Курсовая работа "ЭКОНОМИЧЕСКО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ С СИСТЕМОЙ ИНФРАКРАСНОГО"
Автор: student | Категория: Технические науки / Электроэнергетика | Просмотров: 870 | Комментирии: 0 | 24-09-2020 20:40

Скачать:   1365618634_far_kursovaya_-_fvm.zip [302,96 Kb] (cкачиваний: 2)

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

  1. ВЫБОР ИСХОДНЫХ ДАННЫХ......................................................................5

2.РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ЖИЛОГО ДОМА..........................................6

   1.1Тепловые потери через ограждающие конструкции...................................6

   1.2 Расчет тепловых потерь через отдельные комнаты..................................11

   1.3 Расчет тепловых потерь системой вентиляции.........................................16

2 РАСХОД ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ.....17

3 РАСЧЕТ И ВЫБОР ОТПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ.......................................18

4 ЭКОНОМИЧЕСКО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ С СИСТЕМОЙ ИНФРАКРАСНОГО ОБОГРЕВА.............................................................................................................25

     4.1 Экономическо-энергетический расчет водяного отопления..................25       

    4.2 Экономическо-энергетический расчет инфракрасного обогрева............25

5 ОЦЕНКА ГОДОВОЙ ЭКОНОМИИ В УСЛОВНОМ ТОПЛИВЕ.................26

   БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК...............................................................27

 

 

ВЫБОР ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

 

По номерам зачётной книжки 1136.

Населённый пункт – Стерлитамак.

Расчётная температура наружного воздуха: tнв=-200С; tнр=-380С; tхс=-390С.

Расчётная скорость воздуха u=3,9м/с.                                                       

Продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха    210 суток.

Средняя температура периода со среднесуточной температурой   -7 0С .

Ориентация здания с севера на юг.

Материал стен – силикатный кирпич.

Коэффициент теплопроводности: λ=0,76 Вт/(м·К).

Коэффициент теплоусвоения: S=9,77 Вт/(м2·К).

Толщина слоя конструкции =0,62м.

Штукатурка – известково-песчаная.

Коэффициент теплопроводности: λ=0,7 Вт/(м·К).

Коэффициент теплоусвоения: S=8,69 Вт/(м2·К).

Толщина слоя конструкции =0,03 м.

Стандартные размеры окон:  a=1,5 м, b=1,5м (1,3,5);

                                                  a=0,9 м, b=1,5м  (2,6);

                                                                    a=0,6м, b=0,6м (8);

                                                                    a=1,1м, b=1,3м (1,4).

         Стандартные размеры дверей:  a=0,860 м, b=2,030 м (4);

                                                                          a=0,880 м, b=2,050 м (1,2,3,6,9);

                                                                          a=0,560 м, b=1,960м (8).

                                                                                                                     

 

 

 

 

 

 

1 РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ЖИЛОГО ДОМА

 

  • Тепловые потери через ограждающие конструкции

 

Тепловые потери через ограждающие конструкции  Фогр в Вт помещением определяется по формуле [1]

Фогр.=∑Ф+∑Фдоб.                                                (1.1)

где  - основные тепловые потери через строительные конструкции, Вт;

       - добавочные теплопотери, Вт.

Основные потери теплоты через отдельные ограждения Ф в Вт определяются по выражению [1]

                                                 (1.2)

где А – площадь ограждения,;

         - расчетная температура внутреннего воздуха,;

     - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, ;

      Rо – общее термическое сопротивление теплопередачи ограждения, (м2·К)/Вт;

        n – поправочный коэффициент к расчетной разнице температур, принимаемый в зависимости от положения ограждения по отношению к наружному воздуху n=1  [1].

        Общее термическое сопротивление теплопередаче  в (м2·К)/Вт определяется по выражению [1]

                                               (1.3)

где Rв – термическое сопротивление тепловосприятия внутренней поверхности ограждения, Rв=0,1152·К)/Вт [1];

          Rн – термическое сопротивление теплоотдачи наружной поверхности ограждения, Rн=0,04352·К)/Вт [1];

        tнв,tнр -расчётные температуры внутреннего и наружного воздуха, tнв=200С [1].

        Добавочные тепловые потери через наружные ограждения, двери и окна зависят от различных факторов и их значения исчисляют в долях от основных потерь [1].

 ,                                              (1.4)

где - коэффициент добавочных потерь; для стен, дверей и окон обращенных на север, восток, северо-восток, севера – запад ; обращенных на юго-восток, запад  [1];.

Добавочные потери теплоты на нагревание наружного воздуха, инфильтрующегося через притворы окон, дверей и ворот, для помещений производственных зданий можно принимать в размере 30% от основных теплопотерь [1].

Общее термическое сопротивление теплопередачи для стен

При подборе толщины отдельных слоев конструкции должно выполнятся условие

где  - нормируемое сопротивление теплопередаче, 2·К)/Вт

Нормируемое сопротивление теплопередаче  в 2·К)/Вт определяется по выражению [1]

,                                               (1.5)

где а, b – коэффициенты зависящие от групп зданий, a=0,00035,  b=1,4  [1].

           Dd – градусо-сутки отопительного периода, ∙сут.

Градусо-сутки Dd отопительного периода в ∙сут определяется по формуле [1]

,                                          (1.6)

где tн.ср-средняя температура наружного воздуха за отопительный период, ;

       nо – продолжительность отопительного периода, сут.

∙сут;

1,084<3,24 условие не выполняется.

         Нормируемое сопротивление теплопередачи стены составит

2·К)/Вт

       Выбираем для тепловой изоляции пенопласт марки СПБ-С λ=0,043Вт/(м∙).

 Требуемая толщина  изоляционного слоя определяется по формуле [1]:

               δиз=(RнормRфакт) ∙λиз=(3,24-1,021)0,043=0,1м.                     (1.7)

 Принимаем стандартное значение размера  δ=0,1м.

 

Рисунок 1.1 Структура стены

          Термическое сопротивление теплопередаче составит

          Тепловые потери через потолок

         Коэффициенты составляют  a=0,00045,  b=1,9 [1].

Нормируемое сопротивление теплопередачи потолка составит

2·К)/Вт;

 

 

Фактическое термическое сопротивление потолка составит

  Условие не выполняется.   

Коэффициент инерции D определяется по выражению

                                                 (1.8)

- коэффициент теплоусвоения материала соответствующих слоев ограждения, Вт/(м2·К).

 

Коэффициент инерции D для стен с штукатуркой

Так как 9,6>7, то ограждения считается массивным, необходимо применять температуру.

Термическое сопротивление теплопередаче составит

Выбираем для тепловой изоляции  пенопласт марки СПБ-С λ=0,043Вт/(м∙).

 Требуемая толщина основного слоя изоляции  составит

δиз=(4,26-0,395)0,043=0,17м.

 Принимаем стандартное значение размера  δ=0,2м.

Рисунок 1.2 Структура потолка

 

При расчете тепловых потерь через потолок, двери, окна необходимо пользоваться формулой (1.2).

  Тепловые потери через пол Фп в Вт определяются по формуле [1]

                              (1.9)

где R1, R2, R3, R4 – термическое сопротивление отдельных зон не утепленного пола; R1=2,152·К)/Вт,  R2=4,32·К)/Вт, R3=8,6 2·К)/Вт, R4=14,22·К)/Вт;

      А1, А2, А3, А4 – площади соответственно 1, 2, 3, 4 зон полос, м2;

      (tв-tнр) – расчётная разность температур, 0С.

Рисунок 1.1 Схема разбивки пола на зоны

 

Рисунок 1.2 Структура пола

1.2 Расчет тепловых потерь через отдельные комнаты

 

         Расчёт тепловых потерь через общую комнату:

Тепловые потери через стены

Тепловые потери через пол

Тепловые потери через дверь

Тепловые потери через окна

Тепловые потери через потолок

Тогда тепловые потери через ограждающие конструкции составят

Фогр.=553,5+55,35+820+469+210+332+179,2=2619,05 Вт.

         Расчёт тепловых потерь через спальню:

Тепловые потери через стены

Тепловые потери через пол

Тепловые потери через дверь

Тепловые потери через окно

Тепловые потери через потолок

Тогда тепловые потери через ограждающие конструкции составят

Фогр.=278+27,8+291,2+469+199+131=1396 Вт.

        Расчёт тепловых потерь через спальню:

Тепловые потери через стены

Тепловые потери через пол

Тепловые потери через дверь

Тепловые потери через окно

 

Тепловые потери через потолок

Тогда тепловые потери через ограждающие конструкции составят

Фогр.=239,3+12+403,2+332+469+116,4=1572 Вт.

          Расчёт тепловых потерь через спальню:

Тепловые потери через стены

Тепловые потери через пол

Тепловые потери через окна

Тепловые потери через потолок

Тогда тепловые потери через ограждающие конструкции составят

Фогр.=35+3,5+140+210+55=443,5 Вт.

          Расчёт тепловых потерь через спальню :

Тепловые потери через стены

 

 

Тепловые потери через пол:

Тепловые потери через окна

Тепловые потери через потолок

Тогда тепловые потери через ограждающие конструкции составят:

Фогр.=164+16,4+224+332+202,1=939Вт.

        Расчёт тепловых потерь через кухню:

Тепловые потери через стены

Тепловые потери через пол:

Тепловые потери через окна

Тепловые потери через потолок

Тогда тепловые потери через ограждающие конструкции составят:

Фогр.=261+26,1+347,2+199+95=928,3Вт.

 

 

Расчёт тепловых потерь через душевую:

Тепловые потери через стены

Тепловые потери через пол:

Тепловые потери через окна

Тепловые потери через потолок

Тогда тепловые потери через ограждающие конструкции составят:

Фогр.=111,4+4,72+120+53+54,2=343,32Вт.

Расчёт тепловых потерь через коридор:

Тепловые потери через стены

Тепловые потери через пол:

Тепловые потери через дверь

 

Тепловые потери через потолок

Тогда тепловые потери через ограждающие конструкции составят:

Фогр.=93+4,65+336+469+169,4=1072,05Вт.

 

1.3 Расчет тепловых потерь системой вентиляции

 

     Для жилых зданий расчет расхода теплоты на нагревание инфильтрующе-

го воздуха Финф  в жилом помещении при естестве вытяжной вентиляции, не компенсируемый подогретым приточным воздухом производится по формуле[1]:

                                      ,                                 (1.10)

где Vt - нормативный воздухообмен, 3м3 на 1м2 жилой площади;

        p - плотность воздуха, p =1,2 кг/ м3;

        Ср - удельная массовая теплоемкость воздуха, Ср =1,0 кДж/(кг∙К);

        А – площадь пола жилых комнат, м2;

        К – коэффициент учета влияния встречного теплового потока конструкции;

         tн.в. - расчетная зимняя температура вентиляционного наружного воздуха0С,

       Площадь пола жилых комнат

       Тепловые потери через дом

 

 

 

2 РАСХОД ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

 

Средний тепловой поток  в Вт на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий определяют по формуле  [1]

Значение  зависит от нормы расхода горячей воды на одного человека – а, л/сут. В жилых зданиях а=105 л/сут, тогда =305 Вт.

                                                  (2.1)

где m – расчетное количество населения обслуживающего системой горячего водоснабжения;

       - укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на одного человека, проживающего в здании, Вт;

Максимальная тепловая мощность системы горячего водоснабжения  в Вт определяется по формуле [1]

                                           (2.2)

где - расчетный коэффициент часовой неравномерности, =2,4.

       - температура холодной воды летом, =+15 0С;

       - температура холодной воды зимой, =+5 0С;

       - температура горячей воды зимой, =+55 0С.

Средняя нагрузка на горячее водоснабжение в летний период  в Вт определяется по формуле [1]

                      (2.3)

где β – коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в не отапливаемый период, β=0,8 - для жилых зданий;

 

 

 

3 РАСЧЕТ И ВЫБОР ОТПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

 

Нормами проектирования рекомендуется рассчитывать и измерять нагревательную поверхность отопительных приборов в эквивалентных квадратных метрах (экм).

Расчётная поверхность прибора в экм определяется по формуле [1].

                                   (3.1)

где β1 – поправочный коэффициент на установку нагревательных приборов, при свободной установке у стены β1=1 [3];

      β2 - поправочный коэффициент, учитывающий остывание воды в трубопроводах системы отопления; при открытой прокладке трубопроводов β2=1;

      β4 - поправочный коэффициент, учитывающий относительный расход воды через радиатор;

      tср=0,5·(tг+tо) – средняя температура теплоносителя в приборе, 0С;

        tв – температура воздуха в помещении, 0С;

      Кэп – коэффициент теплопередачи при относительном расходе воды через нагревательный прибор, [4];

      ∑Атр – эквивалентная площадь поверхности теплопередачи открытых трубопроводов, м2.

Атр=1,78·bтр·π·dн·l,                                               (3.2)

где bтр – коэффициент, учитывающий расположение труб; bтр=1,0 - для подводок к приборам и сцепок; bтр=0,75 - для трубопроводов, расположенных у пола; bтр=0,5 – для стояков; bтр=0,25 – для трубопроводов расположенных у потолка;

         l – длина трубы, м.

 

Для определения β4 находим относительный расход воды в нагревательном приборе на 1экм по отношению к условному расходу 17,4 кг/(м3·ч).

                                                  (3.3)

где  tср – разница между средней температурой теплоносителя и температурой воздуха в помещении, оС;

         ∆tпр – разница температур на входе и выходе из прибора, оС.

tпр=tвх-tвых                                                      (3.4)

Число секций в радиаторе:

                                                       (3.5)

где  f – поверхность нагрева одной секции радиатора,  f=0,299 экм [3];

        Z допустимое уменьшение поверхности нагрева против расчетной,

                   Z=0,05·Ар                                                                                      (3.6)

        β3 коэффициент, учитывающий число секций в радиаторе,      

                                                 β3=0,92+0,16/Ар                                                (3.7)

Для нагревательных приборов

nр/f                                                          (3.8)

Температуру теплоносителя в подающем трубопроводе примем tг=95оС, в обратном - tо=70оС.

tср=0,5·(95+70)=82,5оС;

tср=82,5-18=64,5оС;

tпр=95-70=25оС;

тогда β4=0,99 и Кэп=7,72 для чугунного радиатора М-140-АО.

Примем, что подающий трубопровод находиться под потолком, а обратная линия расположена над полом.

Площадь поверхности нагрева отопительных приборов для общей комнаты:

Площадь поверхности подающего и обратного магистральных трубопроводов наружным диаметром 33,5 мм (dу=25 мм), длиной 5,14 м и

   6,1 м будет равна

Ап.м.=1,78·0,25·3,14·0,0335·11,5=0,54 м2;

Ао.м.=1,78·0,75·3,14·0,0335·11,5=1,6 м2.

Площадь двух подводок (по две на прибор) диаметром 26,8 мм (dу=20 мм) и длиной 1,65 м – верхняя, 0,15 м – нижняя равна

Апод.=4·1,78·1·3,14·0,0268·1,8=1,08 м2.

            Расчётная поверхность прибора

 β3=0,92+0,16/1,5= 1,03

         Z=0,05·1,5=0,075                                                                                   

            Число секций в радиаторе

            Выбираем два радиатора по 5 секций в каждой

Площадь поверхности нагрева отопительных приборов для кухни:

Площадь поверхности подающего и обратного магистральных трубопроводов будет равна

Ап.м.=1,78·0,25·3,14·0,0335·5,5=0,3 м2;

Ао.м.=1,78·0,75·3,14·0,0335·5,5=0,8 м2.

Площадь двух подводок

Апод.=4·1,78·1·3,14·0,0268·1,8=1,08 м2.

            Расчётная поверхность прибора

β3=0,92+0,16/1,6= 1,01

         Z=0,05·1,6=0,08                                                                                    

 

Число секций в радиаторе

           Выбираем 1 радиатор по 5 секций

Площадь поверхности нагрева отопительных приборов для спальни:

Площадь поверхности подающего и обратного магистральных трубопроводов будет равна

Ап.м.=1,78·0,25·3,14·0,0335·6,3=0,3 м2;

Ао.м.=1,78·0,75·3,14·0,0335·6,3=0,9 м2.

Площадь двух подводок

Апод.=4·1,78·1·3,14·0,0268·1,8=1,08 м2.

            Расчётная поверхность прибора

β3=0,92+0,16/0,72= 1,2;

         Z=0,05·0,72=0,036.                                                                                   

           Число секций в радиаторе

           Выбираем 1 радиатор по 3 секций .

Площадь поверхности нагрева отопительных приборов для спальни:

Площадь поверхности подающего и обратного магистральных трубопроводов будет равна

Ап.м.=1,78·0,25·3,14·0,0335·6,3=0,3 м2;

Ао.м.=1,78·0,75·3,14·0,0335·6,3=0,9 м2.

Площадь двух подводок

Апод.=4·1,78·1·3,14·0,0268·1,8=1,08 м2.

            Расчётная поверхность прибора

β3=0,92+0,16/0,72= 1,2;

         Z=0,05·0,72=0,036.                                                                                   

            Число секций в радиаторе

           Выбираем 1 радиатор по 3 секций .

                   Площадь поверхности нагрева отопительных приборов для спальни:

Площадь поверхности подающего и обратного магистральных трубопроводов будет равна

Ап.м.=1,78·0,25·3,14·0,0335·2=0,1 м2;

Ао.м.=1,78·0,75·3,14·0,0335·2=0,3 м2.

Площадь двух подводок

Апод.=4·1,78·1·3,14·0,0268·1,8=1,08 м2.

            Расчётная поверхность прибора

β3=0,92+0,16/0,9=1,09;

         Z=0,05·0,9=0,045.                                                                                    

            Число секций в радиаторе

            Выбираем 1 радиатор по 3 секций.

Площадь поверхности нагрева отопительных приборов для спальни:

Площадь поверхности подающего и обратного магистральных трубопроводов будет равна

Ап.м.=1,78·0,25·3,14·0,0335·4=0,2 м2;

Ао.м.=1,78·0,75·3,14·0,0335·4=0,6 м2.

Площадь двух подводок

Апод.=4·1,78·1·3,14·0,0268·1,8=1,08 м2.

            Расчётная поверхность прибора

 

β3=0,92+0,16/1,2= 1,05;

         Z=0,05·1,2=0,06.                                                                                   

           Число секций в радиаторе

           Выбираем 1 радиатор по 4 секций .

Площадь поверхности нагрева отопительных приборов для душевой:

Площадь поверхности подающего и обратного магистральных трубопроводов будет равна

Ап.м.=1,78·0,25·3,14·0,0335·2,8=0,2 м2;

Ао.м.=1,78·0,75·3,14·0,0335·2,8=0,4 м2.

Площадь двух подводок

Апод.=4·1,78·1·3,14·0,0268·1,8=1,08 м2.

            Расчётная поверхность прибора

β3=0,92+0,16/1,1=1,07;

         Z=0,05·1,1=0,06.                                                                                   

  Число секций в радиаторе

           Выбираем 1 радиатор по 4 секций .

Площадь поверхности нагрева отопительных приборов для коридора:

Площадь поверхности подающего и обратного магистральных трубопроводов будет равна

Ап.м.=1,78·0,25·3,14·0,0335·2,5=0,12 м2;

Ао.м.=1,78·0,75·3,14·0,0335·2,5=0,4 м2.

Площадь двух подводок

Апод.=4·1,78·1·3,14·0,0268·1,8=1,08 м2.

            Расчётная поверхность прибора

β3=0,92+0,16/1= 1,08;

         Z=0,05·1=0,05.                                                                                   

           Число секций в радиаторе

           Выбираем 1 радиатор по 4 секций .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ЭКОНОМИЧЕСКО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ С СИСТЕМОЙ ИНФРАКРАСНОГО ОБОГРЕВА

 

4.1 Экономическо-энергетический расчет водяного отопления

 

       Тепловые потери через дом

                                                                                             (4.1)

      Годовой расход тепловой энергии

    Годовой расход газа

                                                                                                     (4.2)

     где  QГ –годовой расход тепловой энергии;

            QН –удельная теплота сгорания газов;

            n-кпд газового котла.

 

      Годовой затраты на газ                                       

ЗГ=1042*3,43=3574.06 руб/год.

 

      4.2 Экономическо-энергетический расчет инфракрасного обогрева

 

     Годовой расход электроэнергии

ЗГ=8647*1,94=16775,2 руб/год.

     Из расчетов следует, что затраты на инфракрасный обогрев в четыре раза больше чем на водяное отопление. Следовательно желательно использовать водяное отопление.

 

5 ОЦЕНКА ГОДОВОЙ ЭКОНОМИИ В УСЛОВНОМ ТОПЛИВЕ

 

Расход условного топлива Вут в кг ут в переводе природного газа определяется по формуле

                                                                                                   (5.1)

                                    

    Расход условного топлива Вэут в кг ут в переводе электроэнергии определяется по формуле

                                   

      В случае использования водяного отопления, по сравнению инфракрасным обогревом , экономия в условном топливе составит

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1 Методические указания к выполнению курсовой работы [Текст]:методичка/C.З.Инсафуддинов, Ф.Р.Сафин.- Издательство БГАУ,2012.

2 Амирханов, Р.А. Проектирование систем теплоснабжения сельского хо-зяйства [Текст]: учебник / Р.А. Амирханов, Б.Х. Драганов. – Краснодар, 2006. – 199 с.

3 Захаров, А.А. Применение теплоты в сельском хозяйстве [Текст]: учебник / А. А. Захаров. – М.: Агропромиздат, 2006 – 288 с.

4 Драганов, Б.Х. Курсовое проектирование по теплотехнике и применению теплоты в сельском хозяйстве [Текст]: учебное пособие / Б. Х. Драганов. - М.: Агропромиздат,2001. - 176 с.

5 Драганов, Б. Х. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве [Текст]: учебник / Б. Х. Драганов, А. В. Кузнецов, С. П. Рудобашта. - М.: Агропромиздат, 2000. - 463 с.