Проектирование систем централизованного теплоснабжения района города Вологды от газовой котельной и отопления жилого здания

Данное мероприятие позволяет подогреться исходной воде солевого раствора и улучшить процесс инообмена без увеличения количества соли на регенерацию.

После каждой регенерации необходимо проводить взрыхление солерастворителя током исходной воды снизу вверх для удаления взвешенных веществ.

2.3.4 Процесс отмывки

При отмывке удаляются из фильтра продукты регенерации и избыток поваренной соли током воды сверху вниз.

Время отмывки 20-30 мин, при расходе отмывочной воды - на каждый катионита. Удлинение по времени (остановка во времени операции отмывки) запрещается из-за увеличения расхода воды, а также бесполезного расходования обменной емкости катионита и умягчение промывной воды.

Отмывку ведут до жесткости фильтра при постановке фильтра в резерв с последующей доотмывкой перед пуском в работу, до жесткости - при включении фильтра в работу сразу.

Общая продолжительность всех этапов регенерационного цикла составляет 2-3 часа. Продолжительность рабочего цикла фильтра зависит от марки катионита, его состояния, от жесткости исходной воды и от количества умягченной воды.

При эксплуатации фильтров во избежание завоздушивания, которое приводит к потере напора, оголению слоя катионита и образования воздушных пузырей в катионите, рекомендуется периодически открывать воздушник для выпуска воздуха и фильтры держать под давлением.

После полного слива воды с фильтра для ремонтных работ, запитку его водой проводят только снизу при открытом воздушнике. При замене катионита, загрузку его ведут только в воду, периодически помешивая.

2.4 Паспортные данные основного оборудования

2.4.1 Котлы

В котельной установлены три водогрейных котла:

Котел №1 и №2 - Водогрейный КВГ-4.65-150

Заводской №420 и №421

Регистрационный №00849 и №00850

Расчетное давление воды:

- на входе - ;

- на выходе - .

Температура сетевой воды:

- на выходе - ;

- на входе - ;

Расход воды: .

Освидетельствование: 19.10.1988 г.

Также устанавливается дата осмотра внутренней поверхности котла и дата гидравлического испытания. Период между испытаниями составляет 3-4 года. Смысл гидравлического испытания состоит в нахождении и предотвращении протечки воды в трубах. Ручным насосом на 5 минут повышают давление в трубах на 15%, после чего следят за стрелкой манометра. Если существенных отклонений давления не происходит, значит, трубы прошли проверку на прочность.

Котел №3 - Водогрейный КВГ-7.56-150

Изготовлен Белгородским заводом «Энергомаш»

Заводской №212290, 1996 г

Регистрационный №02564

Расчетное давление воды:

- на входе - ;

- на выходе - .

Температура сетевой воды:

- на выходе - ;

- на входе - ;

Расход воды: .

Освидетельствование: 01.07.1997 г.

Котел №3 практически в два раза мощней котлов №№1, 2 (по давлению на входе и выходе , , по расходу воды < ). Поэтому водогрейный котел КВГ-7.56-150 используется один, а два котла КВГ-4.65-150 становятся резервными и наоборот. Котел КВГ-7.56-150 является новым по отношению к котлам КВГ-4.65-150, поэтому реже проходит внутренний осмотр (ВО) и гидравлическое испытание (ГИ).

Дата осведомления указывает день проверки котла инспектором котлонадзора. Ревизия проводится до пуска в работу котла, периодически в процессе эксплуатации и в необходимых случаях - досрочно. О результатах освидетельствования и заключения, о возможности работы котлов с указанием разрешенного давления и сроков следующего освидетельствования должны быть записаны в паспорте котла.

2.4.2 Насосы

В котельной с/х «Заречье» работает четыре сетевых насоса, функцией которых является бесперебойная циркуляция воды в тепловой сети. Они являются питательными насосами, но чтобы подвод воды в строго определенном количестве в котел был стабильным, используются подпиточные насосы. Один из подпиточных насосов является резервным, либо они работают одновременно, если подпитки от одного насоса недостаточно.

В котельной установлены следующие марки насосов:

Сетевой насос №1 НК 90/85

Год изготовления: 1986 г.

Зав: №548

Производительность - ;

Напор - ;

Частота вращения - ;

Температура перекачки воды - до .

Сетевой насос №2 1Д200/90

Год изготовления: 1990 г.

Зав: №1622

Производительность - ;

Напор - ;

Частота вращения - ;

Температура перекачки воды - до .

Сетевой насос №3 1Д200/90

Год изготовления: 1990 г.

Зав: №1663

Производительность - ;

Напор - ;

Частота вращения - ;

Температура перекачки воды - до .

Сетевой насос №4 1Д200/90

Год изготовления: 1990 г.

Зав: №1668

Производительность - ;

Напор - ;

Частота вращения - ;

Температура перекачки воды - до .

Подпиточный насос №1 ВК4/24

Год изготовления: 2002 г.

Зав: №298

Производительность - ;

Напор - ;

Частота вращения - ;

Температура перекачки воды - до .

Подпиточный насос №2 ВК4/24

Год изготовления: 1987 г.

Зав: №118

Производительность - ;

Напор - ;

Частота вращения - ;

Температура перекачки воды - до .

Насос фильтров К9/18.

Насос химической очистки №1 К45/30.

Насос химической очистки №2 К45/30.

Насос повышенного напора К20/30.

2.4.3 Фильтры

Количество - 3 шт.;

Диаметр - 1000 мм;

Фильтрующий материал - сульфоуголь марки СК-1;

Высота фильтрующего слоя - 2 м.

3. Технико-экономическая оценка наладки гидравлического режима тепловой сети

Под гидравлическим режимом тепловых сетей принято понимать распределение давлений и потоков теплоносителя по длине тепловых сетей в соответствии с требуемыми количествами тепла. Каждый потребитель должен получать тепло в расчетных количествах, а давления должны соответствовать оборудованию источника тепла, тепловых сетей и потребителей. Целью регулирования гидравлических режимов является поддержание нормальных расходов теплоносителя по всей сети и на отдельных участках.

В условиях эксплуатации гидравлический режим не бывает постоянным, и циркулирующий по сети теплоноситель претерпевает постоянные изменения во времени. Причинами этого является различного рода переключения по сети и у потребителей, а также переменный расход теплоносителя в некоторых системах теплопотребления. Следует добавить, что располагаемые напоры на тепловых вводах потребителей неодинаковы и чем ближе потребитель к источнику теплоты, тем напор выше. Поэтому для анализа гидравлического состояния системы строят пьезометрический график (см. приложение 4).

Чтобы расход теплоносителя в системах теплопотребления, присоединенных к головным участкам сети, не был завышен по сравнению с системами, присоединенными к конечным участкам сети, требуется проведение соответствующей регулировки. Нормальные расходы теплоносителя в каждой системе теплопотребления будут только в случае соответствия располагаемых напоров на вводах потребным, т.е. равным потерям напора в системах.

Дополнительной и немаловажной причиной неправильного распределения теплоносителя по вводам потребителей тепла является низкая гидравлическая устойчивость водяных сетей теплоснабжения. Под гидравлической устойчивостью систем теплоснабжения понимается способность поддерживать распределение теплоносителя между отдельными потребителями или поддерживать заданный гидравлический режим. Гидравлическая устойчивость систем потребителей тепла тем выше, чем меньше потери напора в тепловой сети и чем больше потеря напора в самой системе. Если первое мероприятие малоэффективно, трудоемко и экономически нецелесообразно, то создание искусственного гидравлического сопротивления системы отопления получило широкую известность. Повышение гидравлического сопротивления систем теплопотребления достигается установкой дроссельных диафрагм на тепловых вводах систем. Дроссельные отверстия в диафрагме рассчитываются на гашение всего избыточного напора при расчетном расходе воды. Дроссельные диафрагмы должны быть установлены на всех без исключения тепловых вводах регулируемой системы. В противном случае, когда установлена только часть диафрагм, нормальное теплоснабжение потребителей невозможно, так как распределение воды будет резко неравномерным, причем наиболее отстающими системами являются как раз те, у которых установлены диафрагмы [9].

Повышение гидравлической устойчивости системы теплоснабжения способствует не только правильному распределению теплоносителя по вводам, но и снижает общий расход воды в системе, дает большую экономию в расходе электроэнергии на перекачку теплоносителя, снижает количество утечек теплоносителя в трубопроводах тепловой сети. Но, чтобы говорить об экономической целесообразности предпринимаемого мероприятия, необходимо провести технико-экономический расчет.

3.1 Краткое описание рассматриваемого объекта

Котельная ОАО с/х «Заречье» является газовой котельной с двумя водогрейными котлами марки КВГ-4.65-150 при двухтрубной тепловой сети. В случае недостатка вырабатываемой тепловой энергии дополнительным источником теплоты является водогрейный котел КВГ-7.56-150. Котельная состоит из системы циркуляции сетевой воды и системы подпитки котла водой из водопровода или из баков тепличного комбината. Тепличный комбинат подает воду в бак резерва воды котельной, используемой в случае недостатка воды из городского водопровода. Основная часть воды из водопровода поступает в узел подготовки, где проходит химическую натрий-катионитную обработку сульфоуголем марки СК-1. С помощью проводимого мероприятия удаляются примеси, инородные вещества, а также соль, которая является источником образования накипи и солевых отложений на стенках оборудования и трубопровода. Если напора не хватает, для циркуляции воды в системе используют насос повышения напора подпиточной воды. После химводоочистки вода поступает в деаэратор (расположен на улице) для удаления углекислого газа и кислорода (мероприятия по предотвращение коррозии). В экстренных случаях, при аварии, ревизии или ремонте деаэратора, используется обводной участок. Очищенная вода подпиточными насосами направляется в обратный трубопровод Т2 системы теплоснабжения. При ремонте насоса движение воды перекрывается задвижками, после насоса стоит обратный клапан. Главная функция клапана - предотвращение движения воды в обратном направлении. Преобладающая часть нагретой воды в котлах поступает в подающую магистраль теплосети.

3.2 Исходные данные

В котельной с/х «Заречье» работает четыре сетевых насоса марки НК 90/85 и 1Д200/90, функцией которых является бесперебойная циркуляция теплоносителя в системе. Давление на выходе из котельной , на входе - . КПД сетевых насосов .

Котельная снабжает тепловой энергией 30 потребителей. Потребителями теплоты являются не только предприятия ОАО с/х «Заречье» (например, телятник, администрация, гаражи и теплицы), но и жилые дома района, а также частные организации (например, ООО «Окор»), с которыми заключены договоры на отпуск теплоты. Тепловая энергия воды идет на отопление, горячее водоснабжение (в индивидуальных тепловых пунктах установлены водоподогревателя горячего водоснабжения), а в некоторых случаях и на вентиляцию зданий. Тепловые нагрузки на здания заранее известны из паспортных данных проектов зданий и приведены в таблице 1.1 дипломного проекта.

График работы котельной - .

Фактический расход воды в системе - .

Величина утечек теплоносителя - 8 м³/сут ().

Условный диаметр ввода трубопровода в сеть - . Общая длина трубопровода тепловой сети - .

Установленные тарифы на второе полугодие 2015 г.:

- на тепловую энергию - , ;

- на электроэнергию - , ;

- на природный газ - , ;

- на воду - ,.

3.3 Определение технической эффективности

Расчетная величина расхода воды в сети равна . Результатом регулировки является снижение расхода теплоносителя на величину , , [11]:

,

где - фактический расход теплоносителя в сети, ;

- расчетная величина расхода теплоносителя, .

Снижение расхода теплоносителя по формуле (3.1) будет равно:

.

3.4 Определение снижения расходов на тепловую энергию

Годовую экономию тепловой энергии после проведения мероприятий по оптимизации гидравлического режима , , можно рассчитать по зависимости:

,

где - экономия за счет снижения расходов теплоносителя, ;

- экономия за счет снижения потерь тепловой энергии с утечками теплоносителя, .

Величину , Гкал, можно рассчитать по формуле [11]:

,

где - удельная теплоемкость воды, ;

- средняя величина нагрева воды, ;

- продолжительность отопительного периода, .

Экономия тепловой энергии за счет снижения расходов теплоносителя по формуле (3.3) будет равна:

.

Величину , Гкал, можно рассчитать по формуле:

,

где - снижение утечек теплоносителя. При оптимальном гидравлическом режиме расход теплоносителя сократиться на , т.е. .

Экономия тепловой энергии за счет снижения потерь тепловой энергии с утечками теплоносителя по формуле (3.4) будет равна:

.

Годовая экономия тепловой энергии после проведения регулировки гидравлического режима по формуле (3.2) будет равна .

3.5 Определение снижения расходов на электроэнергию

Годовую экономию электрической энергии после проведения мероприятий по оптимизации гидравлического режима , , можно рассчитать по зависимости:

,

где - перепад давления в тепловой сети на котельной, ;

- КПД сетевых насосов, .

Экономия электрической энергии согласно исходным данным по формуле (3.5) будет равна:

.

3.6 Определение экономической эффективности

Общая экономия от регулировки гидравлического режима складывается из следующих величин [11]:

,

где - тариф на топливо, используемое на источнике теплоты (для котельных с природным газом равен одной трети от тарифа на тепловую энергию), ;

- тариф на электрическую энергию, ;

- экономия воды в год за счет снижения утечек теплоносителя, ;

- тариф на воду, .

На величины и пояснения приведены выше.

Тогда экономическая эффективность по формуле (3.6) будет равна:

.

3.7 Расчет срока окупаемости мероприятия

Капитальные затраты проводимого мероприятия состоят из проектных расходов , , на расчёт гидравлического режима тепловой сети, производственных затрат и затрат на материалы .

Приняты следующие нормы затрат на проведение регулировки:

- проектные денежные затраты составляют - ;

- монтажные расходы - ;

- затраты на материалы - ;

Для рассматриваемого случая (количество потребителей ) капитальные затраты по укрупненным показателям рассчитываются следующим образом:

;

;

.

Капитальные суммарные затраты по максимальным укрупненным показателям, , :

.

В простейшем случае оценка экономической эффективности проводится по сроку окупаемости инвестиций, необходимых для реализации проекта, , [11]:

,

где - суммарные инвестиции на реализацию энергосберегающего мероприятия, ;

- годовой экономический эффект от применения данного проекта, включая экономию энергоресурсов и других затрат, связанных с его реализацией, .

Рассчитаем для нашего случая по формуле (3.7) окупаемость мероприятия:

.

Срок окупаемости мероприятия по наладке гидравлического режима составляет по укрупненным показателям 0,3 года (4 месяца). При таком сроке (меньше двух лет) мероприятие является экономически целесообразным. Кроме того, энергосберегающий проект позволит снизить потери воды в трубопроводах, энергозатраты для работы сетевых насосов и потери тепловой энергии в окружающую среду.

Основными причинами рентабельности мероприятия по гидравлической наладки наружной сети являются во-первых, низкие капитальные затраты (они связаны с небольшим количеством потребителей тепла, подключенных к тепловой сети), во-вторых, высокий тариф на энергоресурсы. Именно эти факторы сыграли решающую роль в быстрой окупаемости мероприятия.

Таблица с диаметрами дроссельных шайб для наладки гидравлического режима исследуемой тепловой сети приведены в приложении 2 дипломного проекта.

4. Система водяного отопления жилого здания

4.1 Основные понятия и элементы системы

Системы отопления являются неотъемлемой частью здания. Поэтому они должны удовлетворять следующим требованиям [12]:

- санитарно-гигиеническим (обеспечение заданной температуры воздуха в отапливаемых помещениях, а также поддержание температуры поверхности отопительных приборов, исключающих возможность ожогов и пригорания пыли);

- технико-экономическим (заключается в том, чтобы расходы на сооружение и эксплуатацию отопительной системы были минимальными);

- архитектурно-строительным (предусматривают взаимную увязку всех элементов отопительной системы со строительными архитектурно-планировочными решениями помещений, обеспечение сохранности строительных конструкций на протяжении всего срока эксплуатации здания);

- монтажно-эксплуатационным (система отопления должна соответствовать современному уровню механизации и индустриализации заготовительных монтажных работ, обеспечивать надежность работы в течение всего срока их эксплуатации, быть достаточно простыми в обслуживании).

- Система отопления включает в себя три основных элемента: источник теплоты, теплопроводы и отопительные приборы. Она классифицируется по виду используемого теплоносителя и месту расположения источника теплоты.

- Конструктивная разработка системы отопления является важной составной частью процесса проектирования. В дипломном проекте запроектированная следующая система отопления (жилая секция) [13]:

- по виду теплоносителя - водяная;

- по способу перемещения теплоносителя - с принудительным побуждение;

- по месту расположения источника теплоты - центральная (районная городская котельная, см. главу 1);

- по расположению теплопотребителей - вертикальная (стояки);

- по виду соединения нагревательных приборов в стояках - двухтрубная;

- по виду прокладки подающей магистрали - с нижней разводкой;

- по направлению движения воды в магистралях - тупиковая.

Такой вид системы получил огромное распространение в наше время с внедрением индивидуальных автоматических регуляторов температур в помещении. Причина этого - возможность независимого (в отличие от однотрубных систем) изменения теплопотока приборов. Кроме того, двухтрубные системы хорошо зарекомендовали себя в случаях значительного дефицита теплоты на обогрев здания (при пониженных температурах сетевой воды). В этом случае будет иметь место равномерное распределение теплоты по отдельным помещениям здания, чем при однотрубных системах отопления [12].

Задачей гидравлического расчета трубопроводной отопительной сети является выбор оптимальных сечений труб для пропуска заданного количества воды на отдельных участках. При этом не должен быть превышен установленный технико-экономический уровень эксплуатационных энергозатрат на перемещение воды, санитарно-гигиеническое требование по уровню гидрошумности, а также выдержана определенная металлоемкость проектируемой системы отопления. Кроме того, хорошо рассчитанная и увязанная в гидравлическом отношении трубопроводная сеть обеспечивает более надежную и тепловую устойчивость при нерасчетных режимах эксплуатации системы отопления в разные периоды отопительного сезона. Расчет выполняется после определения теплопотерь помещения здания. Но предварительно для получения необходимых величин производят теплотехнический расчет наружных ограждений.

4.2 Теплотехнический расчет наружных ограждений

Начальной стадией проектирования системы водяного отопления является теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций. К ограждающим конструкциям можно отнести наружные стены, внутренние стены (если перепад температур между соседними помещениями составляет более ), окна, балконные двери, витражи, входные двери, ворота и т.д. Целью расчета является определение теплотехнических показателей, главными из которых являются величины приведенных сопротивлений теплопередачи наружных ограждений. Благодаря им производят вычисления расчетных теплопотерь всеми помещениями здания и составляют теплоэнергетический паспорт.

Наружные метеорологические параметры [14]:

- город - Вологда. Климатический район - ;

- температура наиболее холодной пятидневки (с обеспеченностью ) - ;

- температура наиболее холодных суток (с обеспеченностью ) - ;

- средняя температура отопительного периода - ;

- скорость воздуха за январь - ;

- отопительный период - .

Архитектурно-строительные решения по ограждающим конструкциям проектируемого здания должны быть такими, чтобы полное термическое сопротивление теплопередачи этих конструкций , , было равным экономически целесообразному сопротивлению теплопередаче , , определенному из условий обеспечения наименьших приведенных затрат, а также не менее требуемого сопротивления теплопередаче , , по санитарно-гигиеническим условиям.

Для расчета по санитарно-гигиеническим условиям требуемого сопротивления теплопередаче , , ограждающих конструкций, за исключением световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей), пользуются формулой [15]:

,

где - коэффициент, учитывающий положение ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху;

- температура воздуха внутри помещения, для жилого здания, ;

- расчетная зимняя температура наружного воздуха, , значение приведено выше;

- нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, ;

- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, .

По условиям энергосбережения требуемое сопротивление теплопередачи определяется по таблице 1б* [15] в зависимости от градусо-суток отопительного периода (ГСОП).

ГСОП, , определяется по следующей формуле:

,

где - средняя температура отопительного периода, ;

- продолжительность отопительного периода, .

4.2.1 Жилое здание

Проектируемый строительный объект состоит из двух секций, одной из которых является пятиэтажный жилой дом с неотпапливаемым чердаком. Высота этажа (вместе с перекрытием) - .

Согласно данным из таблиц 2*, 3* и 4* [15] требуемые сопротивления наружных стен и перекрытий соответственно по формуле (4.1) будут равны (санитарно-гигиенические требования):

.

.

Величина ГСОП согласно формуле (4.2) будет равна:

.

По таблице 1б* [15] по величине ГСОП определим методом интерполяции значения приведенных термических сопротивлений для разных видов ограждающих конструкций:

- для наружных стен ;

- для окон и балконных дверей ;

- для чердачных перекрытий .

Для нашего случая наружная стена жилого здания имеет следующую конструкцию по параметрам Б (таблица 4.1 дипломного проекта).

Термическое сопротивление наружной стены с последовательно расположенными однородными слоями определяется как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т.е.:

.

Расчетная величина термического сопротивления удовлетворяет санитарно-гигиеническим требованиям , но не проходит по условиям энергосбережения (второй этап повышения защиты [14]). Согласно разделу 5.13 [16] допускается снижение расчетной величины сопротивления , , до значения:

.

Таблица 4.1 - Термическое сопротивление слоев наружной стены

№ слоя	Вид материала	Толщина слоя, д, см	Коэффициент теплопроводности слоя, л, Вт/м·град	Термическое сопротивление слоя, R, м2·град/Вт
1	Кирпич глиняный обыкновенный (ГОСТ 530-80)	12	0,87	0,14
2	Пенополистирол (ГОСТ 15588)	10	0,05	2,00
3	Воздушная прослойка	4	-	0,14
4	Кирпич глиняный обыкновенный (ГОСТ 530-80)	38	0,87	0,44
5	Облицовка цементно-песчаная	4	0,93	0,04
Термическое сопротивление ограждающей конструкции Rк, м2·град/Вт	2,76

По итогам формулы (4.3) () расчетная величина приведенного сопротивления удовлетворяет условиям энергосбережения и повышения теплозащиты здания.

Окна и балконные двери двухкамерные (тройное остекление с двумя воздушными прослойками), термическое сопротивление которых равно .

Для входных дверей требуемое сопротивление согласно [16] следует принимать не менее ().

Чердак является неутепленным помещением. Чердачное перекрытие имеет следующую строительную конструкцию по параметрам Б (таблица 4.2 дипломного проекта).

Термическое сопротивление перекрытия с последовательно расположенными однородными слоями определяется как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т.е.:

.

Таблица 4.2 - Термическое сопротивление слоев перекрытия

№ слоя	Вид материала	Толщина слоя, д, см	Коэффициент теплопроводности слоя, л, Вт/м·град	Термическое сопротивление слоя, R, м2·град/Вт
1	Плита железобетонная	22	2,04	0,11
2	Пенополистирол (ГОСТ 15588)	20	0,05	4,00
3	Цементно-песчаная стяжка	2	0,93	0,02
Термическое сопротивление ограждающей конструкции Rк, м2·град/Вт	4,13

Значение , для перекрытия не проходит по условиям энергосбережения (второй этап повышения защиты [15]). Согласно разделу 5.13 [16] допускается снижение расчетной величины сопротивления , до значения:

.

По итогам формулы (4.4) () расчетная величина приведенного сопротивления удовлетворяет условиям энергосбережения и повышения теплозащиты здания.

4.2.2 Цокольный этаж

Проектируемый цокольный этаж будет построен под общественные помещения. Высота цокольного этажа составляет ( - над грунтом, - под грунтом). Конструктивным решением является использование бетонного блока с утеплителем Пеноплекс 35, .

Согласно данным из таблиц 2*, 3* и 4* [15] требуемые сопротивления наружных стен соответственно по формуле (4.1) будут равны (санитарно-гигиенические требования):

.

Величина ГСОП согласно формуле (4.2) будет равна:

.

По таблице 1б* [15] по величине ГСОП определим значения приведенных термических сопротивлений для разных видов ограждающих конструкций:

- для наружных стен ;

- для окон и балконных дверей .

Для нашего случая наружная стена цокольного этажа имеет следующую конструкцию по параметрам Б (таблица 4.3 дипломного проекта).

В нашем случае наружная стена цокольного этажа над грунтом имеет термическое сопротивление теплопередачи равное . Термическое сопротивление стены под грунтом , будет равно:

.

Таблица 4.3 - Термическое сопротивление слоев наружной стены

№ слоя	Вид материала	Толщина слоя, д, см	Коэффициент теплопроводности слоя, л, Вт/м·град	Термическое сопротивление слоя, R, м2·град/Вт
Под грунтом
1	Плита железобетонная	60	2,04	0,29
2	Цементно-песчаная стяжка	2	0,93	0,02
Термическое сопротивление ограждающей конструкции Rк, м2·град/Вт	0,31
Над грунтом
1	Кирпич глиняный обыкновенный (ГОСТ 530-80)	60	0,87	0,69
2	Цементно-песчаная стяжка	4	0,93	0,04
3	Пеноплекс 35	5	0,03	1,67
Термическое сопротивление ограждающей конструкции Rк, м2·град/Вт	2,40

Окна и балконные двери двухкамерные (тройное остекление с двумя воздушными прослойками), термическое сопротивление которых равно .

Для входных дверей требуемое сопротивление согласно [16] следует принимать не менее ().

4.2.3 Энергетический паспорт здания

Согласно настоящим правилам [16], существуют требования к тепловой защите зданий в целях экономии энергии при обеспечении санитарно-гигиенических и оптимальных параметров микроклимата помещений и долговечности ограждающих конструкций зданий и сооружений. Основным показателем энергетической эффективности здания является удельный расход тепловой энергии на отопление за отопительный период с учетом воздухообмена, теплопоступлений и ориентации здания по сторонам света. Именно его сравнивают с нормируемой величиной удельного расхода тепловой энергии на отопление здания. Расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление здания за отопительный период , или , следует определять по формулам соответственно:

;

,

где - расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода, ;

- сумма площадей пола квартир или полезной площади помещений здания, за исключением технических этажей и гаражей, ;

- отапливаемый объем здания, равный объему, ограниченному внутренними поверхностями наружных ограждений зданий, .

Энергетический паспорт жилых и общественных зданий предназначен для подтверждения соответствия показателей энергетической эффективности и теплотехнических показателей здания показателям, установленным в настоящих нормах. Его следует заполнять при разработке проектов новых, реконструируемых, капитально ремонтируемых жилых и общественных зданий, при приемке зданий в эксплуатацию, а также в процессе эксплуатации построенных зданий.

Энергетический паспорт здания должен содержать [16]:

- общую информацию о проекте;

- расчетные условия;

- сведения о функциональном назначении и типе здания;

- объемно-планировочные и компоновочные показатели здания;

- расчетные энергетические показатели здания, в том числе показатели энергоэффективности и теплотехнические показатели;

- сведения о сопоставлении с нормируемыми показателями;

- рекомендации по повышению энергетической эффективности здания;

- результаты измерения энергоэффективности и уровня тепловой защиты здания после годичного периода его эксплуатации;

- класс энергетической эффективности здания.

Паспорта на проектируемый жилой сектор и цокольный этаж представлены в обязательных приложениях 5 и 6 дипломного проекта.

4.3 Определение теплопотерь в здании через наружные ограждения

Для обеспечения в помещениях параметров воздуха в пределах допустимых норм при расчете тепловой мощности системы отопления необходимо учитывать [13]:

- потери теплоты через ограждающие конструкции зданий и помещений;

- расход теплоты на нагрев инфильтрующегося в помещении наружного воздуха;

- расход теплоты на нагревание материалов и транспортных средств, поступающих в помещение;

- приток теплоты, регулярно поступающий в помещения от электрических приборов, освещения, технологического оборудования и других источников.

Расчетные теплопотери в помещениях вычисляются по уравнению:

,

где - основные теплопотери ограждений помещения, ;

- поправочный коэффициент, учитывающий ориентацию наружных ограждений по секторам горизонта, например, для Севера , а для Юга - ;

- расчетные теплопотери на нагрев вентиляционного воздуха и теплопотери на инфильтрацию наружного воздуха - , ;

- бытовые теплоизбытки в помещении, .

Основные теплопотери ограждений помещения , , рассчитываются по уравнению теплопередачи:

,

где - коэффициент теплопередачи наружных ограждений, ;

- площадь поверхности ограждения, . Правила обмера помещений взяты из [13].

Затраты теплоты на нагревание воздуха , , удаляемого из помещения жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемые подогретым приточным воздухом, определяются по формуле:

,

где - минимальный нормативный воздухообмен, который для жилого здания составляет на жилой площади;

- площадь жилого помещения, ;

- плотность воздуха, ;

- удельная массовая теплоемкость воздуха, ;

- коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях. Для окон с раздельными переплетами равен .

При нормальных условиях плотность воздуха , , определяется по формуле:

,

где - температура воздуха, .

Величина , , рассчитывается по причине воздухопроницаемости наружных ограждений (светопрозрачных ограждений, балконных дверей и наружных стен) по следующей формуле [17]:

,

где, , - коэффициенты, учитывающие влияние встречного ветра и теплового потока (для окон и балконных дверей с раздельными переплетами , для стен - );

, , - соответственно массовая плотность воздушного потока через

окна, балконные двери и другие наружные ограждения, ;

, , - соответственно расчетная суммарная площадь окон, балконных дверей и других наружных ограждений, .

Плотность воздушного потока , , поступающего в помещения здания через ограждение конструкции путем инфильтрации определяют для окон, балконных дверей и наружных ограждений соответственно [17]:

,

,

,

где - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций для зданий с естественной вытяжной вентиляцией, ;

, - сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей, , принимается по таблице приложения 5 [15]. При этом ;

- сопротивление воздухопроницанию наружных стен здания, . Принимаем по таблице приложения 9 [15] равным .

Разность давлений воздуха , , с учетом теплового, ветрового и аэродинамического напора рассчитывается по формуле:

,

где - ускорение свободного падения, ;

- высота здания от поверхности земли до верха вентиляционной шахты, примем ;

- высота от поверхности земли до центра окна, балконных дверей, наружных стен, ;

, - плотности воздуха соответственно при , , и при температуре ;

- наибольшая скорость ветра из средних скоростей ветра за январь по румбам северного направления; по [14] для г. Вологды примем ;

, - аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и заветренной поверхностей здания, принимаем , ;

- относительное динамическое давление ветра, учитывающее изменение давления ветра в зависимости от высоты рассчитываемого здания над землей и от типа местности, методом интерполяции принимаем равным .

В расчетах принимают наибольшее из , .

Бытовые теплоизбытки , , определяются по приблизительной формуле:

.

Расчет теплопотерь здания приведен в обязательном приложении 7 дипломного проекта.

4.4 Гидравлический расчет системы водяного отопления

Программа Danfoss используется для гидравлического расчета системы водяного отопления. Она предназначена для графической помощи при проектировании новых одно - или двухтрубных систем центрального отопления, регулировании существующих систем (например, в утепленных зданиях), а также при проектировании сети трубопроводов в системах охлаждения с возможностью применения гликоля как холодоносителя.

Расчеты систем могут быть выполнены в следующих вариантах:

1. Проектирование новых систем на основе подбора трубопроводов, отопительных приборов, арматуры и предварительных настроек.

2. Регулирование существующих систем на основе подбора мощности имеющихся отопительных приборов для нужд отапливаемых помещений.

3. Проектирование новых фрагментов оборудования систем и регулирование имеющихся фрагментов. Это объединение двух предыдущих вариантов.

После того как система водяного отопления сконструирована: на планах этажей нанесены приборы, трубопроводы, выполнена аксонометрическая схема стояков, начинают делать развертку системы Первоначально, вводятся общие данные в память программы - вид теплоносителя, его параметры, средняя температура наиболее холодной пятидневки, тип применяемых трубопроводов, максимальные удельные потери давления в трубопроводах и т. д. Располагаемое давления, необходимее для данной системы, программа считаем самостоятельно. Кроме того, программа позволяет учесть гравитационное давление в системе, долю теплопоступлений от трубопроводов в этаже-узле с учетом границ охлаждения теплоносителя.

В каждом помещении указывают теплопотери , , которые будут приблизительно соответствовать теплой мощности приборов, ставят запроектированное число приборов и указывают процентную тепловую нагрузку между ними в помещении. Трубопроводы чертят с учетом расстановки арматуры, требуемой в системе. При этом графически не важно конструировать участки в Danfoss соразмерные с действительными (и даже в масштабе). Вы сами вводите их значение в память программы, предварительно измерив длины участков на планах.

Программа предоставляет возможность для выполнения полностью всех гидравлических расчетов системы, в рамках которых:

- подбираются диаметры трубопроводов;

- определяются гидравлические сопротивления циркуляционных колец, с учетом гравитационного давления, связанного с охлаждением воды в трубопроводах и потребителях тепла;

- определяются потери давления в системе;

- уменьшается избыток давления в циркуляционных кольцах путем подбора предварительных настроек вентилей с двойной регулировкой либо подбором диаметра отверстий дроссельных шайб;

- учитывается необходимость соответствия гидравлического сопротивления участка с потребителем тепла;

- подбираются настройки регуляторов разницы давления, устанавливаемых в местах выбранных проектировщиком (основание стояков, разветвления и т.д.);

- учитываются требуемые авторитеты термостатических вентилей;

- анализируется расход воды в проектируемом оборудовании.

В рамках тепловых расчетов программа реализует следующие функции:

- определяются теплопоступления от трубопроводов оборудования, проведенных через отдельные помещения;

- рассчитывается охлаждение теплоносителя в трубопроводах;

- определяются величины отопительных приборов;

- подбираются соответствующие потоки теплоносителя на подаче к имеющимся потребителям тепла, принимая во внимание его охлаждение в трубопроводах, а также теплопоступления от трубопроводов;

- учитывается воздействие охлаждения в трубопроводах на величину гравитационного давления в циркуляционных кольцах, а также на мощность потребителей тепла.

Во время ввода данных программа проводит текущий контроль над их правильностью. Это позволяет значительно ограничить число ошибок, возникающих при вводе данных. В процессе расчетов проводится полный контроль корректности данных, который включает в себя:

- проверку правильности рисунка;

- проверку диапазона отдельных данных (номера - символы помещений, трубопроводов, каталожные символы и т.д.);

- контроль над соединением участков в оборудовании (неподключенные трубопроводы, неправильное соединение трубопроводов и т.д.);

- проверку связи отопительных приборов с помещениями (отсутствие отопительного прибора в помещении, ненужный отопительный прибор и т.д.);

- проверку правильности размещения арматуры.

Кроме этого, в итогах расчетов проверяются:

- скорость потока теплоносителя в трубопроводах;

- дефицит и избыток тепловой мощности отопительных приборов и помещений;

- авторитеты термостатических вентилей;

- отсутствие давления в циркуляционных кольцах, вызванное отсутствием или недостатком регулирующей арматуры.

В результате контроля данных и итогов расчетов создается список обнаруженных ошибок, в котором содержится информация о типах ошибок и о месте их возникновения.

Программа снабжена механизмом быстрого поиска места, в котором появилась ошибка (автоматический поиск таблицы, строки и столбца с ошибочными данными, а также показ ошибочного элемента на схеме).

Итоги расчетов представлены как в графической, так и в табличной форме. Содержимое всех таблиц может быть отформатировано (выбор показываемых столбцов и строк, выбор размера шрифта) и отсортировано согласно произвольному ключу.

Итоги расчетов, представленные в табличной форме, имеют следующие разделы:

1. Общие

1.а. Название проекта: краткая характеристика проекта;

1.б. Расположение: информация о месторасположении здания, в котором проектируется оборудование;

1.в. Проектировщик: информация о проектировщике;

1.г. Дата расчетов: информация о дате выполнения расчета.

1.д. В разделе «Параметры теплоносителя» приводится расчетная температура теплоносителя в системе на подаче , ; на обратке , ; реальная температура теплоносителя с учетом потерь тепловой энергии в подающем, обратном трубопроводе и у потребителей тепла;

1.е. Информация о типах труб: каталожные символы труб, соответствующие временным символам ;

1.ж. Гидравлическое сопротивление оборудования и источника тепла , : полное гидравлическое сопротивление оборудования с учетом сопротивления источника тепла и гравитационного давления;

1.з. Минимальное гидравлическое сопротивление участка с отопительным прибором , : минимальное гидравлическое сопротивление участка с отопительным прибором, определенное на основе разницы высоты между крайними потребителями тепла;

1.и. Полный расход воды в оборудовании , : полный массовый расход воды, циркулирующей в оборудовании;

1.к. Полная емкость оборудования, , : полная емкость воды оборудования, определяемая суммированием емкости трубопроводов, отопительных приборов, других потребителей тепла, а также источника тепла;

1.л. Расчетная тепловая мощность оборудования , : расчетная тепловая мощность оборудования, определяемая суммированием теплопотерь помещений и расчетной мощности других потребителей тепла;

1.м. Теряемая мощность , : мощность, теряемая в оборудовании в результате отдачи тепла неотапливаемым помещениям, неполного использования теплопоступлений от трубопроводов и несоответствия подбора мощности отопительных приборов;

1.н. Полная мощность, выделяемая оборудованием , : полная мощность оборудования, с учетом мощности выделяемой отопительными приборами, трубопроводами и другими потребителями тепла.

1.о. В разделе «Отапливаемые помещения» указаны: количество отапливаемых помещений, в которых реальная тепловая мощность, выделяемая отопительными приборами и трубопроводами, больше, чем на 10% от их теплопотерь («Перегревающие»); количество отапливаемых помещений, в которых реальная тепловая мощность, выделяемая отопительными приборами и трубопроводами, меньше, чем на 5%, от их теплопотерь («Недогревающие»); сумма избытков мощности ото всех отапливаемых помещений, в которых мощность тепла, выделяемая оборудованием, больше расчетных теплопотерь («Избыток мощности»); сумма дефицитов мощности ото всех отапливаемых помещений, в которых тепловая мощность, выделяемая оборудованием, меньше расчетных тепловых затрат («Дефицит мощности»); реальная тепловая мощность, выделяемая отопительными приборами в отапливаемых помещениях с учетом избытка и дефицита мощности («Реальная мощность»).

2. Помещения

2.а. Символ: номер (символ) помещения;

2.б. , - расчетная температура воздуха в помещении;

2.в. , - расчетные теплопотери помещения (приложение 7);

2.г. , - теплопоступления в помещения (включая теплопоступления от трубопроводов);

2.д. , - дефицит или избыток тепловой мощности, возникающий из-за несоответствия мощности отопительных приборов (отрицательное значение означает избыток мощности - перегрев);

2.е. , - суммарная, реальная тепловая мощность отопительных приборов, расположенных в помещении;

2.ж. - авторитет отопительных приборов, обогревающих помещение (отношение мощности, выделяемой отопительным прибором, ко всей мощности, получаемой помещением).

3. Трубопроводы

3.а. Тип участка: - подающий, - обратный;

3.б. Тип труб: каталожные символы труб, соответствующие временным символам ;

3.в. , - длина участка;

3.г. , - номинальный диаметр участка;

3.д. , - тепловая нагрузка участка;

3.е. , - расход воды, проходящий через участок;

3.ж. , - скорость потока воды на участке;

3.з. , - удельное, линейное падение давления на участке;