Проектирование и расчет системы энергоснабжения ботанического сада

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Ботанический сад является государственным памятником природы, который находится в ведении Самарского университета. Это единственное сооружение подобного типа на территории Поволжья, у которого имеется собственная оранжерея. Он расположен на территории Октябрьского района Самары по адресу улица Московское шоссе, 36. Ботанический сад организован в 1932 году в составе НИИ по изучению и охране природы Средневолжского края по инициативе его директора В.И. Смирнова. В 1975 году сад стал подразделением Самарского государственного университета. Сейчас он подразделяется на несколько научных отделов:

· Отдел флоры, включающий редкие и исчезающие виды растений;

· Отдел дендрологии, включающий дендрарий, лиановые растения и питомник;

· Отдел цветоводства, включающий участки сортовых многолетников, декоративных дикорастущих растений, розарий, декоративный центр;

· Отдел тропических и субтропических культур (оранжерея).

В 1860 году на месте ботанического сада располагался фруктовый сад самарского мецената Аннаева. Через некоторое время территория сада перешла к купцу Василию Борщеву, который любил экзотику и создал частную коллекцию редких деревьев и растений, многие из которых являлись уникальными для России.

Официальной датой создания современного сада называют 1 августа 1932 года, инициатором выступили В.И. Смирнов, а также известный в Самаре флорист А.Ф. Терехов. Специалисты, занимавшиеся развитием объекта, постоянно вели переписку и обмен семенами с подобными заведениями других стран. В 1933 году сад стал открытым для экскурсий, его площадь достигала 35 гектаров. Во время Великой Отечественной войны лесная роща сада была вырублена, почти полностью оказались утерянными коллекция дендрария -- его площадь сократилась до 1 гектара. Оставшаяся часть сада была отдана населению под огороды.

Послевоенное восстановление сада проходило с 1947 по 1961 годы. В это время вновь собираются и закладываются питомники, идет сбор и обмен коллекциями с садами СССР и зарубежья. Также в этот период администрацией сада от городского исполкома был получен акт на бессрочное пользование землей. Сад обносится деревянной изгородью, строятся электролиния, водопровод, достраивается оранжерея. В 1954 году была сформирована альпийская горка высотой более 10 м. На ней начата посадка растений, привезенных из Жигулевских гор, Кавказа и Карпат.

В 1977 году сад получил статус природного памятника, обзавелся собственным участком исчезающих видов растений, именно там находится более 130 экземпляров, которые занесены в Красную книгу РФ. С 1997 года ботанический сад является членом Международного совета ботанических садов по охране растений (Botanic Gardens Conservation International -- BGCI). В рамках совместных проектов BGCI, сад участвует в Международной программе «Поддержка сохранения биоразнообразия в ботанических садах России».

Сотрудники ботанического сада занимаются изучением возможности воспроизведения вымирающих видов в искусственных условиях, чтобы в дальнейшем высадить их в естественную среду. Также сад используется в качестве учебной базы для нескольких университетов, техникумов и медучилища.

Ботанический сад насчитывает порядка 780 видов цветочно-декоративных культур, больше всего здесь ирисовых, пионовых и лилейных таксонов. Кроме того, на территории объекта содержится порядка 170 видов редких растений. В саду также располагаются два пруда, созданные за счёт плотин оврага, устье которого выходит к Волге, их площадь достигает порядка одного гектара. Самарским ученым удалось вывести почти 90 сортов роз, которые прекрасно цветут в местном саду. Здесь также находится овраг глубиной в 10 метров, через который можно пройти по пешеходному мостику. По оврагу течет небольшой родник, который не замерзает в холодное время года, и его воду можно использовать в пищевых целях. Также в саду можно полюбоваться альпийской горкой, на которой ученые формируют экспозицию растений, покрывающих Жигулевские горы.

Оранжерея Ботанического сада появилась в 1932 году и изначала представляла собой небольшую теплицу полуподвального типа. В ней местные ученые создавали все необходимые условия для появления семян различных растений. Там же выращивали посадочный материал, который в дальнейшем использовался для грунтов различных типов. В 1936 году оранжерею существенно расширили, и с тех пор она неоднократно подвергалась реконструкции и ремонту. Сейчас она является единственной на территории Среднего Поволжья. Именно там проходят научные эксперименты и ведутся наблюдения за большим количеством видов (по состоянию на 2015 год, их насчитывается более 1200). Здесь обитают только теплолюбивые растения, которые растут только в грунте закрытого типа.

Площадь строения сейчас составляет более 1200 квадратных метров, из них около 860 квадратных метров занимают четыре оранжереи, на оставшейся площади расположены четыре теплицы. Именно здесь растут и плодоносят экзотические растения: авокадо, цитрусовые, гранаты, инжир, кофе и огромное количество прочих плодовых. Зимой большая часть зеленых питомцев находится в состоянии покоя, за исключением фейхоа, муррайи и лимона - они цветут круглый год.

На данный момент здания оранжереи устарели и не соответствуют современным нормам энергетической эффективности. Источником теплоснабжения является газовая котельная, пристроенная к оранжереи. Существующая система отопления рассчитана на потребление тепла от котельной в размере 165 кВт. Однако, суммарные потери тепла здания оранжереи составляют 257 кВт. Большие теплопотери компенсируют дополнительными источниками тепла - электрическими воздушными обогревателями. Данное решение несёт за собой дополнительные затраты на электроэнергию. Другой проблемой является отсутствие качественной системы вентиляции, что приводит к возникновению конденсата на стеклопакетах и поверхностях профилей.

1. Общие сведения об объекте;

1.1 Система электроснабжения

Потребляемая оранжереями электроэнергия расходуется на освещение и обогрев помещений, когда с этой задачей не справляется газовая котельная. Схема учёта между Самарскими горэлектросетями (СГЭС) и предприятием Ботанический сад Семерского университета представлена на рисунке 1.1. На данной схеме показано, как электрические кабели протягиваются от электроустановки СГЭС до электроустановки абонента до места учёта включительно. На схеме указана длина кабелей, их марка, поперечное сечение, мощность трансформаторов, трансформаторы учёта тока.

Рисунок 1.1. Схема электрооборудования Ботанического сада Самарского университета

Учёт потребления электрической энергии оранжереями ботанического сада ведётся с помощью счётчиков марки «Меркурий», один из которых представлен на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2. Счётчик потребления электроэнергии «Меркурий 230 AR-03 C»

Данный счётчик даёт возможность учёта как активной, так и реактивной электрической энергии и мощности в одном направлении в трёх и четырёх проводных сетях переменного тока с частотой 50 Гц через измерительные трансформаторы тока или непосредственно с возможностью передачи измерений и накопленной информации об энергопотреблении по цифровым интерфейсным каналам. Счётчик учитывает активную и реактивную электроэнергию в однотарифном режиме суммарно по всем фазам или только активную электроэнергию в каждой фазе по отдельности, то есть опционально. Измеряет мгновенные значения активной, реактивной и полной мощности по каждой фазе и по сумме фаз. Основные характеристики данного счётчика представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Основные характеристики электросчётчика «Меркурий 230 AR-03 C»

Номинальное напряжение, В	Номинальный (базовый) ток, А	Максимальный ток, А	Класс точности при измерении
			активной энергии	реактивной энергии
3*230(400)	5	7,5	0,55	1,0

Проведём анализ потребления электроэнергии Ботаническим садом Самарского университета в период с 2012 по 2015 года, воспользовавшись данными, представленными в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Потребление электроэнергии за 2012-2015 гг. в натуральном и стоимостном выражениях

	Потребление электроэнергии
	2012	2013	2014	2015
	кВт•ч	руб	кВт•ч	руб	кВт•ч	руб	кВт•ч	руб
Январь	14 042	56 408	14 533	51 537	13 204	56 547	15 248	63 519
Февраль	12 469	50 089	1 0465	37 845	12 223	49 765	12 939	52 635
Март	8 401	36 305	8 462	30 508	11 222	45 543	10 056	42 007
Апрель	4 149	17 586	7 931	29 197	7 951	35 114	6 520	28 393
Май	1 533	5 668	2 841	10 602	2 678	11 979	2 862	12 741
Июнь	1 226	4 479	1 206	4 650	1 226	5 474	1 840	8 126
Июль	838	3 134	1 226	5 215	1 349	5 952	491	2 524
Август	715	2 810	1 022	4 432	715	3 088	1 615	7 981
Сентябрь	5 723	19 989	2 739	11 811	3 924	17 748	1 451	8 035
Октябрь	5 948	23 166	8 176	34 592	3 066	13 013	3 250	17 447
Ноябрь	6 030	22 870	7 154	29 019	10 077	42 930	13 470	73 034
Декабрь	3 495	12 952	7 972	31 856	15 473	63 760	8 666	48 076
Итого за год	64 569	255 456	73 727	281 264	83 108	350 913	78 408	364 522

Рисунок 1.3. График зависимости: потребления электроэнергии

Из гистограмм, представленных на рисунке 1.3 видно, что ежегодное увеличение затрат на электроэнергию связано не только с ростом тарифа, но и с увеличением потребления электричества. Годовое потребление электрической энергии в 2015 году выросло практически на 14 000 кВт•ч по сравнению с 2012 годом. Это свидетельствует о том, что существенно увеличились потери тепловой энергии через ограждающие конструкции оранжерей Ботанического сада, так как материалы стен и крыш оранжерей устарели и перестали соответствовать требованиям энергоэффективности.

Проанализируем более детально период до реконструкции оранжерей (с июля 2015 года до июня 2016 года) и после реконструкции (с июля 2016 года до июня 2017 года) с помощью данных, представленных в таблице 1.3.

Таблица 1.3. Потребление электроэнергии Ботаническим садом в период до и после реконструкции в натуральном и стоимостном выражениях

	Потребление электроэнергии
	Период до реконструкции		Период после реконструкции
	кВт•ч	руб		кВт•ч	руб
Июль2015 г.	491	2 524,19	Июль 2016 г.	818	4 469,26
Август 2015 г.	1 615	7 981,38	Август 2016 г.	1 247	6 862,54
Сентябрь 2015 г.	1 451	8 035,17	Сентябрь 2016 г.	3 352	18 648,50
Октябрь 2015 г.	3 250	17 447,03	Октябрь 2016 г.	7 563	40 788,25
Ноябрь 2015 г.	13 470	73 034,41	Ноябрь 2016 г.	7 890	42 192,06
Декабрь 2015 г.	8 666	48 076,49	Декабрь 2016 г.	51 959	266 618,49
Январь 2016 г.	8 667	46 705,65	Январь 2017 г.	50 364	253 318,33
Февраль 2016 г.	21 380	114 091	Февраль 2017 г.	27 022	155 662,79
Март 2016 г.	8 012	42 572,65	Март 2017 г.	14 349	73 422,63
Апрель 2016 г.	5 437	29 452,25	Апрель 2017 г.	7 665	42 300,34
Май 2016 г.	3 679	20 560,06	Май 2017 г.	5 478	29 823,53
Июнь 2016 г.	2 575	14 623,81	Июнь 2017 г.	2 473	12 986,54
Итого за год	78 693	425 134,09	Итого за год	180 180	947 093,26

Рисунок 1.4. График зависимости: потребления электроэнергии

После реконструкции оранжереи мы можем наблюдать сильный скачок потребления электроэнергии в холодное время года. Это связано с тем, что старые однокамерные деревянные стеклопакеты, из которых были изготовлены крыши оранжерей, заменили на покрытие, состоящее из одного слоя стекла толщиной 5 мм, что спровоцировало большие теплопотери. Температура воздуха внутри оранжерей не поднималась выше +8ОC. Из-за этого прогревать помещения приходилось с помощью тепловых пушек, работающих от сети.

1.2 Система теплоснабжения

Оранжереи Ботанического сада Самарского университета отапливаются с помощью газовой котельной, в которой расположены два газовых котла модели «Микро - М 100» мощностью 100 кВт каждый (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5. Газовая котельная

Основные характеристики газовых котлов:

· Рабочее давление 0,2 МПа;

· Максимальная температура нагрева воды 95С;

· КПД 0,97;

· Срок службы 15 лет;

· Контролирует температуру воды в системе отопления с точностью до 0,1С;

· Максимальное давление воды 0,3 МПа.

Давление газа в трубах поддерживается постоянным, равным 0,2 МПа, и контролируется с помощью манометров (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6. Манометр в газовой котельной

Рисунок 1.7. Радиатор отопления, установленный в оранжерее

Расход газа контролируется с помощью счётчика «BK G-16», представленного на рисунке 1.8. Счетчик газа BK-G16 состоит из измерительного механизма, корпуса и отсчётного устройства. Измерительный механизм состоит из набора камер со встроенными мембранами. Кривошипно-шатунный механизм преобразует поступательное движение мембран во вращательное, которое через муфту предаётся отсчётному устройству. Отличительной особенностью счётчика является наличие в конструкции специального золотникового распределителя шиберного типа. Межповерочный интервал такого счётчика составляет 10 лет. Основные характеристики счетчика газа BK-G16:

· Диапазон рабочих расходов 0,16-25 м3/ч;

· Погрешность измерения ±1,5%;

· Порог чувствительности 6л;

· Максимальное допустимое давление внутри корпуса 50 кПа;

· Потеря давления менее 300 Па;

· Диапазон температуры рабочей среды от -40С до +55С.

Рисунок 1.8. Счётчик газа «BK G-16», расположенный в газовой котельной

Проведём анализ потребления природного газа Ботаническим садом Самарского университета в период с 2012 по 2015 года, воспользовавшись данными, представленными в таблице 1.4.

Таблица 1.4. Потребление природного газа за 2012-2015 гг. в натуральном и стоимостном выражениях

	Потребление природного газа
	2012	2013	2014	2015
	м3	руб	м3	руб	м3	руб	м3	руб
Январь	10 000	41 502	10 242	48 889	10 242	57 014	11 215	64 374
Февраль	10 242	42 514	10 242	48 991	10 242	56 601	10 653	60 722
Март	10 242	42 573	10 242	48 947	10 242	56 947	10 248	58 311
Апрель	4 097	17 225	4 097	19 258	10 242	57 042	5 287	29 977
Май	9 645	42 218	3 073	14 920	2 048	11 838	2 108	12 099
Июнь	35	158	3 073	15 115	1 024	5 981	789	4 457
Июль	0	0	2 048	11 538	1 024	6 070	2	11,40
Август	0	0	2 048	11 853	1 024	5 903	2	11,42
Сентябрь	548	2 611	9 218	53 233	-	-	2 357	13 270
Октябрь	16 387	79 612	-	-	13 315	77 827	13 263	75 333
Ноябрь	15 281	73 015	10 242	56 836	14 339	80 961	-	-
Декабрь	-	-	2 560	14 380	-	-	14 574	83 072
Итого за год	76 477	341 428	67 085	343 960	73 742	416 184	78 408	401 640

Рисунок 1.9. График зависимости потребления природного газа

Из представленных выше гистограмм видно, что наименьшее потребление пришлось на 2013 год. Это связано с тем, что зимние месяцы в этом году были достаточно тёплыми. В декабре 2013 года температура воздуха в Самаре даже в ночное время редко опускалась ниже -8С.

Проанализируем более детально период до реконструкции оранжерей (с июля 2015 года до июня 2016 года) и после реконструкции (с июля 2016 года до июня 2017 года) с помощью данных, представленных в таблице 1.5.

Таблица 1.5. Потребление природного газа Ботаническим садом в период до и после реконструкции в натуральном и стоимостном выражениях

	Потребление природного газа
	Период до реконструкции		Период после реконструкции
	м3	руб		м3	руб
Июль 2015 г.	2	11,40	Июль 2016 г.	0	0
Август 2015 г.	2	11,42	Август 2016 г.	0	0
Сентябрь 2015 г.	2 357	13 270	Сентябрь 2016 г.	2 628	15 984
Октябрь 2015 г.	13 263	75 333,84	Октябрь 2016 г.	13 589	82 418,88
Ноябрь 2015 г.	-	-	Ноябрь 2016 г.	18 413	111 137,73
Декабрь 2015 г.	14 574	83 072	Декабрь 2016 г.	13 324	80 406
Январь 2016 г.	17 936	107 092,90	Январь 2017 г.	14 480	87 152,94
Февраль 2016 г.	11 290	67 933,10	Февраль 2017 г.	15 675	94 180,11
Март 2016 г.	12 348	75 955,28	Март 2017 г.	12 610	76 377,73
Апрель 2016 г.	5 059	30 893,79	Апрель 2017 г.	11 232	67 794,45
Май 2016 г.	3 799	22 899,01	Май 2017 г.	2 291	14 443,97
Июнь 2016 г.	1 017	6 158,10	Июнь 2017 г.	1 337	8 441,86
Итого за год	81 647	482 630,84	Итого за год	105 579	541 947,67

Отсутствие данных о потреблении природного газа газовой котельной Ботанического сада в ноябре 2015 года связано с ремонтом котлов.

Рисунок 1.10. График зависимости потребления природного газа

После реконструкции оранжерей годовое потребление природного газа увеличилось на 23 932 м3, а годовые затраты на данный энергоресурс возросли на 59 316,83 руб. Это связано, во-первых, с увеличением теплопотерь через ограждающие конструкции оранжерей, а во-вторых, с увеличением отапливаемого объёма из-за увеличения высоты оранжерей на 2.7 м.

1.3 Система водоснабжения

Холодное водоснабжение в Ботаническом саду используется для полива растений и хозяйственных нужд.

Рисунок 1.11. Бак для нагрева воды для полива

Проанализируем потребление холодной воды в оранжереях Ботанического сада Самарского университета с помощью данных, представленных в таблицах 1.6 и 1.7.

Таблица 1.6. Потребление холодной воды оранжереями Ботанического сада с 2012 года по 2017 год

	Потребление холодной воды, м3
	2012	2013	2014	2015	2016	2017
Январь	40	32	30	34	39	28
Февраль	54	20	31	38	54	23
Март	53	26	30	35	44	33
Апрель	46	39	29	70	67	40
Май	466	64	164	43	207	47
Июнь	1 140	785	892	429	328	140
Июль	508	999	750	1 440	956	-
Август	1 537	1 253	1 430	671	625	-
Сентябрь	275	572	778	511	1 599	-
Октябрь	83	186	269	583	103	-
Ноябрь	38	35	53	51	25	-
Декабрь	23	30	34	43	30	-
Итого за год	4 263	4 041	4 490	3 948	4 077	311

Таблица 1.7. Затраты на потребление холодной воды оранжереями Ботанического сада с 2012 года по 2017 год

	Затраты на потребление холодной воды, руб
	2012	2013	2014	2015	2016	2017
Январь	723	611	630	740	935	732
Февраль	976	382	652	827	1 295	601
Март	958	497	630	762	1 055	863
Апрель	832	745	610	1 524	1 607	1 047
Май	8 424	1 223	3 447	936	4 965	1 230
Июнь	20 609	14 997	18 746	9 339	7 868	3 664
Июль	9 705	20 995	16 328	34 544	23 543	-
Август	29 363	26 333	31 133	16 096	15 391	-
Сентябрь	5 254	12 021	16 938	12 258	39 378	-
Октябрь	1 586	3 909	5 856	13 986	2 696	-
Ноябрь	726	735	1 154	1 223	654	-
Декабрь	439	630	740	1 031	785	-
Итого за год	79 595	83 078	96 864	93 270	100 176	8 139



Рисунок 1.12. График зависимости потребления холодной воды

Из гистограммы видно, что ежегодный рост затрат на холодное водопотребление связян с ростом тарифа на холодную воду.

1.4 Существующая тепловая защита оранжереи

Рисунок 1.13. Оранжереи ботанического сада



Рисунок 1.14. Оранжерея А

Таблица 1.8. Существующая тепловая защита оранжереи А

Ограждающие конструкции		Материал	Толщина, мм	Площадь, м2	Отапливаемый объем, м3
	Боковые ограждающие конструкции	Стеновая сэндвич-панель	120	49,3	4359,89
		Монолитный пояс (бетон В15)	510	29,59
		Кирпич красный М125 на растворе М100	510	295,92
		ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом		238,58
	Торцевые ограждающие конструкции	Кирпич красный М125 на растворе М100	380	157,57
	Крыша	Кровельная сэндвич- панель	120	16,8
		Конструкция остекления, закаленное стекло (в том числе окна из закаленного стекла алюминиевой конструкции)	5	656,2 (16)

Таблица 1.9. Существующая тепловая защита оранжереи Б

Ограждающие конструкции		Материал	Толщина, мм	Площадь, м2	Отапливаемый объем, м3
	Боковые ограждающие конструкции	Стеновая сэндвич-панель	120	20	404,28
		Монолитный пояс (бетон В15)	380	19,75 (внутри) 27,65 (снаружи)
		Кирпич красный М125 на растворе М100	280	51,35
	Торцевые ограждающие конструкции	Глухой оконный и дверной ПВХ блоки с двухкамерным стеклопакетом		11,89
		Кирпич красный М125 на растворе М100	250	9,57
		Кирпич красный М125 на растворе М100	510	21,46
	Крыша	Кровельная сэндвич- панель	120	6
		Конструкция остекления, закаленное стекло (в том числе окна из закаленного стекла алюминиевой конструкции)	5	180 (9)

Таблица 1.10. Существующая тепловая защита оранжереи В

Ограждающие конструкции		Материал	Толщина, мм	Площадь, м2	Отапливаемый объем, м3
	Боковые ограждающие конструкции	Стеновая сэндвич-панель	120	18	357,82
		Монолитный пояс (бетон В15)	380	17,9 (внутри) 25,06 (снаружи)
		Кирпич красный М125 на растворе М100	280	59,07
	Торцевые ограждающие конструкции	Глухой оконный и дверной ПВХ блоки с двухкамерным стеклопакетом		11,89
		Кирпич красный М125 на растворе М100	250	9,35
		Кирпич красный М125 на растворе М100	510	21,24
	Крыша	Кровельная сэндвич- панель	120	6
		Конструкция остекления, закаленное стекло (в том числе окна из закаленного стекла алюминиевой конструкции)	5	180 (9)

Таблица 1.11. Существующая тепловая защита оранжереи Г

Ограждающие конструкции		Материал	Толщина, мм	Площадь, м2	Отапливаемый объем, м3
	Боковые ограждающие конструкции	Стеновая сэндвич-панель	120	20	337,75
		Монолитный пояс (бетон В15)	380	7,72 (внутри) 19,3 (снаружи)
		Кирпич красный М125 на растворе М100	280	36,67
	Торцевые ограждающие конструкции	Глухой оконный и дверной ПВХ блоки с двухкамерным стеклопакетом		11,89
		Кирпич красный М125 на растворе М100	250	6,33
		Кирпич красный М125 на растворе М100	510	18,22
	Крыша	Кровельная сэндвич- панель	120	3,5
		Конструкция остекления, закаленное стекло (в том числе окна из закаленного стекла алюминиевой конструкции)	5	173,4 (8)

2. Определение фактического значения энергетической эффективности здания оранжереи

2.1 Расчет теплотехнических показателей ограждающих конструкций

От теплотехнических показателей наружных ограждающих конструкций здания зависят:

благоприятный микроклимат здания, то есть обеспечение требуемых температуры и влажности воздуха в помещении;

количество тепла, теряемое в зимнее время;

температура внутренней поверхности ограждения, гарантирующая защиту от образования на ней конденсата;

влажностный режим ограждения, влияющий на теплозащитные качества ограждения и его долговечность.

Расчет сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Расчет тепловых потерь через ограждающие конструкции.

Сопротивление теплопередаче ограждения R, м2С/Вт, определяется по формуле:

,

где

бв - коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения, принимаемый для гладких внутренних поверхностей равным 8,7 м2•оС/Вт;

бн - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемый для поверхностей, соприкасающихся с наружным воздухом равным 23 м2С/Вт;

д - толщина стены, м;

л - коэффициент теплопроводности материала стен, Вт/(м•К).

Тепловые потери через ограждающие конструкции Q, Вт, рассчитываются по формуле:

,

где

F - наружная площадь ограждения, м2;

R - сопротивление теплопередаче ограждения, м2•оС/Вт;

tвнутр - расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая +20С;

tнаруж - расчетная температура наружного воздуха, равная температуре холодной пятидневки и принимаемая -30С.

Расчет тепловых потерь через пол и стены, примыкающие к грунту будем выполнять по общепринятой зональной методике В.Д. Мачинского.

Температура грунта под зданием зависит в первую очередь от теплопроводности и теплоемкости самого грунта и от температуры окружающего воздуха в данной местности в течение года. Так как температура наружного воздуха существенно различается в разных климатических зонах, то и грунт имеет разную температуру в разные периоды года на разных глубинах в различных районах.

Для упрощения решения сложной задачи определения теплопотерь через пол и стены подвала в грунт вот уже более 80 лет успешно применяется методика разбиения площади ограждающих конструкций на 4 зоны.

Каждая из четырех зон имеет свое фиксированное сопротивление теплопередаче в м2·°С/Вт: R1=2,1, R2=4,3, R3=8,6, R4=14,2.

Если площадь рассчитываемого помещения не велика, то она разбивается на столько зон, сколько в неё входит. Так, например, площадь ограждающих конструкций, примыкающих к грунту, может разбиваться на 4, 3 или 2 зоны, в зависимости от размера помещения.

Зона 1 представляет собой полосу на полу (при отсутствии заглубления грунта под строением) шириной 2 метра, отмеренную от внутренней поверхности наружных стен вдоль всего периметра или (в случае наличия подпола или подвала) полосу той же шириной, отмеренную вниз по внутренним поверхностям наружных стен от кромки грунта.

Зоны 2 и 3 имеют также ширину 2 метра и располагаются за зоной 1 ближе к центру здания.

Зона 4 занимает всю оставшуюся центральную площадь.

Если часть зоны 1 находится на стенах, а часть на полу, то только угловые части пола учитываются дважды.

Если вся зона 1 располагается на полу, то посчитанную площадь следует при расчете увеличить на 2•2•4=16 м2 (для дома прямоугольного в плане, то есть с четырьмя углами).

Рисунок 2.1

Рассчитаем сопротивление теплопередаче и тепловые потери через ограждающие конструкции оранжереи А.

1. Ограждающая конструкция - стеновая сэндвич-панель.

Сопротивление теплопередаче стеновой сендвич-панели:

.

Тепловые потери через стеновую сэндвич-панель:

.

2. Ограждающая конструкция - монолитный пояс.

Сопротивление теплопередаче монолитного пояса:

.

Тепловые потери через монолитный пояс:

.

3. Ограждающая конструкция - боковая кирпичная стена.

Сопротивление теплопередаче боковой кирпичной стены:

.

Тепловые потери через боковую кирпичную стену:

.

4. Ограждающая конструкция - ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом.

Сопротивление теплопередаче ПВХ окон и дверей с двухкамерным стеклопакетом:

.

Тепловые потери через ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом:

.

5. Ограждающая конструкция - торцевые кирпичные стены.

Сопротивление теплопередаче торцевых кирпичных стен:

.

Тепловые потери через торцевые кирпичные стены:

.

6. Ограждающая конструкция - кровельная сэндвич-панель.

Сопротивление теплопередаче кровельной сэндвич-панели:

.

Тепловые потери через кровельную сэндвич-панель:

.

7. Ограждающая конструкция - остекление крыши.

Сопротивление теплопередаче остекления крыши:

.

Тепловые потери через остекление крыши:

.

8. Ограждающие конструкции, примыкающие к грунту.

В данном случае площадь стен, примыкающих к грунту очень мала, относительно площади пола. Поэтому будем считать, что к грунту примыкает только пол.

Согласно методике В.Д. Мачинского, из-за своих не слишком больших размеров пол делится только на 3 зоны. Площади зон соответственно равны:

м2;

м2;

м2.

Тепловые потери через пол:

.

Рассчитаем сопротивление теплопередаче и тепловые потери через ограждающие конструкции оранжереи Б.

1. Ограждающая конструкция - стеновая сэндвич-панель.

Сопротивление теплопередаче стеновой сендвич-панели:

.

Тепловые потери через стеновую сэндвич-панель:

.

2. Ограждающая конструкция - монолитный пояс.

Сопротивление теплопередаче монолитного пояса:

.

Тепловые потери через монолитный пояс:

.

3. Ограждающая конструкция - ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом. Сопротивление теплопередаче ПВХ окон и дверей с двухкамерным стеклопакетом:

.

Тепловые потери через ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом:

.

4. Ограждающая конструкция - торцевая кирпичная стена.

Сопротивление теплопередаче торцевой кирпичной стены:

.

Тепловые потери через торцевую кирпичную стену:

.

5. Ограждающая конструкция - кровельная сэндвич-панель.

Сопротивление теплопередаче кровельной сэндвич-панели:

.

Тепловые потери через кровельную сэндвич-панель:

.

6. Ограждающая конструкция - остекление крыши.

Сопротивление теплопередаче остекления крыши:

.

Тепловые потери через остекление крыши:

.

7. Тепловые потери через ограждающие конструкции, примыкающие к грунту.

В данном случае к грунту примыкают как пол, так и боковые стены и частично торцевая стена. Рассчитываемая площадь делится на 3 зоны, площади которых соответственно равны:

м2;

м2;

м2.

Тепловые потери через ограждающие конструкции, примыкающие к грунту:

.

Рассчитаем сопротивление теплопередаче и тепловые потери через ограждающие конструкции оранжереи В.

1. Ограждающая конструкция - стеновая сэндвич-панель.

Сопротивление теплопередаче стеновой сэндвич-панели:

.

Тепловые потери через стеновую сэндвич-панель:

.

2. Ограждающая конструкция - монолитный пояс.

Сопротивление теплопередаче монолитного пояса:

.

Тепловые потери через монолитный пояс:

.

3. Ограждающая конструкция - ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом.

Сопротивление теплопередаче ПВХ окон и дверей с двухкамерным стеклопакетом:

.

Тепловые потери через ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом:

.

4. Ограждающая конструкция - торцевая кирпичная стена.

Сопротивление теплопередаче торцевой кирпичной стены:

.

Тепловые потери через торцевую кирпичную стену:

.

5. Ограждающая конструкция - кровельная сэндвич-панель.

Сопротивление теплопередаче кровельной сэндвич-панели:

.

Тепловые потери через кровельную сэндвич-панель:

.

6. Ограждающая конструкция - остекление крыши.

Сопротивление теплопередаче остекления крыши:

.

Тепловые потери через остекление крыши:

.

7. Тепловые потери через ограждающие конструкции, примыкающие к грунту.

В данном случае к грунту примыкают как пол, так и боковые стены и частично торцевая стена. Рассчитываемая площадь делится на 2 зоны, площади которых соответственно равны:

м2;

м2;

Тепловые потери через ограждающие конструкции, примыкающие к грунту:

.

Рассчитаем сопротивление теплопередаче и тепловые потери через ограждающие конструкции оранжереи Г.

1. Ограждающая конструкция - стеновая сэндвич-панель.

Сопротивление теплопередаче стеновой сэндвич-панели:

.

Тепловые потери через стеновую сэндвич-панель:

.

2. Ограждающая конструкция - монолитный пояс.

Сопротивление теплопередаче монолитного пояса:

.

Тепловые потери через монолитный пояс:

.

3. Ограждающая конструкция - ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом.

Сопротивление теплопередаче ПВХ окон и дверей с двухкамерным стеклопакетом:

.

Тепловые потери через ПВХ окна и двери с двухкамерным стеклопакетом:

.

4. Ограждающая конструкция - торцевая кирпичная стена.

Сопротивление теплопередаче торцевой кирпичной стены:

.

Тепловые потери через торцевую кирпичную стену:

.

5. Ограждающая конструкция - кровельная сэндвич-панель.

Сопротивление теплопередаче кровельной сэндвич-панели:

.

Тепловые потери через кровельную сэндвич-панель:

.

6. Ограждающая конструкция - остекление крыши.

Сопротивление теплопередаче остекления крыши:

.

Тепловые потери через остекление крыши:

.

7. Тепловые потери через ограждающие конструкции, примыкающие к грунту.

В данном случае к грунту примыкают как пол, так и боковые стены и частично торцевая стена. Рассчитываемая площадь делится на 2 зоны, площади которых соответственно равны:

м2; м2;

Тепловые потери через ограждающие конструкции, примыкающие к грунту:

.

Таким образом, суммарные тепловые потери через ограждающие конструкции в оранжереях А, Б, В, Г соответственно равны:

Из произведенных расчетов видно, что наибольшие тепловые потери приходятся на остекление крыши. Для оранжереи А на потери тепла через остекление крыши приходится 74,68% от суммарных тепловых потерь, для оранжереи Б - 83,63%, для оранжереи В - 80,84%, для оранжереи Г - 85,55%. Следовательно, чтобы снизить затраты на энергопотребление, в первую очередь нужно обратить внимание на реконструкцию крыш оранжерей.

Расчёт воздухопроницания и сопротивления воздухопроницанию наружных ограждающих конструкций. Расчёт потребности в теплоте на нагревание инфильтрационного воздуха.

Таблица 2.1 - Нормируемая поперечная воздухопроницаемость ограждающих конструкций

Наименование ограждающей конструкции
Наружные стены, перекрытия и покрытия жилых, общественных, административных и бытовых зданий и помещений	0,5
Наружные стены, перекрытия и покрытия производственных зданий и помещений	1,0
Стыки между панелями наружных стен: а) жилых зданий б) производственных зданий	0,5 1,0
Входные двери в квартиры	1,5
Входные двери в жилые, общественные и бытовые здания	7,0
Окна и балконные двери жилых, общественных и бытовых зданий и помещений с деревянными переплетами; окна и фонари производственных зданий с кондиционированием воздуха	6,0
Окна и балконные двери жилых, общественных и бытовых зданий и помещений с пластмассовыми или алюминиевыми переплетами	5,0
Окна, двери и ворота производственных зданий	8,0
Фонари производственных зданий	10,0
Окна и фонари производственных зданий с кондиционированием воздуха	6,0

Удельный вес наружного и внутреннего воздуха Н/м,определяется по формуле:

,

где

- температура воздуха, С.

Для определения используется температура внутреннего воздуха согласно оптимальным параметрам по ГОСТ 12.1.005, ГОСТ 30494 и СанПиН 2.1.2.2645.

Для определения используется температура наружного воздуха, которая принимается равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СП 131.13330.

Сопротивление воздухопроницанию выбранного типа светопрозрачной конструкции м2·ч/кг, определяют по формуле:

, где

n - показатель режима фильтрации светопрозрачной конструкции, принимаемый равным 0,67.

Сопротивление воздухопроницанию ПВХ окон и дверей оранжереи А:

(м2•ч/кг).

Сопротивление воздухопроницанию остекления крыши оранжереи А:

(м2•ч/кг).

Сопротивление воздухопроницанию ПВХ окон и дверей оранжереи Б:

(м2•ч/кг).

Сопротивление воздухопроницанию остекления крыши оранжереи Б:

(м2•ч/кг).

Сопротивление воздухопроницанию ПВХ окон и дверей оранжереи В:

(м2•ч/кг).

Сопротивление воздухопроницанию остекления крыши оранжереи В:

(м2•ч/кг).

Сопротивление воздухопроницанию ПВХ окон и дверей оранжереи Г:

(м2•ч/кг).

Сопротивление воздухопроницанию остекления крыши оранжереи Г:

(м2•ч/кг).

Приведенное сопротивление воздухопроницанию всех ограждающих конструкций оранжереи А равно:

Приведенное сопротивление воздухопроницанию всех ограждающих конструкций оранжереи Б равно:



Приведенное сопротивление воздухопроницанию всех ограждающих конструкций оранжереи В равно:

Приведенное сопротивление воздухопроницанию всех ограждающих конструкций оранжереи Г равно:

воздухопроницание теплотехнический газовый

Воздухопроницаемость объекта , кг/(м2•ч), это величина обратная сопротивлению воздухопроницанию, вычисляемая по формуле:

.

Воздухопроницаемости ограждающих конструкций для оранжерей А, Б, В, Г соответственно равны:

;

;

;

.

Рассчитанные воздухопроницаемости не превышают допустимых значений и удовлетворяют требованиям, изложенным в СНиП 23-02-2003.

Расход теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха Qинф, Вт, определяется по формуле:

, где

с - теплоемкость воздуха, кДж/(кг•С), с = 1,006 кДж/(кг•С);

k - коэффициент влияния встречного теплового потока в воздухопроницаемых конструкциях, принимается равным 0,7.

Из проведенных ранее расчетов видно, что инфильтрация через стены и покрытия невелика, поэтому расходом теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха через них можно пренебречь и рассчитать только через заполнение световых проемов.

Расход теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха через ПВХ окна оранжереи А:

.

Расход теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха через ПВХ окна оранжереи Б:

.

Расход теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха через ПВХ окна оранжереи В:

.

Расход теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха через ПВХ окна оранжереи Г:

.

2.2 Результаты тепловизионной съёмки

С целью обнаружения конкретных мест тепловых потерь через фасад здания оранжереи была произведена тепловизионная съемка. Были получены результаты в виде теплограмм, с помощью которых можно выявить наибольшие тепловые потери через фасад здания, а также установить причины их появления.

В местах частичного разрушения штукатурки и покраски фасада возникают тепловые потери. Пример таких теплопотерь изображен на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2. Тепловые потери через фасад здания термограмма

Таблица 2.1. Температура ограждающей конструкции в контрольных точках (к рисунку 2.2)

Точка измерения температуры	Температура, С	Коэффициент излучения	Отраженная температура, С
М1	9,8	0,85	-4
М2	1,6	0,94	-4

На рисунке 2.3 изображены тепловые потери через места фасада, которые изначально не были облицованы штукатуркой

Рисунок 2.3. Тепловые потери через фасад здания: термограмма

Таблица 2.2. Температура ограждающей конструкции в контрольных точках

...

Точка измерения температуры	Температура, С	Коэффициент излучения	Отраженная температура, С

Подобные документы

• Автоматизация теплотехнических расчетов для котлов ЦЭС

  Анализ принципа расчета теплотехнических параметров для котлов центральной электростанции. Реализация модулей теплотехнических расчетов, считывания данных и вывода результатов работы. Теплотехническая оценка топлива и коэффициент использования его тепла.
  
  курсовая работа [1,8 M], добавлен 12.07.2012
  

• Расчет технических показателей электрических двигателей

  Расчет пусковых характеристик двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением. Определение сопротивления включаемого в якорную цепь и дополнительного сопротивления динамического торможения. Расчет и схема пускового реостата асинхронного двигателя.
  
  задача [260,0 K], добавлен 30.01.2011
  

• Расчет сопротивления ограждающей конструкции

  Характеристика района строительства и назначения помещения. Теплотехнические характеристики материала стены. Расчет нормируемого сопротивления теплопередаче. Расчет и определение сопротивления паропроницанию и воздухопроницанию ограждающей конструкции.
  
  контрольная работа [94,2 K], добавлен 08.04.2011
  

• Отопление жилого здания

  Параметры наружного и внутреннего воздуха. Расчет сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Проверка конструкций ограждений на отсутствие конденсации водяных паров. Определение тепловой характеристики здания. Конструирование системы отопления.
  
  курсовая работа [509,3 K], добавлен 05.10.2012
  

• Тепловой расчет здания

  Климатические характеристики района строительства. Расчетные параметры и показатели воздуха в помещениях. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций здания. Определение тепловой мощности системы отопления, вычисление необходимых затрат.
  
  курсовая работа [567,1 K], добавлен 21.06.2014
  

• Выбор оптимального варианта энергоснабжения района

  Расчет технологической нагрузки теплоэлектроцентрали и годового расхода топлива на ТЭЦ. Расчет конденсационной электростанции и технико-экономических показателей котельной. Сравнение вариантов энергоснабжения по чистому дисконтированному доходу.
  
  курсовая работа [139,5 K], добавлен 09.03.2012
  

• Проект теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)

  Расчет тепловой нагрузки и построение графика. Предварительный выбор основного оборудования: паровых турбин и котлов. Суммарный расход сетевой воды на теплофикацию. Расчет тепловой схемы. Баланс пара. Анализ загрузки турбин и котлов, тепловой нагрузки.
  
  курсовая работа [316,0 K], добавлен 03.03.2011
  

• Расчет и краткое описание тиристорах в электроприводе

  Разработка и исследование элементов и узлов тиристорного выпрямителя. Расчет и выбор элементов силовой части. Вычисление статических, внешних характеристик вентильного преобразователя. Определение энергетических показателей вентильного преобразователя.
  
  курсовая работа [229,1 K], добавлен 30.11.2009
  

• Поверхностные свойства воды: численное и теоретическое исследование

  Исследование структурных свойств воды при быстром переохлаждении. Разработка алгоритмов моделирования молекулярной динамики воды на основе модельного mW-потенциала. Расчет температурной зависимости поверхностного натяжения капель воды водяного пара.
  
  дипломная работа [1,8 M], добавлен 09.06.2013
  

• Система теплоснабжения цеха малого предприятия

  План цеха малого предприятия с оборудованием системы отопления. Расчет теплопотерь здания через ограждающие конструкции. Тип остекления и пола, материал перекрытия крыши. Общее количество теплоты на цех. Выбор и размещение отопительных приборов.
  
  контрольная работа [150,2 K], добавлен 24.05.2015
  

• Расчет производственно–отопительной котельной с котлами ДКВР 20–13

  Рассмотрение воды, используемой в котлоагрегатах. Описание расположения котельной, ее архитектурной компоновки, конструкции здания. Анализ схемы распределения воды, пара. Расчет количества котлов по тепловой нагрузке, работы натрий-катионитовых фильтров.
  
  курсовая работа [488,1 K], добавлен 12.06.2015
  

• Проектирование ТЭЦ

  Расчет тепловых нагрузок на отопление сетевой и подпиточной воды, добавочной воды в ТЭЦ. Загрузка турбин, котлов и составляется баланс пара различных параметров для подтверждения правильности подбора основного оборудования. Выбор паровых турбин.
  
  курсовая работа [204,3 K], добавлен 21.08.2012
  

• Выбор оптимальной схемы энергоснабжения промышленного района

  Расчет теплопотребления и технико-экономических показателей комбинированной схемы энергоснабжения промышленного района. Годовой расход топлива котельными. Параметры основного оборудования. Расчет себестоимости производства и передачи электроэнергии.
  
  курсовая работа [419,3 K], добавлен 24.10.2012
  

• Статический расчет плоских конструкций

  Исследование механических конструкций. Рассмотрение плоских ферм и плоских конструкций. Анализ значений реакций в зависимости от углов конструкции, вычисление внешних и внутренних связей. Зависимость реакций механической конструкции от опорных реакций.
  
  курсовая работа [1,9 M], добавлен 05.01.2013
  

• Исследование аэродинамических характеристик овальной трехщелевой траловой доски

  Исследование общей схемы овальных трехщелевых траловых досок и тралового лова. Анализ технических характеристик аэродинамической трубы AT-12. Изучение изменения коэффициентов лобового сопротивления и подъемной силы, в зависимости от различных углов атаки.
  
  курсовая работа [2,2 M], добавлен 15.12.2013
  

• Расчет водоподготовительной установки КЭС

  Выбор источника водоснабжения, анализ показателей качества исходной воды. Расчет предочистки и декарбонизатора. Анализ расхода воды на собственные нужды. Методы коррекции котловой и питательной воды. Характеристика потоков конденсатов и схемы их очистки.
  
  курсовая работа [447,6 K], добавлен 27.10.2011
  

• Расчет конвективного охлаждения стенки камеры жидкостно-ракетного двигателя

  Определение расхода охладителя для стационарного режима работы системы и расчет температуры поверхностей стенки со стороны газа и жидкости. Расчет линейной плотности теплового потока, сопротивления теплопроводности, характеристик системы теплоотвода.
  
  курсовая работа [235,2 K], добавлен 02.10.2011
  

• Проект отопления и вентиляции детского дошкольного учреждения №2 на 175 мест в квартале №2 планировочного района "Академический" Ленинского района г. Екатеринбурга

  Определение коэффициента и сопротивления теплопередаче, ограждающих конструкций, мощности системы отопления. Расчет и организация воздухообмена, параметров систем воздухораспределения. Конструирование систем вентиляции. Автоматизация приточной камеры.
  
  дипломная работа [285,1 K], добавлен 19.09.2014
  

• Электротехника

  Определение эквивалентной емкости схемы и энергии, запасенной ею. Расчет эквивалентного сопротивления и токов. Описание основных характеристик магнитного поля. Расчет тока в электрической лампочке и сопротивления ее нити накала, при подключении сеть 220В.
  
  контрольная работа [32,4 K], добавлен 17.10.2013
  

• Проектирование котельной

  Расчет тепловой схемы отопительной котельной. Гидравлический расчет трубопроводов котельной, подбор котлов. Выбор способа водоподготовки. Расчет насосного оборудования. Аэродинамический расчет газовоздушного тракта котельной. Расчет взрывных клапанов.
  
  курсовая работа [1,3 M], добавлен 16.05.2017
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам