Научное общество учащихся «Эврика»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

 «Школа № 35»

Нижегородского района г.Н.Новгорода

Повышение эффективности системы отопления гостиничных комплексов за счет современных систем автоматизации

Выполнила:

Доминник  Дарья  Михайловна

ученица  11 «Б»  класса

Научный  руководитель:

Суворов Д. В.,

Порошина С. В.,

учитель экономики

Н.Новгород

2018

Содержание

Стр.

Введение……………………………………………………………………………...3

1 Система отопления  ……………………..…….…………………………………5

1.1 Общее понятие системы отопления ………………….……….………………5

1.2 Система отопления гостиниц …………………………………………………..6

2 Применение системы регулировки отопления…………………………………8

2.1 Как работает система регулировки теплоты……………………………….…8

2.2 Экономический анализ решения  …………………………………...………...10

2.3 Расчет экономии для гостиницы «Александровский Сад»……………….….12

3 Контроллеры……………………………………………………….….………..14

3.1 Назначение контроллеров отопления…………………………………….…..14

3.2 Общие характеристики контроллеров………………………………….……14

3.3 Выбор контроллера для системы отопления в гостинице……………..…….15

Заключение………………………………………………………………………….16

Список используемых источников и литературы ………………….……………17

Приложение…………………………………………………………………………18

Введение

Российская Федерация занимает существенную часть материка, большая часть которого расположена в северной климатической зоне.  В нашем районе температура для расчёта системы отопления составляет минус 31°С, поэтому несколько месяцев в году нам необходимо обеспечить теплоснабжение зданий: жилых домов, офисов и других помещений.

Система отопления должна отвечать современным требованиям:

• Высокая эффективность системы.
• Экономичность.
• Возможность автоматического регулирования и создания максимально комфортных условий проживания.

Отопительные системы разрешают одну из задач по созданию микроклимата в помещениях. Они служат для поддержания заданной температуры воздуха во внутренних помещениях зданий в холодное время года.

Заполнение гостиниц носит переменный характер, и поддержание заданной температуры в нежилых комнатах является невыгодным. Для решения этой задачи, будут рассмотрены современные системы автоматизированной регулировки теплоты в помещении.

Рис.1 Принципиальная схема системы отопления

Цель работы:

Предложить возможность экономии ресурсов системы отопления при простое номеров.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить работу системы отопления в гостинице
2. Изучить методы регулировки теплоты
3. Рассмотреть представленные на рынке системы автоматического регулирования теплоты в помещениях
4. Определиться с критериями для контролера системы автоматики
5. Подобрать систему для полномерной регулировки системы отопления
6. Узнать экономию при разной заполняемости номеров

1 Система отопления

1.1 Общее понятие системы отопления

Для любого человека необходима комфортная температура в помещении, где он обитает. Обычно она находится в пределах от 18 до 22 градусов. Отопительные системы непосредственно позволяют решить этот вопрос.

Система отопления - это совокупность технических элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи во все обогреваемые помещения количества теплоты, необходимого для поддержания температуры на заданном уровне. [4]

В современных зданиях системы отопления, виды которых бывают разными, в основном состоят из следующих частей:

1. теплоисточник (теплогенератор при местном или теплообменник при централизованном теплоснабжении) - элемент для получения теплоты;
2. теплопроводы - элемент для переноса теплоты от теплоисточника к отопительным приборам;
3. отопительные приборы - элемент для передачи теплоты в помещение.

Системы отопления можно разделить:

а) по типу источника нагрева (газовые, геотермальные, дровяные, мазутные, солнечные, угольные, торфяные, пеллетные, электрические (кабельная) и пр.);

б) по типу теплоносителя (водяные, воздушные, паровые, комбинированные);

в) по типу применяемых приборов (лучистые, конвективно-лучистые, конвективные);

г) по виду циркуляции теплоносителя - с естественной и искусственной (механической, с использованием насосов);

д) по радиусу действия - местные и центральные;

е) по режиму работы - постоянно работающие на протяжении отопительного периода и периодические (в том числе и аккумуляционные) системы отопления;

ж) по гидравлическим режимам - с постоянным и изменяемым режимом;

з) по ходу движения теплоносителя в магистральных трубопроводах - тупиковые и попутные.

1.2 Система отопления гостиниц

Система отопления создает в здании гостиницы атмосферу теплового комфорта для гостей и персонала и  нормальную воздушную среду. Кроме того, правильное функционирование системы отопления способствует сохранению самого здания гостиницы, не дает ему промерзнуть, отсыреть, деформироваться и преждевременно разрушиться. В отопительный сезон система отопления должна работать непрерывно и при минимальном расходе теплоты обеспечивать нормальную температуру воздуха во всех помещениях. Температура воздуха в жилых номерах должна быть не ниже 18 °С, в ванных комната, санузлах — 25 °С, в вестибюлях и на лестничных клетках — 16 °С. [8]

Система отопления здания — это комплекс оборудования, предназначенного для получения, переноса и передачи теплоты в обогреваемые помещения, состоящий из генератора теплоты, отопительных приборов, трубопроводов, насосов, расширительного сосуда и устройств для удаления воздуха.

Отопительные приборы являются основным элементом системы водяного отопления, осуществляющим передачу теплоты от теплоносителя в помещение. Их устанавливают под окнами и в углах наружных стен. Основными типами отопительных приборов являются: радиаторы, конвекторы, ребристые и гладкие трубы.

В качестве отопительных приборов чаще всего используют чугунные радиаторы, состоящие из отдельных секций, соединенных между собой, и стальные панельные радиаторы, изготовляемые путем штамповки стенок из листовой стали с последующим соединением их сваркой.

В гостиницах высокого класса на подводках к отопительным приборам устанавливают термостаты, позволяющие плавно и в широком диапазоне регулировать температуру воздуха в помещениях.

Вода в отопительной системе беспрерывно циркулирует по замкнутому кольцу: генератор теплоты—отопительный прибор—генератор теплоты. Различают отопительные системы с естественной и искусственной (насосной) циркуляцией. При естественной циркуляции горячая вода, имеющая меньший удельный вес, чем охлажденная, стремится подняться от котла вверх и попадает в отопительные приборы. Отдав значительную часть тепла, вода охлаждается, ее удельный вес увеличивается, и она стремится вниз, к котлу. Отопительные системы с естественной циркуляцией используются в небольших одно-, двух- и трехэтажных гостиницах, расположенных в пригородной или сельской местности.

Системы отопления с искусственной (насосной) циркуляцией могут обслуживать здания любой этажности и любого размера. При этом напор воды создается в результате работы насоса. При теплоснабжении гостиницы от индивидуальной котельной перемещение воды может быть естественным или искусственным, а при теплоснабжении от групповой котельной или городской теплосети осуществляется только насосная циркуляция воды. При насосной циркуляции воды системы отопления могут быть с верхней и нижней разводкой. В первом случае горячие магистрали размещают выше отопительных приборов и прокладывают по чердаку. Во втором случае магистрали горячей воды размещают ниже отопительных приборов и прокладывают под полом первого этажа, в подвале.

2 Применение системы регулировки отопления

2.1 Как работает система регулировки теплоты

Так как заполнение гостиниц носит переменный характер, то поддержание заданной температуры в нежилых комнатах имеет потенциал энергосбережения. Для решения этой задачи, будут рассмотрены современные системы автоматизированной регулировки теплоты в помещении, в которой будет изменена температуры в нежилых номерах с +21 до +5.

Система автоматики принципиально состоит из:

• Контроллера системы  отопления, в который можно загрузить программу, которая будет управлять системой отопления и в нежилых комнатах температура будет снижена, что позволит значительно сэкономить бюджет на отопление.
• Термодатчиков  для снятия параметров температуры
• Расходомеры для определения расхода потока жидкости на разных участках системы.

Регулирование при помощи цифровых контроллеров значительно облегчает жизнь, так как контроль температуры  осуществляется  автоматически.

Рис.2 Рассматриваемая схема системы отопления.

(1 – термодатчик  , 2 – радиатор, 3 – терморегулятор, 4 – расходометр)

Регулирование теплового потока отопительных приборов может быть качественным и количественным.

Качественное регулирование осуществляется изменением температуры теплоносителя, подаваемого в систему отопления. Регулирование осуществляется  на отопительных котлах в зависимости от погоды.

Количественное регулирование осуществляется изменением температуры теплоносителя подаваемого в систему отопления или радиаторы. Такое регулирование осуществляется на отопительном приборе (радиаторе) посредством установки муфтовых вентилей для механической регулировки, а так же регулировки при помощи термостатических вентилей,  управляемые термостатическими головками. Именно это регулирование мы применяем.

Рассмотрим  (рис. 2). В каждой комнате стоят термодатчики, которые сообщают контроллеру температуру  комнаты.  Узнав температуру контроллер с помощью, терморегуляторов может изменять ее. Как же он ее будет изменять?

В компьютер, управляющий контроллером, забиваем нужное значение температуры для комнаты, и контроллер за определенный интервал времени с помощью термодатчика отрегулирует температуру в помещении изменением расхода теплоносителя. (Все термодатчики подключаются к входам контроллера, а терморегуляторы – к выходам.)  

Такую же систему можно использовать в многокомнатных квартирах, в  контроллер отопления можно загрузить программу, которая будет работать по системе: когда хозяева квартиры уходят на работу температура в определенное время будет снижена, а до прихода хозяев в квартиру температура будет подниматься, чтобы вернуться в комфортные условия для жильцов к их приходу. Это также поможет семьям сэкономить деньги на отопление.

2.2 Экономический анализ решения

Выгоду можно узнать по формуле:

 , где

• Q1 - теплопотери в помещении с нормальной температурой  
• Q2 - теплопотери со сниженной температурой до 5°С

  , где

• Q — количество тепла, теряемого конструкцией одного типа, Вт;
• R — термическое сопротивление материала конструкции, м² °С / Вт;
• S — площадь наружного ограждения, м²;
• tв — температура внутреннего воздуха, °С;
• tн — наиболее низкая температура окружающей среды, °С;
• n —  постоянная, равная 1  

Рассмотрим сколько мы сэкономим при разных температурах:

• -31 (температура наиболее холодной пятидневки)
• -4,1 (средняя температура за отопительный период)
• -8,7 (средняя температура за месяц, февраль)

Рис. 3  Зависимость экономии от температуры в ватах.

Рис. 4 Зависимость экономии от температуры в процентах

2.3 Расчет экономии для гостиницы «Александровский Сад»

В гостинице находится 49 номеров:

• 28 стандартных номеров объемом 75  
• 12 двухместных номеров объемом 75
• 9 номеров ЛЮКС объемом 195

Для расчета Q,Вт, по теплоснабжению отдельных зданий, воспользуемся формулой , где:

• V – строительный объем здания,
• q – справочная величина удельной тепловой характеристики здания
• tв – температура воздуха в отапливаемом помещении
• tн – наружная температура воздуха

Объем всех номеров в гостинице составляет 4755

,

 - сэкономленная теплота

А теперь сделаем зависимость экономии от заполняемости номеров:

    Рис. 5 Зависимость экономии энергии от заполняемости номеров

За один номер в гостинице в среднем  примерно платят 1579,98 рублей в месяц. И благодаря предыдущим формулам мы знаем, что 56% мы можем сэкономить на отоплении с помощью контроллеров, и это составит 884,8 рублей с каждого номера.

Всего номеров 49 и поэтому общая стоимость за отопление в номерах составляет 77419,02 рублей, и если все номера будут пусты – это составит  43355,2 рубля.  

3 Контроллеры

1. Назначение контроллеров отопления

Основное назначение этого электронного прибора – изменять параметры подключенных к нему устройств для корректировки их работы. Самым простым примером элементарного подобного управляющего элемента можно считать систему автоматической защиты контроля в газовых котлах. Но контроллеры для отопления и ГВС имеют широкую функциональность.

Они представляют собой электронный блок с возможностью управления основными элементами системы отопления. Для этого в нем предусмотрена возможность программирования параметров в зависимости от получаемых данных, от внешних датчиков температуры и давления. Так, контроллер для котла отопления может регулировать работу коллектора теплого пола или отдельных терморегуляторов на радиаторах. [9]

3.2 Общие характеристики контроллеров

• Гибкость системы. Для подключения к компонентам отопления не нужно перепрограммировать устройство. В большинстве случаев производители предусматривают несколько режимов работы для одной клеммы подключения;
• Возможность выбора удобного места для установки панели управления.
• При наличии GPS блока можно в онлайн режиме получать данные о состоянии отопления и предавать команды на изменение ее параметров.
• Немаловажным является функция подключения устройства к компьютеру. 

3.3 Выбор контроллера для системы отопления в гостинице

ВЫВОД:  сравнив эти контроллеры, можно сказать, что ADVANTECH ADAM-5000/485 хорошо подходит для гостиниц, потому что имеет больше входов и выходов, что имеет большое значение в экономии. ОВЕН ТРМ 232М-Р может подойти для одного этажа жилого дома. А для многокомнатной квартиры будет достаточно и  ZONT H-1V, к тому же он удобнее в управлении.

Заключение

Современная автоматизированная поквартирная (пономерная) система регулирования отпуска теплоты имеет неоспоримые преимущества и реальную экономию для гостиниц и гостиничных комплексов. При отсутствии постояльцев в номере, экономия составит около 56%  (884,8 рублей) с каждого номера с пониженной температурой.

Срок окупаемости такой системы составит примерно  3 года,^[1] если средняя заполняемость гостиницы составит 50%^[2].

Для решения задачи рассмотрены особенности регулировки системы отопления и ряд доступных в широкой продаже контролеров для автоматизирования регулировки отпуска теплоты. Сравнив контроллеры, мы выяснили, что ADVANTECH ADAM-5000/485 хорошо подходит для гостиниц, потому что имеет больше входов и выходов, что имеет большое значение в экономии.

Список используемых источников и литературы:

1. Архив погоды [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.gismeteo.ru/diary/4355/2018/2/ – (Дата обращения 01.03.2018)

2. Инженерные системы и сети в строительстве [Электронный ресурс]. – Режим  доступа: http://strojdvor.ru/otoplenie/chto-takoe-kontroller-sistem-upravleniya-otopleniem-i-kotlami-obzor-modelej-i-ix-funkcionalnyx-vozmozhnostej/ – (Дата обращения 04.02.2018)

3. ИнСАТ [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://helpiks.org/7-76138.html – (Дата обращения 12.01.2018)

4. Контроллер ADVANTECH ADAM-5000/485 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://insat.ru/prices/info.php?pid=1183 – (Дата обращения 23.01.2018)

5. Контроллер ОВЕН ТРМ 232М-Р [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

https://www.specarmatura.ru/catalog/kontroller_dlya_sistem_otopleniya_gvs_i_nasosnykh_grupp_trm_232m/oven_trm232m_r/  – (Дата обращения 23.01.2018)

6. Контроллер ZONT H-1V [Электронный ресурс]. – Режим доступа:https://zont-online.ru/internet-magazin/termostaty/zont-h-1v – (Дата обращения 23.01.2018)

7. Отопление // Краткая энциклопедия домашнего хозяйства. - М.: Государственное Научное издательство «Большая Советская энциклопедия», 1959.

8. Сканави А.Н., Л.М. Махов «Отопление». Издательство Ассоциации строительных вузов. 2002г.

9. Статья «Система отопления» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://bibliofond.ru/view.aspx?id=891195 – (Дата обращения 20.12.2017)

Приложение

Рис. 6 Схема гостиницы ««Александровский Сад»

Цокольный этаж

1-й этаж

2-й этаж

3-й этаж

4-й этаж