контрольная работа по энергосберегающим электротехнологиям и энергоаудиту. Формирование исходных данных по расчету системы обеспечения температурновлажностного режима помещений

• Название: Формирование исходных данных по расчету системы обеспечения температурновлажностного режима помещений
• Анкор: контрольная работа по энергосберегающим электротехнологиям и энергоаудиту
• Дата: 17.02.2022
• Размер: 62.91 Kb.
• Имя файла: Raschet.docx
• Тип: Документы; #365047

1. Формирование исходных данных по расчету системы обеспечения температурно-влажностного режима помещений

Расчет производится для свинарника-откормочника на 800 голов. Средняя масса взрослой свиньи 200 кг.

По табл П.2.2 находим расчетную температуру наружного воздуха для системы обеспечения температурно-влажностного режима помещений. Расчетная зимняя температура наружного воздуха для расчета теплопотерь через ограждающие конструкции принимаем t_н= -37⁰С, расчетная наружная температура для систем вентиляции принимаем равной t_н.в.= -37⁰С, расчетная температура внутри помещения t_в=18⁰С. (Табл. П2.2).

Здание запроектировано одноэтажным, прямоугольной формы с размерами в плане 6018 м., высота 3,0 м, окна деревянные 40 шт. размером 1,31,0 м, с расстоянием между стеклами10см (рамы двойные).

Расчетные параметры температуры и влажности воздуха:

• 
  наружного воздуха -37^ОС;
  
• 
  внутреннего воздуха +18^ОС;
  
• 
  относительная влажность внутреннего воздуха расчетная-75% Наружные стены толщиной в два кирпича, оштукатуренных изнутри.
  

Пол бетонный с деревянными щитами:

• 
  шлаковаяподготовкаδ=0,1м; λ=0,29Вт/м·⁰С;
  
• 
  бетонное основание δ=0,6м; λ=1,45Вт/м·⁰С;
  
• 
  деревянные каты δ=0,037м; λ=0,17Вт/м·⁰С;
  
• 
  ширина пола 17м; длина 59м.
  

Высотадонизавыступающихконструкций2,7м. Каркас полный железобетонный.

Фундаменты под капитальные внутренние стены ленточные из сборных бетонных блоков, а под колонны – из сборных железобетонных башмаков по ГОСТ 24022-80. Стены кирпичные (два кирпича, оштукатурены). Гидроизоляция стен из слоя цементного раствора состава 1:2, толщиной 20 мм. Цемент марки 400. Для защиты здания от поверхностных вод вдоль наружных стен устраивается асфальтовая отмостка по щебеночному основанию.

Кровля из асбестоцементных листов с уклоном 15^o: асбоцементные листы(=0,01м, =0,49Вт/м·^oС); пароизоляция (битум)(=0,02м,  =0,27Вт/м·^oС);

маты минераловатные (=0,07м, =0,07Вт/м·^oС); железобетонные плиты (=0,15м,=1,98Вт/м·^oС).

Кровля из асбестоцементных листов с уклоном 15^О.

Полы цементные и деревянные.

Ворота-2шт.с размерами 2,42,5 м.

Дверной блок Д1–3шт. с размерами 1,202,08м.

Отделочные работы:

Внутренние стены и потолки белятся известью за два раза с 5% гидрофабизирующим раствором из кремнийорганических продуктов. Окна, двери и ворота окрашиваются масляной краской.

Теплотехнические расчеты ограждающих конструкций зданий следует производить в соответствии с СП50.13330, при этом коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждений следует принимать: для стен помещений, где заполнение животными составляет более 80 кг живой массы на 1 м площадипола-12Вт/(м·°С) [10ккал/(м ·ч·°С)]; для стен помещений, где заполнение животными составляет 80 кг и менее живой массы на 1 м пола, и для потолков (чердачных перекрытий или покрытий) всех животноводческих и птицеводческих зданий-8,7Вт/(м·°С) [(7,5ккал/(м·ч·°С)].

2. Определение установленной мощности и расхода энергии системами отопления и горячего водоснабжения (типовое помещение -свинарник-откормочникна800голов)

   1. Уравнение теплового баланса животноводческого помещений

где:

Q_д– мощность системы обеспечения требуемого температурно-влажностного режима помещений, Вт;

Q_ув–теплота, необходимая на подогрев приточного воздуха, Вт;

Q_огр–теплопотери через ограждающие конструкции, Вт;


ж
Q^св- тепловыделения от животных, Вт.

Расчет теплопоступлений от животных:



где:

1,163·10^-3– переводной коэффициент ккал/ч в кВт;

n–поголовье животных(800свиней);

q_св = 176 ккал/ч–свободные тепловыделения по нормам, табл. П1;

k_t– температурный коэффициент по нормам, табл. 1. (k_t= 0,94)



Таблица1- Поправочные коэффициенты для коррекции выделений свободного тепла и влаги животных

Температура воздуха,0С	Поправочный коэффициент для животных
	свободное тепло	водяные пары
-10	1.31	0.61
-5	1.19	0.67
0	1.08	0.76
5	1.05	0.86
10	1	1
15	0.96	1.24
20	0.93	2.04
25	0.89	2.49

2. Расчет теплопотерь через ограждения

где:

Q_ст, Q_п, Q_пол, Q_ок, Q_дв– теплопотери через стены, пол, потолок, окна и двери;

F_ст, F_п, F_ок, F_зонi, F_дв–площади наружных стен, потолка, окон, пола и дверей;

R_ст, R_п, R_ок, R_зонi, R_дв–сопротивление теплопередаче элементов ограждающих конструкций;

t_в, t_н– расчетная температура внутреннего и наружного воздуха по СНиП, табл. П2 и табл.П3.

Определяем минимально допустимое сопротивление стен теплопередаче из условия не выпадения конденсата на их поверхностях



где:

t_в = +18 °С; t_н = - 37 °С; τ_р = +2 °С; α_вст = 8,7 Вт/м²·°С

Для наружных стен толщиной в два кирпича, оштукатуренных изнутри:

λ_к=0,81Вт/м·⁰С; δ_к=0,51м;

λ_шт=0,93Вт/м·⁰С; δ_шт=0,015м;

R_в=0,115⁰С·м²/Вт.

Подставив числовые значения, получим:



Как видно из расчета, сопротивление теплопередаче стен удовлетворяет условию не выпадения конденсата на стенах при внутренних параметрах воздуха:

t_в= +18 ⁰С и φ_в=70%.

Выбираем стены из керамзитобетонных панелей, толщиной 500мм, с сопротивлением теплопередаче 1,86⁰С·м²/Вт., табл. П4.

Сопротивление теплопередаче двойных окон:

R_ок=0,345⁰С·м²/Вт. Сопротивление теплопередаче ворот и дверей:

R_дв=0,58⁰С·м²/Вт.

Сопротивление теплопередаче через бетонный пол с деревянными щитами:

• 
  шлаковая подготовкаδ=0,1м; λ=0,29Вт/м·⁰С;
  
• 
  бетонное основание δ=0,6м; λ=1,45Вт/м·⁰С;
  
• 
  деревянные скаты δ=0,037м; λ=0,17Вт/м·⁰С;
  
• 
  ширина пола 17м; длина 59 м.
  

Разделив площадь пола на двухметровые зоны, параллельные наружной

стене, получим три зоны шириной по два метра и одну шириной 11м (рис1.). Потерями теплоты через внутренние торцовые стены пренебрегаем.



Рисунок1–Разбивка пола на зоны.

Сопротивление теплопередаче для каждой зоны определяем поформуле:

Подставив числовые значения, получим:

- для зоны

- для зоны

- для зоны

Теплопотери через ограждения составят:

3. Расчет теплопотерь на испарение со смоченных поверхностей

где:

ω^см_исп=11г/ч·м²–интенсивность испарения при t_в=+18 ⁰С и φ_в=70 %;

F_см=130м²–площадь смоченных поверхностей.

F_кон=250м²–площадь открытых поверхностей навозных каналов. Тогда:

4. Расчет теплопотерь на подогрев приточного воздуха

Тепло на подогрев приточного воздуха определяем по выражению:

Расчет проводим для двух случаев:

• 
  По предельной концентрации углекислого газа;
  
• 
  По предельной концентрации паров воды.
  

Расчет по предельной концентрации углекислого газа.

Часовой объем приточного воздуха (м³/ч.), необходимый для понижения концентрации углекислоты, вычисляют по формуле:

где:

с – количество СО₂, выделяемое одним животным, табл.П1,л/ч.;

n –число животных в помещении, гол;

с₁–предельно допустимая концентрация СО₂ в воздухе помещения, л/м³; с₂- концентрация СО₂ в наружном воздухе, л/м³.

с=142л/ч.,с1=2,5л/м³,для сельской местности С₂=0,3...0,4л/м³

принимаем С₂=0,3л/м³,n=800гол.

Расчет по предельной концентрации паров воды.

Расчет требуемого воздухообмена по предельной концентрации водяных паров


G_в–количество приточного воздуха, кг/ч.

ω_исп–количество влаги испаряемой с открытых поверхностей, г/ч;

ω_ж – влаговыделения животных, г/ч;

d_в=11,0 г/кг – влагосодержание внутреннего воздуха при t_в= +18⁰С,

φв= 70%.









Влагосодержание наружного воздуха при расчетной температуре для систем вентиляции t_в определяем по I-d диаграмме, рис П.1 или по корреляционной зависимости. Влагосодержание наружного воздуха для областей Алтайского края в диапазоне температуры -4…..-50⁰С, соответствующему отопительному периоду для ферм, может быть определено по следующей формуле:

В инженерных расчетах абсолютную влажность воздуха выражают в г/м², следовательно, формула примет вид:

_Тогда:


Проверка расчета подачи воздуха.

Проверяют по кратности воздухообмена:



где:

Q – расчетный воздухообмен, м³/ч.;

V_П - объем помещения, м³.







Что соответствует нормам для животноводческих помещений в холодный период года (К= 2.5……5) для условий Западной Сибири. Следовательно, расчет произведен верно.

Мощность, необходимая на подогрев приточного воздуха:



Определяем дефицит тепла:



Расчет величины инфильтрующегося воздуха.

Количество воздуха, инфильтрующегося в животноводческое помещение через не плотности окон, ворот, дверей определяем как:



Принимаем:

ߙα= 0,5– для окон с деревянными двойными переплетами;

α = 2–для ворот.

Определяем длину щелей притворов:

• 
  периметр окон составляет:
  

l₁=(1,3+1,0+1,3+1,0) ·40 = 184 м.

• 
  периметр дверей составляет:
  

l₂=(1,2+2,08+1,2+2,08)·3 = 19,7 м.

• 
  периметр ворот составляет:
  

l₃=(2,4+2,5+2,4+2,5)·2 = 19,6 м.

Количество воздуха, инфильтрующегося через притворы при скорости ветра 3 м/с, при этом G_щ= 11,2 кг/ч·м:

- через окна G_инф.1 =0,5·11,2·184 = 1030,4 кг/ч;

-через двери G_инф.2 =2·11,2·19,7 = 441,3 кг/ч;

-через ворота G_инф.3 =2·11,2·19,6 = 439,0 кг/ч;

Общее количество инфильтрующегося воздуха:

G_инф =1030,4+441,3+439,0=1910,7 кг/ч.

5. Определение мощности калориферов для подогрева подаваемого

воздуха

Количество воздуха, которое должно подаваться в помещение приточной вентиляцией:



Таким образом, исходными данными для выбора отопительно - вентиляционного оборудования являются мощность калориферов Q_у= 142,1 кВт и расход воздуха G_прв=14014,3 кг/ч.

Выбираем предварительно (табл.5, принимая в расчет неучтенные потери тепловой энергии) два калорифера СФОЦ-100.0/05-И1по 90 кВт.

6. Расчет объемов потребления энергии системами обеспечения нормируемого температурно-влажностного режима помещений

Определяем граничную температуру наружного воздуха, при которой возникает необходимость в обогреве помещения:



Годовой расход тепловой энергии на создание искусственного микроклимата:



где:

Q_ср–тепловая нагрузка при средней наружной температуре (Q_ср);

T_(tн)=1932 ч– среднестатистическая продолжительность отопительного периода в году с наружной температурой от -13,8 ⁰Сдо -30 ⁰С (Барнаул).



Следовательно, годовой расход тепловой энергии на подогрев воздуха составит:

Эт=14,7·1932 = 28400 кВт·ч.

Установленная мощность электродвигателей на привод приточных и вытяжных вентиляторов составит: 2 установки по 2,2. кВт, расход энергии на привод вентиляторов составит

Э_п=2·2,2·1932=8500 кВт·ч.

Суммарное потребление электроэнергии вентиляционно-отопительными установками будет Э = Эт + Эп =28400 + 8500 = 36900 кВт · ч.

7. Подбор вентилятора и выбор мощности электродвигателя

Количество воздуха, которое должно подаваться в помещение приточной вентиляцией:



Принимаем к установки два калорифера типа СФО90 расположенные в вентиляционных камерах по торцам помещений (стандартное типовое решение).Каждая электрифицированная вентиляционая установка работает на свой воздуховод. Диаметр воздуховода принимаем 500 мм.

Находим расчетное полное давление, которое должен развивать вентилятор:

где:

1,1–запас давления на непредвиденные сопротивления,

_(RlZ) – потери давления на трение в местных сопротивлениях в наиболее протяженной ветви вентиляционной сети, Па,

Z = Р_д – потеря давления в местных сопротивлениях участка воздуховода, Па,

–сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке,

Рд=(ν2·ρ)/2–динамическое давление потока воздуха, Па,

– скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с,

^{ρ – плотность воздуха,} кгм^3,

Р_д.вых– динамическое давление на выходе из сети, Па,

Р_к– сопротивление калориферов, Па.

l–длина участка воздуховода, м.

По справочным данным определяем следующие показатели одной ветви вентиляционной сети (принято количество воздуховодов– по одному на каждое ВОУ):

• 
  удельная потеря давления на трение: R₁=3,5 Па/м;
  
• 
  динамическое давление потока воздуха: P_д1=56.8 Па (при =1,2кг/м³, табл. П5). Фактическая плотность приточного воздуха, температура которого 4 ⁰С,  = 1,245 кг/м³.
  

Поэтому:



Вычислим значение R₁:

Участок1: вход в жалюзийную решетку с поворотом потока - =2;

диффузор у вентилятора -  =0,15;

отвод 90⁰ круглого сечения (R/d=2) - =0,15;

= 2,4

внезапное сужение сечения

(F₂/F₁=0,96) - =0,1;

Определим потерю давления в местных сопротивлениях участка воздухо- вода по формуле:

Z=Р_д,

Z₁=2,458.9=141 Па

Определим суммарные потери давления R_l+Z по участкам и для всей рассчитываемой ветви вентиляционной сети ((R_l+Z)).

Расчетные данные заносим в таблицу 2.

Таблица2 – Расчета системы вентиляции

№ участка	Q, м3/ч	l, м	, м/с	d, мм	R, Па/м	Rl, Па		Рд, Па	Z, Па	Rl+Z, Па
1	6782	60	7.4	500	3.5	216	2,4	140	141	356
2	6782	60	7.4	500	3.5	216	2,4	140	141	356
									(Rl+Z)	712

Вычислим динамическое давление на выходе из сети для скорости

=6м/с.

Сопротивление калорифера СФО-90/05 Р_к=120 Па,

Находим полное давление, которое должен развивать вентилятор:

P_В1.1[71221.96120]854

Q_в=6780 Р_в.=854Па, ν =7,4м/с

выбираем вентилятор марки Ц4-70 № 6, _в=0,78.

Мощность двигателя, кВт:

Па.

где:η_n-КПД передачи, для клиноременной передачи η_n =0,95