Проектирование комбинированной системы теплоснабжения школы с применением теплового насоса

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

АННОТАЦИЯ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………..…….

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ…………………………………………

1. Основные характеристики МДОУ…………………………………………..

1.2 Характеристика  отопления и вентиляции объектов…………………………

2 Тепловой РАСЧЕТ здания………………………………………………………

2.1 Тепловой  режим здания……………………………………………………….

2.2 Теплотехнический расчет  наружных ограждений…………………………..

2.3 Расчет теплопотерь  через ограждения……………………………………….

2.4 Теплопотери с инфильтрацией………………………………………………..

2.5 Расчет тепловыделений…………………………………………………..……

2.6 Тепловой баланс………………………………………………………………..

2.7 Удельная тепловая  характеристика здания……………………………..……

2.8 Расчет тепловой  инерции…………………………………………………..….

3 ПРОВЕРКА ТЕПЛОВОЙ  КОМФОРТНОСТИ……………………………………….

3.1 Тепловлажностный режим  ограждений………………………………………

3.2 Первое условие комфортности………………………………………………..

3.3 Второе условие комфортности…………………………………………..……

4 МОДЕРНИЗАЦИЯ: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ………………

5 СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕПЛОВОГО

НАСОСА…………………………………………………………………………………..

5.1 Экономика возобновляемой энергетики………………………………..……

5.3 Принцип действия теплового насоса………………………………………….

5.4 Выбор холодильного агента…………………………………………………...

5.5 Выбор источника низкопотенциального тепла………………………………

5.6 Тепловой расчет теплонасосной установки………………………...………..

6 РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ………………….…..

6.1 Расчет испарителя………………………………………………………..……

6.2 Расчет конденсатора……………………………………………………..…….

7 ОХРАНА ТРУДА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛОВОГО НАСОСА………….….

8 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА…………….……

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………………

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………

ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное)

 

АННОТАЦИЯ

 

В данной дипломной работе приведены характеристики объектов, а также проведен тепловой расчет на примере дошкольного учреждения. Для анализа было выбрано Муниципальное дошкольное образовательное учреждение №88 –микрорайон 10/16, города Волжского.

В работе произведён выбор  и обоснование локальных систем теплоснабжения административных зданий с применением в качестве теплоисточника солнечных коллекторов и тепловых насосов.

Работа состоит из   страниц, таблиц и рисунков. Графическая  часть включает в себя листов формата  А1 и листов формата А2.

 

  

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В настоящее время вопросам использования возобновляемых источников энергии уделяется серьезное внимание. Эти источники энергии рассматриваются как существенное дополнение к традиционным.

В нашей стране потребляется около 20% всего мирового производства первичных энергоресурсов, однако себестоимость органического топлива растет, обостряются экологические проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды топливоиспользующими установками. В связи с указанными проблемами возможности использования экологически чистой повсеместно доступной возобновляемой энергии солнечного излучения, теплонасосных установок привлекают все большее внимание. В соответствии с прогнозами уже в течение ближайших 15-20 лет возобновляемые источники энергии должны занять заметное место в мировом энергетическом балансе, обеспечивая замещение использующихся запасов органического топлива и экологическое оздоровление окружающей среды.

Развитие теплонасосных  установок происходит в настоящее  время стремительно. Теплонасосные  системы теплоснабжения перспективны в качестве экологически чистых и энергоэффективных теплоисточников для децентрализованных потребителей тепловой энергии. Они используют в качестве источника – низкопотенциальную энергию: теплоту грунта, грунтовых вод, обратную воду систем централизованного теплоснабжения. Имеется много возможностей их эффективного применения, в основном для частичной замены котельных на органическом топливе, а также с использованием сбросного тепла, геотермального или солнечного тепла.

Таким образом, целью  данного проекта является выбор  теплового насоса и расчет различных его элементов.

 

 

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  ОБЪЕКТОВ

 

2. Основные характеристики МДОУ

Муниципальное дошкольное образовательное учреждение.

 

Вместимость         200 чел.

Число этажей        2

Строительный объем       6771 м³

Не отапливаемый объем      918,1 м³

Полезная площадь       1432,1м²

Годовой расход тепла  на отопление (по проекту)  210,0 Гкал.

 

Режим работы – 6 дней в  неделю.

 

1.2 Характеристика  отопления и вентиляции объектов

 

Проект отопления и  вентиляции Муниципального дошкольного образовательного учреждения  (МДОУ), выполнен для климатического района с расчетной зимней температурой - 25⁰С, скорость ветра – 8,0 м/сек. Расчетные параметры внутреннего воздуха приняты по ВСН-50-86. Теплоснабжение зданий осуществляется от внешнего источника с параметрами теплоносителя 115-70⁰С, горячее водоснабжение - централизованное.

В здании МДОУ нагревательными  приборами служат чугунные секционные радиаторы. Трубопроводы отопления  и теплоснабжения, прокладываемые в  тех подполье, изолированы матами минватными без обкладок М-100, покровный слой – стеклопластик рулонный марки РСТ, толщина изоляции Æ20-40/40; Æ25,32-50/40; Æ40-Æ80-60/40мм. Неизолированные трубопроводы окрашиваются масляной краской.

 

 

В зданиях МДОУ, предусмотрена приточно-вытяжная вентиляция. Приточный воздух, очищенный в фильтрах и подогретый в калориферах, от приточных установок подается в верхнюю зону помещений. Вытяжка осуществляется из каждого помещения из верхней зоны. Приточные установки размещены в венткамерах в техподполье, вытяжные – на 3 этаже и на кровле. Кроме общеобменной вентиляции в школах предусмотрены местные отсосы от оборудования горячего цеха, химических шкафов и кинопроекторов. Воздуховоды всех систем изготовлены из оцинкованной стали. Все металлические части систем вентиляции после монтажа окрашены масляной краской 2 раза. Для поглощения аэродинамического шума от вентиляторов запроектированы шумоглушители, гибкие вставки  и виброоснования. Воздуховоды, прокладываемые в техподполье, изолируются матами минераловатными без обкладок М-100 d=60 мм с последующей оберткой стеклопластиком. Монтаж систем отопления и вентиляции производился в соответствии со СНиП 3.05.01.85.  Коридоры, холлы школы практически не отапливаются. Приборы отопления расположены  под окнами в концах коридора и малоэффективны для большого объема отапливаемой площади при существующих параметрах теплоносителя.

В школах и дошкольных учреждениях  для обеспечения нормальных условий  освещения оконные проемы имеют  большую площадь, что вызывает большую инфильтрацию наружного воздуха внутрь помещений. Кроме того, имеется ряд не отапливаемых площадей: холлы, коридоры, лестничные пролеты и т. д., что также нарушает комфортный режим внутри зданий. Теплоограждающие конструкции зданий, в основном, выполнены в соответствии  с СНиП  II-3-79 «Строительная теплотехника» и не учитывают изменение №3 к нему.

Межпанельные швы на зданий в  плохом состоянии, что характерно для  многих зданий муниципальных учреждений, и это приводит к дополнительным потерям тепла, поэтому мероприятия направленные на утепление наружных ограждений дают существенный энергосберегающий эффект.

 

 

2 Тепловой РАСЧЕТ здания

 

2.1 Тепловой  режим здания

 

В помещениях, где пребывают  люди, необходимо поддерживать определенный микроклимат. Особое внимание следует уделять обеспечению теплового режима в зданиях при резких похолоданиях, надежной работе теплоснабжающего оборудования.

Оценка теплового состояния  здания проводилась для школы, расположенного на территории Волгоградской области.

Расчетные параметры  окружающего воздуха:

Т_н=-25 ^оС - расчетная зимняя температура (средняя температура наиболее холодной пятидневки);

v=8 м/с - расчетная зимняя скорость ветра;

с=182 суток - продолжительность отопительного периода.

Согласно нормам СНиП Волжский находится в сухой зоне.

Расчетные параметры  внутреннего воздуха:

Т_в=18 ^оС - расчетная температура внутри здания;

j=50 % - относительная влажность воздуха в помещении;

 

2.2 Теплотехнический  расчет наружных ограждений

 

Волжский находится  в сухой зоне. Ввиду этого данные из табл. № 2.1 принимаем по условиям эксплуатации ограждающих конструкций типа "А".

Расчет наружных стен. Теплофизические  параметры и  конструктивные размеры наружных стен  приведены на рисунке № 2.1 и в таблице № 2.2

 

 

Таблица 2.1 - Теплофизические параметры строительных материалов.

Вид материала	Коэффициент теплопроводности, кВт/(м ×К)	Плотность слоя, кг / м3
Бетон на гравии или щебне	1,74	2400
Железобетон	1,92	2500
Шлакобетон	0,813	1800
Керамзитобетон	0,523	1400
Газо- и пенобетон	0,174	600
Вата минеральная	0,047	100
Плиты минераловатные	0,049	300
Известковая штукатурка	0,87	1600
Кладка силикатного  кирпича	0,754	1800
Цементно-песчанная штукатурка	0,754	1800
Утеплитель	0,035	400
Цементно-песчанная штукатурка	0,754	1800

 

 

Таблица 2.2 - Теплофизические параметры и конструктивные размеры наружных стен.

№ слоя	Вид материала	Коэффициент теплопроводности, кВт/(м2×К)	Толщина слоя, м	Плотность слоя, кг/м3
1	2	3	4	5
1.	Известковая штукатурка	0,87	0,02	1600
2.	Кладка силикатного  кирпича	0,754	0,51	1800
Продолжение таблицы 2.2
1	2	3	4	5
3.	Цементно-песчанная штукатурка	0,754	0,02	1800
4.	Утеплитель	0,035	0,06	400
5.	Цементно-песчанная штукатурка	0,754	0,02	1800

 

2.3 Расчет теплопотерь через ограждения

 

Комфортная температура  внутреннего воздуха для административного  здания и высшего учебног заведения  согласно ГОСТ 12.1.005-88 принимается t_вр=18⁰С.

2.3.1 Теплопотери через стены и окна

Термическое сопротивление  ограждения находится по формуле:

 м²×К/Вт    (2.1)

где  a_в - внутренний коэффициент теплоотдачи, Вт/м²×⁰С;

a_н - наружный коэффициент теплоотдачи, Вт/м²×⁰С;

d_i – толщина i-го слоя, составляющего ограждение, м;

l_i – коэффициент теплопроводности i-го слоя, составляющего ограждение, Вт/м×⁰С.

Внутренний и внешний коэффициенты теплоотдачи принимаем в соответствии с рекомендациями учебного пособия [2]

a_в = 8,7 Вт/м²×⁰С

a_н = 23 Вт/м²×⁰С