Определим теплопотери через окна и двери

Аннотация

Данный курсовой проект изложен на 36 страницах машинописного текста, включая список литературы из 5 наименований. В текст пояснительной записки включены 2 рисунка и 4 таблицы. Графическая часть проекта выполнена на 3 листах формата А1.

В пояснительной записке проекта приведен анализ производственной деятельности и систем энергообеспечения предприятия «Зерноград-Агропромэнерго», на основании которого выявлены цели и задачи курсовой работы. В результате проведенных расчетов были подобраны водогрейные котлы для систем теплоснабжения, определены диаметры трубопроводов тепловых сетей, выбраны источники теплоснабжения.

 

 

Введение

Энергетическое хозяйство являет жизненно важной частью всего сельского хозяйства. Проблема энергосбережения ста приоритетным направлением государственной политики. Одним из направлений в решении задач по созданию энергосберегающих технологий является рациональный подбор оборудования на основе инженерных расчетов.

В общем энергетическом балансе сельского энергопотребления 80% приходится на долю тепловой энергии. На сельскохозяйственных перерабатывающих предприятиях огромное количество расходуется на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и получение пара для технологических нужд. При обеспечении объектов тепловой энергии следует уделить внимание не только методам, способам и среде ее получения, но также технологическому оборудованию для подачи ее потребителю.

Недоброкачественная подготовка питательной воды для тепловых сетей приводит к уменьшению проходного сечения трубопроводов и, в конечном счете, к уменьшению тепловой нагрузки, поступающей к потребителю.

В связи с этим важной задачей в экономии тепловой энергии является разработка эффективной системы водоподготовки, тепловой расчет трубопроводов, расчет систем энергообеспечения.

 

 

1 Характеристика объекта энергоснабжения

1.1 Анализ производственной деятельности предприятия

Предприятие «Зерноград-Агропромэнерго» находится в черте города Зернограда Ростовской области. Рельеф площадки спокойный без уклона. Территория ЗАПЭ находится на почвах чернозема Северо-Кавказского округа. Продолжительность теплого периода составляет примерно 180 дней и безморозного – примерно 250 дней. Климат континентальный с амплитудой среднемесячной температуры 28,6 ^оС. Зима относительно мягкая. Абсолютная минимальная температура равна –34 ^оС. Лето жаркое, среднемесячная температура в июле равна +22,7 ^оС, максимальная равна +40 ^оС. Продолжительность вегетационного периода (период с температурой +5 ^оС) на описываемой территории составляет 213 дней, что позволяет выращивать здесь относительно теплолюбивые культуры.

«Зерноград-Агропромэнерго» выполняет следующие виды работ: контрольно-измерительные работы (проверка электрических линий, трансформаторных подстанций), электро-монтажные работы (ремонт и наладка осветительной проводки, силовых щитов), ремонт электродвигателей и трансформаторов (замена статорной обмотки, ротора, сердечников трансформатора), изготовление электро-обогреваемых полов и ковриков. Численность персонала, работающего на предприятии – 34 человека.

В состав ЗАПЭ входят следующие подразделения: оперативно-диспетчерская служба, служба электрических сетей, служба подстанций, метрологическая служба, служба изоляции, служба механизации и транспорта и др.

1.2 Анализ систем энергообеспечения

 

Электроснабжение «Зерноград-Агропромэнерго» осуществляется по ВЛ 0,38 кВ от ЗТП 10/0,4 кВ, расположенной на территории предприятия.

Газоснабжение происходит от газораспределительного пункта, расположенного на расстоянии 500 метров от территории предприятия. Снабжение газом происходит по трубопроводам низкого давления диаметром 57 мм.

Источником водоснабжения является городской водопровод, вода на предприятие поступает по трубам диаметром 50мм. Для контроля водопотребления установлены водомеры типа ВВ-100.

Теплоснабжение предприятия осуществляется от автономных котельных, расположенных в помещениях предприятия. Режим работы системы отопления круглосуточный в течение отопительного периода.

 

1.3 Цели и задачи проектирования

Анализ системы энергообоеспечения показал ряд резервов в улучшении условия их функционирования:

1. Теплоснабжение предприятия осуществляется от автономных котлов устаревшей марки, что экономически нецелесообразно.

2. Отсутствие водоподготовки приводит к снижению работоспособности энергетического оборудования, снижению их срока службы и частому выходу из строя.

3. Не решены комплексно вопросы отопления и горячего водоснабжения.

Цель проекта – модернизация системы энергообеспечения зданий «Зерноград-Агропромэнерго» для повышения её надежности и экономичности по отмеченным направлениям.

 

 

2 Расчет тепловых потерь

2.1 Расчет расхода тепловой энергии на отопление

 

Тепловую мощность Ф_ОТ, Вт, расходуемую на отопл ение жилых, общественных и производственных зданий, включенных в систему централизованного теплоснабжения, можно определить по укрупненным показателям по следующей формуле /2/

, (2.1)

где q₀ – удельная отопительная характеристика здания /1/, Вт/(м³×⁰С);

V_Н – объём здания по наружному обмеру, м³;

t_В – средняя температура воздуха, характерная для большинства помещений здания /2/, ⁰С;

t_Н – температура наружного воздуха, t_Н = – 22 ⁰С /1/;

a – поправочный коэффициент, учитывающий влияние расчетной разности температур, который определяется по формуле /2/

(2.2)

Например, для административного здания, расчетная температура воздуха внутри помещения равна t_в = 18 ⁰С; удельная отопительная характеристика составляет q_от = 0,5 Вт/(м³× ⁰С) /1/; объем здания равен V_н = 4032 м³.

Коэффициент, учитывающий влияние на удельную тепловую харак-

теристику расчетной разности температур будет равен

Тогда количество теплоты на обогрев здания равно

Ф_ОТ = 0,5 · 4032 · (18+22) · 1,09 = 87897,6 Вт.

Расчет расходов теплоты на отопление остальных зданий проведём аналогично и сведём в таблицу 1.

 

Таблица 1 – Бланк расчета затрат теплоты на отопление

Наименование	VН, м3	qо, Вт/(м3×С)	tВ,0С	a	ФОТ, Вт
1. Административное здание		0,5		1,09	87897,6
2. СТО		0,7		1,09	21974,4
3. Гараж		0,7		1,22	39594,2
4. Ремонтная мастерская		0,7		1,06
5. Столярный цех		0,52		1,09	19044,4
6. Металлоцех		0,6		1,09	43948,8
7. Котельная		0,12		1,09	3531,6
8. Склад	Не отапливается
Итого

В результате анализа таблицы 1 можно сделать вывод, что суммарная тепловая мощность, расходуемая на отопление зданий, составляет ΣФ_ОТ = 231373 Вт = 231,373 кВт. Наибольшая мощность расходуется на отопление административного здания (Ф_ОТ = 87,898 кВт), что связано с его большим объёмом.

2.2 Расчет тепловых затрат на вентиляцию

Тепловую мощность Ф_В, Вт, расходуемую на вентиляцию жилых, общественных и производственных зданий, можно определить по укрупненным показателям по следующей формуле /2/

, (2.3)

где q_В – удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/(м³×⁰С) /1/;

t_НВ – расчетная вентиляционная температура, t_НВ = –8 ⁰С /1/.

Удельная вентиляционная характеристика для административного здания составляет q_в = 0,1 Вт/(м³× ⁰С).

Тогда количество теплоты на вентиляцию здания равно

Ф_в = 0,1 · 7290 ·(18+8) = 17059 Вт.

Расчет расхода теплоты на вентиляцию остальных зданий проведём аналогично и сведём в таблицу 2.

Таблица 2 – Бланк расчета затрат теплоты на вентиляцию

Наименование	VН, м3	qв, Вт/(м3×С)	tВ, 0С	ФВ, Вт
1. Административное здание		0,1		10483,2
7. СТО		0,52		9734,4
3. Гараж	Не вентилируется
4. Ремонтная мастерская		0,2
5. Столярный цех		0,52		11356,8
6. Металлоцех	Не вентилируется
7. Котельная		0,4
8. Склад	Не вентилируется
Итого				44054,4

 

2.3 Расчет тепловых затрат на горячее водоснабжение

Максимальный тепловой поток Ф_ГВС, Вт, расходуемый на горячее водоснабжение производственных зданий, определяется по формуле

Ф_ГВС = 0,278 · Q_В · ρ_В · с_В · (t_Г – t_Х), (2.5)

где Q_В – часовой расход горячей воды, м³/ч;

ρ_В – плотность воды, ρ_В = 983,2 кг/м³;

с_в – удельная теплоемкость воды, С_в = 4,19 кДж/(кг× ⁰С);

t_г – расчетная температура горячей воды, t_г = 60 ⁰С /2/;

t_х – расчетная температура холодной (водопроводной) воды, принимаем для зимнего периода равной t_х = 5 ⁰С /2/;

Расход горячей воды Q_В, м³/ч, определяется по формуле

Q_В = n · g · 10^–3, (2.6)

где n – количество душевых сеток.

g – расход воды на одну душевую сетку, л/ч, g = 250 л/ч 2/;

Для гаража

Q_В = 2 · 250 · 10^–3 = 0,5 м³/ч.

Ф_ГВС.г = 0,278 · 0,5 · 983,2 · 4,19 · (60 – 5) = 31494 Вт.

Для ремонтной мастерской

Q_В = 2 · 250 · 10^–3 = 0,5 м³/ч.

Ф_ГВС.р.м = 0,278 · 0,5 · 983,2 · 4,19 · (60 – 5) = 31494 Вт.

Для столярного цеха

Q_В = 1 · 250 · 10^–3 = 0,25 м³/ч.

Ф_{ГВС.ст.ц} = 0,278 · 0,25 · 983,2 · 4,19 · (60 – 5) = 15747 Вт.

Для станции техобслуживания

Q_В = 1 · 250 · 10^–3 = 0,25 м³/ч.

Ф_{ГВС.сто} = 0,278 · 0,25 · 983,2 · 4,19 · (60 – 5) = 15747 Вт.

Для мелаллоцеха

Q_В = 1 · 250 · 10^–3 = 0,25 м³/ч.

Ф_ГВС.м.ц = 0,278 · 0,25 · 983,2 · 4,19 · (60 – 5) = 15747 Вт.

Суммарная тепловая нагрузка на горячее водоснабжение составит

Ф_ГВС = Ф_ГВС.г + Ф_ГВС.р.м + Ф_{ГВС.ст.ц} + Ф_{ГВС.сто} + Ф_ГВС.м.ц = 31494 + 31494 + 15747+15747+15747 = 110230 Вт.

2.4 Расчет тепловых затрат на технологические нужды

Расчетный поток теплоты Ф_Т.Н, Вт, расходуемой на технологические нужды ремонтной мастерской и автогаража определяется по формуле

(2.7)

где – коэффициент спроса на теплоту, равный 0,6…0,7 /2/;

D – расход теплоносителя, кг/ч;

h_Г – энтальпия теплоносителя, кДж/кг, h_г = 398,05 кДж/кг;

– коэффициент возврата обратной воды, принимаемый равным 0,7;

h_воз – энтальпия обратной воды, кДж/кг, h_воз = 293,3 кДж/кг.

Расход теплоносителя – воды (при 95 °С) для получения смешанной воды температурой t_см

(2.8)

где D_см – расход горячей воды, кг/ч;

t_см – температура горячей воды, ⁰С, t_см= 60 ⁰С.

Расход горячей воды для автогаража

D_см.г = n∙g/24, (2.9)

где n – число автомобилей, подвергающееся мойке в течение суток;

g – среднесуточный расход воды на мойку одного автомобиля, кг/сут;

для легкового автомобиля g = 160 кг/сут, для грузового g = 230кг/сут.

D_см.г = 4∙160/24 + 2∙230/24 = 45,83 кг/ч.

Для ремонтной мастерской

D_см.рм = g/24, (2.9)

где g – среднесуточный расход воды на технологические нужды ремонтной мастерской, кг/сут, g = 720 кг/сут /2/.

D_см.рм = 720/24 = 30 кг/ч.

Суммарная тепловая нагрузка на технологические нужды составит

Ф_Т.Н= Ф_Т.Н.г + Ф_Т.Н.р.м = 900 + 588 = 1488 Вт.

3 Калорический расчет помещения ремонтной мастерской

3.1 Определение теплопотерь через все наружные ограждения

Тепловую мощность Ф_ОТ, Вт, необходимую для обогрева столярного цеха найдем по формуле /1/

Ф_ОТ.ст.ц = Ф_ОГР + Ф_В + Ф_ИНФ – Ф_ЭЛ., (3.1)

где Ф_ОГР – тепловой поток через ограждения, Вт;

Ф_В – тепловой поток, уносимый вентиляцией, Вт;

Ф_ИНФ – поток свободной теплоты, теряемый на инфильтрацию, Вт;

Ф_ЭЛ – тепловой поток, выделяемый электрооборудованием, Вт.

Теплопотери через все наружные ограждения , Вт, определяются по формуле /1/

, (3.2)

где R₀ – сопротивление теплопередаче ограждения, м²×⁰С/Вт /1/;

F – площадь поверхности ограждения, м²;

t_В, t_Н – расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха соответственно, ⁰С;

n – поправочный коэффициент, учитывающий расположение

ограждения относительно наружного воздуха /1/.

Сопротивление ограждения теплопередаче , м²×⁰С/Вт, определяется по формуле /1/

, (3.3)

где R_В – термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения, м²×⁰C/Вт /1/;

d_i – толщина i-го слоя элемента ограждения, м;

l_i – коэффициент теплопроводности i-го слоя элемента ограждения, м²×⁰C/Вт /1/;

R_Н – термическое сопротивление теплопередаче наружной поверхности ограждения, м²×°С/Вт /1/.

Характеристика строительных материалов ограждений приведена в таблице 3

Таблица 3 – Характеристика строительных материалов ограждений.

Материал	d, м	l, Вт/(м×°С)
Стены наружные
кирпич	0,38	0,81
песчано-цементная штукатурка	0,03	0,93
Стены внутренние
кирпич	0,25	0,81
штукатуркат (2 слоя)	0,01	0,43
перекрытие
брус	0,15	0,17
минеральная вата	0,14	0,06
доска	0,025	0,17
рубероид	0,0015	0,17
шифер	0,0055	0,35
пол
железобетон	0,2	1,63

Определим теплопотери через окна и двери

В помещени имеется два окна. Размеры окна принимаем 1,35´0,9 м, площадь окон F_ОК = 2,43 м². Сопротивление теплопередачи двойных окон R₀ = 0,345 м²×°С/Вт. Тогда

Ф_ОК

В помещении имеется две двери размером 2×1,5 м.

Площадь дверей F_ДВ = 2∙1,5∙2=6 м².

R_0.дв = 0,378 м ^{2 о}С/Вт /1/.

Определим площадь наружных стен F_Н.СТ, м², по формуле

F_Н.СТ = h×(2a+b)– 2F_ОК – F_ДВ, (3.4)

где h – высота стены, м, h = 3,5 м;

a – длина помещения, м, a = 13 м;

b – ширина помещения, м, b = 12 м:

F_ВН.СТ – площадь внутренней стены, м², F_ВН.СТ = 8,5∙3 = 25,5 м².

F_Н.СТ = 3,5×(2×13 + 12) – 2,43–3 = 127,57 м².

Сопротивление теплопередаче наружных стен равняется

Определим теплопотери через наружные стены

Площадь внутренней стены равна

F_ВН.СТ = b ×h – F_ДВ = 12 ×3,5 – 3 = 39 м².

Сопротивление теплопередаче внутренней стены равняется

Определим теплопотери через внутреннюю стену

Дополнительные теплопотери определяются по формуле /1/

Ф_ДОП = 0,15×(Ф_Н.СТ+Ф_ОК+Ф_ДВ)=0,15×(7731,5 + 281,8 + 635) = 1297,2 Вт. (3.5)

Произведем расчет для перекрытия.

Площадь перекрытия F, м², определяется по формуле

F = a∙b = 13 × 12 = 156 м². (3.6)

Термическое сопротивление теплопередачи

Теплопотери через перекрытие

Фпер =

Для расчета потерь тепла через неутепленные полы площадь помещения разбивают на зоны шириной 2 м, параллельные наружным стенам (рисунок 1). Сопротивление теплопередаче R_н.п. для первой зоны, расположенной непосредственно у стены, составляет 2,15; для второй – 4,3; для третьей – 8,6; для остальной площади пола – 14,2 м² · ⁰С/Вт /1/.

Полы железобетонные:

Рисунок 1 – Схема разбивки пола по зонам.

F₁ = 12∙13 – 9×8 + 4∙4 = 100 м²,

F₂ = 8∙9 – 4×5 = 52 м².

F₃ = 4×5 = 20 м².

Определим теплопотери через неутепленные полы

.

Определим теплопотери через все ограждения