Проектирование отопления, вентиляции и водоснабжения школы

Проектирование отопления, вентиляции и водоснабжения школы

Ñîäåðæàíèå

Введение

. Расчёт отопления, вентиляции и горячего водоснабжения школы на 90 учащихся

1.1 Краткая характеристика школы

.2 Определение потерь теплоты через наружные ограждения гаража

.3 Расчёт площади поверхности нагрева и подбор нагревательных приборов систем центрального топления

.4 Расчёт воздухообмена школы

.5 Подбор калориферов

.6 Расчёт расхода теплоты на горячее водоснабжение школы

. Расчет отопления и вентиляции остальных объектов по заданной схеме №1 при централизованном и местном теплоснабжении

2.1 Расчёт расхода теплоты на отопление и вентиляцию по укрупнённым нормативам жилых и общественных объектов

2.2 Расчёт расхода теплоты на горячее водоснабжение для жилых и общественных зданий

3.Построение годового графика тепловой нагрузки и подбор котлов

.1 Построение годового графика тепловой нагрузки

3.2 Выбор теплоносителя

.3 Подбор котлов

3.4 Построение годового графика регулирования отпуска тепловой котельной

Список литературы

Введение

Агропромышленный комплекс является энергоемкой отраслью народного хозяйства. Большое количество энергии расходуется на отопление производственных, жилых и общественных зданий, создание искусственного микроклимата в животноводческих помещениях и сооружениях защитного грунта, сушку сельскохозяйственных продуктов, производство продукции, получение искусственного холода и на многие другие цели. Поэтому энергообеспечение предприятий АПК включает в себя широкий круг задач связанный с производством, передачей и применением тепловой и электрической энергии, используя традиционные и не традиционные источники энергии.

В данном курсовом проекте предлагается вариант комплексного энергообеспечения населенного пункта:

·        для заданной схемы объектов АПК производиться анализ потребности в тепловой энергии, электроэнергии, газе и холодной воде;

·        производиться расчет нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения;

·        определяется необходимая мощность котельной, которая могла бы обеспечить потребности хозяйства в теплоте;

·        осуществляется выбор котлов.

·        производиться расчет газопотребления,

1. Расчёт отопления, вентиляции и горячего водоснабжения школы на 90 учащихся

1.1 Краткая характеристика школы

Габариты 43,350х12х2,7.

Объем помещения V =1709,34 м³.

Наружные продольные стены - несущие, выполняются из облицовочного и отделочного, утолщенного кирпича марки КП-У100/25 по ГОСТ 530-95 на цементно - песчаном растворе М 50, толщиной 250 и 120 мм и 140 мм утеплителя - пенополистирола между ними.

Внутренние стены - выполняются из пустотелого, утолщенного керамического кирпича марки КП-У100/15 по ГОСТ 530-95, на растворе М50.

Перегородки - выполняются из кирпича КП-У75/15 по ГОСТ 530-95, на растворе М 50.

Кровля - рубероид (3 слоя), цементно-песчаная стяжка 20мм, пенополистирол 40мм, рубероид в 1 слой, цементно-песчаная стяжка 20мм и ж/б плита покрытия;

Полы - бетон М300 и уплотненный щебнем грунт.

Окна двойные со спаренным деревянным переплетом размер окон 2940х3000 (22шт) и 1800х1760 (4 шт).

Двери наружные деревянные одинарные 1770х2300 (6 шт)

Расчетные параметры наружного воздуха tн = - 25⁰С .

Расчетная зимняя вентиляционная температура наружного воздуха tн.в. = - 16⁰С.

Расчетная температура внутреннего воздуха tв = 16⁰С.

Зона влажности местности - нормальная сухая.

Барометрическое давление 99,3 кПа.

1.2 Расчет воздухообмена школа

В школе происходит процесс обучения. Характеризуется длительным нахождением большого числа учащихся. Вредных выбросов нет. Коэффициент сменности воздуха для школы составит 0,95…2.

= K ∙ Vп,

где Q - воздухообмен, м³/ч; Vп - объем помещения, м³; К - кратность воздухообмена принимаем = 1.

Рис.1. Размеры помещения.

Объем помещения:=1709,34 м³.= 1∙1709,34= 1709,34 м³/ч.

В помещении устраиваем общеобменную вентиляцию, совмещенную с отоплением. Естественную вытяжную вентиляцию устраиваем в виде вытяжных шахт, площадь сечения F вытяжных шахт находим по формуле: F = Q / (3600 ∙ ν_к.вн)_., предварительно определив скорость воздуха в вытяжной шахте высотой h = 2,7 м

ν_к.вн. =

ν_к.вн. = = 1,23 м/с= 1709,34∙ / ( 3600 ∙ 1,23 ) = 0,38 м²

Число вытяжных шахт_вш = F / 0,04 = 0,38 / 0,04 = 9,5≈ 10

Принимаем 10 вытяжных шахт высотой 2 м живым сечением 0,04 м² (с размерами 200 х 200 мм).

1.3 Определение потерь теплоты через наружные ограждения помещения

Теплопотери через внутренние ограждения помещения не учитываем, т.к. разность температур в разделяемых помещениях не превышает 5⁰С. Определяем сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций. Сопротивление теплопередаче наружной стены (рис. 1) найдем по формуле, используя данные табл. 1, зная, что термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения Rв=0,115 м²∙⁰С/Вт

,

где Rв - термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения, м²·ºС / Вт;  - сумма термических сопротивлений теплопроводности отдельных слоев т - слойного ограждения толщиной δi (м), выполненных из материалов с теплопроводностью λi, Вт / (м·ºС), значения λ приведены в табл.1; Rн - термическое сопротивление теплоотдаче наружной поверхности ограждения Rн=0,043 м²∙⁰С/Вт (для наружных стен и бесчердачных перекрытий).

Рис.1 Структура материалов стен.

Табл.1 Теплопроводность и ширина материалов стены.

Сопротивление теплопередаче наружной стены:

R₀₁ =  м²·ºС/Вт.

) Сопротивление теплопередаче окон Rо.ок=0,34 м²∙⁰С/Вт (находим из таблицы на с.8 [1])

Сопротивление теплопередаче наружных дверей и ворот 0,215 м²∙⁰С/Вт (находим из таблицы на с.8 [1])

) Сопротивление теплопередаче потолка для бесчердачного перекрытия (Rв=0,115 м²∙⁰С/Вт, Rн=0,043 м²∙⁰С/Вт).

Расчёт тепловых потерь через перекрытия:

Рис.2 структура потолка.

Табл.2 Теплопроводность и ширина материалов перекрытия

Сопротивление теплопередаче потолка

м²∙⁰С/Вт.

) Потери теплоты через полы вычисляют по зонам - полосам шириной 2 м, параллельным наружным стенам (рис.3).

Площади зон полов за вычетом площади подвала:= 43 ∙ 2 + 28 ∙ 2=142 м²

F1=12 ∙ 2 + 12 ∙ 2 = 48 м²,= 43 ∙ 2 + 28 ∙ 2=148 м²

F2=12 ∙ 2 + 12∙ 2 = 48 м²,= 43 ∙ 2 + 28 ∙ 2=142 м²

F3=6 ∙ 0,5 + 12 ∙ 2 = 27 м²

Площади зон полов подвала:= 15 ∙ 2 + 15 ∙ 2=60 м²

F1=6 ∙ 2 + 6 ∙ 2 = 24 м²,= 15 ∙ 2 + 15 ∙ 2=60 м²

F2=6 ∙ 2 = 12 м²

F1 = 15 ∙ 2 + 15 ∙ 2=60 м²

Полы, расположенные непосредственно на грунте, считаются неутепленными, если они состоят из нескольких слоев материалов, теплопроводность каждого из которых λ≥1,16 Вт/(м²∙⁰С). Утепленными считаются полы, утепляющий слой которых имеет λ<1,16 Вт/м²∙⁰С.

Сопротивление теплопередаче (м²∙⁰С/Вт) для каждой зоны определяем как для неутепленных полов, т.к. теплопроводность каждого слоя λ≥1,16 Вт/м²∙⁰С. Итак, сопротивление теплопередаче Rо=Rн.п. для первой зоны составляет 2,15, для второй - 4,3, для третьей - 8,6, остальной - 14,2 м²∙⁰С/Вт.

) Общая площадь оконных проемов:ок = 2,94 ∙ 3 ∙ 22+1,8∙1,76∙6 = 213 м² .

Общая площадь наружных дверных проемов:дв = 1,77 ∙ 2,3 ∙ 6 = 34,43 м² .

Площадь наружной стены за вычетом оконных и дверных проемов:н.с. = 42,85 ∙ 2,7 + 29,5 ∙ 2,7 + 11,5 ∙ 2,7 + 14,5∙ 2,7+3∙ 2,7+8,5∙ 2,7 - 213-34,43 = 62 м² .

Площадь стен подвала:н.с.п =14,5∙2,7+5,5∙2,7-4,1=50

) Площадь потолка:пот = 42,85 ∙ 12+3∙ 8,5=539,7 м² ,

,

где F - площадь ограждения (м²), которую вычисляют с точностью до 0,1 м² (линейные размеры ограждающих конструкций определяют с точностью до 0,1 м, соблюдая правила обмера); tв и tн - расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха, ºС (прил. 1…3 [1]); R₀ - общее сопротивление теплопередаче, м²∙⁰С / Вт; n - коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху, примем значения коэффициента n=1 (для наружных стен, бесчердачных покрытий, чердачных перекрытий со стальной, черепичной или асбестоцементной кровлей по разреженной обрешетке ,полов на грунте)

Тепловые потери через наружные стены:

Фнс = 601,1 Вт .

Тепловые потери через наружные стены подвала:

Фн.с.п = 130,1Вт .

∑Ф_н.с.=Ф_н.с.+Ф_н.с.п.=601,1+130,1=731,2 Вт.

Тепловые потери через окна:

Фок = 25685 Вт .

Тепловые потери через дверные проемы:

Фдв = 6565,72 Вт .

Тепловые потери через потолок:

Фпот =  = 13093,3 Вт .

Тепловые потери через пол:

Фпол  = 6240,5 Вт .

Тепловые потери через пол подвала:

Фпол.п  = 100 Вт .

∑Ф_пол=Ф_пол.+Ф_пол.п.=6240,5+100=6340,5 Вт.

Добавочные потери теплоты через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна зависят от различных факторов. Значения Фдоб исчисляют в процентах от основных потерь теплоты. Добавочные потери теплоты через наружную стену и окна, обращенные на север, восток, северо-запад и северо-восток составляют 10 %, на юго-восток и запад - 5%.

Добавочные потери на инфильтрацию наружного воздуха для производственных зданий принимают в размере 30 % основных потерь через все ограждения:

Финф = 0,3 · (Фн.с. + Фок. + Фпот. + Фдв + Фпол.) = 0,3 · (731,2 + 25685 + 13093,3 + 6565,72 + 6340,5) = 15724,7 Вт

Таким образом, общие теплопотери определяются по формуле:

1.4 Расчет площади поверхности нагрева и подбор нагревательных приборов систем центрального отопления

Наиболее распространенными и универсальными в применении нагревательными приборами являются чугунные радиаторы . Их устанавливают в жилых, общественных и различных производственных зданиях. Стальные трубы используем в качестве нагревательных приборов в производственных помещениях.

Определим вначале тепловой поток от трубопроводов системы отопления. Тепловой поток, отдаваемый помещению открыто проложенными неизолированными трубопроводами, определяют по формуле 3:

Фтр = Fтр ∙ kтр · ( tтр - tв ) ∙ η,

где Fтр = π ∙ d · l - площадь наружной поверхности трубы, м²; d и l - наружный диаметр и длина трубопровода, м (диаметры магистральных трубопроводов обычно 25…50 мм, стояков 20…32 мм, подводок к нагревательным приборам 15…20 мм); kтр - коэффициент теплопередачи трубы Вт/(м²∙⁰С) определяют по таблице 4 [1] в зависимости от температурного напора и вида теплоносителя в трубопроводе, ºС; η - коэффициент, равный для подающей линии, расположенной под потолком, 0,25, для вертикальных стояков - 0,5, для обратной линии, расположенной над полом, - 0,75, для подводок к нагревательному прибору - 1,0

Подающий трубопровод:

Диаметр-50мм:50мм =3,14∙73,4∙0,05=11,52 м²;

Диаметром 32мм:32мм =3,14∙35,4∙0,032=3,56 м²;

Диаметром-25 мм:25мм =3,14∙14,45∙0,025=1,45 м²;

Диаметром-20:20мм =3,14∙32,1∙0,02=2,02 м²;

Обратный трубопровод:

Диаметр-25мм:25мм =3,14∙73,4∙0,025=5,76 м²;

Диаметр-40мм:40мм =3,14∙35,4∙0,04=4,45 м²;

Диаметр-50мм:50мм =3,14∙46,55∙0,05=7,31 м²;

Коэффициент теплопередачи труб для средней разности температуры воды в приборе и температуры воздуха в помещении (95+70) / 2 - 15 = 67,5 ºС принимаем равным 9,2 Вт/(м²∙ºС). в соответствии с данными таблицы 4 [1].

Прямой теплопровод:

Ф_п1.50мм = 11,52 ∙ 9,2 · ( 95 - 16 ) ∙ 1 = 8478,72 Вт;

Ф_п1.32мм =3,56∙ 9,2 · ( 95 - 16 ) ∙ 1=2620,16 Вт;

Ф_п1.25мм =1,45∙ 9,2 · ( 95 - 16 ) ∙ 1=1067,2 Вт;

Ф_п1.20мм=2,02∙ 9,2 · ( 95 - 16 ) ∙ 1=1486,72 Вт;

Обратный теплопровод:

Ф_п2.25мм=5,76∙ 9,2 · ( 70 - 16 ) ∙ 1=2914,56 Вт;

Ф_п2.40мм=4,45∙ 9,2 · ( 70 - 16 ) ∙ 1=2251,7 Вт;

Ф_п2.50мм=7,31∙ 9,2 · ( 70 - 16 ) ∙ 1=3698,86 Вт;

Суммарный поток теплоты от всех трубопроводов:

Ф_тр=8478,72+2620,16+1067,16+1486,72+2914,56+2251,17+3698,86=22517,65 Вт

Требуемую площадь поверхности нагрева (м²) приборов ориентировочно определяют по формуле 4:

,

где Фогр-Фтр - теплоотдача нагревательных приборов, Вт; Фтр - теплоотдача открытых трубопроводов, находящихся в одном помещении с нагревательными приборами, Вт;пр - коэффициент теплопередачи прибора, Вт/(м²∙⁰С). для водяного отопления tпр = (tг+tо)/2; tг и tо - расчетная температура горячей и охлажденной воды в приборе; для парового отопления низкого давления принимают tпр=100 ºС, в системах высокого давления tпр равна температуре пара перед прибором при соответствующем его давлении; tв - расчетная температура воздуха в помещении, ºС; β₁ - поправочный коэффициент, учитывающий способ установки нагревательного прибора. При свободной установке у стены или в нише глубиной 130 мм β₁ = 1; в остальных случаях значения β₁ принимают исходя из следующих данных: а) прибор установлен у стены без ниши и перекрыт доской в виде полки при расстоянии между доской и отопительным прибором 40…100 мм коэффициент β₁ = 1,05…1,02; б) прибор установлен в стенной нише глубиной более 130 мм при расстоянии между доской и отопительным прибором 40…100 мм коэффициент β₁ = 1,11…1,06; в) прибор установлен в стене без ниши и закрыт деревянным шкафом с щелями в верхней доске и в передней стенке у пола при расстоянии между доской и отопительным прибором равном 150, 180, 220 и 260 мм коэффициент β₁ соответственно равен 1,25; 1,19; 1,13 и 1,12; β₁ - поправочный коэффициент β₂ - поправочный коэффициент, учитывающий остывание воды в трубопроводах. При открытой прокладке трубопроводов водяного отопления и при паровом отоплении β₂ =1. для трубопровода скрытой прокладки, при насосной циркуляции β₂ =1,04 (однотрубные системы) и β₂ =1,05 (двухтрубные системы с верхней разводкой); при естественной циркуляции в связи с увеличением остывания воды в трубопроводах значения β₂ должны умножаться на коэффициент 1,04.пр=96 м² ;

Необходимое число секций чугунных радиаторов для рассчитываемого помещения определяют по формуле :

= Fпр / fсекц,

где fсекц - площадь поверхности нагрева одной секции, м² (табл. 2 [1]).= 96 / 0,31 = 309.

Полученное значение n ориентировочное. Его при необходимости разбивают на несколько приборов и, введя поправочный коэффициент β₃, учитывающий изменение среднего коэффициента теплопередачи прибора в зависимости от числа секций в нем, находят число секций, принимаемое к установке в каждом нагревательном приборе:

уст = n · β₃ ;

уст = 309 · 1,05 = 325.

Устанавливаем 27 радиаторов по 12 секций.

отопление водоснабжение школа вентиляция

1.5 Подбор калориферов

В качестве нагревательных приборов для повышения температуры подаваемого в помещение воздуха применяются калориферы.

Подбор калориферов определяют в следующем порядке:

. Определяем тепловой поток (Вт), идущий на нагрев воздуха:

Фв = 0,278 ∙ Q ∙ ρ ∙ c ∙ ( tв - tн ), (10)

где Q - объемный расход воздуха, м³/ч; ρ - плотность воздуха при температуре tк, кг/м³; ср = 1 кДж/ (кг∙ ºС) - удельная изобарная теплоемкость воздуха; tк - температура воздуха после калорифера, ºС ; tн - начальная температура воздуха, поступающего в калорифер, ºС

Плотность воздуха:

ρ = 346/(273+18) · 99,3/99,3 = 1,19;

Фв = 0,278 ∙ 1709,34 ∙ 1,19 ∙ 1 ∙ ( 16- ( -16 )) = 18095,48 Вт.

. Далее, вычисляем площадь живого сечения (м²) калорифера для прохода воздуха:

,

- расчетная массовая скорость воздуха 4-12 кг/с∙ м².

 м².

3. Затем по таблице 7 [1] подбираем модель и номер калорифера с площадью живого сечения по воздуху, близкой к расчетной. При параллельной (по ходу воздуха) установке нескольких калориферов учитывают их суммарную площадь живого сечения. Выбираем 1 К4ПП № 2 с площадью живого сечения по воздуху 0,115 м² и площадью поверхности нагрева 12,7 м²

4. Для выбранного калорифера вычисляют действительную массовую скорость воздуха

,

 = 4,12 м/с.

. После этого по графику (рис. 10 [1]) для принятой модели калорифера находим коэффициент теплопередачи k в зависимости от вида теплоносителя, его скорости, и значения νρ. По графику коэффициент теплопередачи k = 16 Вт/(м^{2 0}С)

. Определяем действительный поток теплоты (Вт), передаваемый калориферной установкой нагреваемому воздуху:

Фк = k ∙ F ∙ ( t´ср - tср ),

где k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²∙⁰С); F - площадь поверхности нагрева калорифера, м²; t´ср - средняя температура теплоносителя, ºС, для теплоносителя - пара - t´ср = 95 ºС ; tср - средняя температура нагреваемого воздуха t´ср = (tк + tн) /2

Фк = 16 ∙ 12,7 ∙ ( 95 -(16-16)/2) = 46451∙2=92902 Вт.

пластинчатых калорифера КЗПП № 7 обеспечивают тепловой поток 92902 Вт, а потребный составляет 83789,85 Вт. Следовательно, теплоотдача полностью обеспечивается.

Запас по теплоотдаче составляет =6%.

1.6 Расчёт расхода теплоты на горячее водоснабжение школы

В школе горячая вода нужна для санитарно-бытовых нужд. В сутки школа с численностью 90 посадочных мест потребляет по 5 литров горячей воды в сутки. Итого: 50 литров. Поэтому размещаем 2 стояка с расходом воды 60 л/ч каждый (то есть всего 120 л/ч). Учитывая то, что в среднем горячая вода на санитарно-бытовые нужды используется около 7 часов в течение дня, находим кол-во горячей воды - 840 л/сут. В час в школе потребляется 0,35 м³/ч

Тогда тепловой поток на водоснабжение составит

Фгв. = 0,278 · 0,35 · 983 · 4,19 · ( 55 - 5 ) = 20038 Вт

Число душевых кабин для школы - 2. Часовой расход горячей воды одной кабиной - Q = 250 л/ч, примем, что в среднем душ работает 2 часа в день.

Тогда общий расход горячей воды: Q = 3 2 · 250 · 10^-3 = 1м³

Фгв. =0,278 · 1 · 983 · 4,19 · ( 55 - 5 )=57250 Вт.

∑Ф_г.в.=20038+57250=77288 Вт.

2. Расчёт тепловой нагрузки при централизованном отоплении

Максимальный поток теплоты (Вт), расходуемой на отопление жилых и общественных зданий поселка, включенных в систему централизованного теплоснабжения, можно определить по укрупненным показателям в зависимости от жилой площади по следующим формулам:

Фот.ж. = φ ∙ F,

Фот.ж.=0,25∙Фот.ж, (19)

где φ - укрупненный показатель максимального удельного потока теплоты, расходуемой на отопление 1 м² жилой площади, Вт/м². Значения φ определяются в зависимости от расчетной зимней температуры наружного воздуха по графику (рис.62 [1]); F - жилая площадь, м².

1. Для тринадцати 16-ти квартирного дома площадью 720 м² получим:

Фот.ж. = 13 ∙ 170 ∙ 720 = 1591200 Вт.

. Для одинадцати 8-и квартирного дома площадью 360 м² получим:

Фот.ж. = 8 ∙ 170 ∙ 360 = 489600 Вт.

. Для мед. пункта размерами 6х6х2,4 получим:

Фот.общ.=0,25∙170∙6∙6=1530 Вт;

.Для конторы с размерами 6х12 м:

Фот.общ. = 0,25 ∙ 170∙ 6 12 = 3060 Вт,

Для отдельных жилых, общественных и производственных зданий максимальные потоки теплоты (Вт), расходуемой на отопление и подогрев воздуха в приточной системе вентиляции, ориентировочно определяют по формулам:

Фот = qот · Vн · ( tв - tн ) · а,

Фв = qв · Vн · ( tв - tн.в. ),

где q_от и q_в - удельные отопительная и вентиляционная характеристики здания, Вт/(м³·⁰С), принимаем по табл.20; V_н - объем здания по наружному обмеру без подвальной части, м³, принимают по типовым проектам или определяют путем умножения его длины на ширины и высоту его от планировочной отметки земли до верха карниза; t_в = средняя расчетная температура воздуха, характерная для большинства помещений здания, ⁰С; t_н = расчетная зимняя температура наружного воздуха, - 25 ⁰С; t_н.в. - расчетная зимняя вентиляционная температура наружного воздуха, - 16 ⁰С; а - поправочный коэффициент, учитывающий влияние на удельную тепловую характеристику местных климатических условий при tн=25 ⁰С а = 1,05

Клуб:

Фот = 0,7 ∙ 18∙36∙4,2 ∙ (10 - ( - 25)) ∙ 1,05=5000,91Вт,

Фв.общ.=0,4∙5000,91=2000 Вт.

Бригадный дом:

Фот = 0,5∙ 1944 ∙ (18 - ( - 25)) ∙ 1,05=5511,2Вт,

Школьная мастерская:

Фот = 0,6 ∙ 1814,4 ∙ (15 - ( - 25)) 1,05 = 47981,8 Вт,

Фв = 0,2 ∙ 1814,4 ∙ (15 - ( - 16)) ∙ =11249,28 Вт,

2.2 Расчет расхода теплоты на горячее водоснабжение для жилых и общественных зданий

Средний поток теплоты (Вт), расходуемый за отопительный период на горячее водоснабжение зданий находим по формуле:

Ф_г.в. = q_г.в. · n_ж,

В зависимости от нормы потребления воды при температуре 55⁰С, расходуемое на горячее водоснабжение одного человека укрупненный показатель среднего потока теплоты (Вт) будет равен: При расходе воды - 115 л/сут q_г.в. составляет 407 Вт.

Для 16-ти квартирных домов с 60 жителями тепловой поток на горячее водоснабжение составит: Ф_г.в. = 407 · 60 = 24420 Вт,

для тринадцати таких домов - Ф_г.в. = 24420 · 13 = 317460 Вт.

Расход тепла на горячее водоснабжение восьми 16-ти квартирных домов с 60 жителями летом

Ф_г.в.л. = 0,65 · Ф_г.в. = 0,65 · 317460 = 206349 Вт

Для 8-ми квартирных домов с 30 жителями тепловой поток на горячее водоснабжение составит:

Ф_г.в. = 407 · 30 = 12210 Вт,

для одиннадцати таких домов - Ф_г.в. = 12210 · 11 = 97680 Вт.

Расход тепла на горячее водоснабжение одиннадцати 8-ми квартирных домов с 30 жителями летом

Ф_г.в.л. = 0,65 · Ф_г.в. = 0,65 · 97680 = 63492 Вт.

Тогда тепловой поток на водоснабжение конторы составит:

Фгв. = 0,278 ∙ 0,833 ∙ 983 ∙ 4,19 ∙ ( 55 - 5 ) = 47690 Вт

Расход тепла на горячее водоснабжение конторы летом:

Ф_г.в.л. = 0,65 ∙ Ф_г.в. = 0,65 ∙ 47690 = 31000 Вт

Тепловой поток на водоснабжение мед. пункта составит:

Фгв. = 0,278 ∙ 0,23 ∙ 983 ∙ 4,19 ∙ ( 55 - 5 ) = 13167 Вт

Расход тепла на горячее водоснабжение мед. пункта летом:

Ф_г.в.л. = 0,65 ∙ Ф_г.в. = 0,65 ∙ 13167 = 8559 Вт

В мастерских горячая вода нужна также для санитарно-бытовых нужд.

В мастерской размещаются 2 стояка с расходом воды 30 л/ч каждый (то есть всего 60 л/ч). Учитывая то, что в среднем горячая вода на санитарно-бытовые нужды используется около 3 часов в течение дня, находим кол-во горячей воды - 180 л/сут

Фгв. = 0,278 · 0,68 · 983 · 4,19 · ( 55 - 5 ) = 38930 Вт

Поток теплоты, расходуемой на горячее водоснабжение школьной мастерской в летний период:

Фгв.л = 38930 · 0,65 = 25304,5 Вт

Сводная таблица тепловых потоков

∑Ф_общ=Ф_от+Ф_в+Ф_г.в.=2147318+13243+737078=2897638 Вт.

3. Построение годового графика тепловой нагрузки и подбор котлов

.1 Построение годового графика тепловой нагрузки

Годовой расход на все виды теплопотребления может быть подсчитан по аналитическим формулам, но удобнее определять его графически из годового графика тепловой нагрузки, который необходим также для установления режимов работы котельной в течение всего года. Такой график строят в зависимости от длительности действия в данной местности различных температур, что определяется по приложению 3 [1].

На рис. 3 показан годовой график нагрузки котельной, обслуживающей жилую зону поселка и группу производственных зданий. График строят следующим образом. В правой части по оси абсцисс откладывают продолжительность работы котельной в часах, в левой части - температуру наружного воздуха; по оси ординат откладывают расход теплоты.

Сначала строят график изменения расхода теплоты на отопление жилых и общественных зданий в зависимости от наружной температуры. Для этого на оси ординат откладывают суммарный максимальный поток теплоты, расходуемый на отопление этих зданий, и найденную точку соединяют прямой с точкой, соответствующей температуре наружного воздуха, равной усредненной расчетной температуре жилых; общественных и производственных зданий tв = 18 °С. Так как начало отопительного сезона принято при температуре 8 °С, то линия 1 графика до этой температуры показана пунктиром.

Расход теплоты на отопление и вентиляцию общественных зданий в функции tн представляет собой наклонную прямую 3 от tв = 18 °С до расчетной вентиляционной температуры tн.в. для данного климатического района. При более низких температурах к приточному наружному воздуху подмешивается воздух помещения, т.е. происходит рециркуляция, а расход теплоты остается неизменным (график происходит параллельно оси абсцисс). Подобным об разом строят графики расхода теплоты на отопление и вентиляцию различных производственных зданий. Средняя температура производственных зданий tв = 16 °С. На рисунке показаны суммарные расходы теплоты на отопление и вентиляцию по этой группе объектов (линии 2 и 4 начинающиеся от температуры 16 °С). Расходы теплоты на горячее водоснабжение и технологические нужды не зависит от tн. Общий график по этим теплопотерям изображен прямой 5.

Суммарный график расхода теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха показан ломаной линией 6 (точка излома соответствует tн.в.), отсекающих на оси ординат отрезок, равный максимальному потоку теплоты, расходуемой на все виды потребления (∑Фот + ∑Фв + ∑Фг.в. + ∑Фт) при расчетной наружной температуре tн.

Складывая суммарные нагрузки получил 2,9Вт.

Вправо от оси абсцисс откладывают для каждой наружной температуры число часов отопительного сезона (нарастающим итогом), в течение которых держалась температура, равная и ниже той, для которой делается построение (прил. 3 [1]). И через эти точки проводят вертикальные линии. Далее на эти линии из суммарного графика расхода теплоты проектируют ординаты, соответствующие максимальным расходам теплоты при тех же наружных температурах. Полученные точки соединяют плавной кривой 7, представляющей собой график тепловой нагрузки за отопительный период.

Площадь, ограниченная осями координат, кривой 7 и горизонтальной линией 8, показывающей суммарную летнюю нагрузку, выражает годовой расход теплоты (ГДж/год):

год = 3,6 ∙ 10 ^-6 ∙ F ∙ m_Q ∙ m_n,

где F - площадь годового графика тепловой нагрузки, мм²; m_Q и m_n - масштабы расхода теплоты и времени работы котельной, соответственно Вт/мм и ч/мм.год = 3,6 ∙ 10 ^-6 ∙ 9871,74 ∙ 23548 ∙ 47,8 = 40001,67Дж/год

Из которого на долю отопительного периода приходится 31681,32 Дж/год, что составляет 79,2 %, для летнего 6589,72 Дж/год, что составляет 20,8 %.

3.2 Выбор теплоносителя

В качестве теплоносителя используем воду. Так как тепловая расчетная нагрузка Фр составляет ≈ 2,9 МВт, что меньше условия (Фр ≤ 5,8 МВт), допускается применение в подающей магистрали воды с температурой 105 ºС, а в обратном трубопроводе температура воды принимается равной 70 ºС. При этом учитываем, что падение температуры в сети потребителя могут дойти до 10 %.

Применение в качестве теплоносителя перегретой воды дает большую экономию металла труб за счет уменьшения их диаметра, снижает затраты энергии, потребляемой сетевыми насосами, поскольку сокращается общее количество воды, циркулирующей в системе.

Т. к. для некоторых потребителей для технических целей необходим пар, то у потребителей нужно установить дополнительные теплообменники.

3.3 Подбор котлов

Отопительно-производственные котельные в зависимости от типа установленных в них котлов могут быть водогрейными, паровыми или комбинированными - с паровыми и водогрейными котлами.

Выбор обычных чугунных котлов с низкотемпературным теплоносителем упрощает и удешевляет локальное энергообеспечение. Для теплоснабжения принимаем три чугунных водяных котлов «Тула-3» с тепловой мощностью 779 кВт каждого при газовом топливе со следующими характеристиками:

Расчетная мощность Фр = 2128 кВт

Установленная мощность Фу = 2337 кВт

Площадь поверхности нагрева - 40,6 м²

Число секций - 26

Габариты 2249×2300×2361 мм

Максимальная температура нагрева воды - 115 ºС

КПД при работе на газе η к.а. = 0,8

При работе на паровом режиме, избыточное давление пара - 68,7 кПа

.4 Построение годового графика регулирования отпуска тепловой котельной

В связи с тем, что тепловая нагрузка потребителей изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха, режима работы системы вентиляции и кондиционирования, расхода воды на горячее водоснабжение и технологические нужды, экономичные режимы выработки тепловой энергии в котельной должны обеспечиваться центральным регулированием отпуска теплоты.

В водяных тепловых сетях применяется качественное регулирование подачи теплоты, осуществляемое путем изменения температуры теплоносителя при постоянном расходе.

Графики температур воды в тепловой сети представляет собой tп = f (tн, ºС), tо = f (tн, ºС). Построив график по методике, приведенной в работе [1] для tн = 95 ºС; tо = 70 ºС для отопления (учитывается, что температура теплоносителя в сети горячего водоснабжения не должна падать ниже 70 ºС), tпв = 90 ºС; tов = 55 ºС - для вентиляции, определяем диапазоны изменения температуры теплоносителя в отопительной и вентиляционной сетях. По оси абсцисс откладывают значения наружной температуры, по оси ординат - температуру сетевой воды. Начало координат совпадает р расчетной внутренней температурой для жилых и общественных зданий (18 ºС) и температурой теплоносителя, также равной 18 ºС. На пересечении перпендикуляров, восстановленных к осям координат в точках, соответствующих температурам tп = 95 ºС, tн = -25 ºС, находят точку А, а проведя горизонтальную прямую от температуры обратной воды 70 ºС, - точку В. Соединив точки А и В с началом координат получим график изменения температуры прямой и обратной воды в тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха. При наличии нагрузки горячего водоснабжения температура теплоносителя в подающей линии сети открытого типа не должна опускаться ниже 70 °С, поэтому температурный график для подающей воды имеет точку излома С, леве которой τ_п =соnst. Подачу теплоты на отопление при постоянной температуре регулируют изменением расхода теплоносителя. Минимальная температура обратной воды определяется, если через точку С провести вертикальную линию до пересечения с графиком обратной воды. Проекция точки D на ось ординат показывает наименьшее значение τо. Перпендикуляр, восстановленный из точки, соответствующей расчетной наружной температуре (-16 ºС), пересекает прямые АС и BD в точках Е и F, показывающих максимальные температуры прямой и обратной воды для систем вентиляции. Т.е., температуры 91 ºС и 47 ºС соответственно, которые в диапазоне от tн.в и tн остаются неизменными (линии ЕК и FL). В этом диапазоне температур наружного воздуха вентиляционные установки работают с рециркуляцией, степень которой регулируется таким образом, чтобы температура воздуха, поступающего в калориферы, оставалась постоянной.

График температур воды в тепловой сети представлен на рис.4.

Рис.4. График температур воды в тепловой сети.

Список литературы

1.      Эфендиев А.М. Проектирование энергообеспечения предприятий АПК. Методическое пособие. Саратов 2009.

.        Захаров А.А. Практикум по применению теплоты в сельском хозяйстве. Издание второе, переработанное и дополненное. Москва Агропромиздат 1985.

.        Захаров А.А. Применение тепла в сельском хозяйстве. Москва Колос 1980.

.        Кирюшатов А.И. Теплоэнергетические установки сельскохозяйственного производства. Саратов 1989.

.        СНиП 2.10.02-84 Здания и помещения для хранения и переработки сельскохозяйственной продукции.