Контрольная работа: Визначення теплової потужності промислової будівлі та величини витрат на генерацію тепла при впровадженні на ній енергозберігаючих заходів

Таблиця 2.2

Результати розрахунку додаткових видів тепловтрат

Назва приміщення	На орієнта-цію	Крізь воро-та	Крізь підлогу	По висоті	Поточна сума втрат	Вікон-на інфільтрація	Інфільтра-ція крізь ворота	Сумарні Інфільтрат-ційні втрати	Сума усіх додаткових втрат
	ΣQд ор, Вт	Qд з.д, Вт	Qд пдл Вт	Qвд Вт	Qд втр, кВт	Qінф вкн , Вт	Qінф з.д , Вт	ΣQінф, Вт	ΣQд , кВт
Адміністративне	2310	-	92,3	162,5	2564	245	-	245	5,4
Склад	1913	1572	40,3	98	3623	432	1148	1580	5,2
ВСЬОГО	4223	1572	132,6	260,5	6187	677	1148	1825	10,6

Таблиця 2.3

Сумарн результати по всім видам тепловтрат

Назва приміщення	Сумарна величина основних видів тепловтрат	Сумарна величина додаткових тепловтрат	Сумарна величина по всіх видах тепловтрат
	ΣQ0, кВт	ΣQд , кВт	ΣQвтр , кВт
Адміністративне	22,8	5,4	28,2
Склад	39,5	5,2	34,3
ВСЬОГО	62,3	10,6	62,5

3. Розрахунок теплонадходжень

3.1 Теплонадходження від людей

, Вт       (3.1)

де: qл явні теплонадходження від людей, Вт (Таблиця 14);

nл кількість людей.

3.2 Теплонадходження від працюючого електроустаткування

, Вт     (3.2)

де: Nел номінальна потужність електроустаткування, Вт;

kП коефіцієнт завантаження (kП =0,9);

η – ККД електроустаткування (приймається 0,9);

kТ коефіцієнт переходу тепла в приміщення (kТ =0,9);

kс коефіцієнт попиту на електроенергію (kс=0,15).

3.3 Теплонадходження від джерел освітлення

, Вт   (3.3)

де: Nл потужність одного джерела освітлення, Вт;

kосв коефіцієнт переходу електричної енергії в теплову (лампи розжарення – kосв= 0,95);

kз – коефіцієнт завантаження освітлення (за умовою завдання до курсової роботи);

nл кількість однотипних джерел освітлення.

3.4 Теплонадходження від сонячної радіації

, Вт  (3.4)

де: qс, qТ – відповідно тепловий потік, що надходить через 1м2 скління, освітленого сонцем і перебуваючого в тіні, Вт/м2 (qс=250Вт/м2; qТ=100Вт/м2);

Fс, FТ площі заповнення світлових прорізів, відповідно освітлених і затінених, м2;

kО.П коефіцієнт відносного проникнення сонячної радіації через заповнення світлового прорізу (kО.П=0,6).

3.5 Теплонадходження від матеріалів, що вистигають (розраховуються тількі для цехів)

, Вт                  (3.5)

де: Gм маса матеріалу, що вистигає, кг;

cм питома теплоємність матеріалу (для металів – cм=0,11кДж/кг·0С);

tн початкова температура матеріалу, що вистигає, 0С;

tдо кінцева температура матеріалу, що вистигає, 0С;

β коефіцієнт інтенсивності тепловіддачі (без примусового охолодження β=0,75).

3.6 Сумарн теплонадходження

, Вт      (3.6)

3.7 Визначення теплової потужності всієї будівлі

, Вт      (3.7)

де: ΣQвтр - сумарні тепловтрати по всій будівлі, Вт;

ΣQтн - сумарні теплонадходження по всій будівлі, Вт.

3.8 Приклад розрахунку теплових надходжень по складу

Теплонадходження від людей

Теплонадходження від працюючого електроустаткування

 Вт

Теплонадходження від джерел освітлення

Вт 

Теплонадходження від сонячної радіації

 Вт

Сумарн теплонадходження

Вт

Сумарн тепловтрати по всій будівлі

Вт

Сумарні теплонадходження по всій будівлі:

Вт

Результати розрахунків по всім приміщенням наведені у таблиці 3.1 і таблиці 3.2

Таблиця 3.1

Результати розрахунку теплонадходжень

Назва приміщення	Від людей	Від ел. обладн.	Від джерел освітлення					Від сонячної радіації			Від остиг.	Сума
	Qл, Вт	Qел, Вт	Nл 40, Вт	Nл 75, Вт	Nл 150, Вт	Nл 200, Вт	Qосв, Вт	Fc , м2	FT, м2	Qрад, Вт	Qм, Вт	Qтн, кВт
Адміністративне	924	758	-	1500	1050	-	2180	20	20	4200	-	8,1
Склад	2453	3446	-	1125	600	-	1475	10	5	1800	-	8,8
ВСЬОГО	3377	4204	-	2625	1650	-	3655	30	25	6000	-	16,9

Таблиця 3.1

Результати розрахунку теплової потужності

Назва приміщення	Сумарна величина тепловтрат Qвтр, кВт	Сумарна величина теплонадходжень Qтн, кВт	Величина теплово потужності ΔQ, кВт
Адміністративне	22,8	8,1	16,4
Склад	39,5	8,8	30,7
ВСЬОГО	62	16,9	47,1

4. Аналіз техніко-економічної характеристики обстежуваного будинку

З метою приведення результатів розрахунку дійсного стану обстежуваного будинку на предмет енергетичної ефективності його експлуатації, вираженої в остаточному підсумку величиною матеріальних витрат, необхідним є визначення фактично питомої витрати теплової енергії, що доводиться на 1м2 опалювальній площі.

Питома теплова витрата енергії на опалення будинку за опалювальний період qбуд – це кількість теплово енергії за опалювальний період, необхідної для компенсації тепловтрат будинку з врахуванням повітрообміну і додаткових теплонадходжень при нормованих параметрах теплового і повітряного режимів приміщень у ньому, віднесеної до одиниці площі корисної площі приміщень будинку.

Фактичну питому витрату теплоти можна визначати і у відношенні до всього періоду опалювального сезону, а не тільки по окремо встановлених температурних показниках зовнішнього повітря. З урахуванням градусо-діб опалювального сезону цей показник розраховується по наступній залежності:

, кВт·год/м2.  (4.1)

де:  - сумарні розрахунков тепловтрати приміщення, Вт;

 - загальна площа приміщення будинку, м2;

n – кількість днів опалювального періоду;

Δt температурний перепад між температурою повітря приміщення та середньою температурою зовнішнього повітря за опалювальний сезон, 0С;

Dd кількість градусо-діб опалювального періоду, що визначається залежно від температурної зони експлуатації будинку, що приймається згідно з таблицею 5.

Опалювана площа  визначається у межах внутрішніх поверхонь зовнішніх стін, що включає площу, яку займають перегородки внутрішні стіни.

Питом тепловитрати на опалення будинків повинні відповідати умові

qбуд ≤ Emax,  (4.2)

де: qбуд розрахункові або фактичні питомі тепловитрати, що визначаються за (4.1);

Emax – максимально допустиме значення питомих тепловитрат на опалення будинку за опалювальний період, кВт·год/м2, що встановлюється згідно з табл.16.

Таким чином, якщо  >  то такий стан всіх технологічних і конструктивних елементів, що визначають енергетичну ефективність процесу створення і підтримки теплового балансу в будинку, необхідно вважати незадовільними. Якщо  ≤  - тепловий режим будинку перебува в задовільному стані.

В адміністративному приміщенні:

кВт·год/м2.

В складі:

кВт·год/м2.

Порівняльна характеристика розрахункових і максимально допустимих тепловитрат наводиться у таблиці 4.1

Таблиця 4.1

Назва приміщення	Опалювальна площа Fоп, м2	Розрахункові питомі тепловитрати qбуд, кВт·год/м2	Допустиме значення питомих тепловитрат Emax, кВт·год/м2
Адміністративне	896	51	-
Склад	1344	100	-

5. Розрахунок площі опалювальних приладів

Розрахунок ведеться по кожному приміщенню в будинку.

5.1 Кількість води, що циркулює в системі опалення

, кг/год                   (5.1)

де: ΔQ теплова потужність опалювального приміщення, Вт;

с – питома масова теплоємність води, що дорівнює 4,187кДж/(кг·0С);

tвх температура входу теплоносія в систему опалювальних приладів, (tвх=700С);

tвих температура виходу теплоносія із системи опалювальних приладів, (tвих=600С);

Δtп.м величина зниження температури води на ділянках магістралі, що пода теплоносій до опалювальних приладів, 0С. Для випадку ізольовано магістралі, залежно від її діаметра умовного проходу, зазначена величина дорівнює:

Dу, мм	25-32	40	50	65-100	125-150
Δtп.м	0,4	0,37	0,3	0,2	0,1

β1 коефіцієнт врахування додаткового теплового потоку встановлюваних опалювальних приладів за рахунок округлення понад розрахункову величину, приймається рівним 1,05;

β2 коефіцієнт врахування додаткових втрат теплоти опалювальними приладами у зовнішніх огородженнях, приймається рівним 1,06

5.2 Розрахункова щільність теплового потоку опалювальних приладів

, Вт/м2 (5.2)

де:  – номінальна щільність теплового потоку опалювального приладу при стандартних умовах роботи, Вт/м2.Система опалення двотрубна (знизу-униз), без підвідних і відвідних стояків;

 – середній температурний напір опалювальних приладів:

, 0С                   (5.3)

tв температура повітря в приміщенні, 0С

Gпр – дійсна витрата води в опалювальній системі приміщення, кг/год,

n, p – експериментальні значення показників ступеня для визначення теплового потоку опалювальних приладів;

спр – коефіцієнт, що врахову схему приєднання опалювального приладу і зміни показника ступеня р у різних діапазонах витрати теплоносія;

5.3 Визначення загальної площі опалювальних приладів

Розрахунок проводиться без врахування тепловіддачі ділянок труб, що підводять до опалювальних приладів теплоносій.

, м2       (5.4)

5.4 Визначення кількості обраних опалювальних приладів

,            (5.5)

де: f1 площа поверхні нагрівання опалювального приладу залежно від прийнятого до установки в приміщеннях, м2;

5.5 Приклад розрахунку площі опалювальних приладів по складу

Чавунні радіатори розраховані на робочий тиск до 6 кгс/см2. Вимірювачами поверхні нагріву нагрівальних пристроїв є фізичний показник— квадратний метр поверхні нагрівання та теплотехнічний показник - еквівалентний квадратний метр (экм2). Еквівалентним квадратним метром називають площу нагрівального пристрою, який віддає в 1 годину 435 ккал тепла при різниці середньої температури теплоносія повітря 64,5°С та витраті води 17,4 кг/год по схемі руху теплоносія зверху вниз. Радіатор віддає в приміщення радіацією біля 25% загального теплового потоку від теплоносія (інші 75% — конвекцією). Секції радіатору відливають з сірого чавуна,їх можна компонувати в пристрої різної площі. Секції з’єднують на ніпелях з прокладками з картону, резини або пароніту.

Технічн характеристики радіатору приведені в табл. 5.1.1

Рис.5.1.1 Чавунний радіатор МС-140

Табл. 5.1.1 Технічні характеристики радіатора

Тип радіатора	Глубина пристрою, мм	Тепловіддача пристрою довжиною1,0 м, %	Поверхня нагріву однієї секції F, м2	Fэкм2,экм2
типа М-140-АО, радиатор секционный	140	100	0,299	0,35

Кількість води, що циркулює в системі опалення

 кг/год

Розрахункова щільність теплового потоку опалювальних приладів

Вт/м2

n=0.15, p=0.08 c=1.092

при витрат теплоносія 800 кг/год.

0С

Визначення загальної площі опалювальних приладів

м2

Визначення кількості обраних опалювальних приладів

,

Результати розрахунків по всім приміщенням наведені у таблиці 5.1.2

Таблиця 5.1.2

Назва приміщення	Теплова потужність ΔQ, Вт	Кількість рециркуляційної води, Gпр, кг/год	Щільність теплового потоку qпр, Вт/м2	Загальна площа опалювальних приладів Fр, м2	Кількість опалювальних приладів Nр, шт
Адміністративне	14699	1435	407	36	121
Склад	39513	3858	598	66	221
ВСЬОГО	54212	5293	1005	102	345

6. Визначення витрат на експлуатацію системи опалення

6.1 Визначення витрат на генерацію тепла, для опалення будівлі

У тих випадках, коли обстежувана будівля з виробничим режимом і автономним теплопостачанням, де ведеться регулювання температури в приміщеннях залежно від часу робочих змін, - відбувається зниження внутрішньої температури до чергової tчерг0С у неробочі години доби і на вихідні дні, річні витрати на опалення визначаються

, грн/рік        (6.1)

де: 3,6 – число переводу Вт у кДж;

1,2 – коефіцієнт, що враховує втрати теплоти в зовнішніх теплопроводах;

ΔQ- розрахункова теплова потужність будинку, Вт;

tв розрахункова температура повітря в приміщеннях будинку, 0С;

tз розрахункова за опалювальний період температура зовнішнього повітря (табл. 10), 0С;

tср.оп середня за опалювальний період температура зовнішнього повітря, 0С;

tчерг чергова температура повітря в приміщенні в неробочий час (за звичай 8…120С);

nоп тривалість опалювального періоду протягом року, год/рік;

nнр неробочий час (сума годин простою виробничих приміщень і вихідних днів за опалювальний сезон), год/рік;

СТ вартісна оцінка виробленої теплової енергії, грн/кДж,

,  (6.2)

де: SТ =2,3 грн/кг – вартість одиниці об'єму або маси витрачуваного палива,;

ηген =0,85– ККД генератора теплоти,;

Qнр =41000 кДж/кг – нижня робоча теплота згоряння мазуту, кДж/кг або кДж/м3 ,.

6.1.1 Представлення результату розрахунків річних витрат на опалення

 грн/рік

 грн/кДж

6.2 Вибір теплогенератора

Теплогенератор, який забезпечує належну роботу системи теплопостачання, повинен мати достатній робочий діапазон за потужністю при майже незмінному ККД для випадків коли система споживає як мінімум теплової енергії, так і її максимум. Для покриття неврахованних чинників теплових втрат, обираємий теплогенератор повинен мати максимальну потужність, що розраховується як:

,кВт      (6.3)

де: ΔQ- розрахункова теплова потужність будинку, Вт;

0,15 –відсотки від розрахункової потужності будинку на невраховані чинники підвищення ц потужності у часи пікових навантажень.

Виходячи з вищенаведеної умови щодо величини максимальної потужності, номінальна потужність обираємого теплогенератора NТГ повинна відповідати умові:

, кВт  (6.4)

Таким чином, обраний теплогенератор спроможний перекривати коливання споживаємої теплово потужності у інтервалі величин:

     (6.5)

6.2.2 Представлення результатів вибору теплогенератора

Стаціонарн теплогенератори, що працюють на солярці, мазуті, метані чи розріженому газі, із високим ККД оснащені камерами згорання із нержавіючої стали із реверсійним пламенем, плоскотрубними теплообмінниками и статично и динамічно відбалансованими вентиляторами двухстороннього всмоктування. Електрична панель, по нормам ЕС, с терморегулятором Fan Limit ручного восстановления. Корпус виготовлений із складних панелей, помальованих епоксидною фарбою із ізоляційною прослойкою, що гарантиру звуко- и теплоізоляцію.

Таблиця 6.1 Технічні параметри теплогенератора SP60

Модель	SP 60
Макс. тепловая потужність, Ккал/час	60000
Корисна потужність, кВт	63,30
Виробництво, куб. м/час	4300
Розхід солярки, кг/час	5,88
Розхід метана, куб. м /час	7,00
Використання електричної потужності, Ватт	1550
Електроживлення	230V, 50Hz
Довжина мм	600
Ширина, мм.	785
Висота, мм.	1844
Вага у незаправленому стані кг.	145
Діаметр повітровода, мм.	150

Рис.6.1 Схематичне зображення стаціонарного теплогенератора SP60

6.3 Розрахунок строку окупності впроваджених енергозберігаючих заходів

, рік     (6.6)

де: ТТЕЦ річні витрати на генерацію тепла, грн/рік;

К – капітальн вкладення на закупівлю і монтаж обладнання та матеріалів, які забезпечують ефективну експлуатацію системи теплозабезпечення, грн.

,      (6.7)

де: SТГ= 26000 грн – вартість теплогенератора;

SОП – сумарна вартість всіх пристроїв опалення, грн;

SІЗ =288 грн – вартість теплоізоляційного матеріала.

0,65 – відсоток від вартості всього закупленого обладнання і матеріалів, який враховує вартість на проведення будівельно-монтажних робіт.

Список використаних джерел

1.   ДБН В.2.6-31:2006 Теплова ізоляція будівель.

2.   СНиП II-3-79* Строительная теплотехника.

3.   СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика

4.   Еремкин А.И., Королева Т.И. Тепловой режим зданий: Учебное пособие. – М.: Издательство АСВ, 2000. – 368 с.

5.   Монастырев П.В. Технология устройства дополнительной теплозащиты стен жилых зданий: Учебное пособие. – М.: Издательство АСВ, 2002. – 160 с.

6.   Чесанов Л.Г., Шапарь А.Г., Кораблева А.И., Чесанов В.Л. Внутренняя среда помещений: эколого-гигиенические аспекты. Днепропетровск, 2001. – 164 с.

7.   http//www.kroll.ru/nk-generators/php