в новых окнах должна быть предусмотрена возможность притока свежего воздуха в помещения – вентиляционные щели. При ремонте старых окон с использованием уплотнителя нужно оставить примерно 30 см в верхней части окна без герметизации.
      На стену за батареями центрального отопления можно наклеить специальные  теплоотражающие  экраны,  которые  будут  способствовать тому, чтобы тепло шло на обогрев комнаты, а не участка стены в непосредственной близости от батареи. Покупку таких экранов, кстати,  можно  осуществить  централизованно  с  помощью  товарищества собственников жилья.
      Входные  двери  можно  утеплить  и  ликвидировать  щели  между дверью и косяком. В ходе квартирного ремонта можно заменить старые нерегулируемые батареи на новые, с регуляторами температуры.
Это поможет поддерживать комфортную температуру в помещениях без постоянного открывания форточек.

     Полностью с изданием  “Энергосбережение в многоквартирном доме можно” можно ознакомиться здесь: www.portal-energo.ru

Исследование теплового комфорта зданий на основе концепции энергосбережения

На этой странице

АннотацияВведениеЗаключениеДоступность данныхКонфликты интересовБлагодарностиСсылкиАвторское правоСтатьи по теме активно сталкивается с решением. Спрос людей на жилые дома изменился из прошлого типа выживания в комфортный и пригодный для жизни тип. Высокий уровень потребления тепловой энергии заслуживает глубокого изучения. Чтобы сократить потребление энергии, реализовать отображение концепций энергосбережения в зданиях и понять энергопотребление различных строительных материалов и влияние внешних факторов на тепловой комфорт человека, в этой книге было проведено исследование теплового комфорта зданий на основе энергии. -экономные концепции. Прежде всего, в этой статье представлены концепция и способ применения концепций энергосбережения в зданиях, а также концепция теплового комфорта и индекс стандартной эффективной температуры SET, включая двухузловую модель и алгоритм, используемый в уравнении теплового баланса Фангера. . В экспериментальной части была разработана модель, основанная на концепции энергосбережения, для прогнозирования и анализа эффектов энергопотребления и теплового комфорта здания. В аналитической части представлен всесторонний анализ влияния температуры, влажности, скорости ветра и пола на тепловой комфорт, методы улучшения теплового комфорта, изменения кумулятивной нагрузки с коэффициентом теплопередачи окон и влияние окон из различных материалов. по энергопотреблению. При одной и той же температуре скорость ветра разная, и степень ощущения тепла тоже разная. При скорости ветра 0,18 м/с и температуре 28°С тепловое ощущение равно 0,32, а ощущение человека близко к нейтральному. Когда скорость ветра увеличивается до 0,72 м/с, ощущение тепла падает до -0,45, и человеческое тело чувствует себя нейтральным и прохладным. Видно, что увеличение скорости ветра оказывает определенное компенсационное влияние на тепловое ощущение тела человека. Когда скорость ветра не изменится, увеличьте температуру воздуха. Например, при скорости ветра 0,72 м/с, температуре 28°С и теплоощущении -0,45, а при повышении температуры до 29°C тепловое ощущение равно 0,08, что показывает, что температура улучшает тепловое ощущение человеческого тела, что имеет определенный компенсирующий эффект. Изучая тепловой комфорт зданий на основе концепций энергосбережения, можно получить влияние внешних факторов на тепловой комфорт, тем самым оптимизировать строительные материалы и использовать строительные материалы с более низкими коэффициентами теплопередачи для снижения расхода тепловой энергии.

1. Введение

Здание, основанное на концепции энергосбережения, представляет собой совершенно новую концепцию архитектурного проектирования. Предоставляя комфортное пространство для деятельности, он обеспечивает более здоровое качество жизни и эффективную рабочую среду для пользователей здания. Его цель разработки состоит в том, чтобы максимизировать здание, оптимизировать эффективность, одновременно защищая окружающую среду и повышая ценность использования ресурсов, минимизировать негативное воздействие здания на окружающую среду, эффективно снижать эксплуатационные расходы и достигать самых высоких показателей эффективности затрат [1]. ]. Концепция зеленого строительства должна быть воплощена во всем жизненном цикле здания, от транспортировки материалов, обработки и производства до нового строительства, эксплуатации и обслуживания и окончательного сноса. В дополнение к внедрению многих передовых энергосберегающих и экологически чистых технологий, для энергосберегающих зданий более важно тесно интегрировать естественные науки и среду обитания человека, демонстрируя ориентированную на людей концепцию развития и позволяя людям, окружающей среде и зданиям гармонично развиваться. Поэтому энергоэффективные здания, несомненно, стали сегодня одним из самых влиятельных направлений развития в мире.

Оценка комфорта неотделима от архитектуры. Архитектурный комфорт включает в себя два конкретных понятия, а именно комфорт здания и комфорт физической среды. Комфортность здания в основном ориентирована на его эксплуатационную функцию, в том числе на хорошее качество проживания и удобство жилых помещений, в том числе на безбарьерный дизайн здания. Для сравнения, комфорт физической среды во многом зависит от состояния человека, и он будет меняться в зависимости от различных ощущений. С продвижением интеллектуальных зданий бесконечное появление интеллектуального оборудования и интегрированных систем не только обеспечивает большое удобство для нашей жизни, но и в значительной степени повышает комфорт жилой среды [2].

Основываясь на приведенном выше опыте энергосберегающих зданий, многие ученые в стране и за рубежом провели соответствующие исследования. Мейер В. считает, что энергоэффективная реконструкция зданий направлена ​​на экономию энергии и, таким образом, сокращение выбросов углекислого газа. Повышение энергоэффективности зданий обычно означает снижение воздухообмена в сочетании с другими проблемами качества воздуха в помещениях, что может привести к увеличению концентрации радона в помещениях (Rn-222). Чтобы исследовать серьезность этой проблемы, автор измерил концентрацию радона в домах с энергоэффективным ремонтом и домах с низким энергопотреблением (пассивные дома). В течение 1 года орбитальный детектор травления подвергался воздействию всех типов зданий. Автор берет эталонные образцы неотремонтированных непассивных зданий из национальной базы данных по радону для сравнения, отбирает здания с такими же характеристиками, связанными с радоном, и строит их на геологическом основании, эквивалентном геологическому основанию изысканий. Принятый метод составления эталонной выборки заключается в том, что измеренным значениям отремонтированного дома и нижнего помещения пассивного дома присваивается измеренное значение из базы данных. Статистический анализ показывает, что по сравнению с неотремонтированными домами дома, отремонтированные с целью повышения энергоэффективности, имеют более широкий диапазон концентрации радона внутри помещений. В зданиях, отремонтированных с целью повышения энергоэффективности, средняя и медианная концентрация радона почти удвоились. Напротив, нет существенной разницы в распределении пассивных домов и домов, не подвергшихся энергоэффективному ремонту. Авторское исследование по энергосбережению имеет определенное значение для повышения энергоэффективности зданий, но у автора отсутствуют контрольные переменные, и для сравнительного анализа должна быть создана пустая контрольная группа [3]. Миддел А отметил, что в жарких пустынных городах затенение играет важную роль в проектировании открытых пространств, подходящих для пешеходов. В исследовании изучалось влияние фотоэлектрического затенения навеса и тени деревьев на тепловой комфорт посредством метеорологических наблюдений и полевых исследований на пешеходных улицах кампуса Темпе Университета штата Аризона. В течение года, в отдельные солнечные и безветренные дни, представляющие каждый сезон, исследователь проводил метеорологический разрез каждый час с 7:00 утра до 6:00 дня и исследовал жару 1284 человек. 9-точечная система семантических различий, тень снижает тепловое ощущение голоса примерно на 1 балл, тем самым повышая тепловой комфорт в любое время года, кроме зимы. Тип затенения (дерево или навес от солнца) не оказывает существенного влияния на воспринимаемый комфорт, что указывает на то, что искусственное и естественное затенение одинаково эффективно как в жарком, так и в сухом климате. Температура Земли является причиной 51-процентной разницы в голосовании по тепловым ощущениям и является единственным статистически значимым метеорологическим предиктором. К важным неметеорологическим факторам относятся адаптация, голосование по тепловому комфорту, тепловые предпочтения, пол, время года и время суток. Возврат тепловых ощущений к физиологически эквивалентной температуре дает нейтральную температуру 28,6°С, приемлемый диапазон комфорта составляет 19°С.0,1°C–38,1°C, а предпочтительная температура составляет 20,8°C. Респонденты считают, что воздействие температуры выше нейтральной и нахождение в кондиционере заставит их чувствовать себя более комфортно, что указывает на то, что они отстают в реакции на внешние условия. В исследовании автора подчеркивается важность активного управления доступом к солнечной энергии для снижения теплового стресса в жарких городских районах. В исследовании было проведено исследование теплового комфорта и для иллюстрации использовались индикаторы голосования PMV. На выборки обследования ссылаются, но в них не содержится разумных предложений по улучшению теплового комфорта [4]. Целью исследования Д. Киуписа является предложение эффективного метода экспериментального проектирования и разработки геополимерных продуктов, которые могут удовлетворить широкий спектр требований конечного пользователя. Метод включает в себя применение многофакторной модели планирования эксперимента по методу Тагучи, что позволяет изучить совместное влияние выбранных параметров на реакцию экспериментальной системы путем проведения минимального количества экспериментов, что значительно сокращает время и стоимость исследования. весь процесс. Результаты показали, что использование различного сырья и добавок, а также контролируемое изменение параметров синтеза и условий производства привело к получению геополимеров с широким диапазоном конечных свойств. Данным методом получают геополимеры с прочностью на сжатие, плотностью и теплопроводностью в диапазоне 2–55 МПа, 0,6–2,0 г/см ³ и 0,09–0,40 Вт/мК соответственно. Автор изучил соответствующие характеристики вышеупомянутых строительных материалов, но не анализировал перспективы применения этих материалов, такие как прочность на сжатие и плотность этих материалов, которые делают их применимыми для зданий [5].

В статье исследуется тепловой комфорт зданий на основе концепции энергосбережения. Во-первых, в этой статье представлены концепция и способ применения концепций энергосбережения в зданиях, а также концепция теплового комфорта и индекс SET стандартной эффективной температуры, включая двухузловую модель и алгоритм, используемый в уравнении теплового баланса Фангера. В экспериментальной части была разработана модель, основанная на концепции энергосбережения, для прогнозирования и анализа эффектов энергопотребления и теплового комфорта здания. В аналитической части он всесторонне анализирует влияние температуры, влажности, скорости ветра и пола на тепловой комфорт, методы улучшения теплового комфорта, изменения кумулятивной нагрузки с коэффициентом теплопередачи окон и влияние окон из различных материалов. потребление энергии. Инновация этой статьи заключается в том, чтобы интегрировать концепции энергосбережения в современные здания, чтобы повысить осведомленность людей об экологии и защите окружающей среды, выбрать несколько внешних показателей для исследования теплового комфорта, выбрать материалы с наилучшей энергоэффективностью и провести углубленный анализ тепловой комфорт человеческого тела в здании с разных сторон.

2. Методы теплового комфорта зданий на основе концепции энергосбережения

2.1. Концепция энергосбережения

Основное содержание концепции энергосбережения заключается в снижении потребления энергии и повышении энергоэффективности, что в основном находит свое отражение в «зеленых» зданиях с точки зрения зданий. Зеленое строительство, как следует из его названия, заключается в построении экономичной, комфортной, энергосберегающей, эффективной, надежной, безопасной и здоровой среды обитания на уровне низкой нагрузки на окружающую среду за счет снижения энергопотребления, максимального использования существующих ресурсов и познание людей и окружающего мира. Цель здания — быть взаимовыгодным для симбиоза, устойчивого развития и гармоничного сосуществования. С непрерывным прогрессом экономики и общества, устойчивым и быстрым развитием национальной экономики, а также улучшением текущего социального уровня жизни спрос общества на среду обитания и стандарты управления продолжает расти, и появляются новые и более высокие требования к функции зданий. В настоящее время в зеленых зданиях устанавливается различное электрооборудование. Широкое применение технологий электрической автоматизации в зеленых зданиях повысило экономичность, надежность и комфортность проживания в зданиях, а также улучшило возможности эксплуатации и управления строительным оборудованием [6, 7].

Зеленые здания действительно могут снизить потребление энергии примерно на 40% и более, но первоначальные инвестиции слишком велики. Изнутри здания необходимо предусмотреть отопление, вентиляцию, водоснабжение и водоотведение, освещение и т. д.; снаружи здания, это рассмотреть природные ресурсы, которые могут заменить их в максимально возможной степени [8]. И мы должны всесторонне рассмотреть их взаимное сотрудничество. Это усложняет процесс возведения дома. Другая концепция зеленого строительства заключается в том, что расходные материалы самого здания также должны соответствовать требованиям защиты окружающей среды. В настоящее время большинство строительных материалов не могут быть переработаны и не могут быть повторно использованы при сносе зданий. Это тратит ресурсы и даже вызывает загрязнение. Помимо возможности вторичной переработки, экологически чистые альтернативные материалы также могут увеличить срок службы зданий.

Схематическая диаграмма ОВКВ энергосберегающего здания показана на рисунке 1. Видно, что ОВКВ энергосберегающего здания включает в себя несколько аспектов теплопередачи и основан на сохранении ресурсов, повторном использовании, переработке, разработке и использовании. возобновляемых ресурсов. Таким образом, выбор материалов ограждающих конструкций зданий на практике также требует соблюдения четырех вышеперечисленных характеристик. Такие материалы, как стены зданий, должны быть экологически чистыми и энергосберегающими [9]., 10]. Энергосберегающие здания должны использовать экологически чистые строительные материалы, а теплостойкость этих материалов может позволить зданиям соответствовать требованиям по минимизации потребления энергии. Например, наружная стена здания с наибольшим тепловыделением. В настоящее время 60% материалов для наружных стен на строительном рынке используют большое количество экологически чистых строительных материалов, и эффект энергосбережения очень очевиден. Помимо сохранения тепла, он может соответствовать требованиям энергосбережения, а также имеет небольшой вес.

2.2. Thermal Comfort

Комфорт – это широкое понятие. Оно определяется не каким-то одним фактором, а субъективным ощущением, производимым человеческим организмом под изображением комплексных факторов внешней среды. Поскольку психологический уровень во многом влияет на комфорт или нет, ощущения у всех разные, поэтому общее понимание таково, что 80% людей удовлетворены текущими условиями комфорта окружающей среды, то есть они считают, что достигли комфортного состояния. Организм человека должен поддерживать внутренний тепловой баланс при любых условиях окружающей среды. Поскольку люди — теплокровные животные, им необходимо поддерживать собственную температуру тела на постоянном уровне. Поэтому человеческий организм может поддерживать тепловой баланс в организме при сильных колебаниях окружающей среды, и его регулирующая способность очень сильна [11]. Когда теплопродукция и теплоотдача тела поддерживаются в сбалансированном состоянии, температура тела может поддерживаться в пределах нормы. Организм человека вырабатывает энергию в основном посредством обмена веществ. Эта энергия превращается в две части: теплоту и механическую работу. Тело человека в основном излучает тепло в окружающую среду через кожу. Обычно выделяют три пути: конвективный теплообмен, радиационный теплообмен и испарительный теплообмен [12].

Тепловой баланс тела может поддерживаться только тогда, когда теплопродукция и теплоотдача тела поддерживаются в сбалансированном состоянии. В определенной тепловой среде, когда теплообмен между поверхностью человеческого тела и внешней средой не поддерживается в сбалансированном состоянии, человеческое тело будет использовать свои собственные физиологические функции регуляции и эффективное поведение для регулировки теплового ощущения человеческого тела, и на регуляцию этого поведения влияют региональный климат и географическая среда, климатические условия и условия жизни. Кроме того, психологическая тепловая адаптация также в значительной степени связана с тепловым комфортом человека. Психологическая тепловая адаптация – это под влиянием микроклимата температурный опыт человека и тепловая история определенной среды, а также возникающие при этом тепловые ожидания и тепловые раздражители. Климатический опыт, региональный фон и психологическая адаптация влияют на уровень адаптации человеческого организма к термической среде. Поэтому на тепловой комфорт тела человека влияет множество физических и психологических факторов [13].

2.3. SET Индекс стандартной эффективной температуры

Стандартная эффективная температура была предложена с опозданием. Он основан на эффективной температуре и новой эффективной температуре. Это индекс комфорта, который постоянно проверяется и пересматривается несколькими поколениями исследователей [14].

2.3.1. Двухузловая модель

Gagge предложила двухузловую модель регулирования температуры тела человека, в которой тело человека разделено на два слоя, а именно: сердцевинный слой и слой кожи [15, 16]. Метаболическое тепло генерируется в сердцевинном слое, а затем метаболическое тепло передается из сердцевинного слоя в окружающую среду. В ходе этого процесса часть тепла будет напрямую теряться в окружающую среду за счет дыхания человека, а оставшееся тепло будет продолжать распространяться на поверхность кожи. Из-за испарения часть тепла, переданного поверхности кожи, будет теряться, а оставшееся тепло будет передаваться на поверхность одежды через одежду и далее передаваться в окружающую среду за счет излучения и конвекции. Эта модель теплообмена между людьми и окружающей средой может быть выражена уравнением теплового баланса основного слоя и уравнением теплового баланса поверхностного слоя [17]. Уравнение теплового баланса основного слоя

Среди них представляет собой тепло, выделяемое на единицу площади поверхности человеческого тела, регулируемое ознобом, L представляет собой теплопроводность между основными слоями кожи, представляет собой удельную теплоемкость крови, представляет собой температуру внутреннего слоя , представляет собой температуру кожного слоя и представляет время передачи. Уравнение теплового баланса скин-слоя представляет собой температуру скин-слоя и P _al представляет собой массу слоя кожи на единицу площади поверхности человеческого тела. используется для выражения потока крови между внутренним слоем и кожей, и конкретное уравнение имеет вид

. Количество пота в основном определяется средней температурой человеческого тела после того, как она превысит установленную температуру. После того, как температура поверхности кожи превысит референтную температуру, это будет способствовать секреции пота [18], а именно:

Тремор возникает, когда температура внутреннего слоя и температура слоя кожи снижаются, а увеличение скорость метаболизма рассчитывается следующим образом:

Вазодилатация или вазоконстрикция вызывают изменения коэффициента теплопередачи тела [19]. Формула расчета теплового потока от основного слоя к поверхностному слою

Среди них L , как коэффициент теплопередачи от основного слоя к поверхностному слою, включает две части: переменную и постоянную. Постоянная часть представляет собой член коэффициента теплопередачи, а другая переменная часть обусловлена ​​кровотоком. Повышение температуры сердцевинного слоя вызывает вазодилатацию, а снижение температуры кожного слоя вызывает вазоконстрикцию [20]. Коэффициент теплопередачи выражается следующим образом:

Эти контрольные функции вместе с уравнениями теплового потока и тепловой массы человеческого тела создают модель изменения температуры во времени и могут прогнозировать температуру кожи и влажность кожи, которые являются двумя основными параметрами для расчета SET. Его преимущество в том, что при любых условиях окружающей среды температура и влажность кожи человека могут быть рассчитаны по двухузловой модели [21].

2.3.2. Уравнение теплового баланса Фангера

Профессор П. О. Фангер из Дании предложил всеобъемлющий индекс комфорта, основанный на следующем: параметры, определяющие комфортное состояние человеческого тела, не имеют ничего общего с окружающей средой, а только с человеческим телом. Фангер считает, что человек ощущает не температуру окружающего воздуха, а температуру собственной кожи [22]. На основе теории Фангер провел эксперименты с испытуемыми, а затем использовал регрессионный анализ, чтобы определить взаимосвязь между средней температурой кожи человека, потерями тепла при испарении пота и скоростью метаболизма:

Среди них Q представляет собой скорость обмена веществ в организме, а V представляет собой количество выполненной внешней работы.

Затем выражение каждой величины в уравнении теплового баланса суммируется, и каждый член вводится в уравнение теплового баланса, и получается следующая формула:

В приведенной выше формуле представляет коэффициент площади одежды, представляет парциальное давление насыщения водяного пара при температуре окружающего воздуха представляет собой среднюю температуру поверхности человеческого тела, представляет собой температуру окружающего воздуха и представляет собой коэффициент конвективной теплопередачи между телом человека и воздухом. Кроме того, конвективный коэффициент теплоотдачи можно разделить на естественную конвекцию и вынужденную конвекцию [23].

При , коэффициент естественной конвекции был

При , коэффициент вынужденной конвекции имел

Для коэффициента площади одежды , при ,

При ,

Затем уравнение теплового баланса объединяется с двумя требованиями комфорта для удовлетворения три условия комфорта, предложенные Фэнгером, и получается известное уравнение комфорта Фэнгера:

2.3.3. Прогнозирование индекса голосования по среднему уровню комфорта PMV

PMV — это комплексный индекс, учитывающий многие факторы теплового комфорта, а также более авторитетный и репрезентативный индекс оценки теплового комфорта. Модель PMV представляет собой уравнение комфорта, которое указывает основные факторы, влияющие на оценку тепловой среды, а именно температуру воздуха, среднюю температуру облучения, относительную влажность, скорость ветра, количество одежды и уровень активности. Они оценивают тепловой комфорт в помещении и занимают важное место [24]. Профессор Фангер нашел взаимосвязь между шестью, создал взаимосвязь между собой и сформировал уравнение суждения, индикатор PMV. Индекс PMV делит тепловой комфорт человеческого тела на 7 уровней, включая холодный, прохладный, слегка прохладный, умеренный, комфортный, слегка теплый, теплый и горячий, как показано в таблице 1, где каждое значение PMV представляет собой другое значение. Степень горячего и холодного, например 0, означает умеренный. Модель оценки PMV всесторонне учитывает влияние шести типов факторов внутренней среды (температура, относительная влажность, скорость воздушного потока, средняя температура излучения, тепловое сопротивление одежды и скорость метаболизма) на тепловой комфорт человеческого тела [25, 26] .

Метод управления системой теплового комфорта окружающей среды заключается в непосредственном использовании индекса PMV в качестве основы управления и реализации отдельного управления каждой переменной окружающей среды с помощью установленного индекса PMV, то есть должны использоваться индекс PMV и каждая переменная окружающей среды. как контролируемый параметр. Этот метод управления использует PMV как две функции, одна из которых является индексом оценки системы, а другая является входом системы управления. Температура больше не рассматривается как единственный параметр управления, а различные параметры, влияющие на помещение, рассматриваются как цели управления. В фактическом процессе управления, поскольку система управления напрямую использует значение PMV в качестве основы управления, изменение факторов окружающей среды в помещении будет влиять на значение PMV [27].

Как показано на рис. 2, система управления напрямую рассматривает индекс PMV как основу управления. Принцип управления заключается в отслеживании индекса теплового комфорта PMV домашней среды в режиме реального времени и сравнении его с заданным режимом теплового комфорта для получения соответствующего результата оценки работы. Затем, в соответствии с результатом оценки, система управления выдает команду, и исполнительный механизм регулирует температуру в помещении, скорость ветра и влажность, а также регулирует тепловой комфорт в помещении.

3. Эксперимент по тепловому комфорту здания на основе концепции энергосбережения

3.1. Экспериментальный протокол

С развитием и популяризацией информационных технологий компьютеры могут реализовать автоматизированное управление во многих областях. С одной стороны, это может сэкономить трудозатраты, а с другой стороны, избежать лазеек в человеческом управлении. Из-за большого количества данных о потреблении энергии, сложной классификации и сложных систем в офисных зданиях традиционные методы управления людьми больше не подходят и неэффективны. На основе компьютерных технологий создание системы управления энергосбережением здания может помочь менеджерам понять точное распределение и уровень энергопотребления и выявить проблемы с высоким энергопотреблением в первый раз, чтобы можно было принять целенаправленные контрмеры для действительного достижения количественное потребление энергии и энергосбережение для достижения активного и точного управления энергопотреблением. База данных, используемая в этой статье, должна управлять и хранить огромные объемы данных о потреблении энергии и может реализовывать такие функции, как запрос базовой информации о потреблении энергии в здании и состояние энергопотребления ключевого оборудования, а также создание системы базы данных о потреблении энергии в здании на основе локального сервера для реализации статистика энергопотребления и анализ соответствующих зданий на обозначенной территории, включая освещение, отопление и кондиционирование воздуха.

3.2. Анализ спроса на систему управления энергосбережением

Целью проектирования системы управления энергосбережением здания является реализация автоматического хранения и управления данными о потреблении энергии, визуальный запрос и анализ данных о потреблении энергии, а затем обеспечить информационную поддержку для энергосберегающей работы. Соответствующие функциональные требования следующие: (1) Визуальный запрос данных о потреблении энергии: система управления подключается к базе данных для хранения, управления и анализа собранных данных о потреблении энергии (2) Статистика и анализ данных о потреблении энергии: управление система может классифицировать и подразделять статистику данных о потреблении энергии, включая почасовую, дневную, месячную и годовую статистику энергопотребления, а также может выводить отчеты о потреблении энергии, а данные могут быть распечатаны (3) Прогноз энергопотребления: на основе в базе данных энергопотребления здания, используя прогнозный индекс голосования по среднему уровню комфорта PMV, он может прогнозировать краткосрочные тенденции потребления энергии и температурных ощущений, а также осуществлять предварительное планирование и научное планирование использования энергии

3.

3. Экспериментальная среда

Для дальнейшего изучения соответствующих стратегий интеллектуального управления нам необходимо изучить взаимосвязь между переменными среды и тепловым комфортом. Тепловой комфорт должен контролировать определенную объективную среду. Его основными переменными являются температура воздуха в помещении, относительная влажность, скорость воздушного потока и средняя температура излучения. Однако контроль температуры излучения более труден для достижения и не учитывает соображения контроля. Поэтому здесь мы изучим первые три среды. Влияние между переменными и комфортом. В таблице 2 показана скорость обмена веществ в организме человека при различных видах деятельности. Это исследование использует это в качестве экспериментальной среды.

4. Анализ теплового комфорта здания на основе концепции энергосбережения

4.1. Влияние температуры, влажности и скорости ветра на тепловой комфорт

В этом исследовании используется метод контроля переменных для сравнения и анализа влияния температуры, влажности и скорости ветра на тепловой комфорт. Сначала анализируется влияние температуры и скорости ветра на ПМВ. Влажность зафиксирована на уровне 50%, температура воздуха 27°С, 28°С, 29°С и 30°С, скорость ветра 0,18 м/с, 0,72 м/с и 1,21 м соответственно.

На рис. 3 показано влияние различной скорости ветра на тепловой комфорт тела человека при влажности 50%. Из рисунка 1 видно, что при одной и той же температуре скорость ветра различна, а также различна степень теплового ощущения. При скорости ветра 0,18 м/с и температуре 28°С тепловое ощущение равно 0,32, а ощущение человека близко к нейтральному. Когда скорость ветра увеличивается до 0,72 м/с, ощущение тепла падает до -0,45, и человеческое тело чувствует себя нейтральным и прохладным. Видно, что увеличение скорости ветра оказывает определенное компенсационное влияние на тепловое ощущение тела человека. Когда скорость ветра не изменится, увеличьте температуру воздуха. Например, при скорости ветра 0,72 м/с, температуре 28°С и теплочувствии -0,45, а при повышении температуры до 29°C тепловое ощущение равно 0,08, что показывает, что температура улучшает тепловое ощущение человеческого тела, что имеет определенный компенсирующий эффект. Кроме того, влияние температуры на PMV более существенно, чем влияние скорости ветра на PMV. При скорости ветра 0,18–1,213 м/с максимальное значение изменения PMV составляет −0,32−(−1,63) = 1,31, а температура повышается с 27°C до 30°C, максимальное значение изменения PMV составляет − 0,01-(-1,63) = 1,62. Видно, что по сравнению с температурой скорость ветра оказывает более слабое влияние на ПМВ.

Кроме того, в этом исследовании изучалось влияние влажности и скорости ветра на PMV. Фиксированная температура 25°C, влажность 40%, 50% и 60%, скорость ветра 0,1, 0,2, 0,3, 0,4 и 0,5  м/с.

На рис. 4 показано влияние влажности и скорости ветра на температуру. Поскольку скорость ветра продолжает увеличиваться, значение PMV продолжает уменьшаться, и это уменьшение незначительно. Максимальное изменение значения теплового комфорта PMV составляет 0,51–0,02 = 0,49. Аналогичным образом, по мере увеличения влажности значение PMV также продолжает уменьшаться, но влияние по-прежнему незначительно. Максимальный диапазон изменения PMV составляет 0,51–0,23 = 0,28. Видно, что по сравнению со скоростью ветра влажность оказывает меньшее влияние на тепловой комфорт. Из анализа двух вышеупомянутых аспектов среди трех внешних факторов скорости ветра, температуры и влажности температура оказывает наиболее очевидное влияние на тепловой комфорт, за ней следует скорость ветра, а влажность оказывает меньшее влияние на тепловой комфорт.

4.2. Влияние пола на тепловой комфорт

Из таблицы 3 видно, что существуют очевидные различия в значениях температуры поверхности кожи различных частей мужского и женского тела. В тесте в нормальных условиях температура рук, кистей, ног и стоп у мужчин значительно выше, чем у женщин, а температура головы и туловища аналогична таковой у женщин. В туловище мужская температура 34,53, а женская температура 34,52, что не сильно отличается. На ногах у мужчины температура 34,05, у женщины 33,69..

В таблице 4 показаны различия в тепловом комфорте между мужчинами и женщинами. Среди них в каждом сезоне нет существенной разницы в нейтральной температуре и среднем ощущении тепла с гендерной точки зрения. С точки зрения тепловой неудовлетворенности летом показатели тепловой неудовлетворенности мужчин и женщин составляют 31,9 и 29,8, что значительно выше, чем в другие три сезона. Что касается влияния пола на тепловой комфорт, разница в одежде не имеет очевидного влияния, но есть гендерная разница в использовании вентиляторов. Летом коэффициент использования вентилятора мужчинами составляет 72,9.%, а у женщин — 66,3%. В дополнение к тому, что коэффициент использования вентилятора зимой равен нулю, частота использования вентиляторов мужчинами выше, чем женщинами.

4.3. Способы улучшения теплового комфорта

На рис. 5 показан способ улучшения теплового комфорта. Зимой большинство людей предпочитает находиться в помещении, чтобы улучшить свой тепловой комфорт, что составляет 43%. Кроме того, некоторые люди предпочитают заниматься спортом и загорать, чтобы усилить ощущение тепла. Летом те, кто предпочитает заходить в комнату и улучшать свой тепловой комфорт в тени, составляют значительную долю, 47% и 39%.%, соответственно. В переходный сезон люди в основном выбирают физические упражнения и усиливают ощущение тепла на солнце или в тени. В этом сезоне все меньше людей предпочитают заходить в помещение, и все предпочитают активный отдых.

4.4. Изменения совокупной нагрузки в зависимости от коэффициента теплопередачи окна

Охлаждающая нагрузка относится к количеству холода, подаваемого в помещение в определенное время за счет постоянного поддержания постоянной температуры и влажности в кондиционируемом помещении; Тепловая нагрузка – это количество тепла, которое необходимо подать в помещение, чтобы компенсировать потери тепла в помещении.

На рис. 6 показана совокупная нагрузка на охлаждение и обогрев, а также изменение общей нагрузки в зависимости от коэффициента теплопередачи окна. Из рисунка 3 видно, что суммарная тепловая нагрузка отопления увеличивается с увеличением теплопроводности окна, причем увеличение более значительное. С увеличением теплопроводности окон суммарная холодопроизводительность кондиционера существенно не меняется, и диапазон изменения невелик. Судя по изменению общей накопленной нагрузки в течение года по мере увеличения теплопроводности окон, общая нагрузка имеет четкую тенденцию к увеличению. Видно, что окна могут влиять на энергопотребление здания, и степень воздействия относительно велика.

4.5. Влияние окон из различных материалов на потребление энергии

Не следует недооценивать роль окон как части внутренней среды здания в сохранении энергии. В данном исследовании окна выбираются в качестве объекта для анализа производительности и ремонта окон.

Кроме того, в этом исследовании также были проанализированы характеристики окон и их влияние на потребление энергии. Из-за плохого теплоизоляционного эффекта внутренних окон в некоторых зданиях и слабого затенения, солнечная радиация в помещении выше летом, что увеличивает восприятие тепла и, как правило, вызывает более выраженный загар; в то время как зимой из-за плохого теплоизоляционного эффекта наружного окна часть теплопотерь велика, поэтому преобразование окна очень важно для снижения нагрузки на отопление и охлаждение на кондиционирование воздуха. Вот четыре часто используемых окна с производительностью, как показано в таблице 5. Очевидно, что энергоэффективность окна из полого стекла с инертным газом является лучшей, на уровне 24,03%, а выделяемое тепло ниже, чем у окон трех других. материалы, в 79854  Дж. В то же время в этом исследовании также сравнивались эффекты энергопотребления до и после преобразования окон, чтобы определить энергосберегающие эффекты этих типов окон.

Рисунок 7 представляет собой сравнение энергопотребления после трансформации окна. При использовании полого стекла с инертным газом коэффициент теплопередачи составляет 1,7, а потребление энергии – 75922 Дж. При использовании обычного однослойного окна коэффициент теплопередачи составляет 5,2, а потребление энергии – 9.0238  Дж. Коэффициент теплопередачи может обеспечить очевидный эффект энергосбережения. В то же время, сравнивая однослойные окна и окна с трехслойным стеклопакетом, хотя коэффициент теплопередачи и энергозатраты снижены, коэффициент теплопередачи трехслойного стеклопакета несколько выше, чем у окон с инертным стеклопакетом. газ (1,7). Это 2,2. Хотя воздухонепроницаемость лучше, снижение потребления тепловой энергии ограничено.

5. Заключение

С непрерывным развитием национальной экономики и постоянным развитием строительства энергосберегающих ресурсов, энергосбережение зданий становится все более важной частью инженерных проектов. Из-за предубеждений и непонимания в отношении энергосбережения в строительстве развитие энергосберегающих зданий в определенной степени затруднено. На основе концепции энергосбережения в данной статье проводится углубленное исследование теплового комфорта зданий и делается вывод о том, что внешние факторы, такие как скорость ветра, температура и влажность, имеют разную степень влияния на тепловой комфорт человеческого тела. . Среди них наибольшее влияние оказывает температура, также требуется выбор строительных материалов с учетом коэффициента теплопередачи и энергопотребления. В то же время в этой статье есть и некоторые недостатки. Изучение материалов данной статьи лишь выбирает форму исследования трансформации, которая не является достаточно полной. Он также может начинаться с других аспектов здания, а образцы выбранных материалов также относительно малы; кроме того, для энергосбережения также не подходит совмещение концепции и здания, и нет определенного плана оптимизации энергосбережения. Авторы надеются, что при углубленном изучении строительных материалов это исследование можно будет еще больше усовершенствовать. Исследование в этой статье теплового комфорта зданий на основе концепций энергосбережения имеет определенное значение для реализации энергосбережения и сокращения выбросов в зданиях в Китае. Китай сейчас находится на стадии индустриализации быстрой урбанизации. Проблемы нехватки энергии и экологического разрушения будут еще больше обостряться. Поэтому необходимо постоянно повышать уровень китайских технологий энергосбережения и защиты окружающей среды, чтобы оказывать техническую поддержку крупномасштабным работам по энергосбережению и сокращению выбросов. Таким образом, энергоэффективность зданий является неизбежным выбором для нашей страны, чтобы изменить форму развития и скорректировать структуру экономики.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по обоснованному запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Это исследование было поддержано Группой по научным и технологическим инновациям в ключевых областях провинции Шэньси, Теория планирования устойчивых городских и сельских систем и практика строительства Система адаптации к изменению климата (2020TD-029).

Ссылки

1. С.-Б. Цай и К. Ван, «Использование нового метода для оценки эффективности человеческих ресурсов на экологически чистых логистических предприятиях», Экологическая химия и инженерия, S , том. 26, нет. 4, стр. 629–640, 2019.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

2. A. Zl, A. Dc, A. Rl и B. Aa, «Искусственный интеллект для защиты промышленных киберфизических систем», Future Generation Computer Systems , том. 117, стр. 291–298, 2021.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

3. В. Мейер, «Влияние строительных мер по энергосбережению на уровень радона в помещении», Indoor Air , vol. 29, нет. 4, стр. 680–685, 2019.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

4. А. Миддел, Н. Селовер, Б. Хаген и Н. Чхетри, «Влияние тени на тепловой комфорт на открытом воздухе — сезонное полевое исследование в Темпе, Аризона», стр. 9.0045 Международный журнал биометеорологии , том. 60, нет. 12, стр. 1–13, 2016 г.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

5. Д. Киупис, С. Цивилис и Г. Какали, «Разработка экологически чистых строительных материалов путем щелочной активации промышленных отходов и побочных продуктов», Materials Today: Proceedings , vol. 5, нет. 14, стр. 27329–27336, 2018.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

6. В. Поортинга, Л. Стег и К. Флек, «Озабоченность экологическими рисками и предпочтения в отношении мер по энергосбережению», Окружающая среда и поведение , vol. 34, нет. 4, стр. 455–478, 2016 г.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

7. U. M. Namil and H. Tetsuji, «Гидрометаллургический метод энергосберегающего типа для выделения редкоземельных элементов из отходов полировального порошка редкоземельных элементов со средней фракцией церия», Journal of Rare Earths , vol. 34, нет. 5, стр. 536–542, 2016 г.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Академия Google

8. C. Армандо, А. Лауро, Г. Умберто и др., «Экономия энергии в сети водоснабжения путем соединения насоса и насоса в качестве турбины (PAT) в турбонасосе», Water , vol. 9, нет. 1, с. 62, 2017.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

9. Б. М. Тодорович и Д. Самарджия, «Энергосберегающая система дорожного освещения на основе беспроводной сенсорной сети», Energy Efficiency , vol. 10, нет. 2016. Т. 1. С. 1–9.

   Посмотреть на:

   Google Scholar

10. Г. Фей, К. Ши, К. Чжан и Л. Хунцзе, «Умное фотоэлектрическое окно с печатью, интегрированное с энергосберегающим термохромным слоем», Advanced Optical Materials , vol. 3, нет. 11, стр. 1524–1529, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

11. Т. Х. Аримура, Х. Катаяма и М. Сакудо, «Имеют ли социальные нормы значение для энергосберегающего поведения? Эндогенные социальные и коррелированные эффекты», Journal of the Association of Environmental and Resource Economists , том. 3, нет. 3, стр. 525–553, 2016 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

12. В. Ни, Ф.-К. Zheng, X. Wang, W. Zhang и S. Jin, «Ориентированная на пользователя межуровневая кластеризация базовых станций и сотрудничество в гетерогенных сетях: повышение скорости и энергосбережение», IEEE Journal on Selected Areas in Communications , vol. 34, нет. 5, стр. 1192–1206, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Академия Google

13. О. Арук, А. Ксентини и Т. Талеб, «Энергосбережение на основе группового пейджинга для массового доступа к МТС в сетях LTE и за его пределами», Журнал IEEE по отдельным областям связи , том. 34, нет. 5, стр. 1086–1102, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

14. Y. Guo, L. Duan и R. Zhang, «Оптимальное ценообразование и распределение нагрузки для энергосбережения с помощью совместной связи», IEEE Transactions on Wireless Communications , vol. 15, нет. 2, стр. 951–964, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

15. P. Xu, Y. Shen, L. Chen, J. Mao, E. Chang и Y. Ji, «Оценка энергосберегающих технологий, модернизированных в существующих общественных зданиях в Китае», Energy Efficiency , том. 9, нет. 1, стр. 67–94, 2016 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

16. Дж. Ван, Ю. Ван, Д. Чжан и С. Хелал, «Методы энергосбережения в мобильном краудсенсинге: текущее состояние и будущие возможности», Журнал IEEE Communications , том. 56, нет. 5, стр. 164–169, 2017.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

17. В. Чжоу и В. Хуан, «Контрактные проекты для разработки энергосберегающих продуктов в монополии», Европейский журнал операционных исследований , том. 250, нет. 3, стр. 902–913, 2016 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

18. Р. Хан и С. У. Хан, «Достижение энергосбережения за счет проксирования приложений от имени бездействующих устройств», Procedia Computer Science , vol. 83, нет. 2, стр. 187–194, 2016 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

19. А. Новикова, Т. Чокняи и З. Салай, «Сценарии с низким уровнем выбросов углерода для повышения теплового комфорта в секторе жилых зданий в Юго-Восточной Европе», Energy Efficiency , vol. 11, нет. 4, стр. 1–31, 2018 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

20. М. Дахри и Х. Ауине, «CFD-исследование распределения температуры, схемы воздушного потока и теплового комфорта при естественной вентиляции здания с использованием солнечного дымохода», World Journal of Engineering , vol. 17, нет. 1, стр. 78–86, 2020.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

21. К. Сюй, Д. Чен, Ф. Ян и З. Занг, «Архитектура с наноструктурой менее 10 нм для полевых транзисторов из 2D-материалов», Nano Letters , vol. 17, нет. 2, стр. 1065–1070, 2017.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

22. Z. Chen, D. Chao, M. Chen, Z. Shen, «Иерархический пористый LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 с архитектурой, напоминающей желточную оболочку, как стабильный катодный материал для литий-ионных аккумуляторов, RSC Advances , vol. 10, нет. 32, стр. 18776–18783, 2020.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

23. Y. Benjelloun, JD Sigoyer, J. Carlut et al., «Характеристика строительных материалов из акведука Антиохии-на-Оронте (Турция) — Sciencedirect», Journal of Field Robotics , об. 33, нет. 5, стр. 561–590, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

24. S. Shaw, B. Yuan, X. Tian et al., «Строительные материалы из массивов коллоидных нанокристаллов: предотвращение образования трещин во время удаления лиганда путем контроля структуры и сольватации», Advanced Materials , vol. 28, нет. 40, стр. 8892–8899, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

25. S. Shaw, JL Colaux, JL Hay, FC Peiris, and L. Cademartiri, «Строительные материалы из массивов коллоидных нанокристаллов: эволюция структуры, состава и механических свойств при удалении лигандов кислородной плазмой, Advanced Materials , vol. 28, нет. 40, стр. 8900–8905, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Академия Google

26. Азамов Т. «Температурные модели технологических процессов в производстве керамических строительных материалов», Акт Туринского политехнического университета в Ташкенте , вып. 8, нет. 1, с. 5, 2018.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

27. Пиддубный С.В., Татарченко Г.О. , Соколенко В.М. Экспресс-метод оценки морозостойкости силикатных строительных материалов. Материаловедение. 56, нет. 2020. Т. 2. С. 240–246.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

Copyright

Copyright © 2021 Feiran Xue и Jingyuan Zhao. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

Зимние советы по энергосбережению | 13 Советы по энергосбережению в зимнее время

Ваша система отопления и охлаждения является самым большим потребителем энергии в вашем доме, на нее приходится почти половина ваших общих затрат на электроэнергию.[1] Деньги, которые вы тратите на коммунальные услуги, резко возрастают в летние и зимние месяцы, когда температурный режим используется больше всего. Зима может быть особенно проблематичной, так как расходы на отопление являются вопросом выживания. К счастью, есть несколько простых способов сократить расходы на отопление и сэкономить деньги на счетах за коммунальные услуги, не теряя тепло зимой.   

1. Впустите солнце в течение дня

Есть причина, по которой домашняя кошка любит вздремнуть под солнечными лучами — солнце — фантастический источник бесплатного тепла. Открывая шторы и жалюзи в дневное время, вы пользуетесь парниковым эффектом и позволяете солнцу естественным образом обогревать ваш дом.

2. Но задергивайте шторы на ночь

К сожалению, окна также могут быть источником потерь тепла, так как они не так хорошо изолированы, как ваши стены. Закрывайте шторы и жалюзи, когда солнце садится, чтобы холод не охладил ваш дом. Подумайте о покупке утепленных штор, чтобы максимизировать энергоэффективность ваших окон.

3. Устранение утечек воздуха и сквозняков

Герметизация вашего дома — это просто, эффективно и относительно недорого. Уплотнение и герметизация обычно окупаются за счет экономии энергии в течение года. Используйте герметик для трещин и отверстий между стационарными объектами, такими как дверные и оконные рамы. Вы можете использовать уплотнитель вокруг всего, что движется, например, самой двери или оконных створок.

Внешние двери

Двери являются основным источником сквозняков. Если у вас сквозняк в двери, проверьте изоляцию и уплотнения вокруг дверной рамы. Замените все поврежденные или отсутствующие уплотнительные кольца и нанесите новый герметик на сломанные уплотнения.

Окна

Окна, особенно в старых домах, являются основным источником сквозняков и потерь тепла. Утепляйте окна зимой, закрывая раму прозрачной пластиковой пленкой. Оконная пленка дешева, ее легко наносить, легко снимать весной, ее можно найти в любом магазине товаров для дома или в Интернете. Утепление каждого окна в вашем доме будет стоить всего несколько долларов, но вы сэкономите на счетах за отопление.

Чердак и подвал

Тщательно проверьте свой чердак и подвал при поиске утечек воздуха, так как эти этажи скрывают наибольшую утечку воздуха. Используйте пену или герметик, чтобы заделать небольшие трещины. Для больших отверстий может потребоваться установка или замена изоляции.

Непредвиденные утечки тепла

Двери и окна являются очевидными источниками сквозняков, но есть еще кое-что, о чем вы можете не подумать. Холодный воздух может попасть в ваш дом через электрические розетки, осветительные приборы, блоки переменного тока и щели в изоляции.

Зажженный камин – отличный способ согреться зимой, но через него может проникать холодный воздух, когда он не используется. Держите заслонку закрытой, когда не пользуетесь камином. Если вы никогда не пользуетесь камином, заткните и загерметизируйте дымоход.

Почтовый индекс

4. Закройте двери и вентиляционные отверстия в неиспользуемых комнатах

У вас есть гостевая комната, которой вы не пользуетесь, если родственники мужа не находятся в городе? Складское помещение? Может быть, дети в колледже. Какой бы ни была причина, если в вашем доме есть комната, в которую редко заходят люди, вы тратите ценную энергию на ее отопление зимой. Закройте все вентиляционные отверстия в комнате и закройте все двери. Это избавит вас от необходимости платить за отопление нежилого помещения.

5. Согрейтесь с одеждой и одеялами

Гораздо выгоднее согреть свое тело, чем дом. Держите термостат на низком уровне и компенсируйте это, надев хороший свитер и теплые носки по дому. Оставайтесь поджаренными ночью под толстым одеялом, стеганым одеялом или пуховым одеялом.

Если вы беспокоитесь о том, чтобы вашим питомцам было тепло, подумайте о покупке собачьего свитера для вашего питомца. Свитера не рекомендуются для кошек. Мало того, что кошки ненавидят одежду, у них также есть естественная способность находить самое теплое место в доме.

6. Переустановите термостат водонагревателя

После систем отопления и охлаждения водонагреватели являются вторым по величине источником потребления энергии в доме. Для нагрева воды требуется много энергии, и у большинства людей термостат на водонагревателе установлен слишком высоко.

Ваш водонагреватель нагревает воду до заданной температуры, а затем поддерживает ее круглосуточно и без выходных. Это означает, что ваш водонагреватель просто включается и выключается, постоянно нагревая воду до нужной температуры, независимо от того, используете вы его или нет. Просто установив температуру водонагревателя на несколько градусов ниже, вы сэкономите пару долларов на счетах за электроэнергию. Если вы не привыкли принимать душ при обжигающей кожу температуре, вы, скорее всего, даже не заметите разницы.

7. Обеспечьте циркуляцию воздуха

Всем известно, что потолочные вентиляторы — отличный способ сохранить прохладу летом, но знаете ли вы, что они также могут согреть вас зимой?

Обычно потолочные вентиляторы вращаются против часовой стрелки, нагнетая воздух вниз и создавая легкий эффект охлаждения ветром, позволяя вам чувствовать себя прохладнее. Тем не менее, у большинства потолочных вентиляторов есть переключатель реверса, который позволяет им вращаться по часовой стрелке, создавая восходящий поток и перемещая теплый воздух, который собирается под потолком, вниз в остальную часть комнаты.

8. Используйте обогреватели

Если вам нужно обогреть только небольшую площадь, попробуйте использовать обогреватели. Электрические обогреватели помещений — это очень энергоэффективный способ согреться, потому что нет потерь тепла через воздуховоды или горение. Обогреватели отлично подходят для обогрева закрытых помещений, которые вы занимаете непродолжительное время, например, вашего гаража или ванной комнаты, где по какой-то причине всегда холоднее, чем в любой другой комнате дома. Однако, когда дело доходит до обогрева всего дома, обогреватели менее эффективны, чем газовая печь или тепловой насос.

9. Выберите светодиодные светильники для дома и украшения

Если вы планируете устроить сложное рождественское световое шоу в этот праздничный сезон, рассмотрите возможность использования светодиодных светильников. Светодиодные светильники являются наиболее энергоэффективным вариантом освещения, доступным на сегодняшний день. Они потребляют на 75% меньше энергии, чем стандартные лампы накаливания, и служат в 25 раз дольше. Вам придется потратить немного больше, но светодиоды настолько прочны и долговечны, что ваши внуки могут использовать ту же самую гирлянду через 40 Рождеств. Они потребляют так мало электроэнергии, что 25 гирлянд праздничных светодиодов можно подключить встык, не перегружая стандартную стенную розетку.[2]

10. После использования духовки оставьте дверцу приоткрытой

Отопление всего дома духовкой было бы непрактичной тратой энергии. Однако, если вы все равно его используете, нет смысла тратить это тепло впустую. После того, как достанете ужин из духовки, оставьте дверцу приоткрытой и позвольте лишнему теплу уйти и согреть вашу кухню.

11. Понизьте температуру в вашем доме

Снижение температуры в вашем доме всего на пару градусов может привести к значительной долгосрочной экономии. Установите термостат на самую низкую температуру, которую вы считаете комфортной.

12. Уменьшайте температуру термостата перед сном

По данным Министерства энергетики США, вы можете сэкономить 10 % на счетах за электроэнергию, просто уменьшая температуру термостата на 10–15 градусов в течение восьми часов в день.[3] ] Выключайте термостат, когда никого нет дома и когда все спят. Вы останетесь в тепле под толстыми одеялами и сэкономите деньги.

13. Приобретите интеллектуальный термостат

Еще лучше подумайте о приобретении интеллектуального термостата. Интеллектуальный термостат — это устройство с поддержкой Wi-Fi, которое автоматически регулирует параметры температуры в вашем доме для максимальной энергоэффективности. Эти устройства изучают ваши привычки и предпочтения и составляют расписание, которое автоматически настраивается на энергосберегающие температуры, когда вы спите или отсутствуете.

Власти некоторых штатов и местных городов поощряют установку интеллектуального термостата со скидками, поэтому не забудьте выполнить поиск по скидкам или другим льготам, доступным в вашем регионе, чтобы помочь вам сэкономить на новом устройстве. Ваш поставщик энергии может предлагать эксклюзивные скидки на интеллектуальные термостаты, так что также уточните у них.

Круглогодичная экономия на счете за электроэнергию

Экономия энергии — это не только зимнее занятие. Многие из этих советов помогут вам сэкономить деньги в течение всего года. Хотя вы не хотели бы носить толстый свитер перед обогревателем в летнюю жару, вентиляция, утепленные шторы и интеллектуальные термостаты одинаково хорошо работают летом. Эти методы так же способны сохранять прохладу в вашем доме летом, как и согревать вас зимой. Экономия энергии в зимнее время действительно является разумной идеей для круглогодичной экономии.

Предоставлено вам justenergy.com
Рекомендуемое изображение:

Источники:

1. Отопление и охлаждение. Energy.gov. https://www.energy.gov/heating-cooling
2. Светодиодное освещение. Energy.gov. https://www.energy.gov/energysaver/save-electricity-and-fuel/lighting-choices-save-you-money/led-lighting
3. Советы по энергосбережению осенью и зимой. Energy.gov.

Раздел D: Энергоэффективность и второй закон термодинамики – Энергетическое образование: концепции и практика

Первый закон термодинамики гласит, что энергию нельзя ни создать, ни уничтожить, ее можно только преобразовать из одной формы в другую. Это может означать, что мы всегда можем преобразовывать энергию в любые формы, которые нам нужны, даже не беспокоясь об использовании наших энергетических ресурсов.

Однако не вся энергия преобразуется в желаемую форму энергии (например, в свет). Хотя   количество   энергии одинаково до и после преобразования, качество   отличается.  В лампе накаливания вмонтирована тонкая проволока накаливания. Когда лампочка включена, через нить накаливания проходит электрический ток, нагревая ее настолько, что она излучает свет. Тепловая энергия, производимая лампочкой, часто называется бесполезным теплом, потому что эту форму энергии трудно использовать для выполнения работы.

Энергия, которая тратится впустую, когда горит лампочка, иллюстрирует второй закон термодинамики, который гласит, что при каждом преобразовании энергии из одной формы в другую часть энергии становится недоступной для дальнейшего использования. Применительно к лампочке второй закон термодинамики гласит, что 100 единиц электрической энергии не могут быть преобразованы в 100 единиц световой энергии. Вместо 100 единиц, которые используются для генерации света, 95 необходимы для нагрева нити накала. ПРИМЕЧАНИЕ:  Есть и другие факторы, связанные с разработкой и использованием эффективных устройств преобразования, например затраты и государственные субсидии.

Энергоэффективность

С точки зрения энергии эффективность означает, сколько данного количества энергии может быть преобразовано из одной формы в другую полезную форму. То есть, сколько энергии используется для того, что предназначено (например, для производства света), по сравнению с тем, сколько энергии теряется или «тратится впустую» в виде тепла. Формула энергоэффективности представляет собой количество полезной энергии, полученной в результате преобразования, деленное на энергию, которая пошла на преобразование (эффективность = полезная выходная энергия / потребляемая энергия). Например, эффективность большинства ламп накаливания составляет всего 5 процентов (эффективность 0,05 = f единиц исходящего света / 100 единиц потребляемой электроэнергии).

Из-за неизбежного соответствия второму закону термодинамики ни одно устройство преобразования энергии не имеет стопроцентной эффективности. Даже природные системы должны соответствовать этому закону (см. «Энергия в нашей жизни» — Раздел D. Поток энергии в экосистемах )

Большинство современных преобразователей, таких как лампочки и двигатели, неэффективны. Количество полезной энергии, полученное в результате процесса преобразования (выработка электроэнергии, освещение, отопление, движение и т. д.), значительно меньше исходного количества энергии. Фактически, из всей энергии, затрачиваемой на такие технологии, как электростанции, печи и двигатели, в среднем лишь около 16 % преобразуется в практические формы энергии или используется для создания продуктов. Куда делись остальные 84 процента? Большая часть этой энергии теряется в виде тепла в окружающую атмосферу.

Вам может быть интересно, почему улучшения не произошли, если есть так много возможностей для повышения эффективности?

Одной из причин является то, что когда впервые были изобретены лампочки и другие преобразовательные устройства, источники энергии казались обильными, и не было особого беспокойства по поводу выделяемого ими отработанного тепла, поскольку их основное назначение (освещение) , движение и электричество) было выполнено. Однако по мере того, как становится очевидным, что запасы энергии, в первую очередь ископаемого топлива, которые мы используем, действительно ограничены, одной из целей технологии было сделать устройства и системы преобразования более эффективными.

Лампочка является одним из примеров преобразователя, для которого были разработаны более эффективные альтернативы. Одна альтернатива, компактная люминесцентная лампа (КЛЛ), была представлена ​​на коммерческой основе в 1980-х годах. Вместо использования электрического тока для нагрева тонких нитей в КЛЛ используются трубки, покрытые флуоресцентными материалами (называемые люминофорами), которые излучают свет при электрическом воздействии. Несмотря на то, что они излучают одинаковое количество света, 20-ваттная лампа CFL ощущается холоднее, чем 75-ваттная лампа накаливания. КЛЛ преобразует больше электроэнергии в свет и меньше в отработанное тепло. Типичные компактные люминесцентные лампы имеют эффективность от 55 до 70 процентов, что делает их в три-четыре раза более эффективными, чем типичные лампы накаливания с эффективностью менее 20 процентов. Другая альтернатива, светоизлучающий диод (LED), в последние годы стала более распространенной и доступной. Светодиоды объединяют токи с положительным и отрицательным зарядом для создания энергии, высвобождаемой в виде света. Светодиоды имеют эффективность от 75 до 95 процентов, что делает их в четыре-пять раз более эффективными, чем лампы накаливания. Светодиодные лампы также могут работать от 20 000 до 50 000 часов, или в пять раз дольше, чем любая сопоставимая лампочка.

Одна 20-ваттная компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) по сравнению с 75-ваттной лампой накаливания экономит около 550 кВтч электроэнергии в течение срока службы. Если электричество производится на угольной электростанции, эта экономия составляет около 500 фунтов угля. Если бы каждое домашнее хозяйство в Висконсине заменило одну 75-ваттную лампочку накаливания компактной люминесцентной лампой мощностью 20 ватт, то было бы сэкономлено достаточно электроэнергии, чтобы можно было вывести из эксплуатации угольную электростанцию ​​мощностью 500 мегаватт. Представьте, сколько сэкономит замена их всех на светодиоды!

Установка энергоэффективных лампочек — это всего лишь одно из действий, которые люди могут предпринять для повышения эффективности системы. Доступны и становятся все более доступными другие эффективные электроприборы, такие как водонагреватели, кондиционеры и холодильники. Энергосберегающие приборы легко узнать по этикетке EnergyStar ^® . Выключение света и других устройств, когда они не используются, также снижает нагрузку на систему. Таким образом, люди — будь то инженеры, улучшающие устройство для преобразования энергии, или дети, выключающие свет в доме, — могут внести значительный вклад в сохранение энергии. (Взято из KEEP Руководство по обучению энергетике  “Убывающая отдача”)

Тепло передается в окружающую среду во время всех преобразований энергии.

Примеры:

При каждом преобразовании энергии переданное тепло приводит к небольшому увеличению тепловой энергии в окружающей среде. Другими словами, эта тепловая энергия «теряется» в окружающей среде (в конечном итоге теряется в космосе!) и не может быть использована.

Второй закон термодинамики

Во время передачи энергии может показаться, что энергия уходит или уменьшается. Например, прыгающий мяч перестал прыгать, разрядился аккумулятор или в машине закончилось топливо. Энергия все еще существует, но она стала настолько рассеянной, что по существу недоступна. При горении куска дерева выделяется световая и тепловая энергия (обычно называемая теплом). Свет и тепло становятся рассеянными и менее полезными. Другой способ описать этот процесс — сказать, что энергия концентрируется в древесине (химическая энергия) и становится менее концентрированной в формах тепловой и световой энергии.

Вернемся к обезумевшему коту в комнате с загадкой. Хотя вы можете найти все части головоломки после действий кошки, вы не можете собрать головоломку полностью обратно. Некоторые куски были согнуты, другие порваны, а некоторые кот, ну, используйте свое воображение. Другими словами, хотя количество головоломки остается прежним, ее качество ухудшилось. Эта кошачья история — грубая аналогия со вторым законом термодинамики.

Следующий набор утверждений представляет собой различные способы выражения второго закона термодинамики:

Гораздо проще проиллюстрировать примеры второго закона термодинамики. Простое включение лампочки показывает, что помимо света выделяется тепло. Кроме того, попробуйте вернуть свет или тепло, чтобы выполнить дополнительную работу. Жестко, не так ли?

Обратите внимание на цитату Пола и Энн Эрлих:

«Энергия наиболее удобна там, где она наиболее сконцентрирована — например, в высокоструктурированных химических связях (бензин, сахар) или при высокой температуре (пар, падающий солнечный свет [sic] ). Поскольку второй закон термодинамики говорит, что общая тенденция всех процессов направлена ​​в сторону от концентрации, от высокой температуры, это говорит о том, что в целом все больше и больше энергии становится все менее и менее пригодной для использования».

Ученые и изобретатели на протяжении многих лет признавали эту тенденцию к «потере» энергии и стремились преодолеть ее. Они всегда терпели неудачу. Обычная попытка изобретения противостоять законам термодинамики называется вечным двигателем. Идея этой машины заключается в том, что движение машины обеспечивает энергию для продолжения движения машины. (А?) Другими словами, как только машина начинает работать, дополнительная энергия не требуется (машина обеспечивает свою собственную энергию). Думаешь, это сработает? Следующий раздел, Энергетические правила! В разделе E. Деятельность и эксперименты  будет обсуждаться вечный двигатель.

Заключительные мысли о правилах использования энергии

Энергию часто называют валютой жизни. Он протекает через земные процессы, создавая ветер, обеспечивая свет и позволяя растениям создавать пищу из воды и воздуха (углекислого газа). Люди воспользовались этим потоком для выработки электроэнергии, топлива для автомобилей и обогрева домов.