ДИПЛОМНАЯ РАБОТА теплотехника ворд файл. Проектирование и моделирование метода по улучшению теплоснабжения на примере города

• Название: Проектирование и моделирование метода по улучшению теплоснабжения на примере города
• Дата: 26.04.2023
• Размер: 1.93 Mb.
• Имя файла: ДИПЛОМНАЯ РАБОТА теплотехника ворд файл.doc
• Тип: Диплом; #1091565
• страница: 3 из 4

1.6 Современная система теплоснабжения

В настоящее время система водяного отопления является самой распространенной из всех систем отопления. В этой системе в качестве теплоотвода используется вода или незамерзающая жидкость. Тепловыделение является периодическим звеном из-за обмена радиатора поверхностным теплом, а из-за передачи его в воздух. Водяной нагрев отличается от парового нагрева тем, что вода находится в жидком состоянии, то есть при несколько более низкой температуре. Но габариты радиаторов при водяном отоплении больше, чем при паровом. Также при теплообмене через воду на больших расстояниях температура воды несколько снижается. Поэтому в настоящее время используется интегрированная система отопления: тепло от котла до здания поступает через пар, а тепло через теплообменник передается воде, поступающей в радиаторы. В системе водяного отопления круговорот воды делится на естественный и искусственный. При естественной циркуляции вода отличается простотой и надежностью в этом отношении, но не высокой эффективностью из-за своей зависимости от правильного проектирования системы.



Рисунок 11-зависимые и независимые системы теплоснабжения

Поэтому мы хотим познакомить вас со смешанной системой воздухо-водяного теплоснабжения.

Гибридная или смешанная система отопления-это система, в которой два или более теплогенераторов объединены. Такие системы могут сочетать в себе как традиционное отопление, так и альтернативные источники энергии. Комбинированные системы отопления имеют значительные преимущества перед обычными.

Преимущества гибридного отопления:

- Гибкость в использовании топлива-вы выбираете источники энергии, которые вам полезны и удобны. Вы можете изменить конфигурацию системы в будущем.

- Повышенная эффективность-оптимальное сочетание различных источников энергии повышает эффективность всей системы отопления и экономит больше.

- Длительный срок службы-работая в гармонии, компоненты распределяют нагрузку и увеличивают срок службы системы.

- Альтернативная энергия-использование солнечных коллекторов и тепловых насосов позволяет экономить топливо.

- Эффективное энергосбережение, а также рациональное его распределение в системах отопления и водоснабжения.

Возможные компоненты комбинированных систем отопления

Твердотопливный котел

Твердотопливные котлы (деревянные, брикеты или гранулы) - вечная классика. На рынке всегда есть широкое предложение топлива, что означает, что его цена всегда будет доступной. Существует также множество вариантов котла - от бюджетных до разработанных-с автоматизированными функциями и интеллектуальным управлением. Между прочим, твердое топливо (кроме угля) обновляется, потому что лес обновляется с очень высокой скоростью, чем уголь, торф, газ или нефть.

Газовый котел

Строго говоря, газ не является альтернативным источником энергии. Но газовые котлы часто используются из-за их удобства и низкой стоимости топлива. С точки зрения затрат на отопление такие котлы можно сравнить с пеллетными котлами, при этом не нужно заботиться о систематической доставке и загрузке пеллет.

Печи и камины с водяным контуром

Камин

Практически во всех частных домах есть Камин, но, как правило, он не способен обогреть весь дом и служит только элементами декора. В свою очередь, камины и печи с водяным контуром, подключенные к общей системе отопления здания, позволяют максимально использовать тепло сгорания дров, брикетов или пеллет. Тепло в этих печах не улетучивается в трубу, а эффективно накапливается в воде в батарее отопления и впоследствии используется для обогрева помещения.

Тепловой насос

Тепловой насос тепловой насос часто играет роль основного источника тепла в гибридной системе отопления. Наши системы могут быть оснащены как воздушными тепловыми насосами, так и геотермальными. Тепловые насосы производят в несколько раз больше тепловой энергии, чем расходуют электроэнергию на свою работу. Для большей эффективности рекомендуется совмещать тепловой насос с солнечными коллекторами. Котел, камин или твердотопливная печь часто используются в качестве резервного теплогенератора.

Солнечные коллекторы

Солнечную энергию также можно эффективно использовать в странах Балтии. С помощью солнечных коллекторов можно обеспечить тепло горячей водой большую часть года, а с достаточным количеством солнечного блока он также может поддерживать тепло. Как показывает практика, даже при достаточной мощности системы, в морозные, но солнечные дни отопление могут осуществлять только солнечные коллекторы, подключать другие теплогенераторы не нужно.

Теплотехнический расчет наружных ограждений

Теплотехнический расчет наружных ограждений исходные данные:

- строительство наружных стен: бетонные стены;

- Зона строительства-Алматы;

- состояние влажности помещения-нормальное;

- температура воздуха в помещении 𝑡_і  18°С;

- Зимняя температура наружного воздуха в Алматы, самая низкая

температура равна средней температуре 5 дней, безопасность 0,92, 𝑡_с  

28°С; 𝑧_жм= 168 тәу.; 𝑡_жм= -1,6°С;

• 
  коэффициент n = 1;
  

- t _с= 4 °С;

- 𝛼_і = 8,7 Вт/(м2 ׺С), 𝛼_с = 23 Вт/(м2 ׺С).

Таблица 2-Состав наружной стены

№	Конструкция стены	Толщина δ, м	Теплопроводность материала λ, Вт/(м·°С)
1.	Бетонные стены	0,2-0,22	0,27
2.	Сухая штукатурка)	0,012	0,21

Порядок расчета.

1.общее тепловое сопротивление наружной стены теплопроводности определяется формулой (1.7.1).

𝑅 = ¹ + ^∑𝑛 𝑅 + 1/𝛼 ; (1.7.1)

2. сопротивление теплопроводности, соответствующее требованиям санитарно-гигиенических стандартов в соответствии с формулой (1.7.2)

𝑅^тр=^{𝑡в−𝑡н} ∗ 𝑛 = ^18−(−28) ∗ 1 =1,32 м² ×°С/Вт.(1.7.2)

^о ∆𝑡^н×𝛼_в 4×8,7

3. Периодическая степень периода нагрева определяется формулой (1.7.3)

ГСОП  (18  1,6) × 168  3292,8 °С×сутки.(1.7.3)
4. значение теплопроводности наружной стены с учетом энергосбережения определяется в таблице

𝑅^тр (ГСОП) = 0,00035 × 3292,8 1,4  2,6 м² ×°С/Вт. (1.7.4)

о
5. 𝑅^тр =1,32м² ×°С/Вт и 𝑅^тр (ГСОП)2,6м² ×°С/Вт

6. В качестве изоляционного слоя выбираем пенопластовые плиты из пенополистирола, в которых будет теплопроводность и рассчитываем толщину утеплителя по формуле:

_ут 0,052×1,57  0,0816 м;(1.7.6)

_ут 0,2 м .

8. удельное сопротивление теплопроводника определяем по формуле:
𝑅^ф1,03  0,2/0,0524,87м² ×°С/Вт
𝑅^ф 4,87 м² ×°С/Вт  𝑅^тр (ГСОП) = 2,6 м² ×°С/Вт (1.5)
Таким образом, полученное значение фактической теплопроводности ограждающей конструкции удовлетворяет условиям энергосбережения, и это значение используется в следующих расчетах.

Расчет тепловой мощности в системе отопления

Расчет теплопотерь от ограждений здания производится в отапливаемых зданиях, между внутренним и внешним воздухом

при разнице температур теплопотери постоянно возникают через ограждение здания: наружные стены (СК), полы (Эд), окна (Ы), наружные двери (СЕ), балконные двери (БЕ), кровельные покрытия(ПД). Поддерживая в помещениях внутреннюю температуру, установленную санитарными нормами, системы отопления должны компенсировать эти потери.

Расход тепла через внешнее ограждение, Вт, определяется по формуле.

𝑄= ^𝐹 × ⁽𝑡 − 𝑡 ⁾ × ⁽1 + ^∑ 𝛽⁾ × 𝑛, (1.8.1)
1.8.2 Расчет теплопотерь через внешние стены
Для расчета теплопотерь через наружные стены заранее определяют удельное тепловое сопротивление теплопередачи, а затем вычисляют теплопотери по формуле (2.1).

Исходные данные:

- Зона строительства-г. Алматы;

- температура воздуха в помещении 𝑡_і 18°С;

– 𝑡_с   28°С, 𝑧_жм = 168 сутки., 𝑡_жм = – 1,6 °С [1]; n = 1; t _н= 4 °С;

– _і= 8,7 Вт/(м² ×С); _с= 23 Вт/(м² ×С) [14];

- Рассматриваем дом со следующими размерами: ширина-6,78 м;

длина-8,04 м; высота-2,8 м.



Рисунок 12-размеры квартиры
- строительство наружных стен: бетонные стены;

–   0;

– 𝑅^ф  4,87 м² ×°С/Вт.
Порядок расчета.

1...Мы просчитали пункты 8 заранее.

9. площадь стены равна площади северной стены:

𝐹_с  8,04×2,8  22,5 м²
Южная стена имеет одно окно:

S 1,2×1,5  1,8 м²
Поэтому убираем его с площади стены:
𝐹_правое  22,5-1,8  20,7 м²
Западная стена:
𝐹_б  6,78×2,8  18,984 м²
Западная стена имеет 4 окна
S 1,8 м² ×4=7,2 м²

𝐹_б  18,984 м² − 7,2 м²=11,784 м²

Восточная стена имеет 3 окна и 2 дверь

S  1,8 м² ×3=5,4 м²; 𝐹_есік =0,8×2,5=2 м²

𝐹_ш  18,984 м² − 7,4 м²=11,584 м²

10. определяем теплопотери через наружную стену по формуле (1.8.1)

𝑄 = ^22,5 × (18 − ⁽−28⁾) × ⁽1 + ^∑ 0⁾ × 1 = 212 Вт

^сқ 4,87

𝑄 = ^20,7 × (18 − ⁽−28⁾) × ⁽1 + ^∑ 0⁾ × 1 = 195,5 Вт

^оқ 4,87

𝑄 = ^11,784 × (18 − ⁽−28⁾) × ⁽1 + ^∑ 0⁾ × 1 = 111,3 Вт

^бқ 4,87

𝑄 = ^11,584 × (18 − ⁽−28⁾) × ⁽1 + ^∑ 0⁾ × 1 = 109,4 Вт

Потери тепла от полных стен:

𝑄_с = 212 + 195,5 + 111,3 + 109,4 = 628,2 Вт

1.8.3 расчет теплопотерь через окна

В практике строительства жилых и общественных зданий используется одно -, двух-и трехкратное стекло, парное или раздельное, из дерева, пластика и металлических связующих [2].

Стандартное общее сопротивление теплопроводности Жарық тр для световых щелей определено в таблице. 1.5 зависит от размера ГСОП.

Затем, по расписанию. определите значение пониженного сопротивления по конструкции окна шарты > шарты условие тр (ГСОП) должно быть удовлетворено. В противном случае необходимо выбрать другую конструкцию окон, теплопроводность которых должна отвечать требованиям.

Исходные данные:

- жилое здание;

- Зона строительства-Алматы;

- температура воздуха в помещении t_і 18°С;

− 𝑡_с   28°С; 𝑧_жм = 168 тәул.; 𝑡_жм = -1,6 °С; n = 1;
- стеклопакеты в стеклопакетах из ПВХ.
Порядок расчета.

1. 
   Определяем ГСОП, используя формулу (1.7.3)
   

ГСОП  (18  1,6) × 168  3292,8 °С× сутки.
2.согласно таблице. В зависимости от ГСОП определяем для окон ×тр 0,375 м2 × ºС/Вт.
Таблица 3 – Размеры окон:

a, м	1,2
h, м	1,5

3. 
   Согласно таблице. 𝑅_о = 0,4 м² ×ºС/Вт.
   
4. 
   𝑅 >𝑅^тр (0,4>0,375) поэтому условия выполняются.
   

^о о

3. 
   Площадь окна
   

S1,2 ×1,5  1,8 м².

3. 
   (1.8.1) Определение теплопотери по площади окна
   

1,8

𝑄_тер = _0,375 × (18 − ⁽−28⁾) × (1 + ∑ 0) × 1 = 220,8 Вт

Количество окон N=8
𝑄_{нег(окно основное)} = 220,8 × 8 = 1766,4 Вт
1.8.4 Расчет теплопотерь через наружные двери

𝑅^ф, м² ∙ºС/Вт

Удельное сопротивление теплопроводности наружных дверей определяется по выражению.
𝑅^ф = 0,6 ^{𝑛(𝑡і−𝑡с)},^о∆𝑡^с×𝛼_і

Зная этот параметр, для предстоящих расчетов выбирают типичный размер калорифера, то есть близкий по размеру. Из-за большой отапливаемой площади параллельно устанавливается несколько одинаковых агрегатов, общая площадь которых равна полученному значению.



Рисунок 13-Конструкция водонагревателя

Калорифер относится не только к теплообменникам, но и к воздухоохладителям. Они работают с холодной водой, но мало используются.

Чтобы определить фактический объем воздуха, необходимый для нагрева, вы определяете общий расход нагретого воздуха в кг/ч по формуле:

G = L× ,(1.8.10)

𝐺_зима = 45,4 × 1,30525 = 59,26 кг/час

𝐺_лето = 45,4 × 1,409 = 63,97 кг/час

Где-плотность воздуха при средней температуре. Найдем сумму температур на входе и выходе и разделим на 2. Из таблицы берем показатели плотности.

Таблица 5-характеристики, связанные с различными температурами воздуха



Теперь мы можем рассчитать теплопотери на нагрев воздуха зимой и на охлаждение летом по формуле:

Q(Вт) = G×c× (𝑡_{окончательное} – 𝑡_{начальное}),(1.8.11)

59,26

𝑄_қыс = ₃₆₀₀ × 1013 × ⁽22 + 28⁾ = 833,8 Вт

63,97

𝑄_жаз = ₃₆₀₀ × 1005 × ⁽29 − 15⁾ = 250 Вт
Где G-массовый расход воздуха, кг / ч. При расчете учитывается также удельная теплоемкость воздуха, Дж / (кг*K). Его значение будет зависеть от температуры воздуха на входе, значения которой вы также можете получить из приведенной выше таблицы.