Вертикальная разводка отопления: Вертикальная разводка системы отопления — преимущества, недостатки, необходимые радиаторы и комплектующие

Содержание

Вертикальная разводка системы отопления — преимущества, недостатки, необходимые радиаторы и комплектующие

Вертикальная система отопления представляет собой сеть обогрева, у которой подключение радиаторов осуществляется к вертикальным стоякам. В зависимости от особенностей конструкции она может использоваться и в частных домах высотой в 2-3 этажа, и в многоквартирных зданиях. Благодаря расположению магистральных труб вертикальная система отличается минимальными потерями тепла.

Особенности вертикальной системы обогрева

Вертикальная разводка системы отопления применяется как в автономных, так и в централизованных сетях обогрева. По способу транспортировки рабочей среды по трубопроводу она может быть с естественной или принудительной циркуляцией. В первом случае перемещение теплоносителя осуществляется за счет разницы в плотности. В малоэтажных домах с автономной сетью обогрева с принудительной циркуляцией движение рабочей среды происходит благодаря насосу, а при наличии централизованных коммуникаций — из-за перепадов давления.

По варианту подачи теплоносителя различают следующие вертикальные системы отопления:

  • с верхней разводкой. Прокладка трубопровода для таких сетей осуществляется на чердаке или под потолком;
  • с нижней разводкой. Монтаж магистралей для транспортировки рабочей среды выполняется через подвал или в стяжке пола.

По сравнению с горизонтальной системой отопления вертикальная сеть обогрева не склонна к образованию воздушных пробок и позволяет контролировать температурный режим батарей. ТМ Ogint предлагает большой выбор термостатических клапанов и термостатических элементов, с помощью которых можно установить и поддерживать в помещении комфортный микроклимат.

В зависимости от нюансов конструкции вертикальная сеть обогрева бывает однотрубной или двухтрубной. При выборе определенного типа системы учитывают количество этажей здания и необходимость установки индивидуальных приборов учета тепла.

Однотрубная вертикальная система

Для однотрубной вертикальной системы характерна циркуляция теплоносителя по замкнутому контуру. Радиаторы при монтаже такой сети отопления подключаются последовательно, поэтому между степенью нагрева первой и последней батарей наблюдается существенная разница. Однако этот недостаток можно компенсировать за счет небольшой протяженности магистралей.

Для дополнительной регулировки отопительные приборы однотрубных систем комплектуются различными видами трубопроводной арматуры. В ассортименте ТМ Ogint она представлена следующими устройствами:

Чтобы обеспечить эффективное функционирование однотрубной схемы с естественной циркуляцией, целесообразно установить на батареи отопления кран Маевского с колпачком под отвертку или другой тип воздухоотводчика.

К преимуществам вертикальной однотрубной сети относятся:

  • минимальный расход материалов;
  • оптимальное количество теплоносителя, объем которого можно регулировать за счет подбора диаметра труб;
  • возможность монтажа системы без использования циркуляционного насоса.

Однако она эффективна для небольших помещений, а для обогрева комнат площадью от 40 м

2 и более придется устанавливать несколько стояков, иначе сложно достичь комфортной температуры. Поэтому монтаж однотрубной вертикальной системы целесообразен в многоквартирных домах высотой не менее 5 этажей. Кроме того, необходимо наличие хорошей изоляции и комнат небольшой площади.

Двухтрубная вертикальная система

Вертикальная двухтрубная система обогрева предполагает монтаж двух магистралей для транспортировки теплоносителя. По одной из них поступает нагретая рабочая среда, а вторая выполняет функцию отвода после остывания. Поскольку радиаторы подключаются параллельно, то необходимо обеспечить прокладку трубопроводов рядом друг с другом.

Дополнительная магистраль способствует увеличению расходов на материалы и объема теплоносителя, для передвижения которого недостаточно естественной циркуляции, поскольку повышается гидродинамическое сопротивление. Для эффективного функционирования автономные инженерные системы отопления в частных коттеджах комплектуются мощными циркуляционными насосами.

По способу подачи теплоносителя двухтрубные сети обычно бывают с верхней разводкой. Такой вариант организации отопления более эффективен и требует меньше усилий при монтаже. Система с нижней разводкой отличается трудоемкостью монтажа и сложностью эксплуатации оборудования.

Использование вертикальной двухтрубной схемы в многоквартирных зданиях обеспечивает следующие преимущества:

  • возможность подачи теплоносителя одинаковой степени нагрева на все отопительные приборы, независимо от этажа;
  • простоту промывки и проведения профилактических работ при подготовке трубопровода к эксплуатации.

Сеть отопления такой конструкции почти не склонна к образованию воздушных пробок. Чтобы полностью исключить вероятность их появления, можно установить один из вариантов воздухоотводчиков, предлагаемых ТМ Ogint. Для радиаторов достаточно крана Маевского, а для всей системы потребуется автоматическое устройство.

В условиях роста тарифов на обогрев жилья в многоквартирных зданиях актуальна возможность не только регулировать температуру, но и контролировать расход тепла. Двухтрубная вертикальная система отопления позволяет устанавливать внутридомовые приборы учета потребления тепловой энергии. Использование индивидуальных счетчиков расхода тепла в каждой квартире затруднено особенностями законодательства и необходимостью монтажа устройства на каждом стояке.

Ассортимент отопительного оборудования ТМ Ogint позволяет подобрать комплектующие детали для прокладки вертикальных систем разных типов. Большой выбор термостатических и запорных клапанов, а также других видов трубопроводной арматуры дает возможность создать эффективную сеть обогрева с минимальными затратами. Высокое качество продукции обеспечивает функционирование систем отопления в течение длительного времени.

Горизонтальная И Вертикальная Разводка Системы Отопления

Существует две системы разводки труб, через которые прокачивается теплоноситель для отопления квартир многоквартирного дома. Вертикальная система разводки и горизонтальная. Чем отличаются одна от другой будет написано в этой статье. Вот как они выглядят:

Вертикальная разводка однотрубная:

Вертикальная разводка двухтрубная:


Каждый радиатор на данных рисунках символизирует отдельную комнату в квартире. Такие системы разводки труб ставились в советское время главным образом из-за того, что они позволяют существенно экономить на трубах. Сейчас не будем говорить о других преимуществах и недостатках таких систем, а скажем главное.

В однотрубной вертикальной системе разводки установить тепловой квартирный счетчик, к сожалению, будет сложно. В двухтрубной вертикальной системе отопления установка теплового счетчика иногда возможна, хотя это будет сделать вдвойне сложней. Тут теплосчетчик должен будет стоять в каждой вашей комнате. Сколько комнат – столько и счетчиков. Места возможной установки теплосчетчиков показаны на рисунке вверху.

Сложность в установке будет заключаться еще и в том, что Вы встретите очень сильное сопротивление со стороны УК. Они будут категорически против установки теплосчетчиков. Если силы и терпения им противостоять у Вас есть- боритесь. Борьба стоит этого.

Кстати, многие задают странный вопрос- а если в квартире или частном доме есть теплый пол, другими словами есть подсоединение теплого пола к системе отопления частного дома или многоквартирного дома, как это будет влиять на показания теплового счетчика? Ответ очень прост- ни как. Теплый пол фактически является является обычным радиатором отопления, которые в доме или квартире уже стоят. Расход тепла, который будет происходить через этот теплый пол будет суммироваться с расходом тепла, который происходит через радиаторы отопления. Вот и все.

Горизонтальная разводка периметрального типа:

Горизонтальная разводка радиального типа:


Последнее время горизонтальные разводки в системах отопления ставятся во многих новых многоквартирных домах. Если Вы обладаете горизонтальной разводкой любого типа, вы однозначно можете поставить у себя в квартире индивидуальный счетчик тепла. Противостояний со стороны УК сделать это будет меньше, но они все равно будут. Будьте к этому готовы.

Тепловой счетчик должен устанавливаться на прямом или обратном трубопроводах квартиры. Правильное место установки- сразу, где в магистральные стояки дома, врезаются трубы подающего (прямого) и обратного трубопроводов квартиры.

Разводка коммуникаций отопления — Новости ЕРЗ.РФ

Соответствующее поручение генеральный прокурор РФ Игорь Краснов дал подразделениям ведомства в федеральных округах РФ.

 

Фото: www.2020-god.com

 

Речь идет о том, чтобы сотрудники органов прокуратуры на местах с привлечением специалистов территориальных органов Роспотребнадзора, пожарного надзора, органов государственного жилищного надзора и других контрольно-надзорных органов провели проверку деятельности организаций, управляющих многоквартирными домами (МКД), сообщили в пресс-службе Генеральной прокуратуры РФ.

 

Фото: www.domstrousam.ru

 

«Акцент будет сделан на вопросах обоснованности расчетов и взимания платы за жилищно-коммунальные услуги, полноты и своевременности их оказания, теплоснабжения, а также текущего ремонта, содержания и безопасной эксплуатации общедомового имущества и др.», — говорится в сообщении.

В ведомстве намерены выяснить, был ли произведен населению «перерасчет и возврат необоснованно начисленных и дополнительных платежей за услуги ЖКХ».

 

Фото: www.yakutia.info

 

При этом особое внимание будет уделено обращениям граждан в правоохранительные и контролирующие органы, органы государственной власти и местного самоуправления по проблемам в сфере ЖКХ.

Также уточняется, что в ходе указанных инспекционных мероприятий, инициированных генеральным прокурором РФ Игорем Красновым (на фото), будет проверена «деятельность региональных органов государственной власти, органов местного самоуправления, управляющих организаций, а также организаций, осуществляющих управление жилищным фондом» на предмет:

 

Фото: www.twitter.com

 

• наличия действующих лицензий;

• своевременности и качества оказания коммунальных услуг;

• содержания и ремонта общего имущества;

• текущего и капитального ремонта внутридомовых инженерных коммуникаций;

• надлежащего содержания придомовой территории;

 

Фото: www.theslide.ru

 

• выполнения работ по очистке крыш от снега и сосулек;

• своевременности вывоза снега и снежно-ледяных образований.

Кроме того, Игорь Краснов поручил определить наличие задолженности управляющих компаний (УК) перед ресурсоснабжающими организациями (РСО), а также объем неуплаченных со стороны УК средств, заложенных в тарифы РСО в качестве резервов по сомнительным долгам.

 

Фото: www.dvinatoday.ru

 

В рамках инспекционных мероприятий планируется проверить также деятельность региональных подразделений Федеральной службы судебных приставов (ФССП РФ) по восстановлению прав граждан и оценить в этом разрезе действия других контрольно-надзорных органов.

«По результатам проверок будут приняты все возможные меры прокурорского реагирования. Вопрос остается на личном контроле Генерального прокурора Российской Федерации», — говорится в сообщении.

 

Фото: www.cnis.ru

 

 

 

 

 

Другие публикации по теме:

Владимир Путин на коллегии Генпрокуратуры: Необходимо окончательно решить проблему обманутых дольщиков

Генпрокуратура не нашла коррупционной составляющей в деятельности прежнего руководства ДОМ.РФ

Генпрокуратура фиксирует массовые нарушения прав дольщиков

Генпрокуратура РФ: Страховщики ГОЗ, нарушающие требования 153-ФЗ, должны быть наказаны

Горизонтальная разводка отопления — цена Киев

Хотите установить теплосчетчики, чтобы меньше платить за отопление в квартире многоэтажного дома?  

Если ваш дом подключен к центральной отопительной системе, это сделать не получится, потому что необходимо заменить старые чугунные или стальные батареи на секционные радиаторы с нижним подключением.  

Специалисты компании «СантехМастер» рекомендуют в этом случае применять такую схему, как горизонтальная разводка отопления, которая больше всего подходит для этих целей.  

 

Чем отличаются вертикальная и горизонтальная разводка отопления? 

В основе горизонтальной разводки системы отопления находится главный подающий стояк, который проходит через все этажи (а в вертикальной — отдельный стояк для каждого этажа). К этому стояку осуществляется подключение лежаков, что подают тепло в каждую квартиру и комнату.  

При установке горизонтальной разводки 1-трубной системы к главному подающему стояку прокладываются индивидуальные трубы для каждого этажа, к которым подключаются радиаторы. 

Однако 1-трубные схемы горизонтальной разводки предназначены исключительно для обогрева больших площадей. В жилых многоквартирных домах они применяются очень редко. Более оптимальным вариантом является 2-трубная горизонтальная разводка. Однако, чтобы избежать теплопотерь, в помещении следует провести теплоизоляцию и монтаж стояков осуществить в специально оснащенных шахтах.  

Горизонтальная разводка отопления: плюсы и минусы  

 Самое главное преимущество этой системы — возможность поэтапного отключения как одного радиатора, так и каждой секции и добавление любого их количества. Благодаря нижнему подключению она обеспечивает равномерный обогрев. За счет укладки лежаков в стяжке пола система отопления незаметна в любом интерьере.    

Несмотря на множество преимуществ, эта система не идеальна. Ее монтаж и эксплуатация осложняются необходимостью установки воздушных кранов и запорной арматуры абсолютно на всех радиаторах. При длинной магистрали трубопровода не обойтись без компенсаторов. 

Это далеко не все нюансы, которые нужно знать при монтаже горизонтальной разводки, поэтому воспользуйтесь услугами профессионалов компании Santeh Master, которые предоставляют 3-летнюю гарантию установленное оборудование. Позвоните прямо сейчас: +38 (068) 863-99-37 — и получите бесплатную консультацию по подбору отопительных приборов, материалов и комплектующих.  

О радиаторах с вертикальной разводкой

Разводкой систем отопления называют схему размещения приборов отопления и труб, которые их соединяют. Разводка является одной из важнейших составляющих дома, ведь от нее зависит работоспособность отопительной системы и многое другое. Разводку, как правило, выбирают в зависимости от размера дома, его конструктивных особенностей, а также от типа системы отопления. Именно поэтому к выбору разводки нужно подходить довольно серьезно.

Для стандартных планировок жилищ обычно выбирают горизонтальную разводку, но для особых условий применяют вертикальную. Но какие же отличия между вертикальной однотрубной системы отопления и привычной горизонтальной? Поскольку в вертикальной системе трубы служат тепловыми стояками, чего нет в горизонтальной, сохраняется больше тепла. Но у такого вида системы есть и свои особенности, которые могут вызвать некоторые сложности: батареи присоединяются какое-то количество тепловых стояков; допустимость регулировки режима температуры у радиатора; подача тепла в помещения осуществляется по единичным контурам.

Поскольку почти все элементы структуры приспособления для нагрева предназначены для монтажа в горизонтальную систему, профессионалы советуют вводить особенные вертикальные настенные радиаторы. Не стоит также и забывать, что для эффективной работы батарея должна быть помещена очень низко, с чем некоторые вертикальные радиаторы не всегда справляются. Может возникнуть и сложность в присоединении вертикальных трубчатых радиаторов к участку размещения центральных труб, отвечающих за отопление. Но это довольно маленьких комнат, не превышающих 40 м2, это не касается. Но более обширные помещения будут нуждаться в установки нескольких тепловых стояков. Но с теми или иными проблемами можно справиться, внося изменения в какие-либо элементы, поэтому это не так сложно, как кажется.

В связи со всем этим, для установки вертикальной однотрубной системы отопления должны выполняться следующие условия:

  • жилище должно быть многоэтажным;
  • сравнительно небольшая площадь помещений;
  • тепловая изоляция должна быть на высоком уровне.

А в чем отличия однотрубной и двухтрубной системы отопления? Ведь это также является очень важным элементом. Поэтому к этому выбору нужно тоже подойти серьезно. Отличие однотрубной системы состоит в том, что из-за особенной циркуляции теплоносителя вода в конечной батарее нагревается намного меньшей степени, чем в первоначальном. Остальные особенности:

  • для настройки трубопровода требуется наименьшее число расходов;
  • оптимизированный объем теплоносителя.

Двухтрубная система требует сборку и установку двух контуров магистрали, которые должны быть расположены поблизости друг с другом. В одну из них прибывает горячий носитель тепла, а вторая служит предметом для обратного трубопровода.

Затем производится выбор радиатора. Несмотря на прежние времена, где батарея являлась массивным чугунным изделием для отапливания помещения, сейчас батарея — радиаторы, имеющие различную форму, конструкцию, материал, свойства, обладающие всеми удобствами. ЗаменарадиаторовотоплениявМоскве может осуществляться по всем удобствам заказчика, который может легко проконсультироваться по этому вопросу со специалистами и производителями. Например, Accuro-Korle сегодня является одной из известнейших компаний производства радиаторов. Одним из отличий является стиль Hi-Tech. Некоторые радиаторы могут служить не только как прибор для нагревания, но и сушка для полотенец. Радует и сам дизайн радиаторов, который дополнит любой интерьер. Ценазаменырадиаторовотопления является приемлемой для каждого, поэтому стоит обращаться к специалистам.

Если Вам требуется дополнительная консультация по оказываемым сантехническим услугам, напишите или позвоните нам:

+7 (499) 391-08-10

+7 (965) 143-33-44

Разводка труб отопления в квартире

Здесь вы найдете все по такой теме как разводка труб отопления в квартире: схемы лучевой (коллекторной) и горизонтальной системы в многоквартирном доме, а также преимущества каждого способа и полезное видео.

Качественному обогреву квартиры всегда предшествуют предварительные расчеты, выбор схемы, способ разводки, покупка радиаторов, труб и котлов, то есть все то, что в совокупности создает уютную и теплую атмосферу зимой.

Разводка системы отопления в многоквартирном доме играет не последнюю роль в данном процессе, поэтому важно знать, какие типы ее бывают, преимущества и недостатки каждого из них.

Горизонтальная система

Как правило, при составлении схемы обогрева высотного здания инженеры теплосети опираются на требования, указанные в СНиП. Если обратиться к ним, то там сказано, что когда горизонтальная разводка системы отопления в многоквартирном доме используется при наличии централизованного обогрева, то она обязана обладать качественной подачей теплоносителя и его учетом.

Данный тип подачи воды эффективен, если позаботится о необходимом уровне напора в системе.

В некоторых многоэтажках встречаются однотрубные горизонтальные схемы с нижней подачей, поэтому нужно учитывать, что чем дальше находится радиатор от центрального стояка, тем больше в нем будет элементов.

В том случае, если горизонтальная схема разводки отопления в многоквартирном доме применяется при индивидуальном обогреве жилья, нужно заранее продумать, как будет при наличии нижней разводки подаваться теплоноситель: естественным путем или принудительно.

В первом случае затраты сводятся к минимуму, так как не нужен циркуляционный насос, воздухоотводчики и специальный расширительный бачок. Подобная система подачи воды отличается надежностью, так как не потребуется повышать давления в трубах. Недостатком естественной циркуляции является долгий нагрев помещений, поэтому ее используют только в домах не выше двух этажей.

Для второго способа подачи теплоносителя применяется циркуляционный насос, который обеспечивает его быстрое перемещение по всей системе.

Если используется двухтрубная система обогрева при горизонтальной разводке, то это позволяет контролировать количество воды во всех батареях.

В основе горизонтальной схемы находится стояк, который протянут через все здание. Чтобы избежать теплопотерь, он должен быть хорошо изолирован. От этого стояка на всех этажах монтируются обратка и подающая труба в помещения, а батареи снабжаются запорными устройствами.

Если при горизонтальной разводке установить радиаторы с нижним типом подключения, то все трубы можно спрятать в пол.

Вертикальная схема

Верхняя разводка системы отопления многоквартирного дома наиболее эффективна при 2-хтрубной системе подачи теплоносителя. Ее преимущество в том, что она не статична и может регулироваться, например, удлинять радиаторы, добавляя им элементы.

При верхней разводке подающая труба устанавливается на так называемом техническом этаже или чердаке. Оттуда теплоноситель направляется в квартиры. Недостатком верхней разводки являются частое завоздушивание системы, поэтому батареи должны быть снабжены краном Маевского.

Разводка труб отопления в квартире: лучевая (коллекторная)

Поэтажная система отопления очень эффективна. При этом применяется коллекторная разводка с двухтрубной схемой. В ее основе находится общий стояк, к которому подведен обратный и подающий коллекторы на всех этажах. От них в квартиры идут трубы, подающие теплоноситель.

Этот тип разводки требует большого количества труб из металлопластика, что несколько удорожает отопительную систему. Компенсируется этот недостаток качеством подачи тепла и более высоким уровнем эксплуатации системы в целом.

Кроме качества обогрева, подобная разводка отопления в квартире позволяет установить термостаты, что немаловажно для экономии средств.

Преимущество разводки:

  1. Надежность, долговечность и устойчивость системы. Ей практически не страшны гидроудары, что уберегает ее от аварий и протечек.
  2. Схему можно расширять или сокращать, в зависимости от квартир на этаже.
  3. Лучевая разводка системы отопления в многоквартирном доме позволяет установить регуляторы температуры на всех батареях.
  4. Каждый коллектор – это отдельная система, оборудованная необходимой автоматикой и элементами.

Отдельным преимуществом 2-хтрубной лучевой схемы является разводка отопления в квартире по полу. Вся прокладка труб ведется под стяжку, именно поэтому используются материалы высшего качества. Металлопластик не боится коррозии, прочный и надежный.

Коллекторная разводка позволяет следить за нагревом радиаторов и при необходимости выключать некоторые из них, не мешая работать остальным. Это делает подобный тип подключения отопления в квартиры наиболее популярным, несмотря на его высокую стоимость.

Существуют 2 вида лучевой разводки: с естественной и принудительной циркуляции теплоносителя. Как правило, первый не применяется в высотных зданиях.

Для того чтобы была проведена подобная разводка отопления многоквартирного дома, требуется наличие чернового пола, что подразумевает либо капитальный ремонт, либо жилье в новострое, либо снятие напольного покрытия и удаление стяжки, что еще больше удорожит систему.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что наиболее эффективной, практичной и эстетически красивой является лучевая горизонтальная разводка. Несмотря на ее стоимость, она становится все более популярной у владельцев квартир и частных домов.

Горизонтальная разводка с двухтрубной схемой так же выгодный вариант обогрева жилья, хотя и не позволяющий при необходимости отключать отдельные элементы системы.

Полезное видео

Рекомендуем:

  • Терморегулятор для радиатора отопления: конструкция, принцип работы, регулировка температуры
  • Расчет теплого электрического пола, калькулятор
  • Соединение медных труб: пайка и прессование, цанговые и обжимные фитинги, резьбовое соединение труб из меди
  • Стальные панельные радиаторы отопления: особенности конструкции, декоративные панели, отопительные батареи Korado, Лидея, Bergerr, Oasis и турецкие модели Delta

Однотрубная система отопления (схемы) — vodotopim.com

Рассмотрим теперь, что представляет собой однотрубная система отопления, по-другому называемая «ленинградкой» и часто используемая в системах отопления
частных домов с небольшими или средними площадями.

Общая схема однотрубной системы отопления (ленинградка)

На рисунке схема однотрубной системы разводки:

На следующей схеме тоже однотрубная система, но с двумя контурами, каждый из которых обходит по две стороны помещения:

Почему сделаны два контура? По-видимому, помещение большое, и, чтобы не «сажать» много радиаторов на один контур, разделили их на два. Если не совсем понятно, то просто дочитайте статью до конца и обратите внимание на минусы однотрубных систем отопления.

В однотрубной системе отопления нет разделения трубопровода на подающий и обратный. Радиаторы здесь подсоединены последовательно. А теплоноситель перемещается в кольцевом контуре.

Однотрубная система отопления: схема подключения радиаторов и движения теплоносителя по трубопроводу

В больших зданиях чаще всего разводка до квартиры производится по двухтрубной системе, а разводка по этажу – по однотрубной:

Распределение теплоносителя в больших зданиях

В однотрубной системе, как и в двухтрубной, может применяться верхняя и нижняя разводка.

Однотрубная система отопления с нижней разводкой

При такой разводке трубы идут от котла сначала горизонтально, а потом поднимаются к отопительным приборам:

Нижняя разводка системы отопления

Такую систему легко регулировать и перекрывать.

Однотрубная система отопления с верхней разводкой

Теплоноситель сперва поднимается к самой верхней точке системы, затем распределяется с помощью горизонтальной разводки к другим стоякам.

Верхняя разводка системы отопления

При этом возникает усиленная циркуляция теплоносителя. Верхняя разводка применяется обычно в системах отопления с принудительной циркуляцией и в однотрубных системах с естественной циркуляцией. Воздух в такой системе легко удаляется через центральный стояк.

Однотрубная система отопления с вертикальной разводкой

Вертикальная разводка однотрубной системы показана на следующей схеме:

Вертикальная разводка

Горизонтальная разводка однотрубной системы

А это схема однотрубной системы отопления с горизонтальной разводкой:

Горизонтальная разводка

Обводные участки в однотрубных системах с горизонтальной и вертикальной разводкой

В отопительных системах с вертикальной и горизонтальной разводкой труб применяют короткие обводные участки.

Обводные участки в однотрубной системе отопления

Не вдаваясь глубоко в теорию, сообщу, что труба обводного участка должна  иметь меньший диаметр в сравнении с остальной подающей трубой. Либо  на обводном участке устанавливается дроссирующее оборудование — специальные вентили (3-ходовые вентили-термостаты, однотрубные вентили-термостаты с регулируемым байпасом).

Байпас

К сожалению, такие вентили можно применять лишь в однотрубных системах отопления.

Правила расположения радиаторов в однотрубной системе отопления

При однотрубной системе отопления распределение тепла происходит иначе, чем в двухтрубной.  Поэтому нужно помнить о следующем правиле соединения радиаторов. Радиаторы для помещения с самой большой потребностью тепла следует располагать в начале контура; перепад температуры в контуре должен быть не слишком большим. Тепловая мощность на один контур не должна быть больше 12 киловатт.

Достоинство однотрубной системы отопления

Ещё раз о плюсах и минусах системы отопления, выполненной по однотрубной схеме.

Итак, преимущество такой схемы — простота монтажа и экономия материала. Всё.

Недостатки однотрубной системы отопления

Наряду с плюсами такая система имеет минусы:

  1. Требования к диаметрам основного трубопровода.
  2. В первых радиаторах температура теплоносителя самая высокая, а в последующих всё более и более низкая вследствие постоянного подмеса к основному потоку теплоносителя из пройденных радиаторов.
  3. Из второго пункта следует, что последние радиаторы нужно делать большей
    площади, чем первые, иначе они будут значитально холодней.
  4. Да и вообще, при таком подключении не стоит «сажать» на одну ветку больше 10 радиаторов, т. к. равномерный прогрев не получится.

Вывод: «ленинградке» лучше «живётся» в небольших домах.

Полагаю, однотрубная система отопления освещена достаточно. Есть ещё пара хороших схем монтажа радиаторов, которые относятся к двухтрубным системам. Это лучевая (коллекторная) система отопления и схема Тихельмана. О них читайте в следующих статьях.

однотрубная система отопления

(PDF) Горизонтальное и вертикальное распределение тепла в многоэтажных зданиях

Авторские права: периодические издания Trans Tech, издательство Trans Tech Publications Ltd, Churerstrasse 20, CH-8808 Pfaffikon, Швейцария.

Горизонтальное и вертикальное распределение тепла в многоэтажных зданиях

ЛЕФТЕР Рэзван Корнелиуа и ПОПЕСКУ Даниэлаб

Факультет гидромеханики и гидравлических машин, Технический университет

«Георге Асаки» г. Яссы, бул.Д. Манжерон нет. 59A, 700050, Румыния

[email protected], [email protected]

Ключевые слова: горизонтальное распределение тепла, вертикальное распределение тепла, сбалансированное и несбалансированное отопление

сеть, балансировочный клапан, клапан регулирования перепада давления.

Реферат. В статье изучается влияние реализации международной политики на индивидуальный учет

потребителей, поставляемых из систем централизованного теплоснабжения. В работе сравниваются тематические исследования по

горизонтальному и вертикальному распределению отопления помещений в многоэтажных домах.Кроме того, в центре внимания находится эффект гидравлической балансировки с помощью клапанов и регуляторов перепада давления. Результаты документа

показывают, что потери давления в горизонтальной сбалансированной распределительной сети ниже, чем в вертикальной сбалансированной распределительной сети

. В заключение, горизонтальное распределение является энергоэффективным

и соответствует рекомендациям по устойчивому развитию, касающимся справедливого распределения и учета тепла

.

Введение

В соответствии с новой европейской директивой [1] все потребители, питающиеся от систем централизованного теплоснабжения

, должны иметь возможность индивидуального учета. Наиболее распространенным способом распределения отопления помещений

в румынских многоэтажных домах является использование вертикальных трубопроводов, непосредственно соединенных с радиаторами

[2]. Проблема в том, что в этом случае индивидуальный замер сделать нельзя. Чтобы следовать международным рекомендациям

, необходимо реализовать другой способ распределения тепла,

горизонтальный.Горизонтальное распределение потоков жидкости к радиаторам может быть выполнено путем присоединения

всей трубопроводной сети квартиры к вертикальному трубопроводу, расположенному на лестничной клетке, где размещены приборы учета

[3]. Это решение позволяет жильцам контролировать

потребляемое количество тепла и температуру в помещении.

На этапе проектирования номинальные значения расходов жидкости используются для расчета диаметров

труб.В настоящее время расход жидкости в здании сильно различается в зависимости от рабочих условий, поскольку потребность в тепле

определяется термостатическими клапанами. Поскольку на практике расходы жидкости не являются постоянными, гидравлическая балансировка больше не может быть реализована в условиях стационарного состояния.

Для поддержания баланса сети в нестационарных условиях необходимы дополнительные устройства: балансировочные клапаны

на подающем трубопроводе и регуляторы перепада давления на обратном трубопроводе.Два прибора

соединены друг с другом капиллярной трубкой [4].

В данной статье анализируется распределение тепла с учетом нескольких тематических исследований

, соответствующих 4, 5, 6…10-этажным зданиям. Для каждого типа здания были изучены четыре случая:

вертикальное распределение через несбалансированную систему, вертикальное распределение через сбалансированную систему,

горизонтальное распределение через несбалансированную систему, горизонтальное распределение через сбалансированную систему

.

Описание тематических исследований

Целью статьи является анализ энергоэффективности двух типов тепловых сетей

внутри здания: горизонтальной и вертикальной конфигурации. Для каждого из них были изучены две ситуации

, до и после установки гидробалансировочного оборудования.

План этажа представлен на рис. 1.

Горизонтальное и вертикальное распределение тепла в многоэтажных домах

[1] Директива 2012/27/ЕС Европейского парламента и Совета от 25 октября 2012 г. об энергоэффективности, вносящая поправки в Директивы 2009/125/ЕС и 2010/30/ЕС и отменяющая Директивы 2004/8/ЕС и 2006/32/ЕС.

[2] Ecoheat4eu: WP6 Национальные и европейские рекомендации и дорожные карты, доступно по адресу: http: /ecoheat4. eu/en/upload/Romania/RO%20WP6%20Recommendation%20report_translated.pdf, режим доступа: 21.03.2013.

[3] Б.С. Парк, Ю.Е. Ким, С.Х. Парк, Йо.Х. Им, Хай.Дж. Ким, Д. Х. Чанг, М. Чанг, Исследование метода снижения теплопотерь из вторичных трубопроводов в жилом комплексе, 12-й Международный симпозиум по централизованному отоплению и охлаждению, Таллинн, Эстония, (2010).

[4] И. Попеску, Гидравлическая балансировка и термостатический контроль, жизненно важные элементы учета тепла (на румынском языке), доступно на: http: /www.техникаустановка. ro/articole/nr_05/nr05_art. asp?artnr=06, дата обращения: 21 марта 2013 г.

[5] SR EN 1907-1: 1997. Тепловые установки.Расчет теплопотребности зданий. Спецификации вычислений.

[6] Программное обеспечение HECOS доступно по адресу: http: /www.тагидроника. com/en/knowledge-tools/hydronic-tools-software/balance-control/hecos/, дата обращения: 21 марта 2013 г.

[7] Дж. Десмедт, Г.Векеманс, Д. Маес, Обеспечение эффективности информации для влияния на поведение домохозяйств, Журнал более чистого производства. 17, 2009, 455-462.

DOI: 10.1016/j.jclepro.2008.08.017

Предварительные результаты измерений распределения температуры вокруг труб вертикальных грунтовых теплообменников

[1] Zhao Y, Pang Z, Huang Y., Ma Z. Эффективная гибридная модель для теплового анализа теплообменников с глубокими скважинами. Геотерм Энерджи. 2020;8(18). DOI: 10.1186/s40517-020-00170-z. Поиск в Google Scholar

[2] Rad FM, Fung AS, Leong WH. Осуществимость комбинированных систем солнечной энергии и тепловых насосов, использующих теплоту земли, в холодном климате, Канада. Энергетическая сборка. 2013;61:224-32. DOI: 10.1016/j.enbuild.2013.02.036.Search in Google Scholar

[3] Minaei A, Maerefat M. Новая аналитическая модель скважинного теплообменника кратковременного действия, основанная на модели теплового сопротивления.Энергетическая сборка. 2017;146:233-42. DOI: 10.1016/j.enbuild.2017.04.064. Поиск в Google Scholar

[4] Rad FM, Fung AS, Rosen MA. Интегрированная модель для проектирования системы солнечного отопления поселка со скважинным аккумулированием тепла. Энергетическая поддержка Dev. 2017;36:6-15. DOI: 10.1016/j.esd.2016.10.003. Поиск в Google Scholar

[5] Rad FM, Fung AS. Солнечная коммунальная система отопления и охлаждения со скважинным накопителем тепловой энергии — обзор систем. Renew Sustain Energy Rev. 2016; 60:1550-61. ДОИ: 10.1016/j.rser.2016.03.025.Search in Google Scholar

[6] Liu Z, Li R, Wang D, Li H, Shi L. Многослойная квазитрехмерная модель теплообмена внутри стенки скважины вертикальный грунтовой теплообменник. Геотермия. 2020;83:101711. DOI: 10.1016/j.geothermics.2019.101711.Search in Google Scholar

[7] De Paly M, Hecht-Méndez J, Beck M, Blum P, Zell A, Bayer P. Оптимизация извлечения энергии для закрытых неглубоких геотермальных систем с использованием линейное программирование. Геотермия.2012;43:57-65. DOI: 10.1016/j.geothermics.2012.03.001.Search in Google Scholar

[8] Zhao J, Wang H, Li X, Dai C. Экспериментальное исследование и теоретическая модель теплопередачи насыщенного грунта вокруг коаксиального теплообменника с заземлением . Appl Therm Eng. 2008;28:116-25. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2007.03.033.Search in Google Scholar

[9] Zoras S, Dimoudi A, Kosmopoulos P. Анализ кондуктивных изменений температуры из-за многокомнатного подземного взаимодействия. Энергетическая сборка.2012;55:433-8. DOI: 10.1016/j.enbuild.2012.08.033. Поиск в Google Scholar

[10] Аль-Темеми А., Харрис Д. Создание профилей подповерхностной температуры для Кувейта. Энергетическая сборка. 2001;33:837-41. DOI: 10.1016/S0378-7788(01)00069-X.Search in Google Scholar

[11] Ouzzane M, Eslami-Nejad P, Aidoun Z, Lamarche L. Анализ влияния конвективного теплообмена на температуру невозмущенного грунта. Солнечная энергия. 2014;108:340-347. DOI: 10.1016/j.solener.2014.07.015. Поиск в Google Scholar

[12] Pan A, Lu L, Tian Y.Новая аналитическая модель для коротких вертикальных грунтовых теплообменников с граничными условиями Неймана и Робина на поверхности грунта. Международная тепловая наука. 2020;152:106326. DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2020.106326.Search in Google Scholar

[13] Nian Y, Wang X, Xie K, Cheng W. Оценка тепловых свойств грунта для коаксиального BHE с помощью теста распределенного теплового отклика. Обновить энергию. 2020;152:1209e1219. DOI: 10.1016/j.renene.2020.02.006. Поиск в Google Scholar

[14] Бобан Л., Сольдо В., Фудзи Х.Исследование производительности теплового насоса в неоднородном грунте. Энергия Convers Управление. 2020;211:112736. DOI: 10.1016/j.enconman.2020.112736. Поиск в Google Scholar

[15] Ахмадфард М., Бернье М. Обзор инструментов для определения размеров вертикальных грунтовых теплообменников, включая межмодельное сравнение. Renew Sustain Energy Rev. 2019; 110:247-65. DOI: 10.1016/j.rser.2019.04.045.Search in Google Scholar

[16] Sailer E, Taborda DMG, Zdravković L. Новый подход к оценке температурных полей вокруг группы вертикальных грунтовых теплообменников в двумерном анализе .Обновить энергию. 2018; 118:579e590. DOI: 10.1016/j.renene.2017.11.035.Search in Google Scholar

[17] Hu J. Усовершенствованная аналитическая модель наземного теплообменника с вертикальной скважиной с многослойными субстратами и потоком грунтовых вод. Приложение Энергия. 2017;202:537-49. DOI: 10.1016/j.apenergy.2017.05.152.Search in Google Scholar

[18] Morchio S, Fossa M. Оценка теплопроводности грунта с помощью коаксиальных скважинных теплообменников в соответствии с различными профилями температуры невозмущенного грунта.Appl Therm Eng. 2020;173:115198. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2020.115198. Поиск в Google Scholar

[19] Beier RA. Испытания теплового отклика на теплообменниках с глубокими скважинами с геотермическим градиентом, Appl Therm Eng. 2020;178:115447. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2020.115447. Поиск в Google Scholar

[20] Gónzález-Santander JL. Асимптотические разложения для подземного теплообмена за счет скважинного теплообменника с краевым условием Неймана. J Eng Math. 2019;117:47-64. ДОИ: 10.1007/s10665-019-10007-9. Поиск в Google Scholar

[21] Керме Э.Д., Фунг А.С. Моделирование теплопередачи, анализ и исследование производительности однотрубного U-образного скважинного теплообменника. Обновить энергию. 2020;145:1430-48. DOI: 10.1016/j.renene.2019.06.004.Search in Google Scholar

[22] Bakirci K. Оценка производительности геотермальной теплонасосной системы серии GHE (грунтовый теплообменник) в холодном климатическом регионе . Энергия. 2010;35:3088-96. DOI: 10.1016/j.energy.2010.03.054. Поиск в Google Scholar

[23] Флоридес Г.А., Пулупатис П., Калогиру С., Мессаритис В., Панайидес И., Зомени З. и др.Геотермальные характеристики земли и потенциал использования геотермальных тепловых насосов на Кипре. Энергия. 2011 г.; 36:5027-36. DOI: 10.1016/j.energy.2011.05.048.Search in Google Scholar

[24] Луо Дж., Рон Дж., Байер М., Присс А., Вилкманн Л., Сян В. Анализ характеристик нагрева и охлаждения геотермального теплового насоса системы в Южной Германии. Геотермия. 2015;53:57-66. DOI: 10.1016/j.geothermics.2014.04.004. Поиск в Google Scholar

[25] Sivasakthivel T, Murugesan K, Kumar S, Hu P, Kobiga P.Экспериментальное исследование тепловых характеристик системы геотермального теплового насоса, установленной в гималайском городе Индии для сложных климатических условий. Энергетическая сборка. 2016;131:193-206. DOI: 10.1016/j.enbuild.2016.09.034.Search in Google Scholar

[26] Sivasakthivel T, Philippe M, Murugesan K, Verma V, Hu P. Экспериментальный анализ тепловых характеристик грунтовых теплообменников для обогрева и охлаждения помещений . Обновить энергию. 2017; 113:1168-81. DOI: 10.1016/j.renene.2017.06.098. Поиск в Google Scholar

[27] Zhai X, Cheng X, Wang R.Характеристики нагрева и охлаждения мини-системы геотермального теплового насоса. Appl Therm Eng. 2017;111:1366-70. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2016.03.117. Поиск в Google Scholar

[28] Атвани Х., Хамдан М.О., Абу-Набах Б.А., Алами А.Х., Аттом М. Экспериментальная оценка грунтового теплообменника в ОАЭ. Обновить энергию. 2020;159:538e546. DOI: 10.1016/j.renene.2020.06.073. Поиск в Google Scholar

[29] Naicker SS, Rees SJ. Долговременный высокочастотный мониторинг большой группы скважинных теплообменников.Обновить энергию. 2020;145:1528-42. DOI: 10.1016/j.renene.2019.07.008.Search in Google Scholar

[30] Спитлер Дж., Бернье М. Методы проектирования грунтовых теплообменников с вертикальной скважиной. Ч. 2. В: Рис С.Дж., редактор. Достижения в области геотермальных тепловых насосов. Оксфорд: Издательство Вудхед; 2016: 29-61. DOI: 10.1016/B978-0-08-100311-4.00002-9. Поиск в Google Scholar

[31] Касуда Т., Архенбах П. Температура Земли и температуропроводность на выбранных станциях в США. Ашра Транс.1965; 71 (1). DOI: 10.6028/nbs.rpt.8972.Search in Google Scholar

[32] Nian Y, Cheng W. Аналитическая g-функция для вертикальных геотермальных скважин с учетом теплоемкости скважины. Appl Therm Eng. 2018;140:733-44. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2018.05.086.Search in Google Scholar

[33] Yu X, Li H, Yao S, Nielsen V, Heller A. Разработка эффективной численной модели и анализ характеристик теплопередачи для скважины теплообменник. Обновить энергию. 2020;152:189-97. ДОИ: 10.1016/j.renene.2020.01.044.Search in Google Scholar

[34] Wang C, Li H, Huang Z, Lu Y, Huang X, Gan L. Новая модель теплопередачи для грунтового теплообменника с одной U-образной трубой . Appl Therm Eng. 2019;154:400-6. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2019.03.115.Search in Google Scholar

[35] Mihalakakou G, Santamouris M, Lewis J, Asimakopoulos D, Argiriou A. О температуре земли под зданиями. Солнечная энергия. 1995;55(5):355-62. DOI: 10.1016/0038-092X(95)00060-5. Поиск в Google Scholar

[36] Ghoreish-Madiseh S, Kuyuk A, de Brito MAR.Аналитическая модель нестационарного теплообмена в заземленных теплообменниках замкнутых геотермальных систем. Appl Therm Eng. 2019;150:696-705. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2019.01.020.Search in Google Scholar

[37] Lin J. О методе принудительного восстановления для прогнозирования температуры поверхности земли. J Геофизическая рез. 1980;85:3251-4. DOI: 10.1029/JC085iC06p03251.Search in Google Scholar

[38] Олфмана М.З., Вудберия Д.А., Бартли Дж. Влияние изменений глубины и свойств материала на реакцию температуры грунта на нагрев глубоким вертикальным грунтовым теплообменником в чисто проводящих средах.Геотермия. 2014;51:9-30. DOI: 10.1016/j.geothermics.2013.10.002. Поиск в Google Scholar

[39] Саския М.М., Валлин Э. Профили температуры грунта и свойства термальных пород в Вайракей, Новая Зеландия. Обновить энергию. 2012;43:313-21. DOI: 10.1016/j.renene.2011.11.032.Search in Google Scholar

[40] Esen H, Inalli M, Esen Y. Распределение температуры в скважинах вертикальной системы теплового насоса с заземлением. Обновить энергию. 2009;34(12):2672-9. DOI: 10.1016/j.renene.2009.04.032. Поиск в Google Scholar

[41] Beier RA, Acuña J, Mogensen P, Palm B.Переходный теплообмен в коаксиальном скважинном теплообменнике. Геотермия. 2014;51:470-82. DOI: 10.1016/j.geothermics.2014.02.006. Поиск в Google Scholar

[42] Rybach L, Eugster WJ. Аспекты устойчивости эксплуатации геотермальных тепловых насосов на основе опыта Швейцарии. Геотермия. 2010;39:365-9. DOI: 10.1016/j.geothermics.2010.08.002.Search in Google Scholar

[43] Рыбач Л., Саннер Б. Геотермальные теплонасосные системы: европейский опыт. Бык GHC. 2000;21(1):16-26.Доступно по адресу: http://sanner-online.de/media/art4.pdf. Поиск в Google Scholar

[44] Ma ZD, Jia GS, Cui X, Xia ZH, Zhang YP, Jin LW. Анализ изменений поля температуры грунта и теплового радиуса, вызванных пересечением грунтовым теплообменником водоносного слоя. Приложение Энергия. 2020;276:115453. DOI: 10.1016/j.apenergy.2020.115453.Search in Google Scholar

[45] Михальский А., Клич Н. Первое практическое применение модулей датчиков температуры для обнаружения потока подземных вод вблизи скважинного теплообменника.Геотерм Энерджи. 2019;7:37. DOI: 10.1186/s40517-019-0152-5.Search in Google Scholar

[46] Adamovský D, Neuberger P, Adamovský R. Результаты эксплуатационной проверки вертикальных грунтовых теплообменников. Энергетическая сборка. 2017;152:185-93. DOI: 10.1016/j.enbuild.2017.07.015.Search in Google Scholar

[47] Han C, Bill X. Производительность системы теплового насоса для жилого дома в осадочной горной породе. Приложение Энергия. 2016;164:89-98. DOI: 10.1016/j.apenergy.2015.12.003. Поиск в Google Scholar

[48] Лапа М.Проект выконавчи. Przebudowa budynku WBiIŚ Politechniki Białostockiej wraz z budową wewnętrznej instalacji Monitoringu w ramach projektu „Poprawa efektywności energetycznej infrastruktury PB z wykorzystaniem odnawialnych źródeł цепла”. Zakres: budowa instalacji pomp ciepła. [Исполнительный проект. Реконструкция здания WBiIŚ Белостокского технологического университета вместе со строительством установки внутреннего мониторинга в рамках проекта «Повышение энергоэффективности инфраструктуры БК с использованием возобновляемых источников тепла», Объем: строительство теплонасосной установки].Разработано дизайнерским бюро Technika Grzewcza SOLARSYSTEM, Мысленице, 2014. Поиск в Google Scholar

[49] Bigaj Z. Projekt robót geologicznych na wykonanie otworów wiertniczych w celu wykorzystania ciepła z ziemi. «Проект геологических работ по бурению скважин с использованием тепла земли». Гидрогеологическая компания ПАНГЕЯ; Chrzanów: 2013.Search in Google Scholar

[50] Jarmoc W. Projekt techniczny wieloppointtowego systemu pomiaru i Monitoringu Temperature. Технический проект многоточечной системы измерения и контроля температуры.Компания Электрокомплекс; Белосток: 2014. Поиск в Google Scholar

[51] Доступно по ссылке: https://archiwum.miir.gov.pl/strony/zadania/budownictwo/charakterystyka-energetycznabudynkow/dane-do-obliczen-energetycznych-budynkow-1 ( Białystok ISO STAT.TXT) (по состоянию на 22.06.2020). Поиск в Google Scholar

[52] Krogulec E, Wierchowiec J. Mapa geologiczno-gospodarcza w skali 1 : 50 000, arkusz Białystok (339). [Геолого-экономическая карта масштаба 1:50 000, лист Белосток (339)]. Разработчик: PIG:2007.Поиск в Google Scholar

[53] PN-EN 14511-4:2018-08 Кондиционеры воздуха, жидкостные чиллеры и тепловые насосы для отопления и охлаждения, а также промышленные чиллеры с компрессорами с электрическим приводом. Часть 4: Требования. Доступно по: https://sklep.pkn.pl/pn-en-14511-4-2018-08e.html.Search in Google Scholar

КОНТРОЛЬ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ТЕПЛИЧНЫХ КУЛЬТУРАХ

КОНТРОЛЬ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ РАСПРОСТРАНЕНИЕ В ТЕПЛИЧНЫХ КУЛЬТУРАХ
  DOI:
Авторы:   Ф.Л.К. Kempkes, JC Bakker, NJ VAN de Braak
Термопередача, моделирование, распределение температуры
10.17660 / Actahortic.1998.456.43
6 Аннотация:
На основе процессов физического переноса (излучения, конвекции и скрытого теплообмена) была разработана модель, описывающая вертикальное распределение температуры тепличной культуры.Коэффициенты радиационного обмена между трубами отопления, культурными слоями, почвой и крышей определялись в зависимости от вертикального распределения листовой поверхности культуры. Для проверки модели была проведена серия экспериментов с урожаем помидоров в различных условиях окружающей среды в ночное время, включая различия в LAI, а также в положении и температуре двух трубных систем отопления.

Локальное воздействие повышенных температур трубы на температуру листьев, по-видимому, довольно ограничено, как и на расстоянии, на котором проявляются значительные эффекты.

Модель можно использовать для прогнозирования распределения температуры растений в зависимости от положения и температуры нагревательной трубы. Это может привести к лучшему контролю развития сельскохозяйственных культур и более эффективному использованию энергии.

Загрузите Adobe Acrobat Reader (бесплатное программное обеспечение для чтения PDF-файлов)

URL www.actahort.org      Хостинг: KU Leuven © ИШС

Зональные вариации вертикального распределения атмосферных аэрозолей над Индийским регионом и связанные с этим радиационные эффекты

Статус проверки : этот препринт в настоящее время находится на рассмотрении для журнала ACP.

Nair Krishnan KALA 1,2 , Нараяна Сарма Ананд 2 , Моханан Remani Manoj 2 , Harshavardhana Sunil Pathak 2 , Krishnaswamy Krishna Moorsey 2 , и Sreedharan Krishnakumari Sateesh 1,2,3 Наир Кришнан Кала и др.NAIR KRISHNAN KALA 1,2 , Нараяна Сарма Ананд 2 , Муханан Remani Manoj 2 , Harshavardhana Sunil Pathak 2 , Кришнасвами Кришна Moordyy 2 , и Средарань Кришнакумари Сатеш 1,2,3
  • 1 Центр атмосферных и океанических наук, Индийский научный институт, Бангалор, Индия
  • 2 Дивеча Центр изучения изменения климата, Индийский научный институт, Бангалор, Индия
  • 3 DST-Centre of Excellence in Изменение климата, Индийский институт науки, Бангалор, Индия
  • 1 Центр атмосферных и океанических наук, Индийский научный институт, Бангалор, Индия
  • 2 Дивеча Центр изучения изменения климата, Индийский научный институт, Бангалор, Индия
  • 3 DST-Centre of Excellence in Изменение климата, Индийский институт науки, Бангалор, Индия
Скрыть данные об авторе Получено: 30 августа 2021 г. – Принято на рассмотрение: 04 ноября 2021 г. – Начало обсуждения: 08 ноября 2021 г.

Вертикальная структура атмосферных аэрозолей над материковой частью Индии и окружающими океанами и ее пространственная особенность охарактеризованы с использованием долгосрочных (2007–2020 гг.) космических лидарных наблюдений, спутниковых данных об оптической толщине аэрозолей и альбедо однократного рассеяния ассимилированных аэрозолей.Последствия этого для пространственного распределения нагрева атмосферы, вызванного аэрозолями, оцениваются с использованием расчетов переноса излучения. Результаты показывают сильные, меняющиеся в зависимости от сезона зональные градиенты концентраций и вертикальной протяженности аэрозолей над изучаемым регионом. В целом, если над океанами концентрации аэрозолей уменьшаются с увеличением высоты довольно монотонно (от наибольшего значения у поверхности), то над материком концентрации сначала увеличиваются от поверхности примерно до 1  км, а затем уменьшаются к большим высотам, во всех сезонов над Центральной Индией и во время сезона летних дождей в северной Индии.Это связано с сезонными изменениями мощности источника и динамикой пограничного слоя атмосферы. По сравнению с окружающими океанами, где вертикальная протяженность аэрозолей ограничена 3 км, коэффициенты ослабления аэрозолей распространяются на значительно большие высоты над материком, достигая 6 км в предмуссонный и муссонный сезоны. В долготе вертикальная протяженность максимальна около 75 °   восточной долготы и постепенно уменьшается с обеих сторон над полуостровом Индия.На западе концентрации и вертикальная протяженность аэрозолей максимальны летом/в сезон дождей из-за подъема и сильной адвекции аэрозолей минеральной пыли и морской соли. Профили коэффициента деполяризации твердых частиц подтверждают повсеместное распространение пылевых аэрозолей в западной Индии во время сезона дождей. Пылевые аэрозоли распространяются от поверхности до 6 км над северо-западными полузасушливыми районами. В то время как присутствие низковысотных пылевых аэрозолей уменьшается по мере продвижения на восток, наблюдается, что высотные (выше 4  км) слои пыли остаются в воздухе в течение всего года с сезонными вариациями в их зональном распределении над северо-западной Индией.Южная часть полуострова Индия и окружающие ее океаны отмечены высотными (около 4  км) пылевыми аэрозолями в сезон дождей. Расчеты радиационного переноса показывают, что эти изменения в вертикальном распределении аэрозольной нагрузки и типов приводят к повышенному нагреву атмосферы на более низких высотах в предмуссонный период с заметным нагревом в пределах 2–3 км по всему индийскому региону. Эти результаты будут иметь большое значение для взаимодействий аэрозоль-излучение в моделировании регионального климата.

Наир Кришнан Кала и др.

Статус : окончательный ответ (только комментарии автора)

Типы комментариев : AC – автор | RC – судья | CC – сообщество | EC – редактор | ЦИК – главный редактор | : Сообщить о нарушении

Наир Кришнан Кала и др.

Наир Кришнан Кала и др.

Просмотрено

Всего просмотров статей: 488 (включая HTML, PDF и XML)
HTML ПДФ XML Всего БибТекс Конечная примечание
325 142 21 488 4 6
  • HTML: 325
  • PDF: 142
  • XML: 21
  • Всего: 488
  • БибТекс: 4
  • КонецПримечание: 6
просмотров и загрузок (рассчитано с 08 ноября 2021 г.)
Месяц HTML ПДФ XML Всего
ноябрь 2021 225 71 9 305
Декабрь 2021 28 19 1 48
Январь 2022 51 36 8 95
фев 2022 21 16 3 40
Общее количество просмотров и загрузок (рассчитано с 08 ноября 2021 г.)
Месяц просмотров HTML загрузок PDF загрузок XML
ноябрь 2021 225 71 9
Декабрь 2021 253 90 10
Январь 2022 304 126 18
фев 2022 325 142 21

Просмотры (географическое распространение)

Всего просмотров статей: 456 (включая HTML, PDF и XML) Из них 456 с указанием географии и 0 с неизвестным происхождением.

Итого: 0
HTML: 0
PDF: 0
XML: 0

Последнее обновление: 24 февраля 2022 г.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Численное исследование и параметрическое исследование тепловых характеристик вертикальной системы теплообменника «земля-воздух»

Система теплообменника «земля-воздух» (EAHE) как чистая и эффективная технология применения неглубокой геотермальной энергии имеет очевидные эффекты в снижении энергопотребления пассивных энергосберегающих зданий.Традиционная горизонтальная система EAHE сложна в применении и популяризации из-за ее большой занимаемости, неблагоприятной малой температуры почвы и сложности своевременного централизованного сброса конденсата. В данной статье предлагается новый тип системы вертикального теплообменника «земля-воздух» (VEAHE). Система VEAHE имеет ряд преимуществ, таких как меньшая занимаемая площадь, эффективное использование геотермальной энергии и централизованный сброс конденсата. Для оценки влияния различных параметров на тепловые характеристики системы VEAHE была разработана математическая модель системы VEAHE.И данные, рассчитанные по модели, в значительной степени совпадают с экспериментальными данными. Результаты показали, что укладка теплоизоляционных слоев на выходе из стояков эффективно ограничивает натяг водосточных труб на стояки. Толщину и длину слоя утеплителя желательно установить 30 мм и 3 м. Принимая во внимание компромисс между тепловыми характеристиками и затратами на строительство системы VEAHE, рекомендуется длина воздуховодов 30–50 м и диаметр 150–250 мм. Объем подачи воздуха в одну шахту может достигать 500–1200 м 3 /ч при скорости воздуха 3–7 м/с.

1. Введение

Возрастающее потребление энергии в зданиях привело к значительному энергетическому бремени и загрязнению окружающей среды для общества, что серьезно ограничило процесс устойчивого развития мира [1–3]. Цель развития Китая с нулевым выбросом углерода к 2060 году выдвинула строгие ограничения на потребление энергии в зданиях. Благодаря сверхнизкому энергопотреблению в Китае быстро развиваются пассивные энергосберегающие здания [4]. В 2020 году общая площадь завершенных и строящихся пассивных зданий с низким энергопотреблением в Китае превысила 10 миллионов квадратных метров, а по консервативным оценкам, к 2035 году она достигнет 2 миллиардов квадратных метров.Эффективная система свежего воздуха является ключом к обеспечению комфортной внутренней среды пассивных зданий. Способы снижения энергопотребления охлаждающей и нагревающей воздушной нагрузки стали важным направлением исследований в области пассивных зданий с низким энергопотреблением. Использование системы EAHE для предварительного нагрева и предварительного охлаждения свежего воздуха является важным средством для снижения нагрузки на охлаждение и обогрев свежего воздуха.

Система EAHE представляет собой вентиляционное и энергосберегающее мероприятие, использующее неглубокий грунт для обогрева наружного низкотемпературного воздуха зимой (или для охлаждения наружного высокотемпературного воздуха летом) [5–9].Каушал [10] указывает, что система EAHE может быть экономичной альтернативой традиционной системе кондиционирования воздуха, а хорошо спроектированная система EAHE может снизить потребление электроэнергии зданием не менее чем на 25–30%. Кроме того, многие команды провели исследования тепловых характеристик системы EAHE в различных климатических условиях. Например, Ян и др. [11] установили, что если система EAHE с горизонтальным воздуховодом длиной 100 м и радиусом 0,5 м построена в типичном жарком летнем и холодном зимнем районе, она может снизить температуру наружного воздуха на 7°C в летом и производить 3 кВт тепловой (или охлаждающей) мощности в переходный сезон; Ахмед и др.[12] построили систему EAHE, состоящую из 20 воздуховодов из ПВХ диаметром 21 мм на глубине −2 м, и показали результат, что помещение площадью 27,23 м 2 может сэкономить до 866,54 кВт (8,82%) энергии в год в субтропическом климате. Причем в таких климатических условиях локальный тепловой потенциал изменения температуры почвы может достигаться на относительно небольшой глубине, с максимумом при 5°С [13]; В засушливых районах система EAHE заглублена на 1,5 м под землю с длиной воздуховода 66 м и диаметром 0,00 м.11 м может повысить относительную влажность наружного воздуха на 19 %, а сухого воздуха на 37,5 % [14]. В целях дальнейшего снижения энергопотребления здания системы EAHE в настоящее время в основном комбинируются с другими теплообменными устройствами. Сахри и др. [15, 16] изучали характеристики связи системы ЭАГЭ и солнечного дымохода; Конгедо и др. [17] исследовали тепловые характеристики системы ASHP-EAHE (система воздушного теплового насоса-земляного воздушного теплообменника) при различных факторах окружающей среды. Ли и др.В работе [18] предложено использовать устройство рекуперации тепла (УТ) для дальнейшей обработки теплообмена между воздухом, нагретым системой ЭВЭГ, и возвратным воздухом помещения.

Однако из-за сложной конструкции системы EAHE и ее высокой стоимости исследователи в основном сосредоточены на разработке и оптимизации математических моделей. Папакостас и др. [19] оценили и модифицировали модель GAEA (Graphische Auslegung von Erdwärme Austauschern) и модель De Paepe–Janssens; Minaei и Safikhani [20] использовали преобразование Лапласа для вывода и решения уравнений управления воздушным потоком и почвой вокруг воздуховодов.Предполагается, что игнорирование теплового насыщения грунта приведет к увеличению тепловых характеристик системы; Су и др. [21] разработали последовательный метод расчета, основанный на соответствующей дискретной схеме, для подмодели воздуха и подмодели почвы соответственно с одномерной подмоделью неявной нестационарной конвекции и диффузии; Кумар и др. [22, 23] разработали искусственную нейронную сеть и генетические алгоритмы для оптимизации входных переменных системы EAHE и оценили влияние различных факторов, участвующих в уравнении энергетического баланса, на глубину залегания подземных воздуховодов посредством анализа чувствительности для анализа «пассивного » производительность отопления и охлаждения зданий.Родригес и др. и Аманович и др. [24, 25] использовали численное моделирование для изучения влияния различных компоновок горизонтальных каналов на характеристики теплопередачи системы EAHE.

В настоящее время исследования системы EAHE в основном сосредоточены на горизонтальных воздуховодах длиной в основном 50–100 м и заглубленными на глубину 2–5 м под землей [26, 27]. Данные показали, что суточные изменения температуры поверхности на глубине не глубже 0,5 м, а кратковременные изменения температуры затухают на глубине около 1 м под землей.Тепловая инерция почвы будет препятствовать и задерживать передачу колебаний поверхностной температуры вглубь почвы. В результате на температуру неглубокого грунта влияет температура поверхности, и она будет меняться в зависимости от внешних метеорологических условий, сезонов и поверхностных условий. Хотя почва на этой глубине относительно стабильна в краткосрочном периоде, она обычно делает температуру почвы на этой глубине выше летом и ниже зимой [28]. Многие исследователи занимались этим вопросом.Белатраш и др. [29] установили, что в некоторых районах Алжира температура почвы на глубине 5 м в течение года колеблется от 25°С до 28°С. После применения системы EAHE на этой глубине почвы минимальная температура воздуха на выходе при летнем охлаждении выше 25°C. Когда глубина заглубленных труб менее 5 м, температура воздуха на выходе из системы будет увеличиваться по мере повышения температуры почвы. В районе Бхопала в Индии Soni et al. [30] установили, что на глубине 2,7 м температура почвы близка к 30°С.При колебаниях температуры наружного воздуха от 37,5 до 46°С температура воздуха на выходе из системы ЭВП колеблется от 35,5 до 42°С. Очевидно, что применение системы EAHE с горизонтальной заглубленной трубой в районе с такой высокой температурой почвы приведет к более высокой температуре воздуха на выходе, поэтому в летнее время будет сложно обеспечить требования к температуре приточного воздуха внутри помещений. Однако по мере увеличения заглубленной глубины воздуховодов это вызовет такие проблемы, как увеличение объема строительства, более высокие затраты и большое количество занимаемых земель [31], которые обычно ограничивают применение системы EAHE в районах с плотной застройкой [31]. 28, 32].

Таким образом, эта статья будет разделена на три части для решения вышеуказанных проблем. Во-первых, был предложен новый тип системы вертикального теплообменника «земля-воздух» (VEAHE). Одновременно были созданы физическая модель и математическая модель системы VEAHE. Во-вторых, на экспериментальной платформе системы VEAHE была проверена точность математической модели системы VEAHE путем фактического измерения ее теплопередающей способности. Наконец, тепловые характеристики системы VEAHE были численно смоделированы и параметризованы.Результаты исследования послужили руководством и основой для его построения и применения. Блок-схема всей методологии показана на рисунке 1.


2. Описание системы VEAHE

Система VEAHE в основном состоит из вертикальных шахт, сливных труб, стояков, устройств для сбора конденсата и грунта обратной засыпки, как показано на рисунке. на рис. 2. Водосливы, стояки и устройства для сбора конденсата составляют вертикальную U-образную систему воздуховодов, в которой диаметры стояков и стояков одинаковы.Вертикальные шахты обеспечивают проход для вертикальной U-образной системы воздуховодов. После опускания системы вертикальных воздуховодов до определенного положения производится обратная засыпка исходного грунта. Вертикальные шахты в определенной степени играют роль в защите вертикальной системы воздуховодов. Устройства для сбора конденсата используются для сбора конденсата в летнее время, а избыток конденсата отводится насосами. Вертикальные шахты выполнены из железобетонных труб. Сливы и стояки могут быть изготовлены из нержавеющей стали, ковкого чугуна, полиэтилена, ПВХ и т.д.Устройства для сбора конденсата могут быть изготовлены из нержавеющей стали и ПВХ.


По сравнению с традиционной системой EAHE преимущество системы VEAHE заключается в том, что ее один вал занимает небольшую площадь (как правило, менее 1  м 2 ), что снижает затраты на строительство, повышая при этом гибкость применения в условиях плотной застройки. застроенные участки на земле; его глубина теплопередачи большая (обычно более 20 м), что значительно улучшает использование глубинной геотермальной энергии; он более способствует концентрированному отводу конденсата и в принципе исключает ухудшение качества воздуха за счет конденсата, остающегося на внутренней стенке воздуховодов.

3. Создание модели
3.1. Физическая модель

Красная пунктирная часть на рис. 2 взята за объект исследования системы VEAHE без учета влияния устройства для сбора конденсата на теплопередачу системы, что означает, что устройство для сбора конденсата играет роль только в подключении нисходящие с стояками. Физическая модель системы VEAHE показана на рисунке 3 на основе DesignModeler на платформе ANSYS Workbench.Он включает в себя три части: П-образную систему воздуховодов, засыпку вертикального ствола и участок грунта за его пределами. Параметры, вовлеченные в физическую модель системы VEAHE, отображаются в таблице 1.



8 9023 9

Параметры Unit Значение

Диаметр протоколов мм 150
Толщина каналов мм 4
Шаг 7 мм5
Глубина похороненных воздуховодов м 30
диаметр вертикальных валов мм 400
диаметр почвенного поля мм 2000
Толщина изоляции Слои мм мм 20
длина изоляционных слоев м 3

3.1.1. Создание сетки и проверка несоответствия

Физическая модель разделена тетраэдрическими сетками, которые подходят для сложных геометрических моделей или больших диапазонов, размеров и продолжительности процесса. По сравнению с шестигранными сетками тетраэдральные сетки более адаптируемы к физическим моделям и в основном используются для создания свободных сеток. В то же время шестигранные сетки будут иметь гораздо большее соотношение сторон, чем тетраэдрические сетки. Это соотношение сторон может повлиять на общую асимметрию сетки, тем самым препятствуя точности и сходимости численных расчетов.Физическая модель представляет собой сетку, состоящую из 2,93 млн ячеек с минимальным и максимальным размером элемента 0,2 м и 3,1 м соответственно, при скорости роста 1,2 и максимальной асимметрии сетки 0,84. Как правило, максимальная асимметрия менее 0,94 считается приемлемой точностью сетки. Окончательный результат деления показан на рисунке 4.


Приняв за эталон температуру воздуха на расстоянии 30  м от входа в систему VEAHE, сеточное деление физической модели исследуется для проверки нерелевантности, и результаты расчета показано на рисунке 5.Количество сеток зависит от размера сетки. В процессе увеличения количества сеток, после того как количество сеток достигает 3 миллионов, скорость изменения температуры в точке контроля становится медленной, и, наконец, количество сеток модели составляет около 3 миллионов.


3.2. Математическая модель

Программа ANSYS Fluent использовалась в исследовании, в котором применялся метод конечных объемов для преобразования основных уравнений в численно решаемые алгебраические уравнения.В численном моделировании для расчетов используется суперкомпьютерный центр, а в качестве системы диспетчеризации выбран Slurm. ЦП узла — Intel Xeon E5-2697R v4, частота — 2,3 ГГц, количество ядер на узел — 32, объем памяти — 128 ГБ. В процессе расчета значение, представленное каждой кривой, меньше 10 −6 , что можно рассматривать как сходимость расчета. Поэтому на ранней стадии используется временной шаг в 60 с, а позже — в 3600 с. Численное моделирование основано на следующих допущениях: (1) Отсутствует влияние вертикальной стенки шахты на теплопередачу грунта.Предположим, что теплопроводность стенки шахты соответствует теплопроводности грунта. (2) В процессе теплообмена воздух является несжимаемой жидкостью, а теплофизические свойства грунта и воздуха остаются постоянными. (3) Воздух в воздуховодах а внутренние стенки воздуховодов ориентированы на конвективный теплообмен, а грунт и внешние стенки воздуховодов — на теплопроводность. (4) На внутренних стенках воздуховодов нет влияния конденсации воздуха. (5) Изначально температура воздуховодов и грунтового слоя считаются равными без учета контактного термического сопротивления между ними.(6) Отсутствие влияния испарения и миграции воды в почве летом и промерзания почвы зимой на теплообмен.

Что касается допущения 1, как упоминалось выше, вал в основном поддерживает и защищает систему VEAHE, а эффект усиления или ослабления характеристик теплопередачи системы незначителен. Другими словами, если требования к сроку службы системы VEAHE в реальном процессе не учитываются, строительство шахты может быть отменено. Для допущения 4 воздух редко конденсируется на внутренних стенках воздуховода, но в основном только в условиях повышенной влажности летом, что составляет небольшую долю во всем рабочем цикле системы ВЕАХЭ.В то же время для конструкции на рис. 1 устройство для сбора конденсата могло бы избежать этого явления. Для предположения 6 испарение и миграция воды в почве летом и промерзание почвы зимой в основном происходят на мелководьях, на которые сильно влияет температура окружающей среды. Эти условия вряд ли приведут к снижению средней теплопроводности грунта. Изменения незначительно влияют на теплообмен между системой VEAHE и почвой.

3.2.1. Основные уравнения

Основные уравнения тепломассопереноса потока жидкости состоят из уравнения неразрывности, уравнения количества движения, уравнения энергии и уравнения реализуемости.

Уравнение неразрывности выглядит следующим образом: где (кг м −3 ) — плотность жидкости, (с) — время, (м/с) — вектор скорости потока, а (кг м −3  s −1 ) — исходный член массы.

Уравнение импульса выглядит следующим образом: где (кг м −3 ) — плотность жидкости, (Н м −2 ) — статическое давление жидкости, (с) — время, (Н м −3 ) — гравитационная сила тела в единице объема, (N m −3 ) — прочие элементы энергии, вызванные сопротивлением и энергией, (м/с) — вектор скорости потока, а (N m − 2 ) — тензор вязких напряжений, связанный с поверхностными силами на бесконечно малом элементе жидкости, который определяется формулой где (кг  м −1   с −1 ) — молекулярная вязкость, (м/с) — вектор скорости потока и является унитарным тензором.

Уравнение энергии выглядит следующим образом: где (кг м −3 ) – плотность жидкости, (с) – время, (м/с) – вектор скорости потока, (Н м − 2 ) — статическое давление жидкости, (°C) — температура, и (Дж кг −1 ), (Дж кг −1 ) и (Вт м −1  K −1 ) — полная энергия бесконечно малого элемента жидкости (включая внутреннюю энергию, кинетическую энергию и потенциальную энергию жидкости), энтальпия частиц и эффективная проводимость соответственно.Расчеты следующие: где (кг м −3 ) – плотность жидкости, (м/с) – скорость, (Н м −2 ) – статическое давление жидкости, (Дж кг − 1 ) – явная энтальпия, – массовая доля частиц , (Дж кг −1  K −1 ) – удельная теплоемкость частиц , – нижний предел температуры (), (Вт м −1  K −1 ) – турбулентная теплопроводность, определяемая в соответствии с принятой моделью турбулентности, основанной на модели турбулентности, выбранной пользователем, (кг м −3  с −1 ) – диффузионный поток частиц , и (Вт м -3 ) является источником энергии.

Учитывая, что турбулентность находится в состоянии течения, сложно решить основные уравнения. Турбулентность течет неравномерно и неравномерно. Эти свойства, отраженные в транспортном объеме, такие как массовая доля, импульс и скаляр вида, будут колебаться во времени и пространстве. Колебание вызывает пульсацию транспортного объема, а турбулентное движение усиливает совмещение потоков. Движение нерегулярное и случайное, но его статистическое среднее является регулярным и может быть описано уравнением.Следовательно, можно выбрать реализуемую модель, основанную на давлении, подмодель RANS, с улучшенной обработкой стенок и уравнением энергии. Добавленные выражения и уравнения передачи имеют следующий вид: где (кг м −3 ) – плотность жидкости, (с) – время, (кг м −1  с −1 ) – молекулярная вязкость , (m 2  s −2 ) – кинетическая энергия турбулентности, (m 2  s −3 ) – скорость турбулентной диссипации, – генерация кинетической энергии турбулентности под влиянием средних градиентов скорости, генерация кинетической энергии турбулентности, на которую влияет плавучесть, и являются определяемыми пользователем исходными условиями, показывают вклад флуктуирующего расширения в сжимаемой турбулентности в общую скорость диссипации и, как правило, являются константами, равными 1.4 и 1.9 соответственно, и – турбулентные числа Прандтля турбулентной кинетической энергии и скорости турбулентной диссипации соответственно. Константы в уравнениях определяются следующим образом:

3.2.2. Расчет исходной температуры почвы

Температурное поле почвы внутреннего слоя является функцией времени и пространства с совместным влиянием ее теплового баланса и тепловых свойств, и эту функцию можно записать в виде . При анализе исходной температуры невозмущенного грунта пласт рассматривается как своего рода полубесконечное твердое тело, и для расчета теплопроводности применяется закон Фурье.Для однородного и полубесконечного поля температур грунта с периодическими граничными условиями его можно описать одномерным дифференциальным уравнением теплопроводности следующим образом: где (°С) – избыточная температура, (с) – время, (м ) — глубина грунта, а (м 2 /ч) — скорость термодиффузии грунта.

После интегрирования и решения приведенной выше формулы можно получить температурное поле поверхности земли (полубесконечный объект) при периодическом воздействии.Выражение имеет следующий вид: где (ч) – период температурной волны, (м) – глубина почвы, (°С) – амплитуда температуры поверхности земли, (с) – время, (м 2 /ч) – коэффициент температуропроводности материала поверхности грунта.

Если взять в качестве частоты колебаний, то можно получить следующее уравнение:

Так как (°С) — значение избыточной температуры в определенный момент на определенной глубине поверхности земли, то имеет место следующее выражение:

Следовательно, температуру почвы на любой глубине и в любое время можно описать как где (°С) – амплитуда температуры поверхности земли, (°С) – среднегодовая температура поверхности земли, а (м 2 /ч) – коэффициент температуропроводности материала поверхности грунта.

3.2.3. Начальные и граничные условия

Начальное состояние системы VEAHE можно рассматривать как распределение температуры ее физической модели в начале численного моделирования. Температура воздуха в каналах считается такой же, как и окружающего грунта на той же глубине. Граничные условия системы VEAHE в основном включают следующие ситуации: (1) Температура на входе в систему такая же, как и температура на входе наружного воздуха.Поскольку солнечная радиация периодически меняется каждый день, температура воздуха имеет тенденцию к колебаниям. Поэтому необходимо провести подгонку кривой по данным температуры наружного воздуха ежечасно, составить функциональное выражение температуры, полученное в виде предустановленной макрофункции DEFINE_PROFILE, и загрузить его пользователю в пользовательской функции (UDF) с именем UDF в , чтобы определить граничные условия температуры на входе воздуховодов. (2) Как упоминалось выше, на поверхность грунта влияет множество факторов, поэтому его можно упростить до теплового граничного условия для одной стены, на которое влияет только температура наружного воздуха и определяется UDF в .(3) Границы выхода системы такие же, как у воздуха. Воздух в воздуховодах считается несжимаемой жидкостью, давление воздуха на выходе неизвестно, а движение воздуха находится в стадии полного развития, поэтому граничным условием выхода является член свободного истечения. (4) Принимая с учетом вертикального распределения температуры грунта составить уравнение (12) в виде предустановленной макрофункции DEFINE_INIT и загрузить ее в УДФ. В уравнении значения , , и соответственно взяты из исследований, проведенных на локальных территориях.Эта функция, UDF , почва , используется для инициализации ненарушенного исходного поля температуры почвы, которое действует на все поле почвы без какого-либо возвращаемого значения. Таким образом, определяется граничное условие температуры почвы.

4. Проверка модели

Чтобы проверить правильность и надежность математической модели, Liu et al. [33] построили экспериментальную платформу системы VEAHE в Чанша, провинция Хунань, как показано на рисунке 6, где диаметр воздуховода составлял 219 мм, глубина воздуховода 15.5 м, шаг 681 мм, диаметр вала 1 м. Чтобы конкретно изучить фактические тепловые характеристики системы VEAHE, эксперимент проводился с 20 августа по 24 августа летом и с 30 декабря по 3 января следующего года (субтропический муссонный климат [34]). Температура воздуха на выходе определялась и записывалась при постоянном объеме воздуха (0,047 кг/с).


Летом температура наружного воздуха колебалась в пределах 27.0 и 39,0°С. Общая средняя температура составила 32,3°С, а средняя температура воздуха на выходе после теплообмена системой VEAHE составила 23,5°С. Кроме того, среднесуточная разница температур наружного воздуха составила 10,6°C, после применения системы она снизилась до 1,3°C, как показано на рис. 7(a). В зимних условиях температура наружного воздуха колебалась от 3,0 до 15,0°С, а общая средняя температура составила 7,3°С. После теплообмена системы VEAHE средняя температура воздуха на выходе поднялась до 16.7°С. Кроме того, среднесуточная разница температур наружного воздуха составила 6,8°С, а после применения системы она снизилась до 1,0°С, как показано на рисунке 7(б). Приведенные выше данные показали, что система VEAHE оказывает значительное охлаждающее или согревающее действие при высокой или низкой температуре наружного воздуха.

УДФ в и УДФ почвы были загружены для расчета температуры на входе в систему VEAHE и исходной температуры почвы соответственно. Затем в течение 96 последовательных часов в системе проводился имитационный расчет.Результаты моделирования показали, что средние температуры воздуха на выходе из системы летом и зимой составляют 21,6°С и 15,5°С соответственно. Погрешности максимальных абсолютных значений системы летом и зимой составили 1,9°С и 1,2°С, а относительные ошибки максимальных абсолютных значений 8,1% и 7,2% соответственно. На рис. 7 показано сравнение результатов численного моделирования с экспериментальными данными. На рис. 8 показано распределение температуры окружающего грунта после теплопередачи системы.Таким образом, можно сделать вывод, что численная модель системы VEAHE верна, и ее можно использовать для прогнозирования и анализа тепловых характеристик системы в будущих исследованиях.

5. Анализ факторов, влияющих на тепловые характеристики системы VEAHE

В качестве примера для исследования был выбран Пекин, типичный город холодных регионов. По метеорологическим параметрам Пекина для подгонки кривой были выбраны часовые температуры местной зимы и лета в течение семи дней.Результаты подходящих приведены на рисунке 9. Основные физические значения параметров, участвующие в системе VEAHE 2.

-1 9027
Параметры Устройство Значение

Материал воздуховода W M -1 K -1 K -1 0.42
Изоляционный материал W M -1 K -1 0.024
Почва термальная проводимость W M -1 K -1 K -1 1.46 9021 9
219 M 2 / H 0.00318
Удельная теплоемкость почвы J KG -1 K -1 K -1 1260
кг м -3 1312 9021 9
Воздушная скорость м / с 3

Обычно для инженерного расчета необходимо рассчитывать только условия эксплуатации самого холодного (или самого жаркого) месяца.Поэтому для исследования в данной статье уравнение режима работы в самый холодный месяц можно упростить следующим образом: где , , и  m 2 /ч, а в это время . Таким образом, приведенное выше уравнение можно упростить как

Уравнение режима работы в самый жаркий месяц можно упростить как

5.1. Влияние параметров воздуховодов
5.1.1. Влияние материалов воздуховодов

При неизменности других параметров четыре различных материала воздуховодов, включая ковкий чугун, нержавеющую сталь, полиэтилен и ПВХ, оказывают влияние, показанное на рис. 10, на температуру на выходе из системы зимой и летом.Теплопроводность четырех типов воздуховодов составляет 45 (Вт м -1  К -1 ), 16,2 (Вт м -1  К -1 ), 0,42 (Вт м -1    К -1 ) и 0,14 (Вт м -1  К -1 ) соответственно.

Для зимних условий эксплуатации средние температуры воздуха на выходе из систем 4-х типов составляют 9,5°С, 9,5°С, 9,3°С и 9,1°С соответственно. Температура воздуха на выходе из системы увеличивается с ростом теплопроводности воздуховодов, а с увеличением последних скорость роста первых имеет тенденцию к снижению.Следовательно, использование воздуховодов с высокой теплопроводностью для повышения эффективности теплопередачи не имеет большого значения. На рис. 10(а) различные материалы воздуховодов оказывают незначительное влияние на температуру воздуха на выходе. На рисунке 10(а) чем ниже температура воздуха на входе, тем резче повышается температура через систему VEAHE и тем эффективнее будет теплообмен. Система VEAHE играет эффективную роль в стабилизации и подавлении колебаний температуры воздуха на входе, и этот эффект со временем улучшается.В инженерных приложениях из-за высокой стоимости металлических воздуховодов со строгими требованиями к конструкции ПЭ или ПВХ могут быть вероятным выбором материалов воздуховодов, что совпадает с выводами, приведенными в работе [2, 35].

Условия эксплуатации летом показаны на рис. 10(b), и здесь обсуждение повторяться не будет.

5.1.2. Влияние шагового расстояния

При прочих неизменных параметрах и стояках без изоляционных слоев, 6 различных шагов, включая 1.1 D, 1,2 D, 1,3 D, 1,4 D, 1,5 D и 1,6 D (где D представляет собой диаметр воздуховодов) оказывают влияние, показанное на рисунке 11, на температуру воздуха на выходе из системы зимой и летом.

Для зимних условий эксплуатации при шагах шага от 1,1D до 1,6D средние температуры воздуха на выходе из системы составляют 8,4°С, 8,6°С, 8,7°С, 8,9°С, 9,0° C и 9,1°C, а температура воздуха на выходе воздуха увеличивается по мере увеличения шагового расстояния.Это связано с тем, что при малом расстоянии шага воздух с низкой температурой на входе в стояк будет в некоторой степени охлаждать горячий воздух на выходе из стояка, тем самым влияя на температуру воздуха на выходе. По мере постепенного увеличения расстояния шага это влияние будет постепенно уменьшаться. На рис. 11(а) различные расстояния между шагами оказывают незначительное влияние на температуру воздуха на выходе. Из-за увеличения шага увеличивается стоимость бурения.Не рекомендуется увеличивать дистанцию ​​шага. В практических инженерных приложениях изоляционные слои могут быть уложены на стояки на глубине 3 м, чтобы уменьшить влияние водосточных труб на стояки. (детали подробно описаны в 5.3 для влияния изоляционного слоя на характеристики теплопередачи системы). Между тем, учитывая удобство укладки изоляционных слоев, в практических инженерных приложениях целесообразно шаговое расстояние 1,2-1,3 D.

Условия эксплуатации летом показаны на рис. 11(b), и здесь обсуждение повторяться не будет.

5.1.3. Влияние диаметров воздуховодов

При неизменных других параметрах и стояках без изоляционных слоев 7 различных диаметров воздуховодов, включая 100 мм, 120 мм, 150 мм, 180 мм, 200 мм, 250 мм и 300 мм, оказывают влияние, показанное на рис. Рисунок 12 по температуре воздуха на выходе из системы зимой и летом.

Для условий эксплуатации зимой средние температуры на выходе систем с воздуховодами 7 различных диаметров равны 11.0°С, 10,5°С, 9,3°С, 8,1°С, 7,4°С, 5,6°С и 4,5°С соответственно. Температура воздуха на выходе из системы снижается по мере увеличения диаметра воздуховодов. На рис. 12(а) различные диаметры воздуховодов оказывают существенное влияние на температуру воздуха на выходе. Чем меньше диаметр воздуховода, тем резче будет повышаться температура и тем устойчивее колебания температуры воздуха на выходе. При диаметре 250 мм явно увеличивается амплитуда колебаний температуры воздуха на выходе.Хотя меньший диаметр воздуховода подает в систему больше тепла, он вряд ли может удовлетворить потребность в свежем воздухе в помещении. В то же время больший диаметр воздуховода снизит температуру на выходе и принесет огромные первоначальные инвестиции в систему. Следовательно, с учетом общей экономичности системы в практических инженерных приложениях целесообразно выбирать диаметр воздуховода 150–250 мм.

Условия эксплуатации в летнее время показаны на рис. 12(b), и здесь обсуждение повторяться не будет.

5.1.4. Влияние заглубленной глубины воздуховодов

При неизменности других параметров 7 различных глубин заглубления воздуховодов, включая 0 м, 25 м, 30 м, 35 ​​м, 40 м, 45 м и 50 м, оказывают влияние, показанное на рисунке 13, на температура воздуха на выходе из системы зимой и летом.

Для условий эксплуатации зимой средние температуры на выходе из систем с заглубленными на 7 глубин воздуховодами составляют 7,5°С, 8,6°С, 9,3°С, 9,8°С, 10,1°С, 10,3°С и 10.5°С соответственно. Температура воздуха на выходе из системы увеличивается по мере увеличения глубины залегания воздуховодов. На рис. 13(а) разная глубина заглубления воздуховодов оказывает существенное влияние на температуру воздуха на выходе. Чем глубже проложены воздуховоды, тем резче будет повышаться температура и тем устойчивее колебания температуры воздуха на выходе при изменении температуры на входе. С увеличением глубины заглубленных воздуховодов и увеличением площади теплообмена теплообмен усиливается.Учитывая, что температура грунта на выходе увеличивается менее резко, чем глубина каналов, температура воздуха возрастает с увеличением глубины каналов все менее и менее резко (при увеличении глубины заглубленных каналов с 20 м до 30 м среднее температура на выходе повышается на 1,6°С. При увеличении глубины от 40 м до 50 м средняя температура увеличивается соответственно на 0,4°С). Увеличение глубины заглубленных воздуховодов приведет к увеличению затрат на бурение и прокладку воздуховодов. Это неэффективный способ просто увеличить глубину для более высокой температуры на выходе.Поэтому целесообразно выбирать глубину 30–40 м в холодных регионах или 40–50 м в районах с сильным холодом, в практических инженерных приложениях.

Условия эксплуатации летом показаны на рис. 13(b), и здесь обсуждение повторяться не будет.

5.2. Влияние скорости воздуха в воздуховодах

С другими параметрами без изменений, 7 различных скоростей воздуха в воздуховодах, включая 3 м/с, 4 м/с, 5 м/с, 6 м/с, 7 м/с, 8 м/с, и 9 м/с оказывают влияние, показанное на рис. 14, на температуру воздуха на выходе из системы зимой и летом.

Для условий эксплуатации зимой средние температуры на выходе из систем при 7 скоростях воздуха составляют 9,3°С, 8,5°С, 7,7°С, 7,0°С, 6,4°С, 5,9°С, 5,4°С С соответственно. Температура воздуха на выходе из системы снижается по мере увеличения скорости воздуха. На рис. 14(а) различные скорости воздуха в воздуховодах оказывают существенное влияние на температуру воздуха на выходе. Чем быстрее течет воздух в воздуховодах, тем менее резко повышается температура. При этом амплитуда суточных колебаний температуры воздуха на выходе увеличивается с ростом скорости воздуха.При одинаковом объеме теплоотдачи на единицу площади воздуховодов, чем быстрее будет течь воздух при большем объеме воздуха, тем меньше будет разница между температурой на входе и выходе. Теплопередача между воздухом в воздуховодах и почвой связана с продолжительностью теплообмена. Увеличение скорости воздуха сократит время теплообмена в воздуховодах и снизит температуру воздуха на выходе. Более низкая скорость воздуха приведет к более высокой температуре воздуха с меньшими колебаниями на выходе, что улучшит тепловой комфорт свежего воздуха, подаваемого в помещения.Однако, поскольку скорость воздуха уменьшается с уменьшением объема воздуха, совместимое количество вертикальных шахт будет увеличиваться, чтобы удовлетворить потребности в объеме свежего воздуха с большими затратами на инвестиции. Поэтому необходимо добиться разумного баланса между температурой воздуха на выходе и потребностями в объеме воздуха. В реальных инженерных приложениях скорость воздуха целесообразно поддерживать на уровне 3–7  м/с, чтобы обеспечить объем воздуха одной скважины, а также температуру воздуха на выходе из системы.

Условия эксплуатации летом показаны на рис. 14(b), и здесь обсуждение повторяться не будет.

5.3. Влияние изоляционных слоев
5.3.1. Влияние толщины изоляционных слоев

Как упоминалось ранее, укладка изоляционных слоев на выходе из стояков способствует повышению температуры воздуха на выходе. При неизменных других параметрах 5 толщин изоляционных слоев различных видов, включая 0 мм, 10 мм, 20 мм, 30 мм и 40 мм, оказывают влияние, показанное на рисунке 15, на температуру воздуха на выходе из системы зимой и летом.

Для зимних условий эксплуатации средние температуры на выходе из систем с 5 слоями изоляции различной толщины составляют 8,7°С, 9,2°С, 9,5°С, 9,3°С и 9,0°С соответственно. Температура воздуха на выходе из системы сначала повышается, а затем снижается при увеличении толщины слоев изоляции. Экономичная толщина изоляционного слоя соответствует основной теории теплопередачи. На рис. 15(а) изоляционные слои влияют на температуру воздуха на выходе из системы, не только снижая влияние повторного охлаждения неглубокого грунта вблизи земли, но и интерференцию нагрева или охлаждения, вызванную близким уклоном. расстояние.

Условия эксплуатации летом показаны на рис. 15(b), и здесь обсуждение повторяться не будет.

5.3.2. Влияние длины изоляционных слоев

При прочих неизменных параметрах 6 длин изоляционных слоев различных видов, включая 2 м, 4 м, 6 м, 8 м, 10 м и 12 м, оказывают влияние, показанное на рисунке 16, на температура воздуха на выходе из системы зимой и летом.

Для условий эксплуатации зимой средние температуры на выходе систем с изоляционными слоями 7 различной длины равны 8.7°С, 8,9°С, 9,2°С, 8,5°С, 8,3°С и 8,2°С соответственно. Температура воздуха на выходе из системы сначала повышается, а затем снижается при увеличении длины слоев изоляции. На рис. 16(а) разная длина изоляционного слоя оказывает существенное влияние на температуру воздуха на выходе, и существует относительно экономичная длина изоляционного слоя. Если длина изоляционных слоев слишком мала, температура воздуха в стояках будет выше, чем в окружающей неглубокой почве, что приведет к потерям тепла воздуха, что повлияет на температуру воздуха на выходе.Если длина изоляционных слоев слишком велика, температура воздуха в стояках будет ниже, чем в окружающем глубинном грунте, что повлияет на дальнейший нагрев грунтом. Следовательно, в реальных инженерных приложениях целесообразно выбирать длину изоляционных слоев в пределах 2–4 м.

Условия эксплуатации летом показаны на рис. 16(b), и здесь обсуждение повторяться не будет.

5.4. Влияние типов грунтов

Грунты разных типов различаются по влажности, степени уплотнения, плотности, теплопроводности, удельной теплоемкости и другим параметрам.Физические свойства грунта 5 различных типов представлены в таблице 3. При неизменности других параметров грунт 5 типов оказывает влияние, показанное на рисунке 17, на температуру воздуха на выходе из системы зимой и летом.



Тип почвы Плотность (кг м -3 ) Теплопроводность (W M -1 K -1 )

Плотная глина (влажность 15%) 1925 1.7
густой глины (влажность 5%) 1925 1.2 9021 9 1.2
легкая глина (влага 5%) 1285 0,7
герметичный песок (влага 5%) 1925 2.2 2.2 2.2
Световой песок (влага 5%) 1285 1285 1.1

Результаты показали, что разные типы почв оказывают значительное влияние на тепловую передачу производительность системы VEAHE.На рисунке 17(а) для условий эксплуатации зимой чем больше теплопроводность грунта, тем выше будет температура воздуха на выходе из системы. Чем больше влаги содержит грунт из плотной глины, тем выше будет температура воздуха на выходе из системы. При одинаковом содержании влаги в почве, чем уплотнен грунт, тем выше будет температура воздуха на выходе из системы. Почва с более высокой теплопроводностью, большей влажностью и более высокой степенью уплотнения может повышать температуру воздуха на выходе, что согласуется с влиянием физических параметров почвы на систему ЭАГЭ, описанной в [36, 37].

Условия эксплуатации летом показаны на рис. 17(b), и здесь обсуждение повторяться не будет.

6. Заключение

В данной статье предлагается новый тип системы VEAHE и разрабатывается ее математическая модель. По сравнению с традиционной системой EAHE преимущество системы VEAHE заключается в том, что она повышает применимость популяризации и применения в районах с высокой плотностью застройки. Это позволяет избежать влияния низкой температуры почвы на ее тепловые характеристики, вызванного внешними факторами окружающей среды, а также повышает ее применимость в районах, подверженных конденсации, таких как высокая температура и высокая влажность летом.Результаты численного исследования системы VEAHE можно резюмировать следующим образом: (1) система VEAHE обладает хорошей термоадаптируемостью на открытом воздухе; чем ниже температура наружного воздуха зимой (или выше температура наружного воздуха летом), тем резче повышается (или понижается) температура воздуха на выходе из системы ВЕАХЕ и тем продуктивнее будет теплоотдача системы. Система VEAHE играет эффективную роль в стабилизации и подавлении колебаний температуры наружного воздуха, и с течением времени этот эффект становится все более и более очевидным.Следовательно, система больше подходит для предварительного обогрева свежим воздухом зимой в суровых холодных и холодных районах, а также играет важную роль в предварительном охлаждении свежим воздухом летом и защите от холода зимой в жаркое лето и теплую зиму. областей, а также областей с жарким летом и холодной зимой. (2) В практических инженерных приложениях необходимо учитывать влияние различных параметров на тепловые характеристики системы VEAHE, а также требования к объему свежего воздуха, требования к температуре воздуха и инвестиционные затраты следует рассматривать всесторонне.Поэтому для воздуховода рекомендуется использовать полиэтилен или ПВХ. Глубина воздуховода в холодных районах составляет 30–40 м (в районах с сильным холодом она может быть увеличена до 40–50 м), диаметр воздуховода – 150–250 мм.

Leave Comment

Ваш адрес email не будет опубликован.