Разработка и оценка эффективности мероприятий по снижению энергозатрат жилого здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВПО «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет Энергетический

Кафедра Теплотехники и энергообеспечения предприятий

Курсовая работа

Разработка и оценка эффективности мероприятий по снижению

энергозатрат жилого здания

Платонов Артур Васильевич

Руководитель:

ассистент Сафин Ф.Р.

Уфа 2012



РЕФЕРАТ

Работа: 30 стр., 4 рисунка, 1 лист графического материала формата А1 .

ПОТЕРИ ТЕПЛОВЫЕ, ОГРАЖДЕНИЯ НАРУЖНЫЕ, ЭНЕРГИЯ ТЕПЛОВАЯ, ВОДОСНАБЖЕНИЕ ГОРЯЧЕЕ, ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ, ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ БЫТОВЫЕ, ПОТЕРИ ДОБАВОЧНЫЕ, ИНФИЛЬТРАЦИЯ тепловой потеря инфильтрация водоснабжение

Курсовая работа предусматривает разработку энергосберегающих мероприятий жилого дома.

В процессе работы произведены: теплотехнический расчёт ограждающих конструкций, расчёт потерь теплоты, добавочные тепловые потери через ограждающие конструкции, расчет потерь теплоты на инфильтрацию, бытовых тепловыделений, расход тепловой энергии на горячее водоснабжение, оценка годовой экономии тепловой энергии в условном топливе.

Графическая часть курсовой работы содержит план и разрез жилого дома, мероприятия по энергосбережению.



ОГЛАВЛЕНИЕ

РЕФЕРАТ

ВВЕДЕНИЕ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО УТЕПЛЕНИЮ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1 Тепловые потери через стены

1.2 Расчёт потерь теплоты через потолок

1.3 Расчёт потерь теплоты через полы

1.4 Добавочные тепловые потери через ограждающие конструкции

1.5 Расчёт потерь теплоты на инфильтрацию

1.6 Расчёт бытовых тепловыделений

1.7 Расчёт потерь теплоты через окна и двери

2. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ МЕРОПРИЯТИЙ ЗДАНИЯ

3. РАСХОД ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

4. ОЦЕНКА ГОДОВОЙ ЭКОНОМИИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В УСЛОВНОМ ТОПЛИВЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК



ВВЕДЕНИЕ

Мероприятия по энергосбережению на объектах ЖКХ можно подразделить на мероприятия по экономии тепловой энергии у потребителей. Мероприятия по энергосбережению позволяют снизить издержки потребителей энергоресурсов, уменьшить износ оборудования и потери ресурсов при их транспортировке.

В издержках любого предприятия оплата энергопотребления составляет примерно десятую часть, и доля этих расходов постоянно растет, отвлекая существенные средства из бюджета развития, от капитального строительства и модернизации производства.

Мероприятия по энергосбережению должны представлять собой комплексную программу действий, в которой будут учитываться новые данные и результаты исследований, возможность использования различных источников инвестиций. Для создания такой программы предприятие должно осуществить ряд мер. В их число входят:

· комплексное энергетическое обследование предприятия;

· получение от энергоаудиторов рекомендаций по внедрению необходимого оборудования с пониженным уровнем энергопотребления.

На основании энергетического паспорта предприятия и рекомендаций обследующей компании происходит разработка комплексной программы и выполнение ее мероприятий.

С принятием Федерального закона от 23.09.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности…» мероприятия по энергосбережению, регулярное проведение энергоаудита и повышение энергоэффективности производств стало предметом государственного стимулирования.



ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

По номерам зачётной книжки: 281089.

Населённый пункт : Янаул.

Расчётная температура наружного воздуха: t_нв=-20⁰С; t_нр=-37⁰С; t_хс=-40⁰С.

Расчётная скорость воздуха: u=3,6 м/с.

Материал стен : кирпичная кладка.

Коэффициент теплопроводности: л=0,76 Вт/(м?С);

Коэффициент теплоусвоения: S=9,77 Вт/(м²?С);

Штукатурка : гипсокартон.

Коэффициент теплопроводности: л=0,29 Вт/(м?С);

Коэффициент теплоусвоения: S=4,62 Вт/(м²?С);

Засыпка: вермикулит вспученный .

Коэффициент теплопроводности: л=0,09 Вт/(м?С);

Коэффициент теплоусвоения: S=1,08 Вт/(м²?С).



1. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО УТЕПЛЕНИЮ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1 Тепловые потери через стены

Тепловые потери через стены в Вт определяются по формуле [1]

, (1)

где - основные тепловые потери через строительные конструкции, Вт;

-добавочные теплопотери, Вт.

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

(2)

где - общее термическое сопротивление теплопередачи ограждения, (м²?К)/Вт;

- площадь ограждения, ;

t_в, t_нр - расчётные температуры внутреннего и наружного воздуха, t_в=20⁰С, t_нр=-37⁰С [5];

n - поправочный коэффициент к расчётной разнице температур, принимаемый в зависимости от положения ограждения к наружному воздуху, n=1 [1].

Площадь ограждения в определяется по формуле



, (3)

где - высота ограждения, ;

- длина ограждения, ;

- площадь окон, ;

- площадь дверей, .

Определим площади стен.

Примем высоту потолков H=2800 мм =2,8м;

Размер проёма окна 1400·1200 мм;

Площадь проёма окна А^ок=1400·1200=1680000мм²=1,68м²;

Размер дверного проёма 2000·950 мм;

Площадь дверного проёма А^дв=2000·950=1900000мм²=1,9м² .

Площадь ограждения составит.

Общее термическое сопротивление теплопередачи стен в (м²?К)/Вт определяются по формуле [1]

, (4)

где - термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения, R_в=0,115 (м²?К)/Вт [1];

- термическое сопротивление теплоотдачи наружной поверхности ограждения, R_н=0,0435 (м²?К)/Вт [1];

- сумма термических сопротивлений теплопроводности отдельных слоев слойного ограждения толщиной , в м, теплопроводностью, в .

Определим основные потери теплоты через стены в (м²?К)/Вт

Определим нормируемое сопротивление теплопередаче в (м²?К)/Вт по формуле [4] и она составит:

; (5)

[6];

Толщина изоляции в м составит

Примем стену, состоящую из 4 слоев.

Общее термическое сопротивление теплопередачи стен составит

.

Условие выполняется.

С учётом толщины расчётного слоя ограждения определяем степень массивности ограждения по величине коэффициента теплоусвоения [1]

(6)

где S_i - коэффициент теплоусвоения материала соответствующих слоев ограждения, Вт/(м^{2. 0}С).

Степень массивности ограждения по величине коэффициента теплоусвоения D составит

Ограждения считаются при D >7-массивными.

Потери тепла через стены составят

.

1.2 Расчёт потерь теплоты через потолок

Примем потолок, состоящий из 4 слоёв.

Нормируемое сопротивление теплопередачи потолка составит

Общее термическое сопротивление теплопередачи потолка в (м²?К)/Вт составит

.

При подборе толщины отдельных слоев конструкции должно выполняться условие

.(8)

Условие выполняется.

Если учесть, что основное термическое сопротивление теплопроводности ограждения создается за счет основного слоя изоляции, то толщина изоляции в м определяется по выражению [4]

,

где - теплопроводность пенопласта , .

Толщина изоляции в м составит

.

Фактическое термическое сопротивление теплопередачи потолка в (м²?К)/Вт составит

.

Условие выполняется.

С учётом полученной толщины расчётного слоя ограждения определяем степень массивности ограждения по величине коэффициента теплоусвоения

(10)

где S_i - коэффициент теплоусвоения материала соответствующих слоев ограждения, Вт/(м^{2. 0}С).

Ограждения считаются при D4 - легкой массивности.

Основные потери через потолок будут равны

Вт.(11)



1.3 Расчёт потерь теплоты через полы

Тепловые потери не утепленных полов Фn в Вт определяются по выражению [1]

(12)

где R₁, R₂, R₃, R₄ - термическое сопротивление отдельных зон не утепленного пола, R₁=2,15 (м²?К)/Вт, R₂=4,3 (м²?К)/Вт, R₃=8,6 (м²?К)/Вт, R₄=14,2 (м²?К)/Вт;

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

(t_в-t_нр) - расчётная разность температур, ⁰С.

Определим площадь по зонам

;

;

;

Примем полы, состоящие из 3 слоёв.

Сопротивление теплопередачи утепленных полов, расположенных на грунте, определяется для каждой зоны по формуле [1]

(13)

где - сумма термических сопротивлений утепляющих слоев, (м²?К)/Вт.

Сумма термических сопротивлений утепляющих слоёв составит



(м² К)/Вт.

Сопротивление теплопередачи утепленных полов, расположенных на грунте, для каждой зоны составит

(м² К)/Вт;

(м² К)/Вт.

(м² К)/Вт.

Утепляющими слоями считаются слои из материалов, имеющих теплопроводность <0,16 Вт/(м К).

Так как у нас полы расположены на лагах:

(м² К)/Вт;

(м² К)/Вт;

(м² К)/Вт;

Основные потери теплоты через пол по формуле (10) составят

1.4 Добавочные тепловые потери через ограждающие конструкции

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

Ф_доб.=·Ф , (15)

где- величина добавочных потерь.

Для помещений в зданиях любого назначения для наружных вертикальных и наклонных (вертикальная проекция) стен, дверей и окон коэффициент добавочных потерь [2]

- обращенных на север, восток, сев.-восток, сев.-зап.,

- обращенных на юго-восток, запад.

Добавочные потери через стены составят

Вт;

Вт;

Вт.

Вт.

Определим суммарные добавочные потери через стены

Вт.

1.5 Расчёт потерь теплоты на инфильтрацию

Определим добавочные потери теплоты на нагревание наружного воздуха. Инфильтрацию через притворы окон и дверей.

Для жилых зданий расчет расхода теплоты на нагревание инфильтрующего воздуха в Вт производится по формуле [1]



, (16)

где V_t - нормативный воздухообмен, 3 м³/ч на 1 м² жилой площади;

с - плотность воздуха , с=1,2 кг/м³ ;

с_в - удельная массовая теплоемкость воздуха, с_в=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 воздуха, .

Площадь пола жилых комнат составит

.

Расход теплоты на нагревание инфильтрующего воздуха составит

Вт.

1.6 Расчёт бытовых тепловыделений

При расчете тепловых потерь отапливаемыми помещениями жилых зданий из суммы основных и добавочных потерь следует вычесть бытовые тепловыделения в количестве 21 Вт на 1м² площади пола жилых комнат и кухонь [1]

, (17)

где - площадь бытовых комнат.

Площадь бытовых комнат в будет равна сумме площадей пола общей комнаты и кухни - столовой и определяться по формуле



.

Площадь бытовых комнат составит

=12,5+23=35,5.

Бытовые тепловыделения в количестве 21 Вт на 1м² площади пола жилых комнат и кухонь составят

Вт.

1.7 Расчёт потерь теплоты через окна и двери

Определим дополнительные потери через окна и двери [1]

. (18)

Конструкция окон - двойные переплёты раздельные (двойное остекление), расстояние между стёклами 100…110 мм, R_ок=0,38 (м²?К)/Вт. Для наружных дверей - R_дв=0,215 (м²?К)/Вт [4] .

В доме 6 окна

м².

Дополнительные потери через окна составят

Вт.

В доме 3 двери

м².

Потери теплоты через двери составят



Вт.

Найдём сумму всех потерь



2. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ЗДАНИЯ

Энергосбережение как комплекс мер, направленных на сокращение расхода энергии от внешних источников, подразумевает в первую очередь использование таких систем, которые заведомо экономичнее других.

Применим различные температуры для разных комнат, что позволит сократить потери тепла .

Определим основные потери теплоты через отдельные ограждения.

Комната №1 Температура помещения 18 ⁰С (общая комната)

Определим основные потери через стену:

Вт;

Вт;

Вт.

Основные потери через потолок будут равны

Вт.

Основные потери теплоты через пол будут равны

Вт.

Определим добавочные потери через стену:

Вт;

Вт;

Определим суммарные добавочные потери через стены

Вт.

Определим добавочные потери на инфильтрацию

Вт.

Определим бытовые тепловыделения

Вт.

Определим дополнительные потери через окна и двери

В комнате 1 окно

м²;

Вт;

В комнате одна дверь

м²

Вт;

Найдём сумму всех потерь

Комната №2 Температура помещения 17 ⁰С (общая комната)

Определим основные потери через стену

Вт;

Вт;

Вт.

Основные потери через потолок будут равны

Вт.

Основные потери теплоты через пол будут равны

Вт.

Определим добавочные потери через стену

Вт;

Вт;

Определим суммарные добавочные потери через стены

Вт.

Определим добавочные потери на инфильтрацию

Вт.

Определим бытовые тепловыделения

Вт.

Определим дополнительные потери через окна и двери

В комнате 2 окна

м²;

Вт;

В комнате дверей нет.

Найдём сумму всех потерь

Комната № 3 Температура помещения 16 ⁰С (хозяйственное помещение)

Определим основные потери через стену

Вт;

Вт.

Основные потери через потолок будут равны

Вт.

Основные потери теплоты через пол будут равны

Вт.

Определим добавочные потери через стену

Вт;

Определим суммарные добавочные потери через стены

Вт.

Определим добавочные потери на инфильтрацию:

Вт.

Определим бытовые тепловыделения

Вт.

Определим дополнительные потери через окна и двери

В комнате 1 окно

м²;

Вт;

В комнате одна дверь

м²

Вт;

Найдём сумму всех потерь

Комната № 4 Температура помещения 20 ⁰С (спальная комната)

Определим основные потери через стену

Вт;

Вт;

Вт.

Основные потери через потолок будут равны

Вт.

Основные потери теплоты через пол будут равны

Вт.

Определим добавочные потери через стену

Вт;

Вт;

Определим суммарные добавочные потери через стены

Вт.

Определим добавочные потери на инфильтрацию

Вт.

Определим бытовые тепловыделения

Вт.

Определим дополнительные потери через окна и двери

В комнате 1 окно

м²;

Вт;

В комнате дверей нет.

Найдём сумму всех потерь

Комната № 5 Температура помещения 20 ⁰С (спальная комната)

Определим основные потери через стену

Вт;

Вт;

Вт.

Основные потери через потолок будут равны

Вт.

Основные потери теплоты через пол будут равны

Вт.

Определим добавочные потери через стену

Вт;

Вт;

Определим суммарные добавочные потери через стены

Вт.

Определим добавочные потери на инфильтрацию

Вт.

Определим бытовые тепловыделения

Вт.

Определим дополнительные потери через окна и двери

В комнате 1 окно

м²;

Вт;

В комнате дверей нет.

Найдём сумму всех потерь

Комната № 6 Температура помещения 19 ⁰С (ванная комната)

Основные потери через потолок будут равны

Вт.

Основные потери теплоты через пол будут равны

Вт.

Определим добавочные потери на инфильтрацию

Вт.

Определим бытовые тепловыделения

Вт.

Окон и дверей нет.

Найдём сумму всех потерь

Комната № 7 Температура помещения 18 ⁰С (прихожая комната)

Основные потери через потолок будут равны

Вт.

Основные потери теплоты через пол будут равны

Вт.

Определим добавочные потери на инфильтрацию

Вт.

Определим бытовые тепловыделения

Вт.

Окон и дверей нет.

Найдём сумму всех потерь

Найдем сумму потерь всех рассчитанных комнат



3. РАСХОД ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Средний тепловой поток в Вт на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий в соответствии со СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети» определяют по формуле [5]

,(25)

где m - расчетное количество населения обслуживающего системой горячего водоснабжения;

а - суточные нормы расхода воды температурой 55?С на одного человека в сутки, принимаются в зависимости от степени комфортности зданий в соответствии со СНиП 2-34-76 «Горячее водоснабжение»; л/сутки; а=25 л/сутки в общественных зданиях; а=150…160 л/сутки при наличии подсобного хозяйства; а= 30…40 л/сутки при автономных водонагревателях; а=90 л/сутки в общежитиях (групповой кухни, душа);

t_х.в. - температура холодной воды, ?С (зимой t_х.в. =+5?С, летом t_х.в. =+15?С);

t_г.в. - температура горячей воды, ?С (зимой t_г.в. =+55?С);

с_в - удельная массовая теплоемкость воды ,с_в=4,19 кДж/(кгК);

1,2 - коэффициент запаса;

3600 - переводной коэффициент.

В зимний период средний тепловой поток в Вт на горячее водоснабжение составит

Вт.

В летний период средний тепловой поток в Вт на горячее водоснабжение составит

Вт.

Тепловую мощность системы горячего водоснабжения для производства продукции можно рассчитать по формуле [1]

, (26)

где V_г.в - расход горячей воды на производство продукции, м³/ч;

с_в - плотность воды при средней температуре t_ср , кг/м³.

Средняя температура t_ср в єС определяется по формуле [1]

t_ср = 0,5 (t_г.в.+ t_х.в.). (27)

Максимальную тепловую мощность системы горячего водоснабжения в Вт определяем по формуле [1]

, (28)

где - расчетный коэффициент часовой неравномерности, ориентировочно для жилых и общественных зданий принимают [1].

Максимальная тепловая мощность системы горячего водоснабжения составит

Вт.

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



, (29)

где - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в не отапливаемый период, для жилых и общественных зданий =0,8, на технические нужды =1 [3].

t_х.л. - температура холодной воды летом, ?С (при отсутствии данных t_х.л.=15?C).

Средняя нагрузка на горячее водоснабжение в летний период составит

Вт.



4. ОЦЕНКА ГОДОВОЙ ЭКОНОМИИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В УСЛОВНОМ ТОПЛИВЕ

Потери тепла ?Ф в Вт составит

(4.1)

Определим оценку годовой экономии тепловой энергии по формуле [6]

, (4.2)

где - продолжительность отопительного периода, .

Оценка годовой экономии тепловой энергии составит

,

Годовая экономия топлива ?В в мі/год определяется по формуле [6]

, (4.3)

где Qн - низшая теплота сгорания, Qн =36 МДж/мі;

- КПД, .

Годовая экономия топлива составит

,



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Общие тепловые потери зданием составляют 10931 Вт , после принятия энергосберегающих мероприятий путем введения раздельного микроклимата

комнат тепловые потери составили 7332 Вт. Тем самым уменьшили потери тепла ограждающими конструкциями на 3599 Вт. Расчитали потери тепла на горячее водоснабжение в летний и зимний период. Оценили годовую экономию тепловой энергии в условном топливе которая составила .



БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 Сафин, Ф.Р. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях [Текст]: методические указания/ Ф.Р. Сафин.- Уфа, 2012.- 35 с.

2 Захаров, А.А. Практикум по применению теплоты и теплоснабжению в сельском хозяйстве [Текст]: учебник/ А.А. Захаров.- М.: Колос, 1995 - 176 с.

3 Драганов, Б.Х. Курсовое проектирование по теплотехнике и применению теплоты в сельском хозяйстве [Текст]: учебное пособие/ Б.Х. Драганов.- М.: Агропромиздат, 1991.-176 с.

4 Фокин, В.М. Основы энергосбережения и энергоаудита [Текст]:- М.: Издательство Машиностроение, 2009-200 с.

5 Тепловая защита зданий [Текст]: СНиП 23-03-2003. - Взамен СНиП II-3-79*; введ. 2003-01-10. - М.: Госстроя, 2003.

6 Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях [Текст]: курс лекций по практическим работам, 2012.

Размещено на Allbest.ru

...