Реферат Теплосбережение в гражданских зданиях
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Министерство образования и науки Украины
Одесская государственная академия строительства и архитектуры
Институт инженерно-екологических систем.
Кафедра отопления, вентиляции и охраны воздушного бассейна.
Курсовой проект
«Теплосбережение в гражданских зданиях »
Выполнил: студент гр. ТВ – 385
Бойко Вадим №28007
Проверил : асистент кафедры ОВ
Поломаный А. А.
Одесса 2010г.
Содержание
1. Общие положения
2. Исходные данные проектирования
3. Расчет теплопоступлений от солнечной радиации на поверхность
гелиоприемника
4. Расчет теплопоступления от солнечной радиации на поверхность гелеоприемника
5. Определение необходимой площади коллектора гелиоприемника
6. Расчет гелиоустановки
1.
Общие положення
Вьполнение проекта имеет цель углубить и закрепить знання, полученные на лекционннх и практических занятиях, научить студентов пользоваться справочными и нормативними материалами. Дать возможность студентам приобрести навики в расчетных, конструкторских и проектних разработках систем теплозащиты и систем использования альтернативних источников тепловой знергии. В процессе проектирования студент должен уметь пользоваться конспектом лекций, учебниками, справочной литературой, действующими нормативними материалами, а также альбомами существуюпщх стандартних уз лов и нових технических решений. Иметь навики работы на ЗВМ и уметь использовать пакети расчетных прикладних програми передових фирм Европн.
Все принципиальнне решения в проекте должны отвечать современним требованиям и положенням действующих нормативов в Украине.
Руководитель проекта должен оказнвать методическую помощь студенту: направлять в правильное русло, проверять расчеты и обьяснять характер допущенных ошибок.
Цель проекта
Разработать гелиосистему горячего водоснабжения и показать экономию теплоресурсов.
2. Исходные данные проектирования
2.1 Климатическая характеристика района строительства
| Город и условия експлуатации ограждения | tн,ºС | tх.с,ºС | tо.п,ºС | n. дней | ωв,м/с |
| Москва.Б | -25 | -32 | -3,2 | 205 | 3,4 |
2.2 Среднемесячное суточное поступление суммарной Е и диффузной солнечной радиации, МДж/(м2 день), на горизонтальную поверхность, коэффициент ясности атмосферы Кя, и температура наружного воздуха Тв, ºС
| Месяц | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| E | 1,89 | 4,47 | 9,31 | 13,34 | 18,63 | 19,74 | 19,17 | 15,12 | 10 | 4,86 | 2,22 | 1,35 |
| ED | 1,75 | 3,28 | 5,94 | 7,51 | 8,31 | 9,73 | 10,26 | 8,1 | 6,12 | 3,24 | 1,53 | 1,08 |
| Kя | 0,33 | 0,4 | 0,49 | 0,46 | 0,5 | 0,48 | 0,49 | 0,47 | 0,42 | 0,37 | 0,33 | 0,31 |
| Tв | -10,5 | -9,7 | -4,7 | 4 | 11,7 | 16 | 18,3 | 16,3 | 10,7 | 4,1 | -2,5 | -7,8 |
2.3 Исходные данные по конструкции стены
| № | Материалы | Плотность ρ, кг/м3 | Теплопровод. λ, Вт/м2 ºС | Толщина δ, м |
| 1 | Сухая штукатурка | 800 | 0,21 | 0,03 |
| 2 | Туфобетон | 1800 | 0,99 | 0,15 |
| 3 | Минвата | 75 | 0,064 | 0 |
| 4 | Туфобетон | 1800 | 0,99 | 0,15 |
2.4 Основные характеристики КСЕ
| Тип КСЕ | η0 | Кк, Вт/(м2 ºС) | α1 х 10-3 | α2 х 10-6 |
| НПК-1 | 0,78 | 8 | 10,7 | 29,3 |
2.5 Коэффициент пересчета прямой солнечной радиации, Rп, с горизонтальной на наклонную поверхность при азимуте поверхности, А=0
| Rп | Широта,град. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 55 | 4,94 | 3,06 | 1,92 | 1,25 | 0,93 | 0,81 | 0,86 | 1,09 | 1,6 | 2,6 | 4,3 | 5,85 |
2.6 Дополнительные данные к заданию
| tв | φ | Высота окна | Количество человек |
| 17 | 50 | 1,5 | 11 |
1.
Определение годовой тепловой нагрузки здания
Тепловая нагрузка здания складывается из нагрузки на отопление и горячее
водоснабжение.
Определяем ежемесячную нагрузку здания на горячее водоснабжение из формулы 1.1, МДж/ месяц.
где tі - средняя температура наружного воздуха в расчетный месяц ;
Nі - число дней в расчетном месяце;
Ро -число жильцов в здании;
с - теплоемкость воды (4186 Дж/кг гр);
Тгв - нормативная температура горячей воды (55 ºС);
n - продолжительность отопительного периода, суток.
Расчет нагрузки на отопление ведется только при tв < 8 ºС. Значения, полученные по формулам 1.1 для каждого месяца года сводим в таблицу 1
Таблица 1. Теплопотребление зданием по месяцам года, QT ,МДж/месяц.
| № | Месяц | Nі | Δt | Q |
| 1 | январь | 31 | 35 | 3211 |
| 2 | февраль | 28 | 35 | 2900 |
| 3 | март | 31 | 35 | 3211 |
| 4 | апрель | 30 | 35 | 3108 |
| 5 | май | 31 | 35 | 3211 |
| 6 | июнь | 30 | 35 | 3108 |
| 7 | июль | 31 | 35 | 3211 |
| 8 | август | 31 | 35 | 3211 |
| 9 | сентябрь | 30 | 35 | 3108 |
| 10 | октябрь | 31 | 35 | 3211 |
| 11 | ноябрь | 30 | 35 | 3108 |
| 12 | декабрь | 31 | 35 | 3211 |
2.
Расчет теплопоступлений от солнечной радиации на поверхность
гелиоприемника
Определяем коэффициент пересчета суммарной солнечной радиации с горизонтальной на наклонную поверхность Ri, по каждому месяцу года.
Ri = (1-Ед/Е) × Rп +(1+cosβ) ×Ед/2Е + ρ1× (1-cos β)/2 (2.1)
где Rп - коэффициент пересчета прямой солнечной радиации;
ρ1 - коэффициент отражения солнечных лучей от поверхности земли летом,
ρ1=0,2;
β = φ - угол наклона коллектора к горизонту;
Вычисляем, помесячно, значение среднесуточного удельного поступления
суммарной солнечной радиации на наклонную поверхность гелиоприемника,
Eкi, МДж /м2 день.
Eki=Ri×Ei (2.2)
Определяем среднюю критическую плотность теплового потока солнечной радиации, при которой КПД гелиоприемников больше 10 %, МДж /м2 день.
Iкр = Кк (Тбк-Тi ) ×24×3600 / ((ηо - η min) ×1000000) (2.3)
где Кк, η0- технические характеристики гелиоприемника;
η min - минимальный КПД гелиоприемника (η min =0.1);
Тбк- температура воды в баке-аккумуляторе, Тбк=20 ºС;
Ti - температура наружного воздуха в расчетный месяц
Результаты расчетов по каждому месяцу года сводим в таблицу 2, причем если
Ек < Iкр, то гелиоприемник не работает.
Таблица 2. Теплопоступления на поверхность гелиоприемника
| № | Месяц | Ni | tі | Е | Ед | Rп | R | Ек | Ікр | Отметка о работе |
| 1 | январь | 31 | -10,5 | 1,89 | 1,75 | 4,94 | 1,38 | 2,61 | 31,0 | Не работает |
| 2 | февраль | 29 | -9,7 | 4,47 | 3,28 | 3,06 | 1,65 | 7,37 | 30,2 | Не работает |
| 3 | март | 31 | -4,7 | 9,31 | 5,94 | 1,92 | 1,43 | 13,34 | 25,1 | Не работает |
| 4 | апрель | 30 | 4 | 13,34 | 7,51 | 1,25 | 1,18 | 15,75 | 16,3 | Не работает |
| 5 | май | 31 | 11,7 | 18,63 | 8,31 | 0,93 | 0,97 | 17,98 | 8,4 | Работает |
| 6 | июнь | 30 | 16 | 19,74 | 9,73 | 0,81 | 0,93 | 18,28 | 4,1 | Работает |
| 7 | июль | 31 | 18,3 | 19,17 | 10,26 | 0,86 | 1,03 | 19,69 | 1,7 | Работает |
| 8 | август | 31 | 16,3 | 15,12 | 8,1 | 1,09 | 0,98 | 14,86 | 3,8 | Работает |
| 9 | сентябрь | 30 | 10,7 | 10 | 6,12 | 1,60 | 1,33 | 13,33 | 9,5 | Работает |
| 10 | октябрь | 31 | 4,1 | 4,86 | 3,24 | 2,60 | 1,63 | 7,94 | 16,2 | Не работает |
| 11 | ноябрь | 30 | -2,5 | 2,22 | 1,53 | 4,30 | 2,09 | 4,63 | 22,9 | Не работает |
| 12 | декабрь | 31 | -7,8 | 1,35 | 1,08 | 5,85 | 2,04 | 2,76 | 28,3 | Не работает |
3.
Определение необходимой площади коллектора гелиоприемника
Вычисляем погодный коэффициент, Рі и показатель использования солнечной энергии Ф, по каждому месяц)'- года, согласно формулам
Pi = (Ti ба-Ті)/ Кя (3.1)
Фі=1-α1×Р1 + α2×Р2 (3.2)
где Кя - коэффициент ясности атмосферы ;
α1, α2 - оптические коэффициенты выбранного гелиоприемника .
Находим удельную теплопроизводительность гелиоприемника по каждому
месяцу, МДж /м2 месяц.
Определяем необходимую площадь коллектора гелеоприемника, А, м2
где
Значения q
Таблица
3.
Расчет удельной теплопроизводительности гелиоприемника
| № | Месяц | Ni | tі | Ек | Кя | Р | Ф | Iкр | q | q полезн |
| 1 | январь | 31 | -10,5 | 2,61 | 0,33 | 92,42 | 0,26 | 31,00 | 16,47 | 0,00 |
| 2 | февраль | 29 | -9,7 | 7,37 | 0,4 | 74,25 | 0,37 | 30,19 | 61,18 | 0,00 |
| 3 | март | 31 | -4,7 | 13,34 | 0,49 | 50,41 | 0,54 | 25,11 | 172,62 | 0,00 |
| 4 | апрель | 30 | 4 | 15,75 | 0,46 | 34,78 | 0,66 | 16,26 | 244,50 | 0,00 |
| 5 | май | 31 | 11,7 | 17,98 | 0,5 | 16,60 | 0,83 | 8,44 | 361,06 | 361,06 |
| 6 | июнь | 30 | 16 | 18,28 | 0,48 | 8,33 | 0,91 | 4,07 | 390,56 | 390,56 |
| 7 | июль | 31 | 18,3 | 19,69 | 0,49 | 3,47 | 0,96 | 1,73 | 458,52 | 458,52 |
| 8 | август | 31 | 16,3 | 14,86 | 0,47 | 7,87 | 0,92 | 3,76 | 329,76 | 329,76 |
| 9 | сентябрь | 30 | 10,7 | 13,33 | 0,42 | 22,14 | 0,78 | 9,45 | 242,46 | 242,46 |
| 10 | октябрь | 31 | 4,1 | 7,94 | 0,37 | 42,97 | 0,59 | 16,16 | 114,07 | 0,00 |
| 11 | ноябрь | 30 | -2,5 | 4,63 | 0,33 | 68,18 | 0,41 | 22,87 | 44,10 | 0,00 |
| 12 | декабрь | 31 | -7,8 | 2,76 | 0,31 | 89,68 | 0,28 | 28,26 | 18,41 | 0,00 |
| 1782,36 | ||||||||||
Ек< Ікр не работает q полезн = 0 , в противном случае q полезн = q гуд,
Определяем количество тепловой энергии, трансформированное коллектором гелиоприемников в год, ΣQс, МДж/год.
ΣQc = A× qмайполез (3.5)
Результаты расчетов представим в таблице 4
Таблица 4. Теплопроизводитедьность гелиоколлектора, Qполезная, МДж / месяц
| № | Месяц | Qc | | tг | Qполезная | ||
| 1 | январь | 0,00 | 3211 | - | 0,00 | ||
| 2 йл | февраль | 0,00 | 2900 | - | 0,00 | ||
| 3 | март | 0,00 | 3211 | - | 0,00 | ||
| 4 | апрель | 0,00 | 3108 | - | 0,00 | ||
| 5 | май | 5319,8 | 3211 | 26,44 | 3211 | ||
| 6 | июнь | 5819,3 | 3108 | 27,20 | 3108 | ||
| 7 | июль | 6831,9 | 3211 | 28,18 | 3211 | ||
| 8 | август | 4913,42 | 3211 | 25,88 | 3211 | ||
| 9 | сентябрь | 3612,25 | 3108 | 24,47 | 3108 | ||
| 10 | октябрь | 0,00 | 3211 | - | 0,00 | ||
| 11 | ноябрь | 0,00 | 3108 | - | 0,00 | ||
| 12 | декабрь | 0,00 | 3211 | - | 0,00 | ||
| 37809 | |||||||
Примечание: Если Qc>
Строим график изменения теплопотребления и теплопоступления системы «здание-гелиоустановка». Рисунок 1.
Рисунок 1. Теплопотребление и теплопоступления в системе
Qc - Поступление тепла от солнечной радиации.
4. Расчет гелиоустановки
Гелиоустановка предназначена для снабжения здания теплом, которое потребляют системы горячего водоснабжения здания. Как видно из рисунка 1, количество теплоты, которое вырабатывает гелиоустановка, вполне достаточно для покрытия тепловых нагрузок здания более чем в шести месяцах года. Установка состоит их следующего оборудования: коллектора гелиоприемников, трубопроводов первого контура, баков-аккумуляторов с теплообменниками, циркуляционного насоса, расширительного бака и системы автоматики управления.
В проекте необходимо подобрать и скомпоновать основное оборудование установки.
4.1. Конструирование и расчет коллектора гелиоприемников
Задаемся числом гелиоприемников в одном блоке (2x3 штуки). Площадь одного
гелиоприемника fi = 1 м2. Два гелиоприемника соединены последовательно в узел. Три узла собраны в блок по параллельной схеме. Следовательно, площадь одного блока будет равна Fб = 6 м2 .
Согласно рекомендациям [2], расход воды, проходящий через один гелиоприемник должен быть не менее 54 Кг/ч [2]. Тогда, через каждый узел гелиоприемников соединенных последовательно, должно проходить 54 Кг/ч, а через весь блок, где эти три узла соединены последовательно, 162 Кг/ч.
Общее количество блоков в коллекторе
M=A/Fб = 14,9/6=2 шт (4.1)
Так как все блоки соединены по параллельной схеме, общий расход теплоносителя в системе составит G=M ×162 Кг/ч.
Ожидаемая температура воды на выходе из коллектора может быть определена из выражения:
tг = Тбк + fi×3× q гуд ×106/ (4186×54×8×N) (4.2)
В формуле принято, что вода проходит через два гелиоприемника соединенных последовательно, а установка работает в среднем 8 часов в сутки. Результаты расчетов представлены в таблице 4.
4.2 Подбор основного оборудования гелиоустановки
Определяем расход топлива, сэкономленного за год, В, м /год.
B=ΣQn/(Qcн*ηкот)=15849 /(35,58×0,7)=636,35 (4.3)
где ηкот-КПД котла (0,7);
Рассчитываем мощность дублирующего источника тепла по максимальному
потреблению тепла, NK0T, КВт.
NК0T - 1,2 (с*g*Po*(t г. в-10))/1000=1,2(4186×0,0028×11×(45-10)/1000 =5,5КВт (4.4)
где Ni - количество дней в январе ;
V= 0,07*A=0,07×14,9=1,043м3 (4.5)
Определяем необходимое число емкостных водоподогревателей, Nв, из условия, что емкость одного подогревателя, согласно [3], равна v=0,98 м
Nв = V/v=1,043/0,98=1 шт. (4.6)
Вычерчиваем схему расположения солнечного коллектора на кровле здания и схему трубопроводов от солнечного коллектора до циркуляционного насоса.
4.3 Основные показатели гелиоустановки
1. Период эффективной работы с 1 апреля по 1 октября
2. Марка гелиоприемников НКП-1
3. Общая площадь коллектора гелиоприемников А 14,9 м2
4. Объем баков-аккумуляторов, V 1,043 м3
5. Количество емкостных теплообменников, NB 1 шт.
6. Мощность дублирующего источника тепла, Nкот 1,5 КВт.
7. Количество сэкономленного топлива, В 636,35м3 /год.
По полученным результатам конструируем гелиосистему теплоснабжения здания
и вычерчиваем ее принципиальную схему.
Список литературы
1. ДБН.В.2.6-31: 2006 Теплова ізоляція будівель МБА ЖКГ Україна 2006.
2. СНиП ΙΙ – 3 – 79*. Строительная техника Госстрой Росии.- М.; ГУП ЦПП, 1998 – 29 с. Изменения №1 СНиП ΙΙ – 3 – 79**, действующие на территории Украины. Будівництво України 1996, №6.
3. Маляренко В. А. Основи теплофізики будівель та енергозбереження Харків САГА 2006.
4. Справочник проектировщика. Под ред. Староверова И. Г. Внутриние санитарно-технические устройства. Ч1. Отопление – Москва Стройиздат.,1990, 313 с.
5. Методические указания «Теплосбережение в гражданских зданиях »
