Главная Обратная связь

Дисциплины:






Централизованное теплоснабжение.



 

В последнее время имеют место критические замечания по поводу централизованного теплоснабжения на базе теплофикации – совместной выработки тепловой и электрической энергии. Как основные недостатки отмечаются большие потери в трубопроводах при транспорте тепла, снижение качества теплоснабжения из-за несоблюдения температурного графика и требуемых напоров у потребителей. Предлагается переходить на децентрализованное, автономное теплоснабжение от автоматизированных котельных, в том числе и расположенных на крышах зданий, обосновывая это меньшей стоимостью и отсутствием необходимости прокладки теплопроводов. Но при этом, как правило, не учитывается, что подключение тепловой нагрузки к котельной лишает возможности выработки дешевой электроэнергии на тепловом потреблении. Поэтому эта часть невыработанной электроэнергии должна замещаться производством ее по конденсационному циклу, КПД которого ниже, чем по теплофикационному. Следовательно, стоимость электроэнергии, потребляемой зданием, теплоснабжение которого осуществляется от котельной, должна быть выше, чем у здания, подключенного к теплофикационной системе теплоснабжения, а это вызовет увеличение эксплуатационных расходов.

 

В данной курсовой работе мы рассчитываем тепловой расчёт деревни Прилепово. Сюда входит расчёт жилых домов и производственных помещений, а также проектировочный расчёт теплицы. Из этой работы мы узнаем, сколько деревня потребляет энергии, и какой мощности котельную нужно использовать для обеспечения нормальных температур в помещениях. Так как температуры для жилых и производственных помещений будут разными, мы считаем, сколько каждое помещение будет потреблять энергии, а по суммарной мощности потребляемой энергии мы выбираем мощность котельной.

Поскольку при передачи тепла на расстояние существуют тепловые потери, мы располагаем котельную как можно ближе к производственным зданиям которые будут потреблять большее количество энергии.

Существует два метода расчёта тепловых потерь для помещений.

1. Точный расчёт

2.Расчёт по укрупнённым показателям

В данной работе мы используем как точный метод, так и по укрупнённым показателям.

 

2.Тепловой расчёт особняка

 

Дом из оцилиндрованного бревна

общая площадь дома (м2): 221

возможных жилых комнат: 4

помещений всего: 11

этажей: 3

Размер дома (м): 12,45 x 10

гараж нет

второй свет нет

 

 

 
 


Фундамент - Бетон на песке.

Наружные стены - оцилиндрованное бревно 220 мм.

Перекрытия - по деревянным балкам.

Кровля - мансардная.

Покрытие - металлочерепица.



 

 

Терраса на входе спроектирована под общую кровлю, такое решение создает

дополнительные удобства в ненастную погоду.

Прихожая служит буфером между улицей и жилым пространством. В гостиной

предусмотрен камин. Лестница, ведущая на второй этаж, обогащает и расширяет

Таблица 1. Исходные данные для определения тепловых потерь

Поверхности Материалы δ,мм λ,Вт/м∙к
  Стены   Оцилендрованное бревно Доска отделочная     0,17 0,17
Утеплитель стен Вата минеральная 0.05
  Пол Бетон на песке Плитка напольная термоизоляционная   0.7   0.036
Окна ПВХ 0,82
Потолок Хвойная доска 0.15
Двери Доска тверд. пород 0.2

 

Влажностный режим помещения нормальный, относительная влажность воздуха в помещении 50-60%. Температура внутри помещения равна (220С), а наружная (-260С). Термическое сопротивление при теплопроводности поверхностей: Rвн=0.115 м2К/Вт; Rн=0,043 м2К/Вт.

Определяем площади поверхностей:

-стены первого этажа Fст= (10+12,45)∙3·2=137,4 м2

-стены второго этажа Fст= (8+12)∙2,5·2=100 м2

-окна первого этажа Fок =5·1.5·0.8=6 м2

-окна первого этажа Fок =4·0,7·0.5=1,4 м2

-двери Fдв =2·1·2=4 м2

-пол Fпол =10·12,45=124,5 м2

-потолок Fпот =10·12,45=124,5 м2

 

2.1 Расчёт первого этажа особняка

-стены 1-го этажа без окон и дверей Fст=137,4-(6+2)=126,7 м2

1) Стены:

Термическое сопротивление стен

Rст=Rвнб./ λб.+ δм.в./ λм.в+ δд.о./ λд.о+Rн= =0.115+0.22/0.17+0.05/0.05+0.01/0.17+0.043=2,8 м2К/Вт

λ-коэффициент теплопроводности, Вт/м·К

δ-ширина материала, м

Тепловые потери стен

Qст=(tвн-tн)/Rст·Fст=(22-(-26))/2,8·126,7=2,53 кВт

Добавляем 15% к потерям, т.к. наружные вертикальные и наклонные стены, обращены на север, восток, северо-восток и северо-запад, тогда

Qст=2534+380,1=2,9 кВт

2) Окна:

Термическое сопротивление окон

Rок=Rвн+R2-го стеклопак.+ Rн=0.115+0.6+0.043=0.758 м2К/Вт

Тепловые потери окон:

Qок=(tвн-tн)/Rок·Fок=(22+26)/0.758·6=0,38 кВт

Добавляем 15% к потерям, т.к. окна обращены на север, восток, северо-восток и

северо-запад, тогда

Qок=0,38+0,057=0,43 кВт

3) Двери:

Термическое сопротивление дверей

Rдв=Rвнд./ λд.+Rн=0.115+0.05/0.2+0.043=0.408 м2К/Вт

 

Тепловые потери дверей

Qдв.1=(tвн-tн)/Rдв·Fдв=(22+26)/0.408·2=0,23 кВт

4) Пол:

Термическое сопротивление пола

Rпол=Rвнб./ λб+ δп./ λп.+Rн=0.115+0.15/0.7+0.015/0.036+0.172=0.91 м2К/Вт

Тепловые потери пола

Qпол..=(tвн-tн)/Rпол·Fпол=(22+26)/0.91·124,5=5,53 кВт

 

Тепловые потери первого этажа составляют:

Q=Qст+Qок+Qдв+Qпол+Qпот=2,9+0,43+0,23+5,53=9,9 кВт

Проверка:

Q=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(3.1·373,5·(22+26)·1.08)/3600=16,67 кВт

V-объем дома равен 373,5 м3

q- удельная отопительная характеристика равна 3.1, кДж/(м3чК)

α-поправочный коэффициент равен 1.08 при tн=-260С.

 

 

 
 

 


 

2.2 Расчёт второго этажа особняка

-стены 2-го этажа без окон и дверей Fст=100-(1,4+2)=96,6 м2

1) Стены:

Термическое сопротивление стен 2-го этажа

Rст=Rвнб./ λб.+ δм.в./ λм.в+ δд.о./ λд.о+Rн= =0.115+0.22/0.17+0.05/0.05+0.01/0.17+0.043=2,8 м2К/Вт

λ-коэффициент теплопроводности, Вт/м·К

δ-ширина материала, м

Тепловые потери стен

Qст=(tвн-tн)/Rст·Fст=(22-(-26))/2,8·96,6=1,38 кВт

Добавляем 15% к потерям, т.к. наружные вертикальные и наклонные стены, обращены на север, восток, северо-восток и северо-запад, тогда

Qст=1,38+0,2=1,58 кВт

2) Окна:

Термическое сопротивление окон 2-го этажа

Rок=Rвн+R2-го стеклопак.+ Rн=0.115+0.6+0.043=0.758 м2К/Вт

Тепловые потери окон:

Qок=(tвн-tн)/Rок·Fок=(22+26)/0.758·1,4=88 Вт

Добавляем 15% к потерям, т.к. окна обращены на север, восток, северо-восток и

северо-запад, тогда

Qок=88+13,2=0,1 кВт

 

3) Двери:

Термическое сопротивление дверей 2-го этажа

Rдв=Rвнд./ λд.+Rн=0.115+0.05/0.2+0.043=0.408 м2К/Вт

Тепловые потери дверей 2-го этажа

Qдв.1=(tвн-tн)/Rдв·Fдв=(22+26)/0.408·2=0,23 кВт

4) Пол:

Термическое сопротивление пола 2-го этажа

Rпол2=Rвнд./ λд.+Rн=0.115+0.05/0.17+0.86=1.27 м2К/Вт

Тепловые потери пола

Qпол..=(tвн-tн)/Rпол·Fпол=(22+26)/1.27·96,6=3,6 кВт

5) Потолок:

Термическое сопротивление потолка

Rпот=Rвнд./ λд.+Rн=0.115+0.05/0.17+0.086=1.124 м2К/Вт

 

Тепловые потери потолка

Qпот..=(tвн-tн)/Rпот.·Fпот.=(22+26)/1.27·124,5=3,6 кВт

Тепловые потери 2-го этажа составляют:

Q=Qст+Qок+Qдв+Qпол+Qпот=2,9+0,1+0,23+3,6+3,6=10,43 Вт

Проверим тепло потери посчитав их по укрупнённым показателям:

Q=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(3.1·240·(22+26)·1.08)/3600=10,7 кВт

V-объем второго этажа равен 240 м3

q- удельная отопительная характеристика равна 3.1, кДж/(м3чК)

α-поправочный коэффициент равен 1.08 при tн=-260С.

Тепловые потери всего дома будут равны 24,3 кВт

3. Тепловой расчет системы отопления теплицы

3.1. Тепловой расчете системы отопления теплиц

В общем случае уравнение энергетического баланса может быть записано на основе расчетной схемы теплового баланса (рис. 1):

где - теплота солнечной радиации, Вт;

- конвективная теплота с поверхности грунта, Вт;

- лучистая теплота с поверхности грунта, Вт;

- лучистая теплота с поверхности грунта, Вт;

- теплота испарения с поверхности почвы, Вт;

 

 

- конвективная теплота на внутренней поверхности ограждения, Вт;

- лучистая теплота на внутренней поверхности ограждения, Вт;

- теплота конденсации на внутренней поверхности ограждения, Вт;

- конвективная теплота наружной поверхности ограждения, Вт;

- лучистая теплота наружной поверхности ограждения, Вт;

- конвективная теплота нагревательных приборов системы обогрева воздушного пространства, Вт;

- лучистая теплота нагревательных приборов системы обогрева воздушного пространства, Вт;

- теплота системы обогрева грунта, Вт;

- температура наружной поверхности ограждения, °С;

- температура внутренней поверхности ограждения, °С;

- температура поверхности грунта, °С;

- температура наружного воздуха, °С;

- температура внутреннего воздуха, °С;

- температура грунта, °С;

Тепловой баланс на поверхности почвы:

Тепловой баланс на поверхности ограждения:

,

где - теплопоступления от электрооборудования, кВт.

Тепловой поток потерь в грунтовый массив

где - обобщенная температура, °С;

- температура наруж­ного воздуха, °С;

- площадь поверхности почвы в теплице, м2;

- сопротивление теплопередаче поч­вы, м2·град/Вт.

По СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» таблица 1: температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 для города Смоленска составляет .

По данным СПК «Дружба» площадь поверхности почвы теплицы 400 м2, температура почвы составляет 22°С.

Обобщенная температура рассчитывается по формуле:

где - приведенный коэффициент излучения;

- температура внутренней поверхности ограждения, °С.

Температура внутренней поверхности ограждения должна быть выше температуры точки росы для данного микроклимата, т.е. составлять не менее .

- степень черноты почвы и ограждения.

Из [Романкова] степень черноты почвы составляет: , стеклянного ограждения .

- поверхность ограждения теплицы, м2, по данным СПК «Дружба»: F1=860 м2

- температура поверхности почвы теплицы, °С, ;

Средневзвешенное сопротивление теплопередачи почвы рассчитывается по формуле:

где - площади поверхности почвы в теплице, примыкающие к ограждению и отстоящие от него соответственно на 2, 4 и 6 м.

Тогда:

Конвективный тепловой поток от поверхности поч­вы в теплице равен:

где - коэффициент теплоотдачи поверхности почвы, : ;

- температура по­верхности почвы в теплице, °С;

- температура внутреннего воздуха в теплице, °С.

Средняя температура внутреннего воздуха в соответствии с технологическим регламентом выращивания культур составляет 24,87°С.

Лучистый тепловой поток от поверхности почвы в теплице равен:

,

,

Теплота, затрачиваемая на испарение влаги из почвы равна:

где - удельная теплота испарения, :

,

где - температура жидкости в системе отопления, °С.

- коэффициент неполноты водности, η = 0,8;

- коэффициент массообмена, м/ч;

- концентрация водяного пара при полном насыщении и температу­ре τгр, кг/м3, ;

- относительная влажность воздуха в теплице, % ( );

- концентрация водяного пара насыщенного воз­духа в рабочей зоне при температуре tв, кг/м3, ;

- барометриче­ское давление, мм рт. ст. ( ).

Коэффициент массообмена равен:

где - коэффициент диффузии, м2/ч;

- ускорение силы тяже­сти, м2/с;

- геометрический размер, м:

- коэффи­циент кинематической вязкости воздуха, м2/с ( );

и - объемная масса воздуха при температуре tр и τ0, кг/м3.

По [ТСН]:

Коэффициент диффузии можно рассчитать по формуле:

где - определяющая температура, °С.

Тогда:

Тепловой баланс на поверхности почвы:

Конвективный тепловой поток от внутренней поверх­ности ограждения равен:

где - площадь ограждений теплицы, м2 ( );

- коэффициент теплоотдачи ограждения, , из [Кухлинг]: ;

Лучистый тепловой поток от внутренней поверхно­сти ограждения равен:

где - коэффициент поглощения длинноволнового излучения, рав­ный 0,88 для теплиц.

Разность объемного содержания пара в воздухе рассчитываем по формуле:

где – упругость насыщенного водяного пара при темпера­туре tв, мм рт. ст. ( )

– упругость насыщенного водяного пара при темпера­туре τв, мм рт. ст. ( ).

Количество теплоты, выделенное при конденсации водяного пара на внутренней поверхности ограждения теплицы равно:

.

Конвективный тепловой поток от наружной поверх­ности ограждения равен:

где – расчетный коэффициент теплоотдачи конвекцией наруж­ной поверхности ограждения теплицы, Вт/(м2·град).

где – площадь наклонных ограждения, м2, ;

– площадь вертикальных ограждения, м2, ;

- коэффициент теплоотдачи конвекцией для наклонного участка ограждения, Вт/(м2·град):

где - скорость ветра, ;

L– наименьший размер, L= 20 м.

- коэффициент теплоотдачи конвекцией для вертикаль­ного участка ограждения, Вт/(м2·град):

Лучистый тепловой поток от наружной поверхности ограждения теплицы равен:

где - эффективное излучение наружной поверхности ограж­дения в пространство, Вт;

- лучистый теплообмен наружной поверхности ограждения и прилегающей к ней строений и почвой, Вт.

где - функция, учитывающая взаимное расположение теп­лицы и окружающих строений, для отдельно стоящего сооружения равна единице;

- относительная влажность наружного возду­ха, %, ;

– упругость насыщенного водяного пара при тем­пературе tн, мм рт. ст., мм рт.ст.;

- облач­ность в долях единицы, n0 = 0,90;

- функция, учитывающая пространственную ориента­цию ограждения.

где - коэффициент, равный 0,5 для облачного неба;

- угол наклона кровли теплицы, .

,

где - коэффициент облученности системы ограждение – поч­ва – здание:

Тепловой поток потерь на инфильтрацию равен:

где - объемная масса наружного воздуха, кг/м3 ( ).

Теплопоступления от солнечной радиации:

где - коэффициент, учитывающий изменение поступления тепла через поверхность, освещенную солнцем, ;

- коэффициент, учитывающий уменьшение поступления через остекленные поверхности, освещенные солнцем, при применении остекления, отличного от одинарного листового незатененного стекла, ;

- количество тепла, поступающего в помещение солнечной радиации через 1 м2 обычного одинарного стекла толщиной 2,4-3,2 мм, через остекленные поверхности, освещенные солнцем, Вт/м2;

- коэффициент теплопередачи остекления, .

Теплопоступления от электрооборудования (освещения):

где - количество установленных ламп, шт.;

- мощность 1 установленной лампы, Вт.

Тепловой баланс на поверхности ограждения:

Полные тепловые потери составляют:

Годовой расход тепла на отопление

где -относительная отопительная нагрузка, средняя за отопительный период

-число часов работы системы отопления в сутки

- число суток отопительного периода

Для г. Смоленска , , тогда

 

 

3.2. Расчеты системы отопления теплицы

Расчет тепловых потерь через наружные ограждения помещения здания

Максимально допустимая плотность теплового потока через наружное ограждение,

где - средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности ограждающей конструкции;

-нормируемая (по санитарно-гигиеническим требованиям) разность температур воздуха внутри помещения и внутренней поверхности ограждения .

Для наружной стены .

Тогда максимально допустимая плотность теплового потока через пол:

Максимально допустимый коэффициент теплопередачи для ограждающей конструкции,

где - поправочный коэффициент на расчетную разность температур , учитывает положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху.

, тогда для наружных стен:

.

Тогда максимально допустимый коэффициент теплопередачи для пола:

Требуемое минимальное по санитарно-гигиеническим условиям термическое сопротивление в процессе теплопередачи для каждой ограждающей конструкции,

Для наружных стен:

Для пола:

Расчетный коэффициент теплопередачи для наружных стен,

Подставив необходимые данные получим:

Расчетное термическое сопротивление теплопередаче,

,

тогда расчетное термическое сопротивление теплопередаче:

Основные теплопотери через каждое наружное ограждение находят по уравнению теплопередачи:

где -площадь поверхности соответствующего наружного ограждения,

Площадь наружной стены, выходящей на запад:

,

,

Теплопотери через почву

,

Полные теплопотери через наружные ограждения

Удельная тепловая характеристика здания,

,

где - полные теплопотери через наружные ограждения для здания в целом,

-объем здания по наружному обмеру, .

Найдем объем здания по наружному обмеру:

Просуммировав, все теплопотери в каждом помещении здания получим

тогда

Расчетная тепловая мощность системы отопления здания,

,

где – поправочный коэффициент, учитывающий потери тепла с инфильтрацией.

Годовой расход тепла на отопление,

,

где -относительная отопительная нагрузка, средняя за отопительный период;

-число часов работы системы отопления в сутки;

- число суток отопительного периода, , для г. Смоленска;

, для Смоленской обл.

 

3.3. Расчет тепловой энергии на горячее водоснабжение в теплице

По СНиП 2-04-01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий» годовой расход горячей воды на хозяйственно-бытовые нужды по количеству потребителей проводится по формуле:

где - норма расхода горячей воды потребителями, л/сутки, ;

- количество потребителей, ед.;

- количество рабочих дней в году.

Расход тепловой энергии для нагрева воды в водозаборной точке определяется по формуле:

где - расход горячей воды, ;

- удельная теплоемкость воды, ;

- плотность воды, ;

 

 

- среднегодовая температура горячей и исходной воды, °С.

 

3.4. Расход тепла на нагрев воды для полива растений

По ВНТП-Н-97 «Нормы расходов воды потребителей систем сельскохозяйственного водоснабжения» расход воды на полив культур определяется как:

где - средневзвешенные поливные нормы сельскохозяйственных культур при поливе дождевальным методом, ;

- площадь полива, га;

- количество дней полива.

Количество тепла на нагрев воды до температуры 25°С:

 

 

 
 


3.5. Расход тепла в целом по теплице СПК «Дружба»

 

Полное значение:

где 1,13 – коэффициент, учитывающий потери на собственные нужды котельной.

Мощность котельной:

 

 

3.6. Годовой расход топлива на отопление

,

 

где - низшая теплота сгорания топлива,

-КПД теплогенерирующей установки

-коэффициент, учитывающий потери тепла в тепловых сетях

для центральных котельных, работающих на жидком и газообразном топливе

Рассчитаем годовой расход условного топлива , тогда:

Для пересчета расхода условного топлива в натуральное используют тепловой эквивалент

, тогда ,

При использовании в качестве топлива природного газа : ,

тогда расход топлива

4 Определение тепловых потерь коровника.





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...