Визначення теплової потужності промислової будівлі та величини витрат на генерацію тепла при впровадженні на ній енергозберігаючих заходів

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ ТА ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Контрольна робота

З дисципліни "Система виробництва та розподілу енергії" на тему:

"Визначення теплової потужності промислової будівлі та величини витрат на генерацію тепла при впровадженні на ній енергозберігаючих заходів"

варіант

СУМИ 2009р.

Вихідні дані до контрольної роботи

Найменування параметру	Вар-нт
Регіон температурної зони	IV
Середня температура з зовні за опалювальний сезон, 0С	-7
Габарити будівлі, м	Ширина	32
	Довжина	70
	Висота	7
Орієнтація будівлі за довжиною до сторін світу	Пд.-сх
Кількість та призначення приміщень	1-е приміщення	адм
	2-е приміщення	склд
Умови (режими) експлуатації приміщень	1-е приміщення	сух
	2-е приміщення	нрм
Зовнішні стіни будівлі	1-й шар	Матеріал (таб)	51
		Товщина, мм	10
	2-й шар	Матеріал (таб)	80
		Товщина, мм	230
	3-й шар	Матеріал (таб)	83
		Товщина, мм	10
Параметри стін приміщень всередині будівлі	Матеріал (таб)	33
	Товщина, мм	170
Стеля	Усі примі-щення	1-й шар	Матеріал (таб)	81
			Товщина, мм	220
		2-й шар	Матеріал (таб)	67
			Товщина, мм	10
Підлога	1-е примі-щення	1-й шар	Матеріал (таб)	82
			Товщина, мм	370
		2-й шар	Матеріал (таб)	70
			Товщина, мм	30
	2-е примі-щення	1-й шар	Матеріал (таб)	61
			Товщина, мм	340
		2-й шар	Матеріал (таб)	40
			Товщина, мм	47

Найменування параметру	Вар-нт
Кількість вікон по приміщенням, шт	1-е приміщ.	8
	2-е приміщ.	3
Параметри вікон по приміщенням - усі вікна 2?2,5м - числа (1, 2) це кількість скла в рамі - відстань між склом 60мм	1-е примі-щення	Матеріал рам	Д
		Вид скління	2
	2-е примі-щення	Матеріал рам	П
		Вид скління	2
Кількість ламп розжарення, шт	75Вт	35
	150Вт	11
Коефіцієнт завантаження освітлення по приміщенням	0,9
Сумарна потужність працюючого силового обладнання по приміщенням, кВт	1-е приміщ.	5,5
	2-е приміщ.	25
Матеріал цехових воріт	Д
Габарити цехових воріт	Ширина, мм	130
	Довжина, м	3,2
	Висота, м	4,7
Кількість робочого персоналу, чол.	1-е приміщ.	7
	2-е приміщ.	11
Загальній робочий час за добу, год	12
Довготривалість опалювального періоду, діб	140
Кількість неробочих днів	30
Паливо, що використовується на котельні	М

ЗМІСТ

Вихідні дані до контрольної роботи

1. Теплотехнічний аналіз дійсного стану огороджуючих конструкцій, обстежуваної будівлі

2. Розрахунок тепловтрат

3. Розрахунок теплонадходжень

4. Аналіз техніко-економічної характеристики обстежуваного будинку

5. Розрахунок площі опалювальних приладів

6. Визначення витрат на експлуатацію системи опалення

Список використаних джерел

Додаток А

1. Теплотехнічний аналіз дійсного стану огороджуючих конструкцій, обстежуванної будівлі

1.1 Розрахунок термічного опору огороджуючих конструкцій

Приведений опір теплопередачі дійсних огороджуючих конструкцій R_?пр, м²·К/Вт повинний бути не менше за вимагаємих значень R_{q min}, які визначаються виходячи із санітарно-гігієнічних та комфортних умов і умов енергозбереження. Теплотехнічний розрахунок внутрішніх огороджуючих конструкцій будівлі проводиться при умові, що різниця температур між приміщеннями не більше 3⁰С.

Для зовнішніх огороджувальних конструкцій опалюваних будинків та споруд і внутрішніх міжквартирних конструкцій, що розділяють приміщення, температури повітря в яких відрізняються на 3 ⁰С та більше, обов'язкове виконання умови:

R_{? пр} ? R_{q min}, (1.1)

де R_?пр - приведений опір теплопередачі непрозорої огороджувальної конструкції чи непрозорої частини огороджувальної конструкції, м² ?К/Вт;

R_{q min} - мінімально допустиме значення опору теплопередачі непрозорої огороджувальної конструкції чи непрозорої частини огороджувальної конструкції, м² ?К/Вт.

Мінімально допустиме значення, R_qmin, опору теплопередачі непрозорих огороджувальних конструкцій, світлопрозорих огороджувальних конструкцій, дверей та воріт промислових будинків встановлюється згідно з табл.7 залежно від температурної зони експлуатації будинку, тепловологісного режиму внутрішнього середовища і теплової інерції огороджувальних конструкцій D, що розраховується за формулою:

, (1.2)

де R_i - термічний опір i-го шару конструкції, що розраховується за формулою:

, (1.3)

де ?_i - товщина i-го шару конструкції, м;

?_iр - теплопровідність матеріалу i-го шару конструкції в розрахункових умовах експлуатації, Вт/(м _? К), що приймають згідно з табл.8;

s_i - коефіцієнт теплозасвоєння матеріалу i-го шару конструкції в розрахункових умовах експлуатації, Вт/(м²·К), що приймають згідно з табл.8;

n - кількість шарів в конструкції за напрямком теплового потоку.

Мінімально допустиме значення, R_{q min}, опору теплопередачі внутрішніх огороджуючих конструкцій, що розмежовують приміщення з розрахунковими температурами повітря, які відрізняються більше ніж на 3⁰С (стіни, перекриття), і приміщень з поквартирним регулюванням теплоспоживання визначають за формулою:

, (1.4)

де t_в1, t_в2 -температури повітря в приміщеннях, ⁰С, що приймаються згідно з проведеними вимірами, або приймаються згідно з табл.2;

?t_cг - допустима за санітарно-гігієнічними вимогами різниця між температурою внутрішнього повітря і приведеною температурою внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції, ⁰С, згідно з табл. 4;

?_в1 - коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні конструкцій, Вт/(м² К), що приймається згідно з табл.9.

Приведений опір теплопередачі, R_?пр, м²?К/Вт, непрозорої огороджуючої конструкції при перевірці виконання умови за формулою (1.1) розраховується за формулою

(1.5)

де: ?_в, ?_з - коефіцієнти тепловіддачі внутрішньої і зовнішньої поверхонь огороджувальної конструкції, Вт/(м^{2 .}К), які приймаються згідно з табл.9;

?_iр - теплопровідність матеріалу i-го шару конструкції в розрахункових умовах експлуатації згідно з табл.8, Вт/(м ? К);

n - кількість шарів в конструкції за напрямком теплового потоку;

R_i - термічний опір i-го шару конструкції, згідно формули (1.3), м^{2 .}К/Вт;

Опір теплопередачі заповнень світлових прорізів (вікон) необхідно приймати по табл.11.

Термічний опір теплопередачі окремих зон підлог на ґрунті R_пг, (м²·⁰С)/Вт визначається за формулами:

І зона - ;

ІІ зона - ;

ІІІ зона - ; (1.7)

ІV зона - ;

де: , , , - значення термічного опору теплопередачі окремих зон підлог на ґрунті, (м²·⁰С)/Вт, відповідно чисельно рівні 2,2; 4,3; 8,6; 14,2;

?R_п - сума значень термічного опору теплопередачі шарів підлоги на ґрунті, (м²·⁰С)/Вт.

Величина ?R_п розраховується по рівнянню:

, (1.8)

де: n - кількість шарів підлоги на ґрунті;

?_і - товщина і-го прошарку, м;

?_і - коефіцієнт теплопровідності матеріалу і-го прошарку, (м²·⁰С)/Вт.

1.1.1 Приклад розрахунку термічного опору огороджуючих конструкцій по адміністративному приміщенню

Зовнішня стіна:

Стеля:

Внутрішня стіна :

Вікна:

Ворота (склад):



Підлога

Розрахунок площ зон підлоги всієї будівлі (див.додаток Б)

(площа IV зони);

(площа підлоги без IV зони);

(площа підлоги без I зони);

(площа I зони);

(площа II зони);

(площа III зони).

Підлога складу:

Термічний опір теплопередачі окремих зон підлог на грунті:



Результати розрахунків термічного опору огороджуючих конструкцій по всім приміщенням наведені у таблиці1.1

Таблиця 1.1

Результати розрахунків термічного опору огороджуючих конструкцій

Вид огороджуючої конструкції	Теплова інерція стіни, D	Приведений опір теплопередачі R?пр (?Rп) , м2 ?К/Вт	Допустиме значення опору теплопередачі Rq min , м2 ?К/Вт
Зовнішня стіна	4,5	2,82	0,7
Стеля: -адміністративне приміщення - склад	2,23 2,22	0,34 0,31	0,7 0,7
Ворота(склад)	2,5	0,488	0,42
Внутрішні стіни:	-	1,5	0,28
Вікна: - адміністративне приміщення - склад	- -	0,25 0,18	0,4 0,4
Підлога: - адміністративне приміщення -склад	- -	0,213 1,191	- -

Збільшення величини опору теплопередачі огороджуючої конструкції з метою приведення її до нормованих показників проводиться шляхом нанесення теплоізоляційного шару з відповідних (обраних) теплоізолюючих матеріалів.

1.2 Визначення необхідної товщини теплоізоляційного шару

, (1.9)

де: ?_ут - теплопровідність теплоізолюючого матеріалу, обирається з табл.8, Вт/(м ? К);

?_в, ?_з - те саме, що в формулі (1.5);

?_i, ?_iр - те саме, що в формулі (1.3).

Після визначення необхідної товщини теплоізоляційного шару ?_ут для утеплення огороджуючих конструкцій в подальших розрахунках визначення теплової потужності будівлі береться величина R_qmin.

Утеплення стелі адміністративного приміщення:

.

Утеплення стелі складу:

Результати розрахунку необхідної товщини теплоізолюючого шару по всім видам огороджуючих конструкцій представлені у таблиці2.2

Таблиця 2.2

Визначення товщини теплоізоляційного матеріалу

Вид огороджуючої конструкції	Назва теплоізоляційного матеріалу	Коефіцієнт теплопровідності матеріалу ?ут , Вт/(м ? К)	Розрахункова товщина теплоізоляції ?ут , м
Зовнішні стіни	-	-	-
Стеля: - адміністративне приміщення - склад	плити пінополістирольні (19)	0,045 0,055	0,016 0,021

2. Розрахунок тепловтрат

При дотриманні оптимальних умов теплового балансу приміщень будинків необхідно щоб виконувалася в них умова рівності між тепловтратами і теплонадходженнями.

2.1 Сумарні розрахункові тепловтрати приміщень

, Вт (2.1)

де: ?Q₀ - сумарні втрати теплоти через огороджуючі конструкції будівлі, Вт;

?Q_д - сумарні додаткові втрати теплоти огороджуючі конструкції, Вт;

?Q_інф - сумарні додаткові втрати теплоти на інфільтрацію холодного повітря, Вт.

2.2 Тепловтрати через огороджуючі конструкції будівлі (стіни, світлові й дверні прорізи, стелі, неутеплені підлоги)

, Вт (2.2)

де: F_огр - розрахункова площа поверхні огороджуючої конструкції, м²;

R₀ - опір теплопередачі огороджуючої конструкції (за результатами проведених розрахунків і зіставлення R_?пр и R_qmin), м²·С/Вт;

t_в, t_з - відповідно температури усередині приміщення і зовнішнього повітря, ⁰С:

- при визначенні тепловтрат через внутрішні стіни у формулу підставляються температури приміщень, які розгороджені даними стінами;

n - коефіцієнт, прийнятий залежно від положення зовнішньої поверхні огороджуючої конструкції відносно зовнішнього повітря, (Таблиця 12).

У відповідності з формулою (2.2), основні тепловтрати крізь підлоги Q_пдл розраховуються як:

, Вт (2.3)

де: , , , - термічний опір теплопередачі окремих зон підлог на ґрунті, (м²·⁰С)/Вт;

F_I, F_II, F_III, F_IV - площі підлоги, відповідно першої, другої, третьої, четвертої зони, м²;

t_в, t_гр - відповідно внутрішня температура приміщень над підлогами і температура ґрунту (для практичних розрахунків приймається температура ґрунту t_гр=+4⁰С);

2.2.1 Сумарні втрати теплоти через огороджуючі конструкції визначаються по наступному вираженню

, Вт (2.4)

де: ?Q_ст - сумарні втрати теплоти через зовнішні огородження, обчислені по кожному приміщенню, Вт;

?Q_вкн - сумарні втрати теплоти через світлові прорізи, обчислені по кожному приміщенню, Вт;

?Q_з.д - сумарні втрати теплоти через зовнішні двері (ворота), обчислені для приміщень у яких є вихід на зовнішню сторону будинку, Вт;

?Q_пдл - сумарні втрати теплоти через неутеплені підлоги, обчислені по кожному приміщенню з такими підлогами, Вт.

2.3 Розрахунок додаткових тепловтрат через огороджуючі конструкції

Додаткові втрати тепла через огороджуючі конструкції будівель обумовлені наявністю багатьох різних неврахованих факторів, що підвищують величини основних тепловтрат на деякі частки від їхніх значень.

2.3.1 Додаткові тепловтрати через зовнішні стіни, обумовлені орієнтацією будинків

, Вт (2.5)

де: Q_ст - тепловтрати через кожну зовнішню стіну приміщень, Вт;

?_ор - коефіцієнт добавки на орієнтацію зовнішньої стіни стосовно сторін світу:

- зона від північно-заходу до сходу ?_ор=0,1;

- південно-східна зона ?_ор=0,05;

- зона від півдня до південно-заходу ?_ор=0;

- західна зона ?_ор=0,05.

Допускається для практичних розрахунків для всіх зовнішніх стін будинку, незалежно від орієнтації, приймати ?_ор=0,08 - при одній зовнішній стіні в приміщенні, і ?_ор=0,13 - при двох і більше зовнішніх стін у приміщенні.

2.3.2 Сумарні додаткові тепловтрати через зовнішні огородження на орієнтацію стосовно сторін світу

, Вт (2.6)

де: Q^д_i.ор - додаткові тепловтрати на орієнтацію крізь кожну зовнішню стіну, Вт;

n - кількість зовнішніх стін через які визначались значення Q^д_i.ор.

2.3.3 Додаткові тепловтрати на відкривання зовнішніх дверей (воріт)

, Вт (2.7)

де: Q_з.д - втрати теплоти через зовнішні двері (ворота), Вт;

?_відкр - коефіцієнт добавки на відкривання дверей, що має значення:

- для одинарних дверей (воріт) для виробничих будинків ?_откр=3;

2.3.4 Додаткові тепловтрати через неутеплені підлоги розташованими на ґрунті або над холодними підвалами

, Вт (2.8)

де: Q_пдл - втрати теплоти через неутеплені підлоги, Вт.

2.3.5 Сумарні тепловтрати через неутеплені підлоги

, Вт (2.9)

де: Q^д_i.пдл - втрати теплоти через неутеплені підлоги по кожному приміщенню, Вт;

n - кількість приміщень де є неутеплені підлоги, для яких розраховано значення Q^д_i.пдл.

2.3.6 Величина сумарних додаткових втрат теплоти через огороджуючі конструкції

, Вт (2.10)

де: ?Q^д_ор - сумарні додаткові тепловтрати через зовнішні огородження на орієнтацію, Вт;

?Q^д_з.д - сумарні додаткові тепловтрати на відкривання зовнішніх дверей, Вт;

?Q^д_пдл - сумарні тепловтрати через неутеплені підлоги, Вт.

2.4 Додаткові втрати теплоти на інфільтрацію холодного повітря

2.4.1 Додаткові тепловтрати на інфільтрацію повітря через світлові прорізи

, Вт (2.12)

де: с - питома теплоємність повітря, що дорівнює 1,005кДж/кг·⁰С;

t_в, t_з -відповідно температури внутрішнього повітря приміщення і зовнішнього повітря, ⁰С;

G_н.вкн - кількість інфільтрованого холодного повітря через нещільність віконного огородження, кг/(м²год), (Таблиця 13);

F_вкн - площа віконного прорізу, м².

2.4.2 Сумарні тепловтрати через нещільності світлових прорізів

, Вт (2.13)

де: - втрати теплоти на інфільтрацію, обчислені по кожному світловому прорізу в приміщенні, Вт;

n - кількість світлових прорізів, для яких розраховано значення

2.4.3 Додаткові тепловтрати на інфільтрацію повітря через дверні прорізи (ворота)

, Вт (2.14)

де: с - питома теплоємність повітря, що дорівнює 1,005кДж/кг·⁰С;

t_в, t_з -відповідно температури внутрішнього повітря приміщення і зовнішнього повітря (за результатами виконаних вимірів), ⁰С;

G_з.д - кількість інфільтрованого холодного повітря через нещільність дверного прорізу, кг/год

, (2.15)

де: b_н.д - ширина встановленої дверної нещільності (приймається 0,005м);

L_н.д - довжина нещільності дверного прорізу (приймається загальний периметр воріт), м;

v_{ср.н. д} - осереднена швидкість інфільтрації холодного повітря через нещільності дверного прорізу за результатами виконаних вимірів (приймається 0,5м/с);

m_п - маса 1м³ повітря, рівна 1,3кг.

2.4.4 Сумарні додаткові втрати теплоти на інфільтрацію холодного повітря

, Вт (2.16)

У підсумку проведених розрахунків за результатами дискретного визначення тепловтрат у приміщеннях обстежуванної будівлі визначається сумарне розрахункове значення тепловтрат ?Q_втр по формулі (2.1)

2.5 Приклад розрахунку тепловтрат по складу

Через зовнішні стіни :

,де , n=1.

(Для внутрішньої стінки адміністративного приміщення

Через стелю:

Через підлогу:

Вт

Через вікна:

Через зовнішні двері:

-для складу

-

для адміністративного приміщення(з врахуванням тепловтрат через внутрішню стінку).

Додаткові тепловтрати через огороджуючи конструкції:

?_ор=0,13

Вт

Втрати по висоті приміщення

Додаткові тепловтрати на інфільтрацію повітря через світлові прорізи

Вт

Додаткові тепловтрати на інфільтрацію повітря через дверні прорізи (ворота)

Вт

кг/год

.

Сумарні додаткові втрати теплоти на інфільтрацію холодного повітря

Вт

Величина сумарних додаткових тепловтрат

Сумарні розрахункові тепловтрати приміщень

Вт

Результати розрахунків по всім приміщенням наведені у таблиці2.1, таблиці2.2 і таблиці2.3

Таблиця 2.1

Результати розрахунку основних видів тепловтрат

Назва приміщен-ня	Зовнішні стіни	Стеля	Підлога	Вікна	Ворота	Сума
	Fогр, м2	Qогр,Вт	Fст, м2	Qст, Вт	FІ,м2	FІІ,м2	FІІІ,м2	FІV,м2	Qпдл,Вт	Fвкн,м2	Qвкн,Вт	Fз.д,м2	Qз.д,Вт	?Q0,кВт
Адміністра-тивне	576	5923	896	12992	80	76.8	73.6	665.6	1846	40	2000	-	-	22,8
Склад	782	4905	1344	32640	120	115,2	110,4	998,4	806	15	638	15	524	39,5
ВСЬОГО	1358	10828	2240	45632	200	192	184	1664	2652	55	2638	15	524	62

Таблиця 2.2

Результати розрахунку додаткових видів тепловтрат

Назва приміщення	На орієнта-цію	Крізь воро-та	Крізь підлогу	По висоті	Поточна сума втрат	Вікон-на інфільтрація	Інфільтра-ція крізь ворота	Сумарні Інфільтрат-ційні втрати	Сума усіх додаткових втрат
	?Qд ор, Вт	Qд з.д, Вт	Qд пдл Вт	Qвд Вт	Qд втр, кВт	Qінф вкн , Вт	Qінф з.д , Вт	?Qінф, Вт	?Qд , кВт
Адміністративне	2310	-	92,3	162,5	2564	245	-	245	5,4
Склад	1913	1572	40,3	98	3623	432	1148	1580	5,2
ВСЬОГО	4223	1572	132,6	260,5	6187	677	1148	1825	10,6

Таблиця 2.3

Сумарні результати по всім видам тепловтрат

Назва приміщення	Сумарна величина основних видів тепловтрат	Сумарна величина додаткових тепловтрат	Сумарна величина по всіх видах тепловтрат
	?Q0, кВт	?Qд , кВт	?Qвтр , кВт
Адміністративне	22,8	5,4	28,2
Склад	39,5	5,2	34,3
ВСЬОГО	62,3	10,6	62,5

3. Розрахунок теплонадходжень

3.1 Теплонадходження від людей

, Вт (3.1)

де: q_л - явні теплонадходження від людей, Вт (Таблиця 14);

n_л - кількість людей.

3.2 Теплонадходження від працюючого електроустаткування

, Вт (3.2)

де: N_ел - номінальна потужність електроустаткування, Вт;

k_П - коефіцієнт завантаження (k_П =0,9);

? - ККД електроустаткування (приймається 0,9);

k_Т - коефіцієнт переходу тепла в приміщення (k_Т =0,9);

k_с - коефіцієнт попиту на електроенергію (k_с=0,15).

3.3 Теплонадходження від джерел освітлення

, Вт (3.3)

де: N_л - потужність одного джерела освітлення, Вт;

k_осв - коефіцієнт переходу електричної енергії в теплову (лампи розжарення - k_осв= 0,95);

k_з - коефіцієнт завантаження освітлення (за умовою завдання до курсової роботи);

n_л - кількість однотипних джерел освітлення.

3.4 Теплонадходження від сонячної радіації

, Вт (3.4)

де: q_с, q_Т - відповідно тепловий потік, що надходить через 1м² скління, освітленого сонцем і перебуваючого в тіні, Вт/м² (q_с=250Вт/м²; q_Т=100Вт/м²);

F_с, F_Т - площі заповнення світлових прорізів, відповідно освітлених і затінених, м²;

k_О.П - коефіцієнт відносного проникнення сонячної радіації через заповнення світлового прорізу (k_О.П=0,6).

3.5 Теплонадходження від матеріалів, що вистигають (розраховуються тількі для цехів)

, Вт (3.5)

де: G_м - маса матеріалу, що вистигає, кг;

c_м - питома теплоємність матеріалу (для металів - c_м=0,11кДж/кг·⁰С);

t_н - початкова температура матеріалу, що вистигає^{, 0}С;

t_до - кінцева температура матеріалу, що вистигає^{, 0}С;

? - коефіцієнт інтенсивності тепловіддачі (без примусового охолодження ?=0,75).

3.6 Сумарні теплонадходження

, Вт (3.6)

3.7 Визначення теплової потужності всієї будівлі

, Вт (3.7)

де: ?Q_втр - сумарні тепловтрати по всій будівлі, Вт;

?Q_тн - сумарні теплонадходження по всій будівлі, Вт.

3.8 Приклад розрахунку теплових надходжень по складу

Теплонадходження від людей

Теплонадходження від працюючого електроустаткування

Вт

Теплонадходження від джерел освітлення

Вт

Теплонадходження від сонячної радіації

Вт

Сумарні теплонадходження

Вт

Сумарні тепловтрати по всій будівлі

Вт

Сумарні теплонадходження по всій будівлі:

Вт

Результати розрахунків по всім приміщенням наведені у таблиці 3.1 і таблиці 3.2

Таблиця 3.1

Результати розрахунку теплонадходжень

Назва приміщення	Від людей	Від ел. обладн.	Від джерел освітлення	Від сонячної радіації	Від остиг.	Сума
	Qл, Вт	Qел, Вт	Nл 40, Вт	Nл 75, Вт	Nл 150, Вт	Nл 200, Вт	Qосв, Вт	Fc , м2	FT, м2	Qрад, Вт	Qм, Вт	Qтн, кВт
Адміністративне	924	758	-	1500	1050	-	2180	20	20	4200	-	8,1
Склад	2453	3446	-	1125	600	-	1475	10	5	1800	-	8,8
ВСЬОГО	3377	4204	-	2625	1650	-	3655	30	25	6000	-	16,9

Таблиця 3.1

Результати розрахунку теплової потужності

Назва приміщення	Сумарна величина тепловтрат Qвтр, кВт	Сумарна величина теплонадходжень Qтн, кВт	Величина теплової потужності ?Q, кВт
Адміністративне	22,8	8,1	16,4
Склад	39,5	8,8	30,7
ВСЬОГО	62	16,9	47,1

4. Аналіз техніко-економічної характеристики обстежуваного будинку

З метою приведення результатів розрахунку дійсного стану обстежуваного будинку на предмет енергетичної ефективності його експлуатації, вираженої в остаточному підсумку величиною матеріальних витрат, необхідним є визначення фактичної питомої витрати теплової енергії, що доводиться на 1м² опалювальній площі.

Питома теплова витрата енергії на опалення будинку за опалювальний період q_буд - це кількість теплової енергії за опалювальний період, необхідної для компенсації тепловтрат будинку із врахуванням повітрообміну і додаткових теплонадходжень при нормованих параметрах теплового і повітряного режимів приміщень у ньому, віднесеної до одиниці площі корисної площі приміщень будинку.

Фактичну питому витрату теплоти можна визначати і у відношенні до всього періоду опалювального сезону, а не тільки по окремо встановлених температурних показниках зовнішнього повітря. З урахуванням градусо-діб опалювального сезону цей показник розраховується по наступній залежності:

, кВт·год/м². (4.1)

де: - сумарні розрахункові тепловтрати приміщення, Вт;

- загальна площа приміщення будинку, м²;

n - кількість днів опалювального періоду;

?t - температурний перепад між температурою повітря приміщення та середньою температурою зовнішнього повітря за опалювальний сезон, ⁰С;

D_d - кількість градусо-діб опалювального періоду, що визначається залежно від температурної зони експлуатації будинку, що приймається згідно з таблицею 5.

Опалювана площа визначається у межах внутрішніх поверхонь зовнішніх стін, що включає площу, яку займають перегородки і внутрішні стіни.

Питомі тепловитрати на опалення будинків повинні відповідати умові

q_буд ? E_max, (4.2)

де: q_буд - розрахункові або фактичні питомі тепловитрати, що визначаються за (4.1);

E_max - максимально допустиме значення питомих тепловитрат на опалення будинку за опалювальний період, кВт·год/м², що встановлюється згідно з табл.16.

Таким чином, якщо > то такий стан всіх технологічних і конструктивних елементів, що визначають енергетичну ефективність процесу створення і підтримки теплового балансу в будинку, необхідно вважати незадовільними. Якщо ? - тепловий режим будинку перебуває в задовільному стані.

В адміністративному приміщенні:

кВт·год/м².

В складі:

кВт·год/м².

Порівняльна характеристика розрахункових і максимально допустимих тепловитрат наводиться у таблиці 4.1

Таблиця 4.1

Назва приміщення	Опалювальна площа Fоп, м2	Розрахункові питомі тепловитрати qбуд, кВт·год/м2	Допустиме значення питомих тепловитрат Emax, кВт·год/м2
Адміністративне	896	51	-
Склад	1344	100	-

5. Розрахунок площі опалювальних приладів

Розрахунок ведеться по кожному приміщенню в будинку.

5.1 Кількість води, що циркулює в системі опалення

, кг/год (5.1)

де: ?Q - теплова потужність опалювального приміщення, Вт;

с - питома масова теплоємність води, що дорівнює 4,187кДж/(кг·⁰С);

t_вх - температура входу теплоносія в систему опалювальних приладів, (t_вх=70⁰С);

t_вих - температура виходу теплоносія із системи опалювальних приладів, (t_вих=60⁰С);

?t_п.м - величина зниження температури води на ділянках магістралі, що подає теплоносій до опалювальних приладів, ⁰С. Для випадку ізольованої магістралі, залежно від її діаметра умовного проходу, зазначена величина дорівнює:

Dу, мм	25-32	40	50	65-100	125-150
?tп.м	0,4	0,37	0,3	0,2	0,1

?₁ - коефіцієнт врахування додаткового теплового потоку встановлюваних опалювальних приладів за рахунок округлення понад розрахункову величину, приймається рівним 1,05;

?₂ - коефіцієнт врахування додаткових втрат теплоти опалювальними приладами у зовнішніх огородженнях, приймається рівним 1,06

5.2 Розрахункова щільність теплового потоку опалювальних приладів

, Вт/м² (5.2)

де: - номінальна щільність теплового потоку опалювального приладу при стандартних умовах роботи, Вт/м².Система опалення двотрубна (знизу-униз), без підвідних і відвідних стояків;

- середній температурний напір опалювальних приладів:

, ⁰С (5.3)

t_в - температура повітря в приміщенні, ⁰С

G_пр - дійсна витрата води в опалювальній системі приміщення, кг/год,

n, p - експериментальні значення показників ступеня для визначення теплового потоку опалювальних приладів;

с_пр - коефіцієнт, що враховує схему приєднання опалювального приладу і зміни показника ступеня р у різних діапазонах витрати теплоносія;

5.3 Визначення загальної площі опалювальних приладів

Розрахунок проводиться без врахування тепловіддачі ділянок труб, що підводять до опалювальних приладів теплоносій.

, м² (5.4)

5.4 Визначення кількості обраних опалювальних приладів

, (5.5)

де: f₁ - площа поверхні нагрівання опалювального приладу залежно від прийнятого до установки в приміщеннях, м²;

5.5 Приклад розрахунку площі опалювальних приладів по складу

Чавунні радіатори розраховані на робочий тиск до 6 кгс/см2. Вимірювачами поверхні нагріву нагрівальних пристроїв є фізичний показник-- квадратний метр поверхні нагрівання та теплотехнічний показник - еквівалентний квадратний метр (экм²). Еквівалентним квадратним метром називають площу нагрівального пристрою, який віддає в 1 годину 435 ккал тепла при різниці середньої температури теплоносія повітря 64,5°С та витраті води 17,4 кг/год по схемі руху теплоносія зверху вниз. Радіатор віддає в приміщення радіацією біля 25% загального теплового потоку від теплоносія (інші 75% -- конвекцією). Секції радіатору відливають з сірого чавуна,їх можна компонувати в пристрої різної площі. Секції з'єднують на ніпелях з прокладками з картону, резини або пароніту.

Технічні характеристики радіатору приведені в табл. 5.1.1

Рис.5.1.1 Чавунний радіатор МС-140

Табл. 5.1.1 Технічні характеристики радіатора

Тип радіатора	Глубина пристрою, мм	Тепловіддача пристрою довжиною1,0 м, %	Поверхня нагріву однієї секції F, м2	Fэкм2,экм2
типа М-140-АО, радиатор секционный	140	100	0,299	0,35

Кількість води, що циркулює в системі опалення

кг/год

Розрахункова щільність теплового потоку опалювальних приладів

Вт/м²

n=0.15^, p=0.08 c=1.092

при витраті теплоносія 800 кг/год.

⁰С

Визначення загальної площі опалювальних приладів

м²

Визначення кількості обраних опалювальних приладів

,

Результати розрахунків по всім приміщенням наведені у таблиці 5.1.2

Таблиця 5.1.2

Назва приміщення	Теплова потужність ?Q, Вт	Кількість рециркуляційної води, Gпр, кг/год	Щільність теплового потоку qпр, Вт/м2	Загальна площа опалювальних приладів Fр, м2	Кількість опалювальних приладів Nр, шт
Адміністративне	14699	1435	407	36	121
Склад	39513	3858	598	66	221
ВСЬОГО	54212	5293	1005	102	345

6. Визначення витрат на експлуатацію системи опалення

6.1 Визначення витрат на генерацію тепла, для опалення будівлі

У тих випадках, коли обстежувана будівля з виробничим режимом і автономним теплопостачанням, де ведеться регулювання температури в приміщеннях залежно від часу робочих змін, - відбувається зниження внутрішньої температури до чергової t_черг⁰С у неробочі години доби і на вихідні дні, річні витрати на опалення визначаються

, грн/рік (6.1)

де: 3,6 - число переводу Вт у кДж;

1,2 - коефіцієнт, що враховує втрати теплоти в зовнішніх теплопроводах;

?Q- розрахункова теплова потужність будинку, Вт;

t_в - розрахункова температура повітря в приміщеннях будинку, ⁰С;

t_з - розрахункова за опалювальний період температура зовнішнього повітря (табл. 10), ⁰С;

t_ср.оп - середня за опалювальний період температура зовнішнього повітря, ⁰С;

t_черг - чергова температура повітря в приміщенні в неробочий час (за звичай 8…12⁰С);

n_оп - тривалість опалювального періоду протягом року, год/рік;

n_нр - неробочий час (сума годин простою виробничих приміщень і вихідних днів за опалювальний сезон), год/рік;

С_Т - вартісна оцінка виробленої теплової енергії, грн/кДж,

, (6.2)

де: S_Т =2,3 грн/кг - вартість одиниці об'єму або маси витрачуваного палива,;

?_ген =0,85- ККД генератора теплоти,;

Q^н_р =41000 кДж/кг - нижня робоча теплота згоряння мазуту, кДж/кг або кДж/м³ ,.

6.1.1 Представлення результату розрахунків річних витрат на опалення

грн/рік

грн/кДж

6.2 Вибір теплогенератора

Теплогенератор, який забезпечує належну роботу системи теплопостачання, повинен мати достатній робочий діапазон за потужністю при майже незмінному ККД для випадків коли система споживає як мінімум теплової енергії, так і її максимум. Для покриття неврахованних чинників теплових втрат, обираємий теплогенератор повинен мати максимальну потужність, що розраховується як:

,кВт (6.3)

де: ?Q- розрахункова теплова потужність будинку, Вт;

0,15 -відсотки від розрахункової потужності будинку на невраховані чинники підвищення цієї потужності у часи пікових навантажень.

Виходячи з вищенаведеної умови щодо величини максимальної потужності, номінальна потужність обираємого теплогенератора N_ТГ повинна відповідати умові:

, кВт (6.4)

Таким чином, обраний теплогенератор спроможний перекривати коливання споживаємої теплової потужності у інтервалі величин:

(6.5)

6.2.2 Представлення результатів вибору теплогенератора

Стаціонарні теплогенератори, що працюють на солярці, мазуті, метані чи розріженому газі, із високим ККД оснащені камерами згорання із нержавіючої стали із реверсійним пламенем, плоскотрубними теплообмінниками и статично и динамічно відбалансованими вентиляторами двухстороннього всмоктування. Електрична панель, по нормам ЕС, с терморегулятором Fan Limit ручного восстановления. Корпус виготовлений із складних панелей, помальованих епоксидною фарбою із ізоляційною прослойкою, що гарантирує звуко- и теплоізоляцію.

Таблиця 6.1 Технічні параметри теплогенератора SP60

Модель	SP 60
Макс. тепловая потужність, Ккал/час	60000
Корисна потужність, кВт	63,30
Виробництво, куб. м/час	4300
Розхід солярки, кг/час	5,88
Розхід метана, куб. м /час	7,00
Використання електричної потужності, Ватт	1550
Електроживлення	230V, 50Hz
Довжина мм	600
Ширина, мм.	785
Висота, мм.	1844
Вага у незаправленому стані кг.	145
Діаметр повітровода, мм.	150

Рис.6.1 Схематичне зображення стаціонарного теплогенератора SP60

6.3 Розрахунок строку окупності впроваджених енергозберігаючих заходів

, рік (6.6)

де: Т_ТЕЦ - річні витрати на генерацію тепла, грн/рік;

К - капітальні вкладення на закупівлю і монтаж обладнання та матеріалів, які забезпечують ефективну експлуатацію системи теплозабезпечення, грн.

, (6.7)

де: S_ТГ= 26000 грн - вартість теплогенератора;

S_ОП - сумарна вартість всіх пристроїв опалення, грн;

S_ІЗ =288 грн - вартість теплоізоляційного матеріала.

0,65 - відсоток від вартості всього закупленого обладнання і матеріалів, який враховує вартість на проведення будівельно-монтажних робіт.

Список використаних джерел

1. ДБН В.2.6-31:2006 Теплова ізоляція будівель.

2. СНиП II-3-79* Строительная теплотехника.

3. СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика

4. Еремкин А.И., Королева Т.И. Тепловой режим зданий: Учебное пособие. - М.: Издательство АСВ, 2000. - 368 с.

5. Монастырев П.В. Технология устройства дополнительной теплозащиты стен жилых зданий: Учебное пособие. - М.: Издательство АСВ, 2002. - 160 с.

6. Чесанов Л.Г., Шапарь А.Г., Кораблева А.И., Чесанов В.Л. Внутренняя среда помещений: эколого-гигиенические аспекты. - Днепропетровск, 2001. - 164 с.

7. http//www.kroll.ru/nk-generators/php