Интеллектуальная энергосберегающая система микроклимата индивидуального жилого дома

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СЕБРЯКОВСКИЙ ФИЛИАЛ ФГБОУ ВО

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА «ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ»

Курсовая работа

на тему: «Интеллектуальная энергосберегающая система микроклимата индивидуального жилого дома»

Выполнил: студент группы М-31з

Крапчетова Н.Г.

Проверил: доцент, к.г.н.

Князев А. П.

Михайловка, 2016



Содержание

Введение

1. Презентация проекта. Концепция разработки системы микроклимата на примере жилого дома

2. Особенности проектирования

3. Расчет показателей

4. Эксплуатация системы

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Не смотря на кризисную ситуацию в нашей стране можно наблюдать необыкновенную активность индивидуального строительства. Энтузиазм будущих владельцев домов «мечты» локомотивом возводит массовый строй коттеджных поселков, где каждое новое сооружение не похоже на предыдущее. Оно отличается не столько базовым материалом строительства, отделкой фасадов или проектным рисунком, а сколько персональной идеей. К примеру, идеей экономии. Энергоэкономией в частности, что, благодаря политическим баталиям на мировой арене, так актуально на сегодняшний день.

Индивидуальное строительство занимает все более заметную долю в общем объеме строительной индустрии. Особенностью этого сектора строительства является то, что желание застройщиков и уровень их благосостояния позволяет проектировать более комфортные системы обеспечения микроклимата, чем те, которые регламентируют СНиПы и санитарные нормы.

С другой стороны, индивидуальные застройщики, зачастую вынуждены устраивать децентрализованные инженерные системы (местные котельные, скважинный водозабор) и поэтому они крайне заинтересованы в создании эффективных энергоэкономичных комфортных зданий и систем обеспечения микроклимата.

Пользуясь такой ситуацией, можно на примере индивидуальных жилых домов разработать новые концепции в решении задач микроклимата жилых зданий и применить их в дальнейшем при строительстве более крупных объектов. Такая попытка осуществлена по желанию заказчика при строительстве индивидуального жилого дома.

Целью данной курсовой работы является обоснованная концепция разработки системы микроклимата, а также расчет показателей, связанных с работой системы, особенности проектирования и так далее, и конечно же главного показателя энергосбережения - расчет положительного эффекта экономии в процентном соотношении.

Значительным дополнением здесь будет выявление гарантий дальнейшей эксплуатации системы.

В данном случае остро становится вопрос о выполнении специфических задач. Необходимо тщательно исследовать проект в целом.

Объединяя всё выше перечисленное, для реализации цели включим в общий список следующие немаловажные задачи:

5. Презентация проекта. Концепция разработки системы микроклимата на примере жилого дома.

6. Описание работы системы, ее актуальность.

7. Описание особенностей проектирования.

8. База необходимых расчетов.

9. Доказательство энергосберегающего эффекта.

10. Результат эксплуатации системы.

Основная концепция проектирования систем микроклимата данного дома: энергосбережение и интеллектуальная управляемость инженерных систем.

Энергосбережение осуществлялось по следующим направлениям: высокая тепловая защита здания (применение эффективных строительных материалов и конструкций), установка эффективных отопительных приборов с высоким коэффициентом теплопередачи, разбивка системы кондиционирования воздуха на зоны и полное автоматическое управление зонами, применение схемы с рециркуляций воздуха, использование естественного холода от воды артезианской скважины для холодоснабжения системы кондиционирования.

В данной курсовой работе изложена концепция проектирования и создания ителлектоуправляемой системы вентиляции и кондиционирования жилого дома. Центром управления является электронный процессор, который дает команды на работу воздушных заслонок, установленных в системе центральной приточной вентиляции, поделенной на восемь зон, в соответствии с назначениями помещений жилого дома. Охлаждение воздуха осуществляется этой же системой от артезианской скважины через центральный воздухоохладитель. Регулирование мощности охлаждения воздуха осуществляется с помощью регулирования подачи холодной воды насосом с частотным приводом.



1. Презентация проекта. Концепция разработки системы микроклимата на примере жилого дома

Перед строителями «умного» дома была поставлена задача: спроектировать системы кондиционирования и вентиляции коттеджа и вспомогательных помещений таким образом, чтобы система всегда потребляла рациональный минимум тепловой, холодильной и электрической мощности. При этом управление работой системы должно производится автоматически по требованиям, исходящим из внутренних помещений дома.

Схема вентиляции дома выбрана следующая: приток - механический, во все жилые помещения с центральным кондиционированием воздуха с частичной рециркуляцией; вытяжка - естественная через помещения санузлов, ванн и кухонь; забор рециркуляционного воздуха - из помещений холла.

Основным принципом проектирования системы приточной вентиляции выбран принцип зонирования. Все помещения дома распределены на 8 зон в зависимости от назначения помещений и времени пребывания в них людей. Подача воздуха в каждую зону может быть затребована или прекращена по команде с пульта, установленного в одном из помещений зоны. Система приточной вентиляции, соответственно, также поделена на автономные зоны, которые можно отсекать от общего воздуховода с помощью управляемых заслонок.

Рассмотрим подробнее описание работы системы.

Для управления системой установлен электронный процессор с расширением на 19 зон, который обрабатывает всю информацию, исходящую из зональных датчиков и вырабатывает команды для открытия или закрытия заслонок и выбора скорости вращения двигателя приточного вентилятора. Зональный пульт управления содержит комнатный термостат и кнопки для установки требуемой температуры или режима чистого проветривания. Зональные пульты управления входят в комплект с процессором, также как и зональные воздушные заслонки с электрическими приводами.

Система работает следующим образом.

В приточной камере находится блок оборудования, который состоит из вентилятора с частотно регулируемым приводом (как минимум 3 скорости вращения двигателя), воздухоохладителя с регулированием мощности охлаждения (как минимум 3 стадии охлаждения) и воздухонагревателем (как минимум 3 стадии нагрева). К блоку примыкает смесительная камера, в которой смешиваются потоки наружного и рециркуляционного воздуха в соотношении 1:2. Канальные датчики температуры замеряют температуру наружного, приточного и рециркуляционного воздуха.

Управление вентилятором и теплообменниками производится с электронного процессора. По сигналам зональных термостатов процессор определяет необходимый режим обработки воздуха в блоке воздухообработки для каждой зоны - нагрев, охлаждение или вентиляция. Определяется преобладающий режим, заданный большинством зон, и, в первую очередь, готовится и подается воздух к этим зонам. По сигналу процессора электроприводы открывают воздушные заслонки этих зон и воздух подается в помещения. Заслонки остаются открытыми до тех пор, пока показания термостата на сравняются с заданной температурой. Далее заслонки закрываются и начинается приготовление воздуха и подача к другим зонам, где требуется другой режим обработки воздуха. Периодичность открытия заслонок различных зон во время переменных режимов работы составляет 10 мин.

Во время отсутствия людей в помещении зональный пульт устанавливается в нейтральный режим и заслонка закрывается.

Переход зоны в нейтральный режим и его снятие происходит автоматически с помощью датчика присутствия.

В зависимости от количества открытых зон процессор выбирает скорость вращения вентилятора и степени мощности нагрева или охлаждения воздуха в теплообменниках. Это позволяет расходовать все виды энергии строго в соответствии с потребностями людей, при этом, не жертвуя комфортными условиями.

2. Особенности проектирования

микроклимат жилой дом теплопотеря

С точки зрения проектирования системы вентиляции наибольшую сложность вызвал вопрос об определении расчетного воздухообмена в системе и подбор сечений воздуховодов при условии периодического пользования различными зонами. Обсуждалось три варианта:

Рассчитывать воздуховоды и мощности оборудования по суммарной нагрузке всех зон из условия одновременной их работы.

Применить теорию вероятности по аналогии с расчетом нагрузок в системах водоснабжения.

Задаться наиболее вероятной комбинацией одновременного включения нескольких зон и рассчитать суммарную нагрузку для них.

По согласованию с заказчиком, будущим владельцем дома «мечты» был выбран третий вариант (одновременно включаются 5 зон из 8). Таким образом, расчетная нагрузка составила 70 % от суммарной нагрузки всех зон.

С аэродинамической точки зрения система воздуховодов была скомпонована так, что каждая зона имеет свое ответвление от магистрального воздуховода, который выполнен в виде вертикальной шахты большого сечения так, чтобы потери давления в нем были незначительны. Это позволило увязать все ответвления и создать равные условия для каждой зоны. Для случая, когда все или большинство зон закрыты, предусмотрен байпас между приточным и рециркуляционным воздуховодами с клапаном давления.

Приточная установка собрана из малогабаритных элементов на базе канального вентилятора, позволяющих смонтировать ее в подвесном виде на потолке технического помещения подвала. Теплоносителем для охлаждения и нагрева воздуха в теплообменниках является вода. Горячим теплоносителем является вода из автономной котельной с параметрами 90-70 ⁰С. В качестве теплообменника была выбрана секция водяного подогрева. Детально осветим холодоснабжение системы.

Так как дом находится в отдаленном от городской застройки районе, то забор холодной воды на нужды водоснабжения застройщик решил осуществлять из артезианской скважины и получил на то разрешение.

Вода имеет температуру в летний период 5-7 ⁰С. Как раз такая температура необходима для водяных воздухоохладителей, которые применяются в системах кондиционирования воздуха. Для получения воды с такой температурой обычно используются фреоновые холодильные машины. Именно это оборудование является наиболее дорогим и сложным в эксплуатации в системах кондиционирования. Кроме того, компрессор холодильной машины потребляет много электроэнергии, а использование фреона может нанести вред окружающей среде. Поэтому была предложена и разработана система кондиционирования воздуха, использующая воду, добываемую из местной скважины. Регулирование мощности охлаждения воздуха осуществляется с помощью регулирования подачи холодной воды насосом с частотным приводом. В качестве воздухоохладителя был подобран горизонтальный канальный аппарат с водяным теплообменником. Его основные характеристики:

Холодопроизводительность - 23, 1 кВт

Количество обрабатываемого воздуха - 3800 м³/ч

Объем воды в теплообменнике - 6, 35 л

Массовая скорость воды - 0, 8 кг/с

Затраты электроэнергии на перекачку воды насосом - 1, 5 кВт

Рис. №1 наглядно предоставляет нам возможность ознакомиться с действующей моделью интеллектуальной энергосберегающей системой микроклимата индивидуального жилого дома.



Исходя из этих данных, коэффициент преобразования энергии предложенной установки с естественным охлаждением:

В стандартной системе кондиционирования затраты электроэнергии на работу холодильной машины (чиллера) для получения указанного количества холода - 8, 3 кВт. В этом случае холодильный коэффициент равен:



Таким образом, установка экономит около 80 % электроэнергии. Кроме того, вода на выходе из водяного теплообменника имеет температуру 11 ⁰С и может использоваться для дальнейшего нагрева в системе горячего водоснабжения или полива приусадебного участка.

3. Расчет показателей

Состояние воздушной среды в помещениях определяется совокупностью тепловлажностного и воздушного режимов помещения.

На тепловой режим здания оказывают влияние параметры и процессы, определяющие тепловую обстановку в помещениях. Тепловая обстановка помещения зависит от ряда факторов: температуры, подвижности и влажности воздуха, наличия струйных течений, различия параметров воздуха в плане и по высоте помещения, лучистых тепловых потоков, зависящих от температуры, размеров, радиационных свойств поверхности и их расположения.

Воздушный режим здания представляет собой процессы воздухообмена между помещениями и наружным воздухом, включающие перемещение воздуха внутри помещений, движение воздуха через ограждения, проёмы, воздуховоды и обтекание здания потоком воздуха.

Для обеспечения требуемых внутренних условий в помещении служат системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Системы отопления создают и поддерживают необходимые температуры воздуха в помещениях в холодный период года.

Системы вентиляции служат для подачи в помещения чистого воздуха и удаления из них загрязнённого. При этом температура внутреннего воздуха не должна изменяться.

Системы кондиционирования воздуха предназначены для создания и автоматического поддержания в помещениях температуры, относительной влажности, подвижности воздуха, а также его чистоты и определённого газового состава независимо от наружных метеорологических условий. В настоящей курсовой работе рассчитана местная система отопления одноэтажного жилого здания, по причине исключения технических и технологических рисков.

Энергосберигательная система базируется на следующих факторах, расчетах, согласно СНиП.

Расчётные параметры наружного воздуха. Климатологические данные.

Расчётная температура самой холодной пятидневки, с обеспеченностью 0, 92: -58 °С.

Средняя годовая температура: -14, 7°С.

Отопительный период:

- продолжительность: 291 суток,

- средняя температура наружного воздуха: -21, 6 °С.

Расчётные параметры внутреннего воздуха мы разместили в таблице №1.

Таблица №1 Внутренний воздух.

Наименование помещения	Температура внутреннего воздуха tв, оС
Жилая комната	20
Кухня	18
Коридор	16
Уборная	16
Ванная	25
Кладовая	12
Топочная	14

Теплотехнический расчёт наружных ограждающих конструкций.

Основные расчётные зависимости.

Теплозащитные качества ограждения принято характеризовать величиной сопротивления теплопередачи (R_o):

R_o = R_в + R_к + R_н

где: R_в - сопротивление теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, :

б_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции: б_в = 8, 7 ;

R_к - термическое сопротивление ограждения с последовательно расположенными слоями, :

R_к = R₁ + R₂+ … + R_n + R_{возд.прос.}

где: д - толщина слоя, м;

л - коэффициент теплопроводности, .

R_н - сопротивление теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, :



б_н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции: б_н = 23 ;

Коэффициент теплопередачи k, определяется по формуле, :

Общее требуемое термическое сопротивление, для ограждающих конструкций определяется по двум методам:

1. Способ экономичности, определяется по ГСОП:

ГСОП = (t_в - t_ср.от )·z_от

2. По санитарно-гигиеническим требованиям:

где: Дt_н - температурный перепад между поверхностью и воздухом, ^оС, для наружной стены принимается равным 4 ^оС, для потолка 3 ^оС, для пола 2 ^оС;

n - коэффициент учитывающий положение наружной огрождающей конструкции по отношению к наружному воздуху (СНиП);

t_в - температура внутреннего воздуха, ^оС;

t_н - наружная температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0, 92, ^оС;

б_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции: б_в = 8, 7 ;

z_от - продолжительность отопительного периода, сутки.

Фактическое значение термического сопротивление ограждающих конструкций не должно быть меньше требуемого:

Расчёт термического сопротивления ограждающих конструкций

1. По способу экономичности, определяем по ГСОП:

ГСОП = (20 + 21, 6)·291 = 12105, 6 °С·сут.

Согласно СНиП расчетное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций по способу экономичности следует определять по таблице №2.

Таблица №2 «Выписка таблицы 1б из СНиП II-3-79 Строительная теплотехника»

Здания и помещения	Градусо-сутки Отопитель-ного периода °С·сут	Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, не менее
		стен	Покрытий и перекрытий над проездами	Перекрытий чердачных над холодными подпольями и подвалами	Окон и балконных дверей	фонарей
Жилые, лечебно- профилактические и детские учреждения, школы, интернаты	2000 4000 6000 8000 10000 12000	2, 1 2, 8 3, 5 4, 2 4, 9 5, 6	3, 2 4, 2 5, 2 6, 2 7, 2 8, 2	2, 8 3, 7 4, 6 5, 5 6, 4 7, 3	0, 3 0, 45 0, 6 0, 7 0, 75 0, 8	0, 3 0, 35 0, 4 0, 45 0, 5 0, 55



2. По санитарно-гигиеническим требованиям:

Сравнивая, требуемое термическое сопротивление по ГСОП и по санитарно-гигиеническим нормам принимаем наибольшее значение:

R_нс = 5, 6 ; R_пл = 8, 2 ; R_пт = 7, 3

Расчёт толщины основного теплоизоляционного слоя.

1. Наружная стена: 1) Бетон: г = 2400 кг/м³, л = 1, 92 Вт/м ^оС, д = 100 мм

2) Пенополиуретан: г = 2400 кг/м³, л =1, 92Вт/м^оС,

д =? мм.

2. Пол: 1) Монолитная ЖБП: г = 2500 кг/м³, л = 1, 92 Вт/м ^оС, д = 100 мм

2) Минераловатная плита: г = 125 кг/м³, л = 0, 07 Вт/м ^оС,

д = ? мм

3) Рубероид, один слой: г = 400 кг/м³, л = 0, 17 Вт/м ^оС, д = 3 мм



3. Чердачное перекрытие: конструкция аналогична конструкции пола:

Определение фактического термического сопротивление и коэффициента теплопередачи ограждающих конструкций.

В качестве светового заполнения (окон) принимаем обычное стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах: из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном. Приведенное сопротивление теплопередаче такого окна составляет: R_o=0, 82

Фактический коэффициент теплопередачи окна равен:



Расчёт теплопотерь здания. Расчётная мощность системы отопления. Тепловой режим помещения здания в зависимости от назначения помещения может быть переменным или постоянным.

Постоянный тепловой режим должен поддерживаться круглосуточно в течение всего отопительного периода для жилых, производственных, административных учреждений с непрерывным режимом работы, в детских и лечебных учреждениях, в гостиницах, санаториях и т.д.

Отопительная нагрузка определяется, исходя из теплового баланса, составленного отдельно для каждого помещения.

Отопительная система должна компенсировать потери теплоты ограждения, на нагревание инфильтрационного воздуха.

Тепловая мощность системы отопления, Вт, определяется по формуле:

Q_с.о. =_. Q_огр. + Q_инф - Q_быт

где: Q_огр. - теплопотери через ограждающие конструкции, Вт;

Q_инф. - теплопотери на нагревание инфильтрирующего воздуха поступающего через окна, ворота, щели, Вт;

Q_быт. - теплопоступления от бытовых источников, Вт.

Теплопотери через ограждающие конструкции.

Теплопотери через ограждающие конструкции, Вт, определяются по следующей формуле:

Q_огр. = Fnk·(t_в - t_н)·(1 + ?в)

где: F - площадь ограждения, м²;

n - коэффициент учитывающий положение наружной ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху;

k - коэффициент теплопередачи ограждения, ;

t_в - температура внутреннего воздуха, °С;

t_н - температура наружного воздуха, °С;

?в - добавочные потери теплоты:

?в = в₁ + в₂ + в₃ + в₄ + в₅(4.3)

где: в₁ - добавочные потери теплоты по отношению к сторонам света:

С, В, С-В, С-З = 10% - в₁ =0, 1

З, Ю-В= 5% - в₁ =0, 05

Ю, Ю-З=0% - в₁ =0

в₂ - добавочные потери теплоты на продуваемость помещений с двумя наружными стенами и более. В жилых помещениях t_в увеличивается на 2°С, в остальных помещениях добавка принимается равной 5% (в₂ =0, 05).

в₃ - добавочные потери теплоты на расчётную температуру наружного воздуха. Принимается для не обогреваемых полов первого этажа над холодными подпольями при t_н = -40°С и ниже в размере 5%.

в₄ - добавочные потери теплоты на подогрев врывающегося холодного воздуха, через наружные двери, не обогреваемые воздушно-тепловыми занавесами.

в₅ - добавка на высоту помещения. Принимается на каждый последующий метр сверх 4-х метров в размере 2%, но не более 15%.

Теплопотери на нагревание инфильтрирующего воздуха. Затраты теплоты на нагревание инфильтрирующего воздуха в помещениях в жилых и общественных зданиях при естественной вытяжной вентиляции, не компенсированного подогретым приточным воздухом, определяется по формуле:



Q_инф = 0, 28·L·с·с·(t_в - t_н)·k

где: L - объёмный расход удаляемого воздуха некомпенсированного подогретым приточным воздухом. L = 3м³/ч·м² для жилых помещений и кухонь;

с - удельная теплоёмкость воздуха (с = 1 );с - плотность воздуха в помещении, кг/м³, определяется по формуле:k - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный 0, 7 для стыков панелей стен и окон с тройными переплетами, 0, 8 -- для окон и балконных дверей с раздельными переплетами и 1, 0 -- для одинарных окон, окон и балконных дверей со спаренными переплетами и открытых проемов.

Теплопоступления от бытовых источников.

Для жилых зданий учёт теплового потока поступающего в комнаты и кухни в виде бытовых тепловыделений производится в количестве 10Вт на 1м² площади пола, Вт:

Q_быт = 10·F_п

где: F_п - площадь пола отапливаемого помещения, м².

Мы ознакомились и рассчитали все факторы влияния на энергоэффективность системы микроклимата с встроенным процессором.

Итого теплопотери всего здания состовляют: ?Q=15542, 5 Вт

Удельная тепловая характеристика здания:

где: а - коэффициент учёта района строительства здания:

V_н - объём здания по наружному обмеру, м³:

Годовой расход тепла на отопление. Средний необходимый тепловой поток на отопление, Вт:

Годовой желаемый расход тепла на отопление, МВт:

4. Эксплуатация системы

Перед исполнителями заказа интеллектуальной системы микроклимата была поставлена задача: спроектировать системы комфортного кондиционирования и вентиляции всех помещений коттеджа таким образом, чтобы система всегда потребляла рациональный минимум тепловой, холодильной и электрической мощности, при этом управление работой системы должно производиться автоматически по требованиям, исходящим из внутренних помещений дома.

Схема вентиляции дома выбрана следующая:

· приток - механический, во все жилые помещения с центральным кондиционированием воздуха с частичной рециркуляцией;

· вытяжка - естественная, через помещения санузлов, ванн, кухонь;

· забор рециркуляционного воздуха - из помещений холла.

Технические параметры системы следующие -

1) расход наружного воздуха исходя из санитарно-гигиенических условий: Lн = 700 м3/ч; 2) общий расход воздуха исходя из борьбы с тепловыделениями: Lо = 4500 м3/ч; 3) расчетный расход тепловой энергии на подогрев приточного воздуха в холодный период: Qнагр= 13, 1 кВт; 4) расчетный расход холода на кондиционирование воздуха всех помещений в теплый период: Qхол = 30 кВт.

Для достижения максимального энергосберегающего эффекта при проектировании системы приточной вентиляции выбран принцип зонирования. Все помещения дома распределены в соответствии с пожеланиями заказчика на восемь зон (зона столовой и гостиной, зона спален, зона рабочих помещений, зона помещений для занятий спортом и оздоровлением и т. д.), в зависимости от назначения помещений и режима пребывания в них людей. Подача воздуха в каждую зону может быть затребована или прекращена по команде с пульта, установленного в одном из помещений зоны. В соответствии с этим сеть воздуховодов центральной системы кондиционирования также поделена на автономные зоны, которые отсекаются от общего воздуховода с помощью управляемых заслонок.

Подача воздуха в каждую зону осуществляется за счет открытия соответствующей воздушной заслонки в системе воздуховодов. Управление режимами открытия и закрытия зональных заслонок системы кондиционирования осуществляется автоматически. Для автоматического управления работой системы кондиционирования установлен комплект оборудования на базе электронного процессора SlimZone Premier (США). Сам процессор рассчитан на три зоны, но имеет расширение на 19 зон. Процессор обрабатывает всю информацию, исходящую из зональных датчиков, и дает команды для открытия или закрытия заслонок и выбора скорости вращения двигателя приточного вентилятора. Зональный пульт управления марки DSL-520 устанавливается в одном характерном помещении каждой зоны. Он содержит комнатный термостат, кнопки для установки требуемой температуры либо режима чистого проветривания. Зональные пульты управления входят в единый комплект с процессором так же, как и зональные воздушные заслонки с электрическими приводами. Данный комплект поставляется автономно от других составляющих системы кондиционирования и может сочетаться с любым вентиляционным оборудованием, которое подбирается согласно проектным данным.

Система работает следующим образом. В приточной камере (рис. 1) находится блок вентиляционного оборудования (ВОК) для подготовки приточного воздуха, который состоит из вентилятора с частотным приводом (как минимум три скорости вращения двигателя), воздухоохладителя с регулированием мощности охлаждения (как минимум три стадии охлаждения) и воздухонагревателя (как минимум три стадии нагрева).

Принципиальная схема подключения приборов:

1 - блок вентиляционного оборудования (ВОК) в составе: вентилятор, воздухоохладитель, воздухонагреватель; 2 - блок управления оборудованием ВОК; 3 - датчик температуры наружного воздуха; 4 - датчик температуры приточного воздуха; 5 - датчик давления воздуха; 6 - модуль регистрации внешних сигналов; 7 - привод воздушной заслонки; 8 - основной модуль контроллера SlimZone Premier (SZP); 9 - расширительный модуль SlimZone Expansion (SZEX); 10 - зональный термостат DSP-520P

К блоку примыкает смесительная камера, в которой смешиваются потоки наружного и рециркуляционного воздуха; канальные датчики температуры замеряют температуру наружного, приточного и рециркуляционного воздуха. Управление вентилятором и теплообменниками производится с электронного процессора SlimZone Premier. По сигналам зональных термостатов процессор определяет необходимый режим обработки воздуха в блоке ВОК для каждой зоны - нагрев, охлаждение или вентиляция. Определяется преобладающий режим, заданный большинством зон, и в первую очередь готовится и подается воздух к этим зонам. По сигналу процессора электроприводы открывают воздушные заслонки этих зон, и воздух подается в помещения, заслонки остаются открытыми до тех пор, пока показания термостата не сравняются с заданной температурой. Далее заслонки закрываются и начинается приготовление воздуха и подача его к другим зонам, где требуется другой режим обработки воздуха. Периодичность открытия заслонок различных зон во время переменных режимов работы составляет 10 мин. Во время отсутствия людей в помещении зональный пульт устанавливается в нейтральный режим, и заслонка закрывается. Переход зоны в нейтральный режим и его снятие происходит с помощью кнопок, расположенных на панели термостата. В зависимости от количества открытых зон процессор выбирает скорость вращения вентилятора и степени мощности нагрева или охлаждения воздуха в теплообменниках. Это позволяет расходовать все виды энергии строго в соответствии с потребностями людей, не жертвуя при этом комфортными условиями.Расчетная воздухопроизводительность системы была принята равной Lо = 3150 м3/ч.

Согласно этим данным, подобрана приточная установка, состоящая из малогабаритных элементов на базе канального вентилятора DKN 355-4 фирмы Wolter (ФРГ), позволяющих смонтировать ее в подвесном виде на потолке технического помещения подвала. В качестве воздухоохладителя выбран горизонтальный канальный фэнкойл с водяным теплообменником марки CF № 71 фирмы Clivet (Италия).

Основные характеристики теплообменника:

· холодопроизводительность - 23, 1 кВт;

· количество обрабатываемого воздуха - 3800 м3/ч;

· объем воды в теплообменнике - 6, 35 л;

· массовая скорость воды - 0, 8 кг/с;

· затраты электроэнергии на перекачку воды насосом - 1, 5 кВт.

В качестве воздухонагревателя выбрана секция водяного подогрева, которая является дополнительной опцией к теплообменнику CF № 71.Теплоносителем для охлаждения и нагрева воздуха в теплообменниках является вода. Горячим теплоносителем является вода из автономной котельной с параметрами 90-70 °С. Было решено для охдаждения использовать воду, добываемую из местной водозаборной артезианской скважины. Затраты электроэнергии на перекачку воды насосом из артезианской скважины составляют Nпотр. = 1, 5 кВт.

В стандартной системе кондиционирования, предлагаемой для данного типа воздухоохладителей, затраты электроэнергии на работу холодильной машины (чиллера марки WRAN-71 фирмы Clivet) для получения указанного количества холода составляют Nпотр. = 8, 3 кВт.

Сравнение показывает, что такая система имеет гораздо большую энергетическую эффективность (коэффициент преобразования энергии в 5, 5 раза выше, чем у стандартных машин), экономит около 80% электроэнергии и не наносит ущерба окружающей среде, так как работает без фреоновой холодильной машины. Кроме того, вода на выходе из водяного теплообменника имеет температуру 11 °С и может использоваться для дальнейшего нагрева в системе горячего водоснабжения или полива приусадебного участка.

На момент написания курсовой работы смонтированная система находится в эксплуатации около двух лет. В течение этого срока осуществлялся регулярный контакт с заказчиком, в результате чего стало возможным сделать некоторые выводы о работоспособности системы.

1. Выбранного количества воздуха (70% от расчетного) вполне достаточно для удовлетворения всех требований жильцов к микроклимату дома.

2. Узел автоматического контроля на базе процессора SlimZone Premier работает надежно, без отказов.

3. Система естественного холодоснабжения от артезианской скважины полностью удовлетворяет заказчика даже в пиковые часы теплого периода, поэтому такая система может быть рекомендована для самого широкого применения в районах с похожими климатическими условиями: на территориях с резко континентальным климатом, с жарким и сухим летом.

Однако в результате эксплуатации выявились некоторые моменты, на которые при дальнейшем проектировании следует обратить внимание.

1. Во время охлаждения воздуха в водяном теплообменнике выпадает большое количество конденсата, которое часто превышает пропускную способность системы дренажа кондиционера данной марки. Поэтому пришлось своими силами значительно увеличить объем конденсатосборника.

2. Весьма сложной оказалась синхронизация режимов работы основного приточного вентилятора с вентилятором фэнкойла, который включен в конструкцию теплообменника. В результате эксплуатации вентилятор фэнкойла пришлось совсем отключить, за счет чего незначительно упало давление в сети воздуховодов. Поэтому лучше всего подбирать для водяного охлаждения не фэнкойл, а простой поверхностный теплообменник без вентилятора, а вентилятор устанавливать один на всю систему исходя из покрытия всех аэродинамических потерь.

3. Особое внимание следует обращать на шумозащитные мероприятия, так как, несмотря на то что все оборудование считается малошумным, общий шум от работы блока ВОК довольно ощутимый (около 70 дБ), поэтому блок необходимо размещать подальше от жилых зон в изолированном помещении.

В итоге хотелось бы подчеркнуть, что применение автоматизированной системы регулирования подачи вентиляционного воздуха позволяет сэкономить более 50% тепловой энергии от величины суммарной нагрузки, не ущемляя при этом уровень комфортности и гигиеничности помещений. При такой экономии внедрение этого оборудования в системы вентиляции общественных зданий с периодическим пребыванием людей может привести к значительным результатам и свести сроки окупаемости систем к 3-5 годам.



Заключение

Основная концепция проектирования систем микроклимата данного дома - энергосбережение и интеллектуальная управляемость инженерных систем в данной курсовой работе выдержана. Цель курсовой работы достигнута.

Задачи энергосбережения рассматривались как комплексные и решались в следующих направлениях:

· высокая тепловая защита здания (применение эффективных строительных материалов и конструкций);

· установка эффективных отопительных приборов с высоким коэффициентом теплопередачи;

· создание энергосберегающей системы кондиционирования воздуха;

· применение схемы с рециркуляций воздуха;

· использование естественного холода от воды артезианской скважины для холодоснабжения системы кондиционирования.

В теплотехническом расчёте наружных ограждающих конструкций были определены основные теплотехнические характеристики ограждающих конструкций, такие как: толщина теплозащитного слоя, сопротивление теплопередачи, коэффициенты теплопередачи. Эти параметры для наружных стен, пола и чердачного перекрытия были определены по способу экономичности по ГСОП.

Расчётная мощность системы отопления складывается из потерь тепла ограждающими конструкциями, потерь тепла на инфильтрацию и минус бытовые теплопоступления. Расчётная мощность системы отопления согласно расчёту составила 15542 Вт.

В данном здании была разработана однотрубная система отопления, с верхним расположением подающей магистрали. Циркуляция теплоносителя естественная за счёт разностей плотностей холодного и горячего теплоносителя. Был достигнут энергосберегающий эффект.

В результате применения принципа зонирования системы кондиционирования можно констатировать достижение следующих результатов.

1. Расчетный воздухообмен и соответственно расчетное энергопотребление стало возможным снизить на 30% от общего расхода воздуха, необходимого для борьбы с тепловыделениями во всех помещениях, что также повлияло на подбор оборудования и снижение стоимости системы.

2. В процессе эксплуатации определился следующий режим включения зон - постоянно работают две зоны, включение всех восьми зон (полная нагрузка) осуществляется два раза в месяц. Таким образом, реальное потребление энергии при работе системы в дежурном режиме составляет 20% от расчетного и 14% от максимального количества.

3. Стало возможным уменьшить нагрузку на систему отопления, так как нет необходимости во всех помещениях поддерживать постоянно высокую температуру внутреннего воздуха, достаточно поддерживать минимально необходимую, а догрев до желаемой температуры производить приточным воздухом во время присутствия людей в соответствующей зоне.

В результате применения системы естественного холодоснабжения от артезианской скважины реальное потребление электроэнергии составляет 18% от мощности холодильной машины, рассчитанной на аналогичную нагрузку.

Со временем, по мере развития энергосбережения как науки, спрос на подобные проекты интеллектуальных систем расширится, будем надеяться, существующий и последующие подобные проекты принесут в индивидуальное строительство исключительно пользу.



Используемая литература

1. СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», 2013г.

2. СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника», 2013г.

3. СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», 2013г.

4. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3ч. Ч1. Отопление./Богословский В.Н. 2011.

5. Использованы Материалы Международной научно-технической конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции», 23 - 25 ноября 2014, МГСУ

6. Информация сайта electric@info.ru

7. Информация сайта grafik_peremir@stplus.com

8. Информация сайта energoconsyltant.ru

9. Информация сайта teplotecnik.ru

10. Информация сайта economy.ru

Размещено на Allbest.ru

...