Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Министерство науки и высшего образования РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Мурманский государственный технический университет

Контрольная работа

По дисциплине: «Энергоэффективность»

Тема:

Расчет тепловой мощности системы отопления жилой квартиры

Выполнил: Ермолаев Д.О.

студент группы СТб16з-162

Руководитель: Буряченко С.Ю.

Мурманск - 2020



Содержание задания

Определить необходимую тепловую мощность системы отопления жилой квартиры по месту проживания и сопоставить ее с реальной, при этом выполнить следующие этапы работы:

1. Составить план квартиры.

2. Составить тепловой баланс помещения с определением различных видов потерь, расчетных и действительных.

3. Оценить удельную тепловую характеристику квартиры.

4. Рассчитать годовые затраты теплоты.

5. Разработать мероприятия по энергоресурсосбережению и оценить эффективность в рублях.



Составление плана квартиры

I, II, III, - номера помещений, в которых установлены радиаторы.

Вход в квартиру выполнен в виде двух дверей с тамбуром между ними.

Высота потолков - 3,20 м.

Квартира находится на шестом этаже семиэтажного дома.

Гладкотрубный змеевик в ванной подсоединен к системе отопления.

План квартиры (размеры указаны в метрах)

Расчет теплопотерь через ограждения

Тепловые потери через ограждения определяются по формуле

Q_огр= Q_ст + Q_ок + Q_вх.дв,+ Вт

Значение параметров, характеризующих тепловые потери принимаем:

- ??_в = 8,7 Вт/(м²·К) - для стен;

- ??_н = 23 Вт/(м²·К);

- n = 1 (вертикальное расположение наружных ограждений);

- ??_?? = 0,1 (наружные ограждения обращены на восток);

а также:

- температура в квартире t_р = 20 °С;

-в холодное время t_ext= - 30 °С;

- температура на лестничной клетке °С

- тепловое сопротивление окон R₀ = 0,51 м²·К/Вт.

В соответствии с правилами обмера стен и окон получаем:

Таблица 1

Площади наружных ограждений

№ помещения по плану	Площадь наружных стен, м2	Площадь свет. проема окна, м2	Площадь наружных стен, гранич. с лестн. клеткой, м2
I	8,80	2,85	-
II	9,45	3,23	-
III	8,99	2,85	-
IV	-	2 (Площадь двери)	6,4

Таблица 2

Материалы наружных стен

Ограждение	Материал cлоя	Толщина слоя д , м	Теплопроводность слоя лБ, Вт/(м·К)	Термическое сопротивление
наружная стена	кирпич	0,5	0,64	0,78
стена со стороны лестничной площадки	кирпич	0,4	0,64	0,63

Тепловые сопротивления ограждений находим согласно формулам (2.4), (2.4*), (2.5).

Так как вход в квартиру выполнен в виде двух дверей с воздушной прослойкой, необходимо рассчитать тепловое сопротивление каждого элемента такого ограждения (внутренняя дверь, воздушная прослойка, внешняя дверь) по формулам (2.4*), (2.5), а затем общее сопротивление по формуле (2.4). Получим:

0,51 м²·К/Вт

м²·К/Вт

м²·К/Вт

Теплоотдачу через ограждения находим по формуле (2.3).

= 36 Вт

= 963 Вт

= 1920 Вт

= 356 Вт

Таблица 3

Тепловые сопротивления ограждений и теплопотери через них

Ограждение	Тепловое сопротивление, (м2•К)/Вт	Тепловые потери, Вт	Суммарные тепловые потери, Вт
Окна (запад)	0,51	963	3257
наружная стена (запад)	0,97	1920
стена со стороны лестничной площадки	0,82	356
двери	1,96	36



Таким образом, получим:

Qогр = 3257 Вт.

Расчет теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха

тепловой мощность отопление квартира энергоресурсосбережение

Расчет проводим по формулам (2.6), (2.10) и выбираем максимальное из полученных значений. В расчете используем следующие данные:

- скорость ветра, максимальная из средних по румбам за январь

V = 5,6 м/c; -???₁ = 10 Па;

- высота дома (от средней планировочной отметки до верха карниза) H = 24,5 м;

- коэфф. учета влияния встречного теплового потока в конструкциях k=0,8;

- нормативная воздухопроницаемость G_н: окон и балконных дверей: 6,0 кг/(м²·ч);

наружных стен: 0,5 кг/(м²·ч);

общая площадь окон A₁ = 8,93 м²;

общая площадь стен A₂ = 27,24 м²;

площадь щелей (щели в окнах нет, дверь закрывается плотно) A₃= 0;

длина стыков стеновых панелей (дом кирпичный) l = 0;

удельные веса наружного и внутреннего воздуха (по формуле (2.8*)):

- сопротивление воздухопроницанию для окон:

- плотность воздуха в помещении ??_В = 1,21 кг/м³;

Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций определим по формуле (2.8):

Расход инфильтрующегося в помещение воздуха находим по формуле

27,24*0,5*= 0,0368 кг/ч

Расчет по формуле (2.6) дает:

*0,0368*1000*(20+30)*0,8= 414 Вт

Расчет инфильтрации воздуха по формуле (2.10):

*

**1.21*1000*(20+30)*0,8 = 474 Вт

Инфильтрация воздуха принимается большему из значений:

Q_инф2> Q_инф1, поэтому Q_инф=474Вт



Теплоотдача от бытовых приборов

Таблица 4

Типы электроприборов, время их работы, теплоотдача

№	Тип прибора	Мощность, Вт	Кол-во	Коэфф. преобраз.	Время работы %	Вт
1	Лампа накаливания	60	6	0,85	0,06	18,36
2	Светодиодная лампа	17	6	0,2	0,13	2,65
3	Холодильник	100	1	0,65	0,17	11,05
4	Компьютер	750	1	0,7	0,21	110,25
5	Монитор	17	1	0,5	0,02	0,17
6	Плита газовая	8800	1	0,95	0,08	668,8
Итого	811,28

Вычисляется по формуле (2.16):

Используем данные:

- подвижность воздуха в помещении V_в = 0,12 м/с;

- коэффициент интенсивности физической нагрузки ??₁ = 1,0;

- коэффициент утепленности одежды ??₂ = 1,0;

- количество человек в помещении: 2;

- время пребывания в помещении 12 ч/сут;

Теплоотдача от человека вычисляется по формуле

= 90 Вт

Расчет системы отопления

Общая тепловая потребность квартиры (по формуле (2.11)):

Для реализации установленной потребности (2829 Вт.) рассмотрим приток теплоты за счет системы отопления, исходя из условий стационарного режима работы. В доме установлена однотрубная система отопления с верхней разводкой. Трубопроводы системы отопления проложены открыто.

Найдем теплоотдачу с 1 экм. по формуле (2.13) для спуска. Система подачи теплоносителя в радиаторы - однотрубная, верхняя. При входе в стояк на подъеме вода имеет температуру, 95°С. Так как падение температуры на одном этаже, не должно превышать 5°С, то зададим падение температуры на этаже в стояке (при подъеме воды) 1°С, падение на радиаторе (при спуске воды) 5°С (тогда tвх = 85°С, tвых = 80°С).

Поскольку экспериментально установлена температура нагревательных приборов равная 57°С, расчет проводится исходя из этой температуры, поэтому:

??0 = (4,815+0,03?Д??)?Дt

??0 = (4,815+0,03•(57?20))•(57?20) = 222 Вт.

Тогда теплоотдача от подводящих труб вычисляется по формуле (2.14):

??подв = ,

где ??тр - поправочный коэффициент на статус подводящих трубопроводов и равен: 0,9 - для стояков; 0,5 - для подводок к радиаторам;

- длина отдельных участков, м. L



Таблица 5

Помещение по плану	Диаметр подводящих труб, м	Площадь 1 м неизолир. участка трубопровода, экм	Типы участков подводящих труб	Длина по участкам, м	Теплоотдача от труб Q подв i, Вт	Сумма по помещениям Qподв, Вт
I	0,03	0,19	Стояк подводка	2.70 2*0.15	102 6.3	408,4
II			Стояк Подводка	2.70 2*0.15	102 6.3
III			Стояк подводка	2.70 2*0.15	102 6.3
Ванная комната, змеевик			Стояк	2.2	83,5

Для гладкотрубного змеевика площадь поверхности нагрева в экм. для 1 м² при его диаметре D = 50 мм равна f₀ = 1,6 экм. Змеевик состоит из четырех «ниток», длина каждой из них L_нт = 0,35 м. Отсюда:

??0 = 4•??•??•??нт• ??0=4•3,14•0,05•0,35•1,6 = 0,35 экм.

По формуле (2.15) находим теплоотдачу со змеевика:

,

где ??0 - площадь требуемой теплоотдающей поверхности змеевика, экм;

??1 = 1.0 (для ванной комнаты); 1.03 (для других помещений)- поправочный коэффициент на остывание воды в трубопроводах;

??2 = 0.95 - коэффициент учета числа секций;

??3 = 1.14 (для ванной комнаты); 0.95 (для других помещений) - коэффициент учета способа подводки теплоносителя к нагревательному прибору и изменение теплоотдачи в зависимости от относительного расхода воды; ??4 = 1.0 - коэффициент учета способа установки нагревательного прибора и различные укрытия

Полагая, что змеевик-сушилка в ванной установлен заранее, будем включать его в уже имеющиеся источники тепла и считать его теплоотдачу равной ??_зм. Тогда, с учетом всего, требуемая теплоотдача нагревательных приборов равна

??радт = ??потр???подв = 2829?(408,4+72) = 2348 Вт.

Теплоотдача радиаторов чугунных секционных типа М-140 при температуре воздуха в помещении ??_?? = 20°С, при температурах воды в магистралях на входе 57 °С в зависимости от количества секций указана в таблице таблица 6.

Таблица 6

Теплоотдача с радиаторов действительная

Число секций	Площадь прибора, м2	Площадь прибора, экм	Теплоотдача действительная
2x11	2,69	3,96	946
1x12	2,93	4,32	1032

Полная действительная теплоотдача от радиаторов, установленных в квартире: ??рад = 2•946+1032 = 2924 Вт.

Превышение действительной теплоотдачи радиаторов над требуемой:

??прев = 2924?2348 = 576 Вт.

Оценка удельной тепловой характеристики квартиры

Используем данные:

- объем квартиры по внешнему обмеру при площади S = 51 м², толщине пола д_п = 0,3 м, высоте потолка h = 3,2 м равен:

??кв = 56•(3.2+0,3) = 178 м3;

- теплопотери через наружные ограждения:

??кв = 3257+474 = 3731 Вт

Таким образом, удельная тепловая характеристика квартиры

0,3 Вт/

Это значит, что на 1 м³ объема квартиры при перепаде температур на внутренней и наружной поверхностях ограждений в 1°С приходится в среднем 0,35 Вт теплопотерь.

Расчет годовых затрат теплоты

Исходя из данных теоретической части и вычисленных величин, находим установочную тепловую мощность системы отопления:

= 2856 Вт

По формуле (2.19) рассчитаем необходимые годовые затраты теплоты и, исходя из стоимости 1 Гкал ? 3254,3 руб., найдем денежные затраты:

??от.год = 24*3600*33,1 ГДж = 7,8 Гкал

(25383 руб., в месяц 2115 руб.)

Действительные годовые затраты теплоты (суммарная мощность отопительной системы):

??от.год = 24*3600*33,9 ГДж = 8 Гкал

(26034 руб., в месяц 2169 руб.)

Мероприятия по энергоресурсосбережению

Снятие с эксплуатации излишнего количества секций чугунных секционных радиаторов.

Превышение действительной теплоотдачи радиаторов над требуемой по расчету составляет 576 Вт. Превышение площади теплоотдающей поверхности нагревательного прибора в экм над требуемой составит:

F= = 2,4 экм

Это соответствует в квартире

n=

Учитывая по укрупненной методике дополнительные теплопотери (0.07% от основных получаем, что снимать с эксплуатации следует не более 5 секций.



Выводы по работе

1. Теплопотери квартиры при температуре воздуха в помещениях 20°С, снаружи - 30°С (зимний период, влажный климат) составляют:

- через ограждения посредством теплопроводности 3257 Вт;

- посредством инфильтрации 474 Вт;

- суммарно 3731 Вт.

2. Теплопотребность квартиры (требуемая мощность системы отопления) составляет:

- без учета змеевика-сушилки 2829 Вт;

- с учетом змеевика-сушилки 2348 Вт.

- Действительная теплоотдача с радиаторов 2924 Вт.

3. Удельная тепловая характеристика квартиры 0,3 Вт/(м³·К)

4. Годовые затраты теплоты:

- требуемые 7,8 Гкал (25383 руб.);

- действительные 8 Гкал (26034 руб.).

5. Мероприятия по энергосбережению:

- снятие с эксплуатации в квартире 5 секций чугунных секционных радиаторов.

Размещено на allbest.ru

...