Дипломная работа: Повышение энергоэффективности зданий

15. Гидравлическое сопротивление в присоединительных трубопроводах к насосу составляет 10 кПа. Общее гидравлическое сопротивление контура циркуляции антифриза составляет, (3.24):

,

15.1. Затрачиваемая энергия на привод насоса в контуре циркуляции антифриза вычисляется по формуле, (3.25):

,

где - объем перекачиваемой жидкости, м3/ч;

- требуемый напор насоса, кПа;

- КПД насоса, можно принять 0,6.

15.2. По формуле (3.25) получим:

, .

16. На преодоление аэродинамического сопротивления теплообменников установки утилизации затрачивается энергия электродвигателей вентиляторов (3.16):

где - аэродинамическое сопротивление, ;

- КПД вентилятора, можно принять 0,7.

16.1. Доля расхода энергии в приточном вентиляторе по формуле (3.26) составит:

, .

16.2. Доля расхода энергии в вытяжном вентиляторе (3.26):

, .

17. Общая потребная электрическая мощность на функционирование установки утилизации составляет, (3.27):

.

18. В расчетных условиях холодного периода года на нагрев приточного наружного воздуха в установке утилизации извлекается теплота потоком, (3.28):

,.

19. Энергетическая эффективность преобразования электроэнергии в теплоту определяется показателем, (3.29):

При прямом электрическом нагреве в электронагревателе этот показатель равен 1. Для разработанной установки утилизации в расчетных условиях холодного периода года по (3.29) получим:

Проведенный расчет показывает на значительные энергетические преимущества утилизации теплоты вытяжного воздуха на нагрев приточного наружного. Блок 2

В данном разделе представлен конструкторский и поверочный расчеты Блока 2 в системе утилизации воздуха, который включает в себя воздухонагреватель второй ступени ВН2 (см. р0). Автоматизация расчета в MS Excel производится аналогично расчету Блока 1.

Конструкторский расчет

20. По заданию приточный наружный воздух должен быть нагрет до tпн=+200С. Вычислим количество теплоты горячей воды, требуемой на догрев приточного наружного воздуха, (3.30):

Количество теплоты горячей воды по формуле (3.30) составит:

,.

21. При снабжении горячей водой от центрального источника температура обратной воды от нагревательных приборов в расчетных условиях холодного периода года должна отвечать температурному графику теплоснабжения и быть не выше 70 0С. По нормативным требованиям СП 60.13330.2016 скорость воды в трубках калориферов, питаемых горячей водой, должна быть не ниже w=0,122 м/с.

21.1. В приточном агрегате конструктивно рационально применить калориферы одинаковых фасадных сечений. В установке утилизации применены калориферы КСк4-11-50АУ3, имеющего следующие конструктивные показатели:

А=1,663 м, Б=1,503 м, fw=0,00338 м2, F= 75,4 м2.

Поверочный расчет

21.2. Определяем расход горячей воды через калорифер КСк4-11-50АУ3 в расчетном перепаде температур по горячей воде (95-70) = 25 0С по формуле (3.31):

.

21.3. Вычисляем скорость горячей воды в калорифере КСк4-11-50АУ3 по формуле (3.32):

.

Что отвечает требованиям СП.

22. По опытной формуле (3.4) вычисляем коэффициент теплопередачи:

.

23. По выражению (3.10) вычисляем достигнутый показатель числа единиц переноса явной теплоты (модифицированный критерий Фурье):

.

24. По выражению (3.11) вычисляем показатель отношения теплоёмкостей потоков в теплообменнике:

.

25. По графику «0» при заданных и находим достигаемый показатель теплотехнической эффективности.

26. Преобразуем выражение (3.9) относительно требуемой начальной температуры воды на входе в воздухонагреватель второй ступени ВН2 по формуле (3.33):

.

26.1. Применительно к рассматриваемому примеру по выражению (3.33) получим:

.

26.2. Вычислим температуру воды после ВН2 по формуле (3.34):

.

Приведенный расчет показал, что калорифер в приточном агрегате может потреблять теплоту от обратной воды системы теплоснабжения, что обеспечивает дополнительную экономию в системе воздушного отопления. Для реализации выбранного режима работы калорифера необходимо применение смесительного насоса.

4. ПОВЫШЕНИЕ КЛАССА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЗДАНИЙ

4.1 Улучшение теплозащитных свойств ограждающих конструкций

Задачей данного раздела является определение фактического класса энергоэффективности здания по расчетным данным с учетом утепления в соответствии с СП 50.13330.2012.

Определение толщины тепловой изоляции.

Для обеспечения в отапливаемом помещении условий теплового комфорта и оптимизации мощности системы отопления, ограждающие конструкции должны иметь термическое сопротивление не менее значения, нормируемых [3].

Рассчитывается требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций , исходя из условий энергосбережения [4].

Значения требуемых приведенных сопротивлений ограждающих конструкций принимаем в зависимости от величины градусо-суток отопительного периода (ГСОП), таблица. 3[4].

Величину градус-суток, в течение отопительного периода следует вычислять по формуле (1.3), .

В зависимости от градус-суток подбирается требуемая величина сопротивлений ограждающих конструкций рассчитывается по формуле (4.1):

, ,

где a, b -коэффициенты значение которых следует принимать по данным таблицы 3 [4] для соответствующих групп зданий.

для наружных стен: ;

для чердачных перекрытий: ;

для покрытий над отапливаемыми подвалами: ;

для окон: .

Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, определяется по формуле, (4.2) [3]:

, ,

где - коэффициент, учитывающий особенности региона строительства. В расчете по формуле (1.5) [4] принимается равным 1. Допускается снижение значения коэффициента в случае, если при выполнении расчета удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания по методике приложения Г [4] выполняются требования п.10.1[4] к данной удельной характеристике. Значение коэффициента при этом должно быть не менее 1.

Принимаем к установке двухкамерный стеклопакет из обычного стекла с меж-пластиковым расстояние 2мм в деревянных (ПВХ) переплетах .

Определяется необходимая толщина изоляционного слоя по формуле (4.3):

, ,

где - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции,[4];

- коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) внутренней поверхности ограждающей конструкции, [4];

- коэффициент теплотехнической неоднородности ограждающих конструкций [4];

, - толщина соответственно конструктивных слоев ограждения и теплоизоляционного слоя, ;

, - коэффициенты теплопроводности соответственно конструктивных слоев ограждения и теплоизоляционного слоя, определяются по [4] для соответствующих условий эксплуатации;

- требуемое приведенное сопротивление воздушной прослойки, .

После этого рассчитывается фактическое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции по формуле (4.4):

, .

1. Наружная стена представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Состав наружной стены.

В соответствии с рисунком 4.1:

Слой 1- Известково-песчаная смесь, толщиной ;

Слой 2- Керамический пустотный слой на цементно-песчаном растворе, толщиной , ;

Слой 3 - Пенополиуретан (ТУ В-56-70, ТУ 67-98-75, ТУ 67-87-75), толщиной , ;

Слой 4 - Силикатный на цементно-песчаном растворе (ГОСТ 379-79), толщиной , .

[4];

[4];

[4].

Коэффициент теплопроводности конструкционных слоев принимаются по условиям эксплуатации «Б» (из условий зоны влажности и влажностного режима помещений), согласно приложению Т СП 50.13330.2012 [4]:

[4];

[4];

[4];

[4].

Из этого следует, что толщина тепловой изоляции по формуле будет иметь вид:

,

а фактическое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции по формуле привет вид:

, .

2. чердачные перекрытия представлены на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 - Состав чердачного перекрытия

В соответствии с рисунком 4.2:

Слой 1- известково-песчаная смесь, толщиной ,;

Слой 2- железобетонная плита, толщиной ,:

Слой 3- рубероид (ГОСТ 10923-82), пергамин (ГОСТ 2697-83), толь (ГОСТ 10999-76*), толщиной ,;

Слой 4- маты минераловатные прошивные, толщиной ,;

Слой 5- цементно-песчаная смесь, толщиной ,;

, [4];

, [4];

[3].

, [4];

, [4];

, [4];

, [4];

[4].

Из этого следует, что толщина тепловой изоляции по формуле (4.3) будет иметь вид:

, ,

а фактическое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции по формуле (4.4) привет вид:

.

3. Покрытия над отапливаемыми подвалами представлены на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Состав покрытий над отапливаемыми подвалами

В соответствии с рисунком 1.3:

Слой 1- железобетонная плита, толщиной

Слой 2- пенополиуретан (ТУ В-56-70, ТУ 67-98-75, ТУ 67-87-75), толщиной ;воздух отопление вентиляция теплопередача

Слой 3- цементно-песчаная смесь, толщиной ;

Слой 4- плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные (ГОСТ 4598- 74*, ГОСТ 10632-77*), толщиной ;

Слой 5- линолеум поливинилхлоридный многослойный (ГОСТ 14632 - 79), толщиной .

[4];

[4];

[4].

[4];

[4];

[4];

[4];

[4].

Из этого следует, что толщина тепловой изоляции по формуле будет иметь вид:

,

а фактическое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции по формуле (4.4) привет вид:

, .

4. входная дверь

,.

Термическое сопротивление одинарной двери . К установке принимаем одну деревянную дверь, а другую железную с утеплителем (ППУ) с тамбуром между ними.

Толщина и тепловой изоляции и значение сопротивления теплопередачи двери рассчитывается по формулам (4.6) и (4.7) соответственно:

,.

,

Определение класса энергоэффективности после проведения мероприятий по утеплению здания

Определение класса энергетической эффективности эксплуатируемого здания включает в себя расчеты нормативной и фактической удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания. При известных параметрах наружного воздуха и характеристиках ограждающих конструкций определяем класс энергоэффективности здания.

Нормативная (базовая) характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию определятся согласно таблица 14 приложение.10 СП 50.13330.2012 [4] .

Фактическая удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания , определяется по формуле (4.8):

, ,

где - удельная теплозащитная характеристика здания, ;

- удельная вентиляционная характеристика здания, ;

- удельная характеристика бытовых тепловыделений здания, ;

- удельная характеристика теплопоступлений в здание от солнечной радиации, ;

- коэффициент, учитывающий снижение теплопотребления жилых зданий при наличии поквартирного учета тепловой энергии на отопление, принимается до получения статистических данных фактического снижения, ; - коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системы отопления, связанное с дискретностью номинального теплового потока номенклатурного ряда отопительных приборов, их дополнительными теплопотерями через зарадиаторные участки ограждений, повышенной температурой воздуха в угловых помещениях, теплопотерями трубопроводов, проходящих через неотапливаемые помещения для многосекционных и других протяженных зданиях согласно приложению Г [4]

- коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конструкций; рекомендуемые значения определяются по формуле (4.9):

,

где ГСПО - градус сутки отопительного периода; определяется по формуле (4.3), согласно [4]:

,

где - средняя температура отопительного периода, ;

Z - продолжительность отопительного периода, сут;

- коэффициент эффективности авторегулирования подачи теплоты в системах отопления, , согласно приложению Г [3].

Данные для определения фактической удельной характеристики расхода тепловой энергии на вентиляцию и отопление с учетом применения тепловой изоляции ограждающих конструкций. приведены в таблице 4.1.

Данные рассчитаны по приложению Г [4].

Таблица 4.1 - Расчетные данные по определению фактической удельной характеристики расхода тепловой энергии на вентиляцию и отопление с учетом применения тепловой изоляции ограждающих конструкций.