Теплоснабжение административного здания с использованием теплового насоса

план здания.dwg

кафедра СТС гр.361082с
Тепловые нагрузки системы теплоснабжения здания
Теплоснабжение административного здания с использованием теплового насоса
План первого этажа М1:100
План типового этажа М1:100
Экспликация помещений 1-го этажа
Техническое помещение
Экспликация помещений типового этажа
Условные обозначения

СМР.dwg

План 1 этажа.Отопление.
Гидравлический пресс
и составление черновых эскизов
Вычерчивание замерных эскизов по черновым эскизам
Прокладка из отдельных деталей подающей магистрали
Прокладка из отдельных деталей обратной магистрали
Установка нагревательных приборов отопления
Подготовительные работы
Прокладка из отдельных деталей стояков и подводок
Сварка стыков подающих и обратных магистралей
Первое рабочее испытание отдельных частей системы
Рабочая проверка системы в целом
Проверка на прогрев отопительных приборов с регулировкой
Окончательная проверка системы при сдаче
Тепловая изоляция подающей и обратной магистрали
Комплектование и подноска материалов и изделий
Технико-экономические
Затраты труда на 1 м куб.здания
Среднее количество рабочих
Наименование показателя
Продолжительность монтажа
Трубы водогазопроводные ф20
Радиаторы биметаллические OPERA
Трубы водогазопроводные ф40
График поступления на обьект заготовок
оборудования и их расход
График работы основных механизмов
График движения рабочих
Календарный план производства работ
Замеры участков трубороводов
Разметка мест проркладки трубопроводов
Расход оборудования и заготовок
Поступление оборудования и заготовок
Календарный план производства работ. График движения рабочих. График работы основных механизмов и расхода материалов
кафедра СТС гр.361082с
Раздел строительства
Теплоснабжение административного здания с использованием теплового насоса

схема и диаграмма.dwg

Схема теплового насоса. Диаграммы цикла теплового насоса
кафедра СТС гр.361082с
Теплоснабжение административного здания с использованием теплового насоса
Промежуточный теплообменник
Охладитель Конденсатор
Низкопотенциальный теплоноситель
Дроссельный вентиль Испаритель
Высокопотенциальный теплоноситель
tQ-1;Н2 - температуры высокопотенциального и низкопотенциального теплоносителя на входе и выходе
Цикл теплового процесса с промежуточным теплообменником Процесс 1-2 - необратимый политропный процесс сжатия паров хладогента в компрессоре; Процесс 2-3 - изотермическая конденсация хладогента в конденсаторе и отдача теплоты высокопотенциальному теплоносителю; Процесс 3-4 - изотермические процессы в промежуточном теплообменнике; Процесс 4-5 - необратимый адиабатический процесс расширения хладогента в дроссельном вентиле; Процесс 5-1 - изотермическое испарение хладогента в испарителе за счёт теплоты
отобранной у холодного теплоносителя
Схема теплового насоса
Диаграммы цикла теплового насоса

теплообменники.dwg

Конструкция теплообменника с U-трубами. Схема теплообмена в теплообменниках теплового насоса
кафедра СТС гр.361082с
Теплоснабжение административного здания с использованием теплового насоса
Схема теплообмена в испарителе
Схема теплообмена в конденсаторе
Схема теплообмена в промежуточном теплообменнике
- U-образные трубы; 2 - кожух; 3 - трубная решётка; 4 - распределительная камера; 5 - перегородка;
Теплообменник с U-образными трубами
Схема теплообмена в охладителе

компановка.dwg

Компановка оборудования теплового насоса
кафедра СТС гр.361082с
Теплоснабжение административного здания с использованием теплового насоса
Компановка теплового насоса
К - конденсатор И - испаритель КМ - компенсатор Д - дроссель ПТО - промежуточный теплообменник ОХ - охладитель ДВ - электродвигатель ЩУ - щиты управления Н - насос рассольного контура

автоматизация.dwg

Электрическая схема регулятора теплового насоса
кафедра СТС гр.361082с
Теплоснабжение административного здания с использованием теплового насоса
Первичный насос (колодезный или рассольный)
Дистанционное управление
Сетевой насос основного контура
Насос рециркуляции горячего водоснабжения
Дополнительный насос рециркуляции
Погружной нагревательный элемент
Сетевой насос второго контура
Mscher- 2ter Heizkreis
наружн. обратн. гор.вод. Датчики температуры
управление преобразователем частоты
термостат гор. водоснаб.
датчик второго контура
падение давления рассола
AUF - Наружный датчик; НК - Отопительный котёл; HPN - Сетевой насос 2-го отопительного контура; HUP - Сетевой насос; МА - Смеситель 2-го теплогенератора; MAN - Смеситель 2-го отопительного контура; MZ - Смеситель к 2-му теплогенератору; MZN - Смеситель к 2-му отопительному контуру; NDSO - Регулятор низкого давления рассола; NKF - Датчик обратной сетевой воды 2-го отопительного контура; PUP - Первичный насос; RLF - Датчик обратной сетевой воды; SUP - Насос бассейна; SWT - Термостат бассейна; WUP - Насос горячего водоснабжения; WWF - Датчик горячего водоснабжения; WWT - Термостат горячего водоснабжения; ZUP - Дополнительный насос.
Пояснения к электрической схеме J1 - Присоединение питания блока регулирования (24 В
АС - 50 Гц); J2 - Присоединение датчиков температуры горячего водоснабжения
обратной сетевой воды и наружной температуры; J3 - Вход кодирования теплового насоса и датчика защиты от замораживания через штекерный разъём X8 контрольного кабеля; J4 - Выход 0-10 В DC для управления преобразователем частоты
дистанционным указателем отказа
насосом рециркуляции плавательного бассейна; J5 - Присоединения термостата горячего водоснабжения
плавательного бассейна и функции отключения J6 - Присоединение датчиков 2-го отопительного контура; J7 - Присоединение сигнализации "Минимальное давление рассола"; J8 - Входы
выходы 230 В АС для управления тепловым насосом через штекерный разъем Х11;
J9 - Розетка пока не используется; J10 - Розетка для подключения дистанционного управления (6-полюсная); J11 - Присоединение пока не используется; J12-J18 - Выходы 230 В АС для управления узлами системы (насосами
нагревательным элементом
отопительным котлом); К1 - Реле связи 23024 В; N1 - Блок регулирования; Т1 - Разделительный трансформатор 23024 В АС
ВА; Х1 - Планка зажимов присоединений сети
N и РЕ; Х2 - Распределительный зажим 24 В АС; Х3 - Распределительный зажим заземления; Х8 - Штекерный разъем контрольного кабеля (низкое напряжение); Х11 - Штекерный разъем контрольного кабеля 230 В АС; 2.WE - Второй теплогенератор;

Схема ТНУ.dwg

Компановка оборудования теплонасосной установки
кафедра СТС гр.361082с
Тепломеханическое оборудование теплонасосной установки
Теплоснабжение административного здания с использованием теплового насоса
Труба полиэтиленовая РЕ 80 (РУ 12
Спецификация оборудования теплонасосной установки
Название оборудования
Расширител-й бак рассольного контура
Система коллекторов рассольного контура
Циркуляционный насос рассольного контура
Циркуляционные насосы монтажа
Расширительный бак в контуре отопления и ГВС
Сетевой насос отопления
Wilo-Stratos Giga 401-391
Накопительный водонагреватель
Сетевой насос горячего водснабжения
Wilo - Stratos Giga 401-391
Регулятор теплового насоса
Датчик температуры обратной сетевой воды
Датчик температуры наружного воздуха

аксонометрия.dwg

Аксонометрическая схема системы отопления здания
кафедра СТС гр.361082с
Тепловые нагрузки системы теплоснажения здания
Теплоснабжение административного здания с использованием теплового насоса
Аксонометрическая схема сисотемы отопления здания
Условные обозначения
Отметка пола первого этажа
Радиатор стальной панельный
четырехходового типа "РСГ2
Узел присоединения стояка к подающей
и обратной магистралям

Пояснительная записка последний 11.docx

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ10
1 Краткая характеристика объекта проектирования10
2 Расчетные параметры внутреннего воздуха10
3 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций11
4 Определение тепловой мощности системы отопления14
4.1 Расчет теплопотерь теплопередачей16
4.2 Расчет потерь на нагревание инфильтрующегося воздуха17
4.3 Расчет бытовых тепловыделений18
6 Выбор и обоснование схемного решения системы отопления37
7 Расчет тепловой нагрузки на горячее водоснабжение40
ИСТОЧНИК ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ-ТЕПЛОВОЙ НАСОС41
1 Экономика возобновляемой энергетики41
2 Общие сведения о тепловом насосе43
3 Принцип действия теплового насоса46
4 Выбор холодильного агента49
5 Выбор источника низкопотенциального тепла52
6Рассол – теплоноситель земляного контура54
7 Тепловой расчет теплового насоса55
8 Расчет элементов теплового насоса59
8.1 Расчет испарителя59
8.2 Расчет конденсатора67
8.3 Расчет охладителя68
8.4 Расчет промежуточного теплообменного аппарата69
9 Выбор компрессора71
10 Компановка теплового насоса71
ТЕПЛОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА72
1. Компановка теплонасосной утсановки72
2.Грунтовой тепловой коллектор73
3 Расчет рассольного контура75
3.1 Расчет объема рассола77
3.2 Выбор рассольного циркуляционного насоса78
3.3 Выбор расширительного бака рассольного контура79
4. Расчет и выбор оборудования контура отопления79
4.1 Выбор сетевого насоса отопления79
4.2 Выбор циркуляционных насосов монтажа81
4.3 Расширительный сосуд в контуре теплового насоса84
4.4 Предохранительный клапан в контуре теплового насоса85
4.5 Обратный клапан85
4.6 Перепускной клапан85
4.7 Буферный накопитель85
5.1 Выбор сетевого насоса горячего водоснабжения88
5.2 Накопитель горячего водоснабжения для отопительных тепловых насосов88
.1 Описание регулятора теплового насоса94
ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА.101
1. Характеристика условий монтажа.101
2. Номенклатура и определение объемов монтажных работ.101
3. Определение трудоемкости и стоимости трудозатрат.102
4. Выбор и описание методов производства монтажных работ.102
5. Разработка календарного плана производства работ105
с составлением графика движения рабочих.105
6. Расчет потребности в машинах механизмах приспособлениях с составлением графика их работ.109
7. Определение потребности в материалах заготовках и оборудовании с составлением графика их поступления.109
8. Мероприятия по технике безопасности.110
9. Технико – экономические показатели работы.112
ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ113
1. Характеристика объекта.113
2. Организация работ по созданию безопасных условий труда113
при монтаже и эксплуатации систем.113
2.1. Меры безопасности при монтаже системы отопления.113
2.2. Меры безопасности при наладке опробовании и пуске отопительного оборудования.114
3. Меры противопожарной безопасности.115
4. Акустический расчет теплового насоса.116
5. Виброизоляция оборудования тепловой насосной установки.118
6. Производственная электробезопасность.119
7. Расчет освещения.122
7.1. Производственное освещение помещения теплонасосной установки.123
Библиографический список134
Потребление энергии в нашей стране неуклонно возрастает и прежде всего для тепло обеспечения зданий и сооружений.
Основными среди тепло затрат на коммунально-бытовые нужды в зданиях (отопление вентиляция кондиционирование воздуха горячего водоснабжения) являются затраты на отопление и горячее водоснабжение. Это объясняется условием эксплуатации зданий в холодное время года когда теплопотери через ограждающие конструкции зданий значительно превышает внутренние тепловыделения поэтому используют отопительные установки для поддержания необходимой температуры.
В настоящее время вопросам использования возобновляемых источников энергии уделяется серьезное внимание. Эти источники энергии рассматриваются как существенное дополнение к традиционным.
В нашей стране потребляется около 20% всего мирового производства первичных энергоресурсов однако себестоимость органического топлива растет обостряются экологические проблемы связанные с загрязнением окружающей среды топливоиспользующими установками. В связи с указанными проблемами возможности использования экологически чистой повсеместно доступной возобновляемой энергии солнечного излучения теплонасосных установок привлекают все большее внимание. В соответствии с прогнозами уже в течение ближайших 15-20 лет возобновляемые источники энергии должны занять заметное место в мировом энергетическом балансе обеспечивая замещение использующихся запасов органического топлива и экологическое оздоровление окружающей среды.
Развитие теплонасосных установок происходит в настоящее время стремительно. Теплонасосные системы теплоснабжения перспективны в качестве экологически чистых и энергоэффективных теплоисточников для децентрализованных потребителей тепловой энергии. Они используют в качестве источника – низкопотенциальную энергию: теплоту грунта грунтовых вод обратную воду систем централизованного теплоснабжения. Имеется много возможностей их эффективного применения в основном для частичной замены котельных на органическом топливе а также с использованием сбросного тепла геотермального или солнечного тепла.
Таким образом целью данного проекта является выбор в качестве источника теплоснабжения (отопление вентиляция и горячее водоснабжение) 9 этажного здания теплового насоса и выбор различных его элементов.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1 Краткая характеристика объекта проектирования
Характеристика объекта строительства:
Объект строительства – 9 этажное здание (1-2 этажи офисные помещения 3-5 этажи гостиница 6-9 – жилые помещения);
Район строительства – г. Владимир;
Ориентация главного фасада – Ю;
Основной материал ограждающей конструкции – железобетон;
Климатологические данные района строительства:
Климатологические характеристики района строительства установлены согласно п.5.10 СНИП 41-01-2003 табл.6* табл.1 СНиП 23-01-99*.[1].
Средняя температура наиболее холодной пятидневки ;
Средняя температура отопительного периода со среднесуточной температурой воздуха : ;
Продолжительность отопительного периода со среднесуточной температурой воздуха :
Расчетная скорость ветра (максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь): .
2 Расчетные параметры внутреннего воздуха
Расчетные параметры внутреннего воздуха для отопительного периода определяют для всех отапливаемых помещений проектируемого здания согласно [2].
Полученные данные указаны в таблице 1.1.
Расчетные параметры внутреннего воздуха
Наименование отапливаемого помещения
Расчетная температура ;
3 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
Для обеспечения в отапливаемом помещении условий теплового комфорта и оптимизации мощности системы отопления ограждающие конструкции должны иметь термическое сопротивление не менее значения нормируемых [3].
Рассчитывается требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций м2СВт исходя из условий энергосбережения [3].
Значения требуемых приведенных сопротивлений ограждающих конструкций принимаем в зависимости от величины градусо-суток отопительного периода (ГСОП).
Величину градусо-суток в течение отопительного периода следует вычислять по формуле:
- средняя температура отопительного периода С; - продолжительность отопительного периода сут.
В зависимости от градусо-суток подбирается требуемая величина сопротивлений ограждающих конструкций:
покрытий и перекрытий над проездами ;
перекрытий чердачных над холодными подпольями и подвалами ;
окон (принимаем к установке двухкамерный стеклопакет из обычного стекла с межпластиковым расстояние 2мм в деревянных (ПВХ) переплетах .);
Определяется необходимая толщина изоляционного слоя по формуле:
- коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции Вт м2 С;
- коэффициент теплотехнической неоднородности ограждающих конструкций;
- толщина соответственно конструктивных слоев ограждения и теплоизоляционного слоя м;
- коэффициенты теплопроводности соответственно конструктивных слоев ограждения и теплоизоляционного слоя определяются по [3] Втм2С для соответствующих условий эксплуатации;
– требуемое приведенное сопротивление воздушной прослойки .
После этого рассчитывается фактическое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции по формуле:
Трёхслойная железобетонная стена.
Слой 1 – железобетон толщиной .
Слой 2 – утеплитель – пенополиуретан толщиной .
Слой 3 - железобетон толщиной .
Коэффициент теплопроводности конструкционных слоев по условиям эксплуатации «Б» (из условий зоны влажности и влажностного режима помещений):
Слой 1 – цементно-песчаный раствор толщиной .
Слой 3 – железобетонная многопустотная плита толщиной .
Перекрытие над неотапливаемым подвалом без световых проемов в стенах расположенное выше уровня земли.
Слой 1 - цементно-песчаный раствор толщиной .
Слой 2 - утеплитель – пенополиуретан толщиной .
Слой 3 - железобетонная многопустотная плита толщиной .
Термическое сопротивление одинарной двери Rдв=043м2 СВт. К установке принимаем одну деревянную дверь а другую железную с утеплителем (ППУ) с тамбуром между ними.
4 Определение тепловой мощности системы отопления
Расчетную мощность системы отопления ( Вт) определяют из уравнения теплового баланса помещений:
- теплопотери теплопередачей через ограждающие конструкции здания Вт;
- расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха через неплотности в наружных ограждениях Вт;
- бытовые тепловыделения Вт.
Результаты вычисления сводятся в таблицу 1.2.
Теплопотери помещений
4.1 Расчет теплопотерь теплопередачей
Согласно [4] основные потери теплоты теплопередачей и добавочные потери теплоты следует определять по формуле:
- расчетная площадь ограждающей конструкции м2; - добавочные потери теплоты в долях от основных потерь.
Добавочные теплопотери принимают на ориентацию ограждений по сторонам горизонта:
- для ограждений обращенных на север (С); восток (В); северо-восток (СВ) и северо-запад (СЗ) – в размере 01;
- юго-восток (ЮВ) и запад (З) – 005;
- в угловых помещениях дополнительно по 005 на каждое ограждение если одно из ограждений обращено на С В СВ СЗ и по 01 в других случаях (т.е. ЮВ и З).
В жилых помещениях разрабатываемых для типового проектирования через все ограждения обращенные на любую из сторон света в размере 013.
Добавка к потерям через наружные двери (на врывание наружного воздуха) не оборудованные воздушными завесами при высоте зданий H м от средней планировочной отметки земли до верха карниза в размере:
7H – для двойных дверей с тамбуром между ними;
При определении теплопотерь расчетный коэффициент теплопередачи окон определяется как разность между их действительным значением и коэффициентом теплопередачи стен так как площадь окон не вычитается из площади стен при определении потерь теплоты через них.
Результаты вычисления указаны в таблице 1.3.
4.2 Расчет потерь на нагревание инфильтрующегося воздуха
В жилых и общественных зданиях с естественной вытяжной вентиляцией (без компенсации подогретым притоком) расход теплоты на инфильтрацию определяется двумя путями [4]:
вычисляется расход теплоты на подогрев инфильтрующегося воздуха обеспечивающего нормативный воздухообмен т.е. равного расходу удаляемого вытяжного воздуха;
рассчитывается расход теплоты из условия нагревания инфильтрующегося через наружные ограждения воздуха при отсутствии вентиляции.
За расчетное принимается большее из полученных значений.
Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха при нормативном воздухообмене определяется:
- расход удаленного воздуха м3ч не компенсируемый подогретым потоком.
- удельный нормативный расход м3ч на 1 м2 площади пола помещения; - площадь пола жилых комнат квартиры и кухни м2; - удельная теплоемкость воздуха; - плотность наружнего воздуха кгм3.
Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха при отсутствии вентиляции:
- коэффициент учета влияния встречного потока в конструкциях [4] равный 07 – для стыков панелей стен и для окон с тройными переплетами; 08 – для окон и балконных дверей с раздельными переплетами; 10 – для одинарных окон окон и балконных дверей со спаренными переплетами и открытых проемов и стеклопакетов; - расход инфильтрующегося воздуха кгч через окна и балконные двери.
Расход воздуха через окна и балконные двери определяется:
- площади окон и балконных дверей м2;
При отсутствии данных о сертифицированных значениях фактического сопротивления воздухопроницанию окон и балконных дверей допускается определять расход воздуха через них по формуле [3]:
4.3 Расчет бытовых тепловыделений
В жилых зданиях тепловой поток Вт поступающий в помещение от электрических приборов освещения людей и др. источников допускается определять по формуле:
- площадь пола отапливаемого помещения м2 (жилых комнат и кухни).
Расчет теплопотерь здания
Характеристики ограждения
Условные обозначения:
НС – наружная стена;
ВК – ванная комната;
БДГЧ – балконная дверь глухая часть;
БДОЧ – балконная дверь остекленная часть;
С* - стена на лестницу;
Ск – стена на лестничную площадку.
6 Выбор и обоснование схемного решения системы отопления
Выбор принципиального схемного решения для объекта проектирования осуществляется исходя из конструкционных особенностей здания и тепловой нагрузки на систему отопления.
Принимаем однотрубную систему отопления так как двухтрубная система отопления имеет сложную гидравлическую увязку при этажности более 5-и этажей. Так как здание не имеет чердачного перекрытия принимаем к установке однотрубную систему отопления с нижней разводкой магистралей и тупиковым движением теплоносителя.
К установке принимаем радиатор стальной панельного типа РСГ-2 – однорядный.
Приборные узлы выполняем с замыкающим участком с установкой на нижней подводке трехходового крана для регулирования мощности непосредственно у потребителя.
Выпуск воздуха осуществляем при помощи воздухоотводчиков (кран Маевского) установленных перед прибором на последнем этаже на стояках с транзитным ходом.
Уклон магистралей принимаем на подающих магистралях от воздухоотводчиков для облегчения выхода воздуха.
Для отопление лестничной клетки принимаем отдельный стояк с проточным приборным узлом.
Выбор количества секций отопительного приборов приведена в табл. 1.4
Тепловой расчет отопительных приборов
Теплопотери помещения Вт
Для отопления лестничной клетки предусмотрен отдельный стояк с проточным приборным узлом. Отопительный прибор – трубы отопительные чугунные ребристые. К установке приният 2 последовательно соединенные трубы отопительные чугунные ребристые (ТР-15) с .
7 Расчет тепловой нагрузки на горячее водоснабжение
где c – удельная теплоемкость воды с=4190Дж(кг·ºС); – плотность воды = 1000 кгм³; - средняя в сутки норма расхода горячей воды на единицу измерения потребителя м³(сутки. ед) принимаемый по [1]; – количество единиц измерения потребителя (180 человек ); - температура горячей воды в точке водоразбора ºС; - температура холодной воды в отопительный период ºС; - время потребления горячей воды в течение суток ссут.
= 1.2·4190·1000·0.12·180(60 - 5) 12·3600 =138270 Вт
ИСТОЧНИК ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ-ТЕПЛОВОЙ НАСОС
1 Экономика возобновляемой энергетики
С точки зрения экономики учёт плюсов и минусов систем возобновляемой энергетики можно наглядно представить как два совмещённых графика. На этом рисунке для примера показана сравнительная экономическая оценка двух условных систем отопления «Система котла работающего на дизельном топливе» и «Система теплового насоса».
Рисунок 2.1 – Сравнительная экономическая оценка двух условных систем отопления
Все затраты по обоим случаям можно разделить на:
начальные (разовые) – это постоянные начальные затраты на проектирование покупку оборудования вспомогательных аксессуаров и монтаж.
эксплуатационные – это переменные (постоянно растущие по времени) затраты на топливо электроэнергию ремонт и оплату труда эксплуатационному штату (если требуется).
суммарные – это переменные (постоянно растущие по времени) затраты которые являются суммой первых двух.
Из рисунка видно что имеется особая точка на оси времени когда суммарные затраты обоих систем сравниваются и дальше владелец системы возобновляемой энергетики начинает экономить средства. От чего зависит экономия:
- от разницы в начальных затратах обоих систем;
- от разницы в эксплуатационных затратах обоих систем.
По данному примеру можно сказать что:
-выход в точку окупаемости происходит за ~ 42 года;
-несмотря на то что начальные затраты теплового насоса в 25 раза выше чем дизельного котла эксплуатационные расходы последнего (стоимость дизельного топлива его доставки на объект ремонт и т.д.) выше чем у теплового насоса.
Необходимо оговориться что рассмотренный график составлен с учётом нынешних тарифов на топливо и электроэнергию а также сегодняшних цен на оборудование. К сожалению первоначальные затраты на его приобретение достаточны высоки и обусловлены не столько законами себестоимости сколько аппетитами поставщиков. В связи с непрерывным повышением цен на энергоносители и увеличением спроса на альтернативную энергетику – стоимость оборудования будет стремительно приближаться к реальной.
Хотя в реальных случаях графики бывают разные принцип оценки прямой экономической эффективности сохраняется.
При этом существует ещё ряд факторов не связанных с экономикой непосредственно но которые тоже необходимо учитывать при принятии решения по установке той или иной системы:
- необходимо организовывать регулярную доставку топлива на объект;
-в России и мире цены на углеводородное топливо и электроэнергию растут каждый год;
-психологический дискомфорт связанный с перебоями обычной электроэнергии на объекте;
-проблемы общения с государственными чиновниками при попытке обеспечения своего объекта традиционным электро- и теплоснабжением.
При сложившемся уровне цен на энергоносители топливные насосы по экономичности уступают пока только газовым котлам будучи на порядок неприхотливее в эксплуатации но заметно выигрывают у жидкотопливных и электрических.
Годовые затраты на отопление 1 м2 площади дома разными системами
Тип тепло-генератора
Служат они по 15-20 лет до капитального ремонта. В перспективе в связи с ростом цен на все виды топлива их лидерство обеспечено.
2 Общие сведения о тепловом насосе
Тепловые насосы – это компактные экономичные и экологически чистые системы отопления позволяющие получать тепло для горячего водоснабжения отопления коттеджей охлаждения воздуха в комнатах и вентилирования помещений за счёт использования тепла низкопотенциального источника (тепло грунтовых вод озёр морей грунтовое тепло тепло земных недр и т.п.) путём переноса его к теплоносителю с более высокой температурой.
Идея теплового насоса была известна уже сто лет тому назад но только последние несколько лет соотношение цена – качество – надёжность достигло необходимого для рынка уровня. Кроме того с ростом цен на энергию и большими требованиями к окружающей среде в мире увеличилось использование тепловых насосов в качестве отопительных систем в домах. Продажа тепловых насосов в последние годы растёт в Европе и в частности во всей Скандинавии. В Швеции являющейся лидером использования тепловых насосов их установлено более 400.000 а в Финляндии за последние годы количество проданных насосов увеличилось вдвое. В Швеции для работы тепловых насосов используется вода Балтийского моря с температурой +4 ºС. По прогнозам Мирового Энергетического комитета (МИРЭК) к 2020 году в развитых странах мира теплоснабжение будет в основном осуществляться с помощью тепловых насосов.
Для использования тепла грунтовых вод используют вертикальные коллекторы – это система длинных труб опускаемых в глубокие скважины (50-150 метров). Нужен всего пятачок земли зато требуются дорогостоящие бурильные работы. На глубине всегда одинаковая температура – около 10ºС поэтому данный вид коллектора более эффективен.
Грунт имеет свойство сохранять солнечное тепло в течение длительного времени что ведёт к относительно равномерному уровню температуры источника на протяжении всего года. Это обеспечивает эксплуатацию теплового насоса с высоким коэффициентом мощности. Тепло окружающей среды передаётся со смесью из воды и антифриза (спирта). Забор тепла из грунта осуществляется с помощью проложенной в грунте системы пластиковых труб на глубине 1-12 м. Минимальное расстояние между соседними трубопроводами около 1 метра.
Преимущества использования отопительных систем на базе тепловых насосов:
-высокая эффективность преобразования электроэнергии по сравнению с электронагревательными приборами;
-экологически чистая технология;
-отсутствие выбросов в атмосферу вредных веществ и углекислоты;
-используется озонобезопасный вид фреона;
-надежная автоматическая работа установки не требующая постоянного присутствия человека;
-минимальные эксплуатационные расходы по сравнению с другими отопительными системами;
-длительный срок службы без капитального ремонта;
-малые габариты и вес;
-в качестве источника низкопотенциальной теплоты могут использоваться грунт вода окружающий воздух.
Применение теплового насоса целесообразно:
-в качестве системы автономного обогрева и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений для теплоснабжения и горячего водоснабжения индивидуального жилья;
-для горячего водоснабжения (либо как побочный эффект отопительной функции либо как основная функция);
-для охлаждения помещений любого рода: для охлаждения и кондиционирования загородных домов для охлаждения кладовок хранилищ погребов охлаждения производственных помещений и технологического оборудования предприятий;
-для вентиляции коттеджа деревенского дома загородного дома для вентиляции промышленных помещений. Речь идет о так называемой контролируемой вентиляции: тепловой насос регенерирует тепло отточного воздуха и нагревает свежий воздух;
-для удаления из помещений излишней влажности. Данная функция может быть полезна в области хранения продуктов питания для хранения зерна фруктов овощей для хранения древесины – везде где необходимо сохранение определенного уровня влажности.
Основным достоинством теплового насоса является его высокая эффективность по сравнению со всеми видами котельных. Учитывая КПД выработки электроэнергии на ТЭЦ очевидно что применение теплового насоса в 12 - 25 раза выгоднее самых эффективных (газовых) котельных. Тепловой насос является исключительно энергоэффективной установкой: внедрение тепловых насосов позволит экономить до 268 кг угля 84 кг мазута 58 м3 газа на каждую произведенную Гкал тепла.
Применение и особенно производство тепловых насосов в нашей стране развивается с большим опозданием. Пионером в области создания и внедрения тепловых насосов в бывшем СССР был ВНИИхолодмаш. В 1986-1989 гг. ВНИИхолодмашем был разработан ряд парокомпрессионных тепловых насосов теплопроизводительностью от 17кВт до 115МВт двенадцати типоразмеров «вода-вода» (в том числе морская вода в качестве источника низкопотенциального тепла для тепловых насосов теплопроизводительностью 300 1000кВт) «вода-воздух» (тепловые насосы на 45 и 65кВт). Большая часть тепловых насосов этого ряда прошла стадию изготовления и испытания опытных образцов на пяти заводах холодильного машиностроения. Четыре типоразмера выпускались серийно (тепловые насосы теплопроизводительностью 14; 100; 300; 8500кВт).
3 Принцип действия теплового насоса
Теоретическая основа теплового насоса – это термодинамические циклы – круговые процессы в термодинамике т.е. такие процессы в которых начальные и конечные параметры определяющие состояние рабочего тела (давление объём температура энтропия) совпадают. Термодинамические циклы используются в тепловых машинах для превращения тепловой энергии в механическую работу а также для охлаждениянагрева при использовании обратного цикла. Тепловая машина состоит из рабочего тела которое и проходит цикл нагревателя и холодильника (с помощью которых меняется состояние рабочего тела).
Рисунок 2.2 – Схема контуров теплового насоса
Тепловой насос состоит из трёх контуров: так называемого земляного (реально это может быть воздушный водный или грунтовый контур) внутреннего и отопительного. В земляном контуре происходит отбор тепла (в разных моделях тепловых насосов температура земляного контура от -13 до +5ºС) которое внутренний контур «перекачивает» превращая его на подаче в отопительном контуре в температуру 55-65 ºС с помощью рабочего тела (хладагента).
Рисунок 2.3 – Схема теплового насоса
– конденсатор; 2 – дроссельный вентиль; 3 – испаритель; 4 – компрессор.
Кроме того во внутреннем контуре имеется:
-терморегулятор являющийся управляющим устройством;
-хладагент циркулирующий в системе (газ с определенными физическими характеристиками).
Хладагент под давлением через дроссельный вентиль поступает в испаритель где за счёт резкого уменьшения давления происходит испарение. При этом хладагент отнимает тепло у внутренних стенок испарителя а испаритель в свою очередь отбирает тепло у земляного контура за счёт чего происходит его постоянное охлаждение. Компрессор засасывает из испарителя хладагент сжимает его за счёт чего температура хладагента повышается и выталкивает в конденсатор. Кроме того в конденсаторе нагретый в результате сжатия хладагент отдаёт полученное тепло (температура порядка 85-125 ºС) в отопительный контур и окончательно переходит в жидкое состояние. Процесс повторяется вновь. При достижении необходимой температуры терморегулятор размыкает электрическую цепь и компрессор останавливается. При понижении температуры в отопительном контуре терморегулятор вновь включает компрессор. Хладагент в тепловых насосах совершает обратный цикл Карно.
тепловой здание насос
4 Выбор холодильного агента
Для эффективной работы теплонасосной установки выбор рабочего вещества имеет первостепенное значение. К хладагенту в теплонасосной установке предъявляются такие же требования к физическим и химическим свойствам как и в холодильных машинах.
Идеальное рабочее вещество характеризуется:
химической стабильностью;
химической инертностью по отношению к конструкционным материалам и смазочным маслам;
невоспламеняемостью;
низким давлением конденсации;
низким давлением кипения;
высокой эффективностью холодильного цикла.
Хотя ни одно вещество не обладает всеми выше упомянутыми характеристиками хладагент выбирают по наиболее важным из них.
К наиболее распространенным веществам относятся хладагенты марок R12 R22 R502.
Хладагент аммиак благодаря хорошим термодинамическим свойствам можно использовать во всех случаях где он допустим с учетом соблюдения соответствующих правил техники безопасности.
В последнее время в связи с ростом значимости теплонасосных установок повысился интерес к ряду других хладагентов в особенности к маркам R21 R113 R12B1 прежде всего для интервала высоких температур конденсации.
Для оценки максимально возможной температуры воды для систем отопления приводится максимально допустимая температура конденсации теплового насоса которая ограничена конструкцией компрессора. При приближении температуры конденсации теплового насоса к критической снижается термодинамическая эффективность цикла и резко ухудшается условие передачи теплоты к нагреваемой среде. Для достижения наиболее высоких температур необходимы рабочие вещества с существенно более высокими критическими температурами. Как правило эти вещества имеют и более низкие уровни давления.
Диапазон рабочих тел практически безграничен. Каждая жидкость способная испаряться в интервале давлений от 01 до 2 МПа при приемлемой температуре представляет интерес. Работа при низких давлениях пара ведет к непропорционально большим компрессорам.
Эти соображения составляют диапазон возможных хладагентов от R13B1 до R40 из которого и подбираются подходящие рабочие тела. Все эти вещества весьма близки по степени сжатия и объемному расходу так что окончательный выбор делается на основе соображений безопасности энергетической эффективности и стоимости.
С точки зрения безопасности такие горючие вещества как пропилен пропан метилхлорид исключаются из рассмотрения. Их нельзя применять в тех случаях когда не может быть обеспечена удовлетворительная техническая эксплуатация в частности при теплоснабжении жилищ.
Аммиак нежелателен из-за его токсичности которая выше только у сернистого ангидрида. Несмотря на это аммиак все же применяется довольно широко в домашних холодильниках где накоплен немалый опыт эксплуатации.
Наиболее приемлемым являются негорючие нетоксичные галоидоуглеродные соединения среди которых можно сделать выбор. Для домашних абсорбционных установок аммиак остается предпочтительным.
Химическая стабильность имеет существенное значение для тепловых насосов. В холодильниках и кондиционерах рабочие жидкости применяют уже много лет но в тепловых насосах рабочие температуры существенно выше.
Разрушение хладагента в основном происходит на выходе из компрессора в наиболее горячей точке цикла. Здесь металлические поверхности играют роль катализатора разложения хладагента в смеси с небольшим количеством масла движущегося с большой скоростью. Моделировать такие условия в опытах с запаянными трубками или других испытаниях на совместимость очень трудно. Следует опираться на прямой опыт эксплуатации который даст возможность указать максимальную температуру длительной выдержки для хладагентов.
Продукты разложения хладагентов обычно имеют кислотный характер. Они оказывают вредное действие на металлические детали и ограничивают ресурс машины.
R134a представляет собой не разрушающий озоновый слой хладагент предназначенный для замены R12 в среднетемпературных агрегатах. R134a обладает нулевым потенциалом разрушения озонового слоя а его потенциал глобального потепления составляет 1300 что гораздо ниже чем ПГП R12 равного 8500. R134a не воспламеняется во всем диапазоне температур эксплуатации. Однако при сжатии воздухом R134a может образовывать горючие смеси. По этой причине хладагент нельзя смешивать воздухом для проведения испытаний под давлением на предмет выявления утечек. В рамках программы PAFT завершено исследование токсичности R134а. Этот фреон – идеальный хладагент для областей применения где особое значение придается безопасности и постоянству эксплуатационных характеристик.
Хладагент рекомендуется применять в системах кондиционирования воздуха (с центробежными и объемными компрессорами) охладителях холодильных системах со средними температурами испарения бытовых холодильниках автомобильных и транспортных системах кондиционирования воздуха. В среднетемпературном оборудовании R134a обладает эксплуатационными характеристиками близкими R12.
Таким образом для нашего случая наиболее приемлемый вариант хладагент – R134a.
5 Выбор источника низкопотенциального тепла
Применение тепловых насосов всегда требует не только затрат энергии на привод но и дополнительных источников тепла. Общедоступным источником низкопотенциальной теплоты является атмосферный воздух который широко используют для малых теплонасосных установок. Однако низкие значения температуры воздуха теплоемкости и коэффициента теплоотдачи не позволяет достичь приемлемых показателей энергетической эффективности крупных установок в частности теплонасосных станций к испарителям которых требуется подводить большие тепловые потоки.
Эффективность теплового насоса во многом зависит от выбора источника низкопотенциальной теплоты так как повышение эффективности происходит при снижении разности температуры конденсации и температуры кипения рабочего вещества.
Для нашего случая источником теплоты служит грунт.
Грунт как источник тепла
Диапазон температур приповерхностного -5 +17 °C грунта на глубине ок. 1 м.
Диапазон температур в более глубоких +8 +12 °C слоях (ок. 15 м)
Область применения рассольно-водяных -5 +25 °C тепловых насосов (SW-WP).
круглогодично (ограничение по поверхности или формациям грунтов)
Возможность использования
грунтовой тепловой коллектор грунтовые тепловые зонды и т.п.
рассол на основе моноэтиленгликоля с классом опасности для воды WGK 1 (в целом для воды не опасен)
трубопроводная система и циркуляционный насос
строительные мероприятия
погодные воздействия (регенерация)
Указания по расчету - грунт как источник тепла
Грунтовой тепловой коллектор должен быть рассчитан на холодильную мощность теплового насоса. При замене устаревшего теплового насоса на новую модель следует проверить мощность коллектора и при необходимости согласовать с новой холодильной мощностью.
Энергия аккумулированная в грунте поступает почти исключительно через его поверхностный слой. При этом основными поставщиками энергии являются осадки и солнечное излучение. Приток тепла изнутри земли менее 01 Втм2 и им можно пренебречь. Транспорт тепла в грунте осуществляется почти исключительно за счет теплопроводности причем коэффициент теплопроводности грунта увеличивается с повышением содержания влаги. Так же как и теплопроводность теплоаккумулирующая способность грунта определяется главным образом содержанием влаги в грунте. Замерзание содержащейся в грунте влаги приводит к заметному повышению количества
получаемой энергии поскольку скрытая теплота таяния составляющая ок. 009 кВтчкг очень высока. Таким образом образование льда вокруг проложенных в грунте змеевиков вовсе не является недостатком.
6Рассол – теплоноситель земляного контура
В качестве теплоносителя первичного – земляного контура чаще всего применяется рассольная жидкость.
Концентрация рассола.Во избежание обмерзания испарителя в воду на стороне источника тепла следует добавлять антифриз. При прокладке змеевиков в грунте температуры возникающие в холодильном контуре требуют защиты от замораживания при -14 °C. Применяется антифриз на основе моноэтиленгликоля. Концентрация рассола при прокладке в грунте составляет от 25% до максимум 30%.
Температура замерзания. Концентрация рассола определяется запланированным диапазоном рабочих температур.
Рисунок 2.4 Кривая замерзания смеси воды с моноэтиленгликолем в зависимости от концентрации
Заполнение установки. Заполнение установки должно обязательно осуществляться в следующей последовательности:
смешивание в сосуде антифриза с водой до необходимой концентрации
проверка концентрации предварительно составленной смеси воды и антифриза при помощи контрольного прибора для этиленгликоля
заполнение рассольного контура (мин. 2 бар макс. 25 бар)
удаление воздуха из установки (установить постоянный воздушник)
Опыт показывает что заполнение рассольного контура водой и последующая добавка антифриза не дают гомогенной смеси!
7 Тепловой расчет теплового насоса
Для данного здания выбираем тепловой насос марки ТН-110. Его характеристики:
Минимальная выходная тепловая мощность (кВт) – 150;
Коэффициент выработки – 4;
Потребляемая мощность (кВт) – 50;
Рабочая температура воды (0С) -70;
Уровень звуковой мощности (дБа) – 55;
Расход сетевой воды при внутреннем перепаде давлений м3ч – 6;
Расход рассола при внутреннем перепаде давлений м3ч – 16;
Хладоген общий вес загрузки –
Габаритные размеры (м)
Произведем его расчет.
- теплопроизводительность
- температура теплоотдатчика (конденсата) на входе в испаритель
- температура теплоотдатчика (конденсата) на выходе из испарителя
- температура теплоприемника на входе в конденсатор
- температура теплоприемника на выходе из конденсатора
- разность температур между греющей и охлаждающей средой в испарителе
В реальных циклах тепловых насосов на вход в компрессор должен подаваться пар без примеси жидкости. Поэтому пар перед компрессором должен быть несколько перегретым и точка 1 должна находится не на линии насыщения а правее ее.
Потери давления из-за трения в соединительных трубопроводах между конденсатором и дросселем вызывают частичное испарение фреона. Если на вход дросселя поступает парожидкостная смесь эффективность его работы снижается. Поэтому жидкость после конденсатора дополнительно переохлаждают так чтобы точка 3 находилась не на линии насыщения а левее ее. Это также улучшает работу теплового насоса так как снижает долю пара поступающего в испаритель что приводит к меньшему расхода фреона в цикле.
Переохлаждение жидкости в конденсаторе невозможно так как это требует более высокого температурного напора между фреоном и горячим теплоносителем а значит снижения температуры горячего теплоносителя (что невозможно по требованиям к получаемому теплоносителю) или повышения давления и температуры конденсации фреона (что значительно удорожит стоимость основного компонента теплового насоса – компрессора). Перегрев пара в испарителе также невозможен так как температуру холодного теплоносителя изменить нельзя поэтому для перегрева необходимо понижать температуру испарения а значит увеличивать степень повышения давления в компрессоре.
Переохлаждение жидкости и перегрев пара совмещают в дополнительном промежуточном теплообменнике где горячий фреон после конденсатора нагревает холодный фреон после испарителя (рис.2.5)
Если горячий теплоноситель вырабатывается для водоснабжения то есть поступает на вход намного холодней чем выходит из теплового насоса переохлаждение жидкости возможно в дополнительном теплообменнике – охладителе который устанавливается после конденсатора.
Рисунок 2.5 Принципиальная схема теплового насоса с промежуточным теплообменником и охладителем
tв1 tв2 tн tн2 –температуры высокопотенциального и низкопотенциального теплоносителя на входе и выходе
Процесс 1-2 – необратимый политропный процесс сжатия паров хладогента в компрессоре;
Процесс 2-3 – изотермическая конденсация хладогента в конденсаторе и отдача теплоты высокопотенциальному теплоносителю;
Процесс 3-4- изотермические процессы в промежуточном теплообменнике;
Процесс 4-5 – необратимый адиабатический процесс расширения хладогента в дроссельном вентиле;
Процесс 5-1 – изотермическое испарение хладогента в испарителе за счет теплоты отобранной у холодного
Рисунок 2.6 Цикл теплового насоса с промежуточным теплообменником и охладителем
Значения параметров в характерных точках процесса
Термодинамический расчет теплового насоса
Температура испарения
Температура конденсации
Удельная холодопроизводительность
Тепло отводимое от конденсатора
Тепло отводимое от охладителя
Массовый расход рабочего агента
Объемная производительность компрессора
Расчетная тепловая нагрузка испарителя
Расчетная тепловая нагрузка охладителя
Удельная работа компрессора
Удельный расход электроэнергии на единицу выработанного тепла
Электрическая мощность компрессора
Коэффициент трансформации
Средняя температура низкотемпературного теплоотдатчика
Средняя температура полученного тепла
Коэффициент работоспособности тепла
Эксергетический КПД установки
8 Расчет элементов теплового насоса
8.1 Расчет испарителя
В качестве испарителя конденсатора и промежуточного теплообменника выберем теплообменник с U-образными трубами. В кожухотрубчатых аппаратах этой конструкции обеспечивается свободное удлинение труб что исключает возможность возникновения температурных напряжений.
Рисунок 2.7 – Теплообменник с U-образными трубами
Такие аппараты (рис. 2.7) состоят из кожуха 2 и трубного пучка имеющего одну трубную решетку 3 и U-образные трубы 1. Трубная решетка вместе с распределительной камерой 4 крепится к кожуху аппарата на фланце.
Рисунок 2.8 Схема теплообмена в испарителе
Для обеспечения раздельного ввода и вывода циркулирующего по трубам теплоносителя в распределительной камере предусмотрена перегородка 5.
Теплообменники типа U являются двухходовыми по трубному пространству и одно- или двухходовыми по межтрубному пространству. В последнем случае в аппарате установлена продольная перегородка извлекаемая из кожуха вместе с трубным пучком. Для исключения перетекания теплоносителя в зазорах между кожухом аппарата и перегородкой у стенки кожуха устанавливают гибкие металлические пластины или прокладку из прорезиненного асбестового шнура уложенную в паз перегородки.
В аппаратах типа U обеспечивается свободное температурное удлинение труб: каждая труба может расширяться независимо от кожуха и соседних труб. Разность температур стенок труб по ходам в этих аппаратах не должна превышать 100С. В противном случае могут возникнуть опасные температурные напряжения в трубной решетке вследствие температурного скачка на линии стыка двух ее частей.
Преимущество конструкции аппарата типа U – возможность периодического извлечения трубного пучка для очистки наружной поверхности труб или полной замены пучка. Однако следует отметить что наружная поверхность труб в этих аппаратах неудобна для механической очистки.
Поскольку механическая очистка внутренней поверхности труб в аппаратах типа U практически невозможна в трубное пространство таких аппаратов следует направлять среду не образующих отложений которые требуют механической очистки.
Внутреннюю поверхность труб в этих аппаратах очищают водой водяным паром горячими нефтепродуктами или химическими реагентами. Иногда используют гидромеханический способ (подача в трубное пространство потока жидкости содержащей абразивный материал твердые шары и др.).
Один из наиболее распространенных дефектов кожухотрубчатого теплообменника типа U – нарушение герметичности узла соединения труб с трубной решеткой из-за весьма значительных изгибающих напряжений возникающих от массы труб и протекающей в них среды. В связи с этим теплообменные аппараты типа U диаметром от 800мм и более для удобства монтажа и уменьшения изгибающих напряжений в трубном пучке снабжают роликовыми опорами.
Произведем тепловой расчет испарителя – U-образного теплообменника горизонтального типа.
Исходные данные к расчету:
давление греющего конденсата
температура конденсата на входе
температура конденсата на выходе
давление нагреваемого фреона
Расход греющего конденсата поступающего в испаритель из уравнения теплового баланса:
Количество теплоты передаваемое греющим конденсатом в испарителе:
Требуемая площадь поверхности теплообмена может быть определена из уравнения теплопередачи:
Значение температурного напора при принятых исходных данных:
Коэффициент теплопередачи примем в первом приближении . Требуемая площадь поверхности в этом случае:
С учетом площади поверхности предварительно принимаются основные размеры испарителя. Приняв шахматное расположение труб ( и ) с коэффициентом заполнения трубной доски и скоростью движения конденсата в трубах можно определить число параллельных труб по ходу конденсата:
При двухходовом движении воды общее число трубных концов развальцованных в трубной доске:
Площадь трубной доски занятая трубами:
Для определения коэффициента теплоотдачи от пара к стенке труб необходимо сначала установить режим движения пленки конденсата.
Значение числа Рейнольдса для пленки конденсата на нижней кромке поверхности:
где - количество теплоты передаваемое греющим конденсатом;
- средняя активная длина труб;
- кинематическая вязкость фреона.
Поскольку то средний коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к пару:
Физические параметры конденсата движущегося внутри труб принимаются при следующем значении температуры:
Число Рейнольдса в этом случае:
Средний коэффициент теплоотдачи от конденсата к стенке труб:
Коэффициент теплопередачи:
Погрешность полученного значения составляет 1% что допустимо.
Определим толщину стенки сварной цилиндрической обечайки горизонтального аппарата работающего под внутренним давлением.
материал обечайки – сталь марки Ст3;
проницаемость материала обечайки в среде ( );
внутренний диаметр ;
обечайка без отверстий;
продольный сварной шов ручной стыковой двусторонний ();
поправочный коэффициент .
Расчетное давление в нижней части обечайки с учетом гидростатического давления столба жидкости определяем по формуле:
Номинальное допускаемое напряжение для стали марки Ст3 находим по графику .
Допускаемое напряжение определяем по формуле:
Определим отношение определяющих параметров и с учетом коэффициента :
Номинальную расчетную толщину стенки обечайки для данного отношения определяем по формуле:
Выбираем прибавку на округление толщины стенки (до ближайшего большего размера по сортаменту) .
Суммарную прибавку к номинальной толщине стенки при определяем по формуле:
Толщину стенки обечайки с учетом прибавок определяем по формуле:
т.е. условие выполнено.
Допускаемое давление в обечайке определяем по формуле:
Определим высоту плоской круглой трубной решетки типа II в аппарате испарителя.
давление конденсата ;
число труб на диаметре ;
трубы размещены в решетке и закреплены в ней развальцовкой;
материал решетки – сталь ();
Номинальную расчетную высоту решетки снаружи определяем по формуле выбрав значения величин по таблице :
Коэффициент ослабления решетки отверстиями определяем по формуле:
Номинальную расчетную высоту решетки посередине определяем по формуле выбрав значение величин и в ней по таблице: и :
С учетом прибавок на коррозию на округление размеров а также из конструктивных соображений принимаем и .
8.2 Расчет конденсатора
Произведем тепловой расчет конденсатора – U-образного теплообменника горизонтального типа (аналогичный расчету испарителя).
Рисунок 2.9 Схема теплообмена в конденсаторе
давление нагреваемой отопительной воды
температура воды на входе
температура воды на выходе
давление греющего фреона
температура фреона на входе в конденсатор
температура фреона на выходе из конденсатора
Расчет конденсатора выполняется аналогично испарителю и результаты сведены в таблицу 2.3.
8.3 Расчет охладителя
Произведем тепловой расчет охладителя – U-образного теплообменника горизонтального типа (аналогичный расчету испарителя). В охладителе осуществляется первоначальный нагрев воды теплом уже остывшего фреона после конденсатора.
Рисунок 2.10 Схема теплообмена в охладителе
Расчет охладителя выполняется аналогично испарителю и результаты сведены в таблицу 2.3.
8.4 Расчет промежуточного теплообменного аппарата
В промежуточном теплообменнике процессов испарения и конднесации пара нет. В промежуточном теплообменнике теплота от более горячего жидкого фреона передается более холодному перегретому пару фреона. Схема теплообмена в промежуточном теплообменнике – на рис. 2.8. Расчет теплообменника производится аналогично испарителю и представлен в таблицу 2.3.
Рисунок. 2.10. Схема теплообмена в промежуточном теплообменнике
температура фреона на выходе из охладителя
температура фреона на входе в испаритель
Результаты расчета теплообменных аппаратов теплового насоса
Промежуточный теплообменник
Расход греющего теплоносителя поступающего в ТМО кгс
Количество теплоты передаваемое греющим теплоносителем холодному кВт
температурный напор 0С
Коэффициент теплопередачи
Площадь поверхности теплообмена м2
шахматное расположение трубмм
число параллельных труб по ходу конденсата шт
Число трубных концов развальцованных в трубной доскешт
Площадь трубной доским2
Внутренний диаметр обечайки м
Толщина стенки обечайки мм
Число труб на диаметре шт
Высота решетки снаружи мм
Высота решетки внутри мм
10 Компановка теплового насоса
Рисунок 2.12 Компановка теплового насоса
ДВ – электродвигатель компрессора; КМ – компрессор; К – конленсатор; И- испаритель; ПТО – промежуточный теплообменник; ОХ- охладитель; ЩУ – щиты управления; Н – насос жидкого фреона; Д - дроссель.
ТЕПЛОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА
1. Компановка теплонасосной утсановки
Основное оборудование:
Тепловой насос: 150 кВт - 2 шт;
Буферная накопительная емкость;
Напольный накопительный водонагреватель;
Функциональные возможности: Отопление помещений (радиаторы) подготовка горячей воды
Способ отбора тепла: Вертикальный коллектор (скважины)
Рисунок 3.1 Компановка теплонасосной установки
-Тепловой насос; 2- Расширительный бак рассольного контура; 3- система коллекторов рассольного контура; 4- Циркуляционный насос рассольного контура; 5- Циркуляционные насосы монтажа; 6- Расширительный бак в контуре отопления и горячего водоснабжения; 7- Буферный накопитель; 8- Сетевой насос отопления; 9- Накопительный водонагреватель; 10- Сетевой насос горячего водоснабжения; 11- Регулятор тепловой насоса; 12 – датчик температуры обратной сетевой воды; 12 – датчик температуры наружного воздуха.
2.Грунтовой тепловой коллектор
Глубина прокладки. Температуры грунта на глубине 1 м могут достигать точки замерзания и без утилизации грунтового тепла.
На глубине 2 м минимальная температура составляет ок. 5 °C. С увеличением глубины эта температура возрастает однако уменьшается и тепловой поток от поверхности грунта. При этом уже не гарантируется оттаивание обледенения весной. Поэтому минимальная глубина прокладки должна составлять 12 м и не превышать максимальной величины 15 м (в траншеях с максимальной глубиной 125 м).
Шаг прокладки. При определении шага прокладки следует иметь в виду что ледяные цилиндры образующиеся вокруг подземных змеевиков не должны растаться друг с другом. Это обеспечивается в том случае когда шаг прокладки составляет примерно от 07 м до 08 м.
Длина труб. Поскольку площадь прокладки очень сильно зависит от выбранного шага прокладки при расчете следует исходить из необходимой длины труб. Ее определение может быть выполнено поэтапно следующим образом:
Определение часового теплопотребления дома в рабочей точке N (расчет теплопотребления) - 138270+148517=286787 Вт
Определение необходимой при этом температуры прямой сетевой воды
Определение минимальной температуры рассола (в частности за основу может быть принята температура -2 °C)
Определение холодильной мощности теплового насоса или мощность отбираемая тепловым насосом из грунта в рабочей точке тепловая мощность теплового насоса; электрическая мощность потребляемая тепловым насосом в расчетной точке.
Определение мощности отбираемой погонным метром трубы в зависимости от характера грунта: глинистый грунт (влажный) q& = 0065 кВтм
Расчет необходимой длины труб
Количество тепловых зондов. Длина тепловых зондов от 40 до 100м. Принимаем 15 тепловых зондов длиной 100м.
Площадь прокладки где расстояние между зондами.
Фактический интервал между коллекторными трубами рассчитывается следующим образом:
Материал труб диаметр труб. Для коллекторов должны применяться полиэтиленовые трубы PE 80 (Pу 125) 50 x 29 мм по стандартам DIN 8074 и 8075.
Прокладка. Трубные змеевики при помощи коллекторов прямой и обратной сетевой воды должны быть подключены или проложены в соответствии со следующим эскизом так чтобы длины рассольных змеевиков были одинаковы.
Расстояние между зондами должно составлять не менее 5 м при длине отдельных тепловых зондов от 40 до 50 м и не менее 6м при длине отдельных подземных тепловых зондов от 50 до 100м чтобы обеспечивалось их малое взаимное влияние и летняя регенерация. При необходимости установки нескольких зондов они должны размещаться не параллельно а перпендикулярно потоку грунтовых вод.
3 Расчет рассольного контура
При прокладки рассольного контура необходимо иметь в виду следующее рис. 3.2:
Каждый рассольный контур снабжается запорным вентилем.
Все рассольные контуры должны иметь одинаковую длину чтобы обеспечивать равномерное их омывание и одинаковую отбираемую мощность.
Подземные тепловые коллекторы должны устанавливаться по возможности за несколько месяцев до отопительного сезона чтобы обеспечивалась усадка грунта.
Рисунок 3.2 Гидравлическое подключение рассольных змеевиков
Гибкие соединительные шланги прокладывать по возможности с развязывающей петлей; 20 Запорная задвижка с ручным приводом; 21 Запорная задвижка с ручным приводом и опорожнением; 23 Предохранительный клапан; 42 Рассольный насос; 43 Раздаточный рассольный коллектор (рисунок 3.3); 44 Сборный рассольный коллектор; 45 Подземные коллекторы подземные тепловые зонды.
Шахта для коллекторов прямой и обратной сетевой воды должна располагаться в верхней точке участка.
В верхней точке рассольного змеевика должно устанавливаться устройство для удаления воздуха.
Рисунок 3.3 Раздаточный и сборный коллектора рассола
Все рассольные трубопроводы находящиеся в доме и проходящие через стены дома должны снабжаться паронепроницаемой изоляцией во избежание отпотевания.
Все рассольные трубопроводы должны выполняться из коррозионностойкого материала.
Параллельное включение нескольких рассольных змеевиков: длина каждого змеевика не должна превышать 100 м.
Рассольный коллектор и коллектор обратной сетевой воды должны устанавливаться вне дома.
Рассольный насос и расширительный сосуд установки теплового насоса должны по возможности устанавливаться вне здания. При установке внутри здания эти узлы должны снабжаться паронепроницаемой изоляцией во избежание образования конденсата и льда.
Расстояние прокладки рассольных трубопроводов от линий водопровода каналов и зданий должно составлять 15 м во избежание повреждений при замораживании. Если из строительных соображений указанное расстояние не может быть выдержано трубопроводы в этой зоне должны быть в достаточной степени снабжены тепловой изоляцией.
Площадь занимаемая подземными тепловыми коллекторами не должны застраиваться а поверхность грунта над ними не должна уплотняться.
Следует соблюдать минимальный радиус изгиба труб по данным изготовителя.
Рисунок 3.4 Конструкция системы подачи рассола
Двойной ниппель; 2. Тройник; 3. Переходной ниппель; 4. Переходной ниппель; 5. Шаровой кран; 6. Полуштуцерное соединение; 7. Прокладка; 8. Циркуляционный насос; 9. Большой воздушник; 10. Коллекторная траверса(воздушник предохранительный клапан); 11. Расширительный сосуд
3.1 Расчет объема рассола
Объемный расход рассола должен быть согласован с мощностью теплового насоса и должен обеспечиваться рассольным циркуляционным насосом. Величина объемного расход рассола определяется исходя из того что расход рассола (л100м трубы) при размере трубы 50 равен 384 литра. То объемный расход рассола будет равен
3.2 Выбор рассольного циркуляционного насоса
Расчет рассольных циркуляционных насосов относится только к длинам змеевиков не превышающим 100 м и к указанному числу рассольных змеевиков!
Наряду с объемным расходом необходимо учитывать гидравлические сопротивления в контуре рассольной установки и технические данные изготовителя насоса. При этом потери давления в последовательно включенных трубопроводах встроенных устройствах и теплообменниках должны суммироваться. Гидравлическое сопротивление для смеси воды с антифризом (25%) по сравнению с водой должно приниматься бльшим с поправочным коэффициентом от 15 до 17.
Выбираем насос рассольного контура зная массовый расход рабочего агента
Принимаем циркуляционный насос рассольного контура: Wilo – Strators 651-9
Рисунок 3.5. Характеристики насосов серии Wilo – strators
Основные технические характеристики
Подключение к сети 3~400 В 50 Гц
Входное давление макс. 1 бар
Температура жидкости макс. от +5 °C до +35 °C
Рабочее давление макс. 6 бар
Подключение со всасывающей и напорной сторон Rp 1
3.3 Выбор расширительного бака рассольного контура
При отборе тепла исключительно из грунта могут возникать температуры рассола примерно от -5 °C до +20 °C. Вследствие таких температурных колебаний для оборудования источника тепла требуется расширительный сосуд с подпором 05 бар. Максимальное избыточное давление составляет 25 бар. Принимаем расширительный сосуд объемом 50литров MAG50.
4. Расчет и выбор оборудования контура отопления
4.1 Выбор сетевого насоса отопления
Сетевой насос системы отопления подбирается исходя из расхода и высоты подъема (; ). Подбираем насос Wilo – Stratos GIGA 401-393
Рисунок 3.6. Характеристики насосов серии Wilo – Stratos GIGA
Высокоэффективные линейные насосы с электронно-коммутируемым мотором и электронной регулировкой мощности в конструкции с сухим ротором. Исполнение в качестве одноступенчатого низконапорного центробежного насоса с фланцевым соединением и скользящим торцевым уплотнением.
Перекачивание воды систем отопления (согласно VDI 2035) холодной воды и водогликолевой смеси без абразивных веществ в системах отопления кондиционирования и охлаждения.
Обозначение Wilo-Stratos GIGA 401-3930
Stratos Высокоэффективный насос
GIGA Одинарный линейный насос
Номинальный внутренний диаметр фланца DN
-39 Диапазон номинальной высоты подачи в [м]
Номинальная мощность мотора P2 в кВт
Инновационный высокоэффективный насос для наивысшего общего КПД на основе нового дизайна сухого ротора Wilo
Высокоэффективный электронно-регулируемый мотор (коэффициент полезного действия выше IE4 предельных значений согласно IEC TS 60034-31 издание 1)
Новая оптимально подходящая к технологии электронно-регулируемых моторов гидравлика
Встроенная электронная регулировка мощности
Чрезвычайно компактный и не требующий много места дизайн
Простое управление благодаря надежной технологии «красная кнопка» и дисплея
Различные виды регулировки Δp-c Δp-v PID и n-const. (ручной режим управления)
Диапазон регулирования в три раза шире чем при обычных электронно-регулируемых насосов
Аналоговые интерфейсы 0-10 В 2-10 В 0-20 мА 4-20 мА
Опциональные интерфейсы для связи с шиной посредством штепсельных IF-модулей
Встроенное управление работой сдвоенного насоса с включением насоса пиковой нагрузки оптимированным по КПД
Два конфигурируемых сигнальных реле для сигнализации рабочего состояния и неисправности
Система обращения с неисправностями согласованная для систем отопления и кондиционирования
Активируемая блокировка доступа к насосу
Встроенная полная защита мотора
Высокая степень защиты от коррозии благодаря катафорезному покрытию.
Серийный дренаж конденсата
Ножки насоса с резьбовым отверстием для монтажа на фундаменте
Допустимый диапазон температур перекачиваемой среды от -20 °C до +140 °C
Подключение к сети 3~400 В (±10 %) 50 Гц60 Гц; 3~380 В (-5 %+10 %) 50 Гц60 Гц
Макс. рабочее давление 16 бар до +120 °C 13 бар до +140 °C
4.2 Выбор циркуляционных насосов монтажа
В качестве циркуляционных насосов систем отопления и горячего водоснабжения примем насосы Wilo – Top E 40-1-10
Рисунок 3.7. Характеристики насосов серии Wilo-top-e
Циркуляционный насос с мокрым ротором с резьбовым или фланцевым соединением и автоматической регулировкой мощности
Системы отопления и промышленные циркуляционные системы
TOP-E Энергоэкономичный насос (с резьбовым или фланцевым соединением) электронно регулируемый
Номинальный внутренний диаметр для подсоединения
-10 Диапазон номинального напора [м]
Особенностипреимущества продукции
Бесступенчатое регулирование мощности и несколько регулирующих функций для энергоэкономичного режима работы (до 50% экономии электроэнергии по сравнению с нерегулируемыми насосами систем отопления)
Режим работы «Autopilot» для автоматического снижения частоты вращения благодаря самообучающейся системе с нечеткой логикой.
Простое управление за счет серийно встроенного дисплея и панели ручного управления (однокнопочное управление).
Возможность дистанционного управления функциями насоса и их дистанционного запроса при помощи IR-модуляIR-монитора Wilo
Дополнение системы за счет дополнительного коммуникационного модуля LON и PLR
Допустимый диапазон температур от +20° C до +110° C
Резьбовое- или фланцевое соединение (в зависимости от типа) Rp 1 до DN 100
Макс. рабочее давление при стандартном исполнении: 610 бар или 6 бар (специальное исполнение: 10 бар или 16 бар)
Ручной режим управления (n=постоян.)
Δp-c для постоянного перепада давления
Δp-v для переменного перепада давления
Δp-T для температурно-зависимого перепада давлений (программируется через IR-модуль IR-монитор или LON)
Настройка режимов работы
Настройка требуемого перепада давления
Настройка автоматического режима снижения частоты вращения
Настройка частоты вращения (ручное переключение)
Автоматическое управление
Бесступенчатая регулировка мощности в зависимости от режима работы
Автоматический режим снижения частоты вращения
Функция разблокирования
Полная защита мотора со встроенной электронной системой размыкания
Сигнализация и индикация
Обобщенная сигнализация неисправности (беспотенциальный размыкающий контакт)
Индикатор неисправности
ЖК дисплей для индикации параметров насоса и кодов ошибок
Инфракрасный интерфейс для беспроводного обмена данными с IR-модулемIR-монитором
Последовательный цифровой интерфейс PLR для подключения к автоматизированной системе управления зданиями через интерфейсный преобразователь WILO или специальные модули связи; Возможно с IF-модулями (принадлежности)
Последовательный цифровой интерфейс LON для подключения к сети Возможно с IF-модулями (принадлежности)
Управление сдвоенными насосами (сдвоенный насос или два одинарных насоса)
Режим работы «основнойрезервный» (автоматическое переключение насосов по сигналу неисправностипо таймеру: Возможны различные комбинации с IF-модулями (принадлежности)
Работа двух насосов (включение и выключение при пиковой нагрузке с оптимизацией по КПД): Возможны различные комбинации с IF-модулями (принадлежности)
4.3 Расширительный сосуд в контуре теплового насоса
В результате разогрева (расширения сетевой воды) в контуре теплового насоса происходит повышение давления. При этом расширительный сосуд включенный в контур котла при плотно закрытом смесителе (бивалентные установки) оказывается бездействующим. По этой причине необходим второй расширительный сосуд. Он рассчитывается на весь объем установки (тепловой насос накопитель радиаторы отопления котел).
Принимает расширительный сосуд MAG50 объемом 50л.
4.4 Предохранительный клапан в контуре теплового насоса
При заполнении или при разогреве в отопительной системе может возникать недопустимо высокое давление. Поскольку предохранительный клапан в контуре котла при закрытом смесителе (бивалентные установки) оказывается бездействующим необходима установка второго предохранительного клапана
Во избежание подмешивания из других контуров отопления в отдельные отопительные контуры должны устанавливаться обратные клапаны. Если в одном из водяных контуров установлено более одного насоса рециркуляции то на каждом насосе рециркуляции должен быть смонтирован обратный клапан. Необходимо обратить внимание на плотность обратных клапанов и отсутствие шума при протекании через клапан воды.
4.6 Перепускной клапан
При наличии отключаемого протока сетевой воды связанного с действием вентилей на радиаторах отопления или клапанов термостатов в байпасную линию сетевой воды позади сетевого насоса должен быть установлен перепускной клапан. Таким образом достигается гидравлическая развязка теплового насоса и отопительной установки. Это обеспечивает минимальный расход сетевой воды через тепловой насос и тем самым предотвращает отказы (например повышения давления). Перепускной клапан должен обеспечивать пропуск минимального расхода теплового насоса.
4.7 Буферный накопитель
В рассольно-водяных и водно-водяных тепловых насосах буферный накопитель может устанавливаться на прямой воде или в чисто моновалентном режиме – и на обратной сетевой воде. При определенных обстоятельствах для рассольно-водяных и водноводяных тепловых насосов можно отказаться от буферного накопителя если отдельные контуры отопления спроектированы с достаточным запасом. При небольших размерах контуров отопления которые в переходной сезон включаются только поотдельности гидравлическое сопротивление отопительного контура возрастает настолько что большая часть воды протекает через перепускной клапан. В результате повышается температура прямой сетевой воды и тепловой насос отключается еще до того как прогреется помещение. Исходя из требования EVU о том чтобы тепловой насос мог включаться всего три раза в течение часа прямой запуск теплового насоса может оказаться невозможным. В установках с буферными накопителями повышение температуры прямой сетевой воды задерживается за счет зарядки накопителя. По истечении этого времени прямой запуск теплового насоса как правило снова оказывается возможным.
Помимо того буферный накопитель улучшает среднегодовую эффективность (годовой показатель выработки) поскольку тепловой насос имеет бльшую наработку.
Принимаем буферный накопитель reflex PFH объемом 4000 л
Используется данный накопитель для накопления теплоносителя;
резервуар изготовлен из высококачественной стали S235JRG2 (RSt 37-2);
мягкая полиуретановая теплоизоляция толщиной 90 мм с белой плёночной облицовкой;
внутренняя поверхность необработанная внешняя - полимерное покрытие;
допустимое избыточное рабочее давление 3 бар;
допустимая рабочая температура 95 °С.
Рисунок 3.8 Буферный накопитель
5. Расчет и выбор оборудования контура горячего водоснабжения
5.1 Выбор сетевого насоса горячего водоснабжения
Сетевой насос системы горячего водоснабжения подбирается исходя из расхода и высоты подъема (; ). Подбираем насос Willo – Stratos GIGA 401-393
5.2 Накопитель горячего водоснабжения для отопительных тепловых насосов
Накопитель горячего водоснабжения служит для подогрева воды используемой в санитарных целях. Подогрев осуществляется сетевой водой косвенно через встроенную трубную спираль.
Накопитель для горячего водоснабжения выбирается по объему. Расход воды на горячее водоснабжение здания равен 4500 м3час. Так как нагрузка горячего водоснабжения носит случайный характер то накопитель для горячего водоснабжения можно принять из расчета 30% расхода воды на горячее водоснабжение т.е. 1500м3час. Принимаем накопитель reflex PFHW объемом 1500 л.
Используется данный накопитель для накопления теплоносителя резервуар изготовлен из высококачественной стали S235JRG2 (RSt 37-2);
дополнительный встроенный змеевик;
допустимое избыточное рабочее давление: 6 бар;
допустимая рабочая температура:
накопитель 95 °C; змеевик 110 °C
Рисунок 3.9 Накопительный водонагреватель
Регулирование. Накопитель серийно оснащается датчиком с соедини-
тельным проводом длиной примерно 5 м который подключается непосредственно к регулятору теплового насоса. Настройка температуры и управляемый по времени подогрев и поддержание температуры с обогревом фланцев осуществляется регулятором теплового насоса. При настройке температуры горячего водоснабжения необходимо учитывать явление гистерезиса. Кроме того измеренная температура несколько повышается поскольку процессы термического выравнивания в накопителе требуют некоторого времени после завершения подогрева воды горячего водоснабжения.
Место установки. Накопитель можно устанавливать только в защищенном от промерзания помещении. Установка и ввод в эксплуатацию должны осуществляться сертифицированной монтажной фирмой.
Подключение по воде. Подключение холодной воды должно выполняться (см. рис. 3.10). Все присоединительные линии должны подключаться резьбовыми соединениями. Поскольку при наличии трубопровода рециркуляциивозникают высокие потери при простое такой трубопровод должен подключаться только при широко разветвленной сети питьевой воды. Если рециркуляция необходима она должна оснащаться автоматическим устройством прерывающим режим рециркуляции.
Во избежание неконтролируемого разогрева или охлаждения накопителя на присоединении сетевой воды обязательно должен быть предусмотрен обратный клапан.
Сбросной трубопровод предохранительного клапана в подводящую линию холодной воды должен всегда оставаться открытым. Эксплуатационная готовность предохранительного клапана должна время от времени проверяться путем продувки.
Предохранительный клапан. Установка должна быть оснащена неотключаемым от накопителя предохранительным клапаном прошедшим типовые испытания. Между накопителем и предохранительным клапаном не должно устанавливаться никаких сужений например грязеуловительных решеток.
При прогреве накопителя из предохранительного клапана должна вытекать (капать) вода чтобы компенсировать расширение воды и предотвращать чрезмерное повышение давления. Дренажный трубопровод предохранительного клапана должен открываться свободно без какого-либо сужения через дренажное устройство. Предохранительный клапан должен располагаться в хорошо доступном и видимом месте чтобы иметь возможность его продувки при работе.
Сбросной трубопровод должен быть выполнен сечением как минимум равным выходному сечению предохранительного клапана.
Дренажный трубопровод позади приемной воронки должен иметь сечение по меньшей мере вдвое превышающее входное сечение клапана. Предохранительный клапан должен быть установлен так чтобы не превышалось допустимое рабочее избыточное давление 10 бар.
Обратный клапан контрольный клапан. Для предотвращения обратного протока разогретой воды в трубопровод холодной воды должен быть установлен обратный клапан (препятствующий обратному протеканию воды). Его действие может быть проверено путем закрытия первого по ходу воды запорного вентиля и последующего открытия контрольного клапана Вода не должна вытекать за исключением воды содержащейся в коротком участке трубопровода.
Редукционный клапан. Если максимальное давление в сети может превышать допустимое рабочее избыточное давление 10 бар то в подводящем трубопроводе обязательна установка редукционного клапана.
Запорные вентили. Запорные вентили должны устанавливаться на при соединениях холодной и горячей воды показанного на рис. 3.10 накопителя а также на прямой и обратной сетевой воде
Рисунок 3.10 Подключение по воде
Запорный вентиль; 2 Редукционный клапан; 3 Контрольный клапан; 4 Обратный клапан; 5 Манометрический штуцер; 6 Дренажный вентиль; 7 Предохранительный клапан; 8 Насос рециркуляции; 9 Слив
.1 Описание регулятора теплового насоса
Как работает регулятор теплового насоса. Регулятор теплового насоса необходим для действия всех отопительных тепловых насосов. Он поддерживает управляет и контролирует работу всех бивалентных моновалентных и моноэнергетических отопительных установок. В систему интегрирован регулятор отопления по погодным параметрам для двухнезависимых отопительных контуров. Регулятор управляет всеми вспомогательными агрегатами оборудования источника тепла генератора тепла и утилизации тепла.
Управление функциями регулятора теплового насоса осуществляется посредством 6 клавиш эксплуатационное состояние теплового насоса и отопительной установки отображается текстовыми сообщениями на ЖК-дисплее 4 x 20 знаков. Функциями регулятора можно управлять с дистанционного пульта управления обладающего таким же дисплеем и теми же возможностями управления.
Управление в режиме меню Динамическое меню. При первоначальном монтаже регулятора теплового насоса вся установка теплового насоса конфигурируется специалистом. Этой начальной конфигурацией определяется меню так что отображаются только те пункты меню которые необходимы для имеющейся конфигурации установки.
Конструкция. Регулятор теплового насоса пригоден для всего ассортимента поставки включающего воздушноводяные рассольно-водяные и водо-водяные тепловые насосы. Он поставляется в двух исполнениях. Одно – в корпусе устанавливаемом на стене второе – в версии интегрированной в тепловой насос. Регулятор теплового насоса контролирует и регулирует работу всей отопительной установки он разработан специально для управления тепловыми насосами и выполнен так что в нормальном случае не требует никаких внешних узлов управления.
Датчики для измерения наружной температуры и температуры прямой сетевой воды могут подключаться непосредственно к регулятору.
Устанавливаемый на стене регулятор соединяется с тепловым насосом соединительным кабелем с кодированным штекером.
Этот соединительный кабель входит в объем поставки всех тепловых насосов для внутренней установки.
Для тепловых насосов устанавливаемых снаружи соединительный кабель должен заказываться отдельно как функционально необходимая принадлежность.
Функции и возможности настройки:
большой наглядный алфавитно-цифровой многофункциональный ЖК-дисплей с отображением эксплуатационных и служебных сообщений
динамическое управление меню согласованное с конфигурацией установки теплового насоса
блокировка клавиш защита от детей индикация даты и времени
модемное присоединение (специальная принадлежность) для дистанционной диагностики и визуализации параметров теплового насоса
управляемое по времени понижение и повышение отопительных характеристик
функции таймера для своевременного горячего водоснабжения от теплового насоса с возможностью целенаправленного подогрева нагревательным элементом
два независимых выхода смесителей для регулирования
- дополнительного генератора тепла и
- второго отопительного контура
автоматизированная программа целевой сушки окраски
отопительные характеристики по наружной температуре
пульт дистанционного управления
Выполнение требований EVU
Задержка включения после восстановления напряжения или истечения времени отключения EVU (от 10 до 200 с)
Компрессоры теплового насоса включаются максимум трижды в течение часа.
Отключение теплового насоса по сигналам отключения EVU с возможностью подключения 2-го генератора тепла.
Подключение регулятором отопления действующим по погодным параметрам теплогенератора (теплового насоса и отопительного котла) в зависимости от теплопотребления .
Распределение теплопотребления по приоритетам
- горячее водоснабжение
- плавательный бассейн
Регулирование колодезного или рассольного насоса
Минимизация энергии на оттаивание путем автоматической установки скользящего графика оттаивания.
Контроль и защита холодильного контура по стандарту DIN 8901
Обнаружения для каждого случая оптимального режима работы с максимально возможной долей участия теплового насоса
Функция защиты от замораживания
Равномерное распределение нагрузки компрессоров в тепловых насосах с двумя компрессорами
Регулирование 2-го теплогенератора
Регулирование смесителя
Регулирование отопительного теплового насоса
Отсутствие простоев теплового насоса летом
Оптимизация энергопотребления сетевого насоса путем автоматического включения и отключения
Регулирование насоса рециркуляции горячего водоснабжения
Регулирование насоса рециркуляции плавательного бассейна
A3 Перемычка (отказ первичного насоса)
A4 Перемычка (отказ компрессора)
F2 Силовой предохранитель для штекерных клемм J12 и J13 5x20 4A Tr
F3 Силовой предохранитель для штекерных клемм J15 – J18 5x20 4A Tr
J1 Присоединение питания блока регулирования (24 В AC - 50 Гц)
J2 Присоединение датчиков температуры горячего водоснабжения обратной сетевой воды и наружной температуры
J3 Вход кодирования теплового насоса и датчика защиты от замораживания через штекерный разъем X8 контрольного кабеля
J4 Выход 0-10 В DC для управления преобразователем частоты дистанционным указателем отказа насосом рециркуляции плавательного бассейна
J5 Присоединения термостата горячего водоснабжения плавательного бассейна и функций отключения EVU
J6 Присоединение датчиков 2-го отопительного контура
J7 Присоединение сигнализации Минимальное давление рассола“
J8 Входы выходы 230 В AC для управления тепловым насосом через штекерный разъем X11
J9 Розетка пока не используется
J10 Розетка для подключения дистанционного управления (6-полюсная)
J11 Присоединение пока не используется
J12 - J 18 Выходы 230 В ACдля управления узлами системы (насосами смесителями нагревательным элементом отопительным котлом)
K1 Реле связи 23024 В
N1 Блок регулирования
T1 Разделительный трансформатор 23024 В AC 28 ВА
X1 Планка зажимов присоединений сети N и PE
X2 Распределительный зажим 24 В AC
X3 Распределительный зажим заземления
X8 Штекерный разъем контрольного кабеля (низкое напряжение)
X11 Штекерный разъем контрольного кабеля 230 В AC
WE второй теплогенератор
HK отопительный котел
HPN сетевой насос 2-го отопительного контура
MA смеситель 2-го теплогенератора
MAN смеситель 2-го отопительного контура
MZ смеситель к 2-му теплогенератору
MZN смеситель к 2-му отопительному контуру
NDSO регулятор низкого давления рассола
NKF датчик обратной сетевой воды 2-го отопительного контура
RLF датчик обратной сетевой воды
SWT термостат бассейна
WUP насос горячего водоснабжения
WWF датчик горячего водоснабжения
WWT термостат горячего водоснабжения
ZUP дополнительный насос
ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА.
1. Характеристика условий монтажа.
В дипломном проекте рассматривается организация монтажа системы отопления жилого дома. Система отопления имеет нижнюю разводку. Трубы арматура отопительные приборы доставляются на строительную площадку автотранспортом. Источником водоснабжения является городской водопровод а источником энергоснабжения – городская электросеть.
2. Номенклатура и определение объемов монтажных работ.
Наименование работ и их объемы сведены в таблицу 5.1.
Ведомость объема работ.
Подготовительные работы.
Разметка мест прокладки трубопроводов.
Замеры участков трубопроводов и составление черновых эскизов.
Вычерчивание замерных эскизов по черновым эскизам.
Прокладка из отдельных деталей подающей магистрали.
Прокладка из отдельных деталей обратной магистрали.
Установка нагревательных приборов на:
Проводка из отдельных деталей стояков и подводок на:
Сварка стыков подающей и обратной магистралей.
Первое рабочее испытание отдельных частей системы.
Рабочая проверка системы в целом.
Проверка на прогрев отопительных приборов с регулировкой.
Окончательная проверка системы при сдаче.
Тепловая изоляция подающей и обратной магистрали.
Комплектование и подноска материалов и изделий.
3. Определение трудоемкости и стоимости трудозатрат.
Определение трудоемкости и стоимости трудозатрат сведено в таблице 5.2.
4. Выбор и описание методов производства монтажных работ.
В дипломном проекте рассматривается последовательный метод производства монтажных работ. Монтаж внутренних санитарно – технических устройств выполняется в 2 этапа:
Прокладка ввода теплосети и его испытание.
Установка нагревательных приборов сборка стояков трубопроводов и их испытание.
Трубы перед установкой проверяют на отсутствие засоров. Этажестояки соединяют между собой при помощи сварки или резьбовых соединений. Крепление стояков внутри помещений осуществляется хомутами которые устанавливаются на высоте составляющей 05 м. от высоты каждого этажа.
Ведомость трудоемкости и стоимости трудозатрат работ (калькуляция).
нка на ед измер.руб коп.
Затраты труда на весь объем работ
Нормы времени на ед. измерения
Подготовительные работы
Разметка мест прокладки трубопроводов
Замеры участков трубопроводов и составление черновых эскизов
Вычерчивание замерных эскизов по черновым эскизам
Прокладка из отдельных деталей подающей магистрали
Прокладка из отдельных деталей обратной магистрали
Установка нагревательных приборов на отопление на:
Прокладка из отдельных деталей стояков и подводок на:
Сварка стыков подающей и обратной магистралей
Первое рабочее испытание отдельных частей системы
Рабочая проверка системы в целом
Проверка на прогрев отопительных приборов с регулировкой
Окончательная проверка системы при сдаче
Тепловая изоляция подающей и обратной магистралей
Комплектование и подноска материалов и изделий
5. Разработка календарного плана производства работ
с составлением графика движения рабочих.
Продолжительность выполнения ручных процессов определяется по формуле:
где: - трудоемкость процесса чел-ч; n – количество смен работы в сутки; R – количество рабочих в бригаде; t – количество часов в смену.
Расчетную часть календарного плана производства работ сводим в таблицу 5.3.
График движения рабочих составляем после составления календарного плана.
Коэффициент неравномерности движения рабочих определяется по формуле:
где: RМАХ – максимальное число рабочих занятых на строительстве чел.; RСР – среднее число рабочих чел.
где: W – общие затраты на выполнение работ чел – дн.; Т – продолжительность строительства дн.
RСР = 14658 904 = 162 ~2; КНР = 3 162 = 18 2
Календарный план производства работ.
Затраты труда чел-дн
6. Расчет потребности в машинах механизмах приспособлениях с составлением графика их работ.
Расчет сведем в таблицу 5.4.
График работы основных машин и механизмов.
Сварочный трансформатор
Тележка для подвозки материалов и изделий
7. Определение потребности в материалах заготовках и оборудовании с составлением графика их поступления.
Расчет сведем в таблицу 5.5.
Сводная ведомость потребности материалов заготовок и оборудования
Трубы водогазопроводные Ф 70 – 20
Радиаторы МС – 140 – 108 ГОСТ 8690 – 75
Вентиль запорный муфтовый 15 КЧ 18 п 2:
Кран проходной муфтовый 11 В 60 бк:
Кран регулирующий двойной регулировки ГОСТ 10944 – 75:
Задвижка 3046 бр Ф50
Циркуляционный насос UPC 32 – 60
Грязевик абонентский серии 5.903 – 13В54.2
Клапан обратный фланцевый 16К49П:
Клапан регулируемый VF2
Манометр МДФ – 1 – 100
Насос ручной РО 8 – 30 – 01
8. Мероприятия по технике безопасности.
Все поставляемое на объект оборудование должно быть промаркировано на нем масляной краской должен быть написан его вес. Размещение оборудования и деталей не должно создавать стесненных условий в рабочей зоне.
При установке оборудовании на фундамент его положение регулируется специальными приспособлениями.
Недопустимо нахождение людей под устанавливаемым оборудованием и узлами трубопроводов до их окончательного монтажа и закрепления.
Допускать посторонних лиц к месту монтажа оборудования запрещается. Открытое место работы должно иметь ограждение и предупредительные знаки.
Подтаскивать тяжелое оборудование и его части необходимо по специально установленному дощатому настилу с применением катков или специальных тележек.
Длинномерное оборудование необходимо поднимать не менее чем двумя стропами. При сварочных работах сварочный трансформатор должен быть заземлен.
Электросварщик обязан тщательно заправлять спецодежду и обувь которые должны обеспечить надежную защиту от брызг расплавленного металла. Проводить сварочные работы с приставленных лестниц запрещается. Для защиты глаз и лица от действия лучистой электрической дуги необходимо применять исправные щитки и маски закрывающие лицо со всех сторон щиты или экраны ограждающие посторонних от ослепления сварочной дугой.
Испытывать санитарно – технические устройства и трубопроводы необходимо в присутствии производителя работ.
Предварительное отрабатывание производят под давлением в соответствии со СНиП 3 – 2875. Обнаруженные дефекты следует устранять только при полном отключении системы и электроэнергии.
Приступать к теплоизоляции трубопроводов разрешается только по окончании монтажных работ и испытания оборудования и трубопроводов.
Изолировщик должен быть обеспечен спецодеждой и средствами индивидуальной защиты.
Во избежание простудных заболеваний изолировщики работающие внутри помещений должны быть защищены от сквозняков.
Приготовление битума рабочими должно осуществляться под наблюдением прораба (мастера).
9. Технико – экономические показатели работы.
На основании расчетов выполненных в дипломном проекте определяем технико – экономические показатели и сводим их в таблицу 5.6.
Технико-экономические показатели.
Наименование показателя
Продолжительность монтажа
Среднее количество рабочих
Затраты труда на 1м2 здания
ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.
1. Характеристика объекта.
В дипломном проекте запроектирована теплонасосная установка для системы отопления и горячего водоснабжения жилого дома. Дом расположен в г. Владимире.
В данном разделе выявляются возможные причины производственного травматизма и разрабатываются мероприятия снижающие или полностью устраняющие эти причины.
В ходе эксплуатации системы теплоснабжения здания могут оказывать воздействие на людей следующие неблагоприятные факторы:
- вибрация возникающая при работе компрессора теплового насоса;
- поражение электрическим током от электродвигателей которое может произойти при разрушении изоляции токоведущих элементов;
- недостаточная освещенность.
В ходе монтажа системы возможно влияние на людей следующих неблагоприятных факторов:
- падение различного оборудования или его частей при плохом закреплении;
- обрушение лесов и конструкций;
- травмы при работе с электрифицированным инструментом;
- попадание расплавленного металла на открытые участки кожи при выполнении сварочных работ и другие факторы.
2. Организация работ по созданию безопасных условий труда
при монтаже и эксплуатации систем.
2.1. Меры безопасности при монтаже системы отопления.
Во избежание случаев травматизма необходимо выполнять следующие правила согласно [14]:
- при скручивании резьбовых соединений стояков необходимо использовать трубные ключи соответствующие диаметру монтируемых труб;
- подноску радиаторов к месту монтажа и навешивание их на радиаторные кронштейны должны осуществлять не менее 2 – х рабочих;
- при навешивании радиаторов необходимо не допускать их случайного падения;
- при сверлении отверстий под кронштейны к работе должен допускаться специально обученный слесарь имеющий удостоверение на право работы с электрифицированным инструментом обеспеченный индивидуальными средствами защиты;
- при погрузке и разгрузке труб и радиаторов путь к их перемещению необходимо освободить от посторонних предметов;
- складирование материалов используемых при монтаже системы необходимо осуществлять в специально отведенных местах имеющих ограждения и предупредительные знаки;
- подъем радиаторов и труб на верхние этажи необходимо осуществлять с использованием лебедки с ручным приводом имеющей автоматически действующий тормоз;
- недопустимо нахождение людей под поднимаемым грузом.
2.2. Меры безопасности при наладке опробовании и пуске отопительного оборудования.
Меры безопасности регламентируются [14]. Во избежание случаев травматизма при наладке и пуске оборудования систем отопления и вентиляции необходимо выполнять следующие правила:
- производить опробование оборудования как в холостую так и под нагрузкой допускается только после полной их сборке и установке после проверки состояния электропроводки заземления и правильности подключения кабеля после установки ограждения у движущихся частей оборудования;
- перед пуском необходимо тщательно проверять крепление всех узлов системы;
- пробный пуск оборудования необходимо проводить в присутствии лиц осуществляющих монтаж оборудования и лиц ответственных за монтаж электрической части оборудования;
- пуск оборудования осуществляют при минимальных нагрузках а затем после остановки и проверки крепления всех его частей производят отрабатывание во всех диапазонах нагрузок;
- после испытания или во время перерывов в работе оборудования следует отключать его от электрической сети;
- все дефекты выявленные во время отрабатывание необходимо устранить.
3. Меры противопожарной безопасности.
Согласно [19] административно – бытовые помещения расположенные на первом этаже проектируемого здания по взрывоопасной опасности относятся к категории Д.
Для обеспечения взрывопожарной безопасности при проектировании и монтаже систем отопления необходимо выполнять следующие правила:
- на трубопроводах в местах пересечения или перекрытий внутренних стен и перегородок необходимо устанавливать гильзы из несгораемых материалов;
- изоляцию поверхностей трубопроводов отопления и отопительного оборудования в помещениях производств категории Д допускается изготавливать из трудносгораемых материалов;
- отопительные приборы на лестничных клетках следует размещать так чтобы не сокращать ширину маршей и промежуточных площадок и не образовывать местные выступы из плоскости стен на уровне движения людей.
4. Акустический расчет теплового насоса.
Одним из основных источников шума работы тепловой насосной установки является компрессор теплового насоса.
Каждый источник звука обладает определенной акустической мощностью. Уровень акустической мощности указывает сколько шума производит машина в целом. Уровень (значение уровня акустической мощности) зависит от интенсивности излучаемых звуковых волн и от величины машины. Уровень акустической мощности является параметром источника звука и не зависит от дистанции измерения или прочих условий
распространения звука.
Эта акустическая мощность может быть описана также при помощи уровня звукового давления Для того чтобы величина была сопоставима и воспроизводима дополнительно должны быть известны условия распространения звука.
Расстояние между точкой измерения и источником звука
Величина помещения и место расположения источника звука в помещении
Акустические свойства помещения
Уровень звукового давления тепловых насосов (измеренный на расстоянии 1 м) лежит примерно на 5 - 15 дБ ниже уровня акустической мощности. Различие определяется размером теплового насоса и высотой уровня акустической мощности.
Для шумовых воздействий измеренных в дБ(А) установлены пре-
дельные значения для различных категорий зон. Так для жилых зданий:
Предельные значения шумовых воздействий в дБ(A) для ночи 40 дня – 55.
С увеличением расстояния от источника шума энергия шума разбавляется“ что приводит к снижению величины воздействия. В зависимости от типа источника это снижение проявляется в большей или меньшей степени.
Для источников шума находящихся непосредственно на земле может быть принято полусферическое снижение уровня звукового давления. Если уровень звукового давления на расстоянии 1 м известен то на других удалениях уровень звукового давления может быть вычислен по рис. 6.1.
На практике возможны отклонения от вычисленных значений вызываемые отражением звука или поглощением звука в связи с местными особенностями.
Рисунок 6.1. Снижение уровня звукового давления при распространении шума от теплового насоса
Уровень звукового давления на удалении 1 м: 50дБ(A). На расстоянии 5 м получается снижение уровня звукового давления 11 дБ(A). Уровень звукового давления на расстоянии 5 м: 50 дБ(A) – 11 дБ(A) = 39 дБ(A)
В зависимости от установки теплового насоса различные местные особенности действуют положительно или отрицательно на распространение шума.
– влияние препятствий
– отражения от предметов
– отражение поверхностью земли
– поглощение растениями
– воздействие ветра и колебаний температуры
Уровень звуковой мощности принятого теплового насоса 55 ДБа.
5. Виброизоляция оборудования тепловой насосной установки.
Повышенные уровни вибрации отрицательно сказываются на здоровье человека. Особенно нежелательны колебания с частотой 3 30Гц так как при длительном воздействии на человека они могут привести к развитию виброболезни. Для снижения воздействия вибрации компрессоры тепловых насосов необходимо устанавливать на виброизоляторы. Выбор типа виброизолятора зависит от места установки и частоты вращения рабочего колеса вентилятора и электродвигателя. Так как компрессор применяемые в запроектированной системе имеет частоту вращения рабочего колеса менее 1800 мин -1 то в качестве виброизоляторов применяем стальные пружины со звукоизолирующими прокладками из ребристой резины. Пружинные амортизаторы изготавливают из стали марки 60С2. Компрессор перед установкой жестко монтируют
На тяжелой бетонной плите вес которой должен быть в 2 – 3 раза больше веса агрегата с электродвигателем и только после этого устанавливают их на виброизоляторы.
6. Производственная электробезопасность.
Для предотвращения воздействия опасных производственных факторов в процессе эксплуатации электрооборудования разрабатываемых систем необходимо произвести следующие мероприятия:
- установить ограждения и вывесить предупредительные знаки в местах установки электродвигателей;
- обеспечить доступ к электрооборудованию только тех лиц которые прошли специальное обучение и имеют допуск к работе с данным типом оборудования;
- в случае выхода электродвигателей из строя производить их ремонт следует только на специализированных предприятиях;
- с целью повышения безопасности при эксплуатации электрооборудования необходимо предусматривать устройства защитного заземления оборудования.
Защитное заземление – преднамеренное соединение с землей частей оборудования не находящихся под напряжением в нормальных условиях эксплуатации но которые могут оказался под напряжением в результате нарушения изоляции электроустановок (рис.6.2).
Рисунок 6.2. Принципиальная схема защитного заземления.
– плавкие вставки; 2 – электродвигатель; 3 – график распределения
потенциалов по поверхности земли.
Рассчитываем заземляющее устройство для заземления электродвигателя напряжением U = 380В в трехфазной сети с изолированной нейтралью при следующих данных:
- Грунт – суглинок с удельным электрическим сопротивлением ρ = 100 Ом*м;
- в качестве заземлителей приняты стальные трубы диаметром d = 008 м и длиной
- мощность электродвигателя серии 4А80А4 1кВт n = 1420 мин -1;
- мощность трансформатора принята 70 кВ*А;
- требуемое по нормам допускаемое сопротивление заземляющего устройства
Rз ≤ 10 Ом согласно «Правилам устройства электроустановок».
Сопротивление одиночного вертикального заземлителя определим по формуле:
где: t – расстояние от середины заземлителя до поверхности грунта м; l d – длина и диаметр стержневого заземлителя м.
Расчетное удельное сопротивление грунта:
где – коэффициент сезонности; для 2 климатической зоны = 17 [9].
ρрасч = 100 * 17 = 170 Ом*м
Сопротивление стальной полосы соединяющей стержни определим по формуле:
RП = (ρрасч 2 * * l) * ln(l2 d * t) (6.3)
где t – расстояние от полосы до поверхности земли м; d = 05 * в (в – ширина полосы равная 008 м).
Определяем расчетное удельное сопротивление грунта ρрасч при использовании соединительной полосы в виде горизонтального электрода длиной 10м. При длине полосы 10м = 24 [табл.3.12 9]
ρрасч = ρ * = 100 * 24 = 240 Ом*м.
RП = (240 2 * * 50) * ln(102 004 * 08) = 31 Ом.
Определим ориентировочное число n одиночных стержневых заземлителей по формуле:
где: [rЗ] – допустимое по нормам сопротивление заземляющего устройства; в – коэффициент использования вертикальных заземлителей (в = 1 для ориентировочного расчета).
n = 48 (10 * 1) = 5 шт.
Принимаем расположение вертикальных заземлителей по контуру с расстоянием между смежными заземлителями равным 2 * l.
Исходя из принятой схемы размещения вертикальных заземлителей по табл. 3.2 [13] находим действительные значения коэффициентов использования в и Г :
Определим необходимое число вертикальных заземлителей:
n = Rв ([rЗ] * в) (6.4)
n = 48 (10 * 066) = 7 шт.
Вычисляем общее расчетное сопротивление заземляющего устройства R с учетом соединительной полосы:
Правильно рассчитанное заземляющее устройство должно отвечать условию
R ≤ [rЗ]. Расчет выполнен верно так как 92 10.
Рисунок 6.3. Схема заземляющего устройства.
– плавкие вставки; 2 – электродвигатель; 3 – соединительная полоса; 4 – трубчатый заземлитель.
7. Расчет освещения.
К освещению предъявляются следующие требования:
Освещенность на рабочем месте должна соответствовать характеру зрительной работы который определяется следующими тремя параметрами:
-контраст объекта с фоном.
Необходимо обеспечить достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности а также в пределах окружающего пространства.
На рабочей поверхности должны отсутствовать резкие тени.
В поле зрения должна отсутствовать прямая и отраженная блескость.
Величина освещенности должна быть постоянной во времени.
Все элементы осветительных установок – светильники групповые щитки понижающие трансформаторы осветительные сети – должны быть достаточно долговечными электробезопасными а также не должны быть причиной возникновения пожара или взрыва.
7.1. Производственное освещение помещения теплонасосной установки.
Для расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности основным является метод светового потока (коэффициента использования) учитывающий световой поток отраженный от потолка и стен. Световой поток лампы Фл (лм) при лампах накаливания рассчитывают по формуле:
где Ен – нормированная номинальная освещенность лк по [13] табл. 8.8; А – площадь освещаемого помещения м2; z - коэффициент минимальной освещенности равный отношению ЕсрЕm k – коэффициент запаса по табл. 8.6 [13] k = 13; N – число светильников в помещении; - коэффициент использования светового потока ламп зависящий от КПД и кривой распределения силы света светильника коэффициента отражения п потолка р и стен с высоты подвеса светильников и показателя помещения i [по табл.8.7 13].
Значение коэффициента использования светового потока определяют по таблице. Показатель помещения:
где А и В – длина и ширина помещения; Нр – высота светильника над рабочей поверхностью.
где: H – высота помещения м; hi – высота от светильника до потолка м.
Экономически выгодное расстояние между светильниками определяется по формуле:
где: λЭ – коэффициент определяемый в зависимости от типа кривых сил света светильников по [9] табл. 8.9.
Производим расчет для помещения расположенной в техническом подполье:
i = 6 * 136 (25*(6 + 136)) = 16
По таблице 8.8 [13] определяем = 47% при ЕН = 30лк п = 30% р = 10% и с = 10%.
Подсчитав по приведенной формуле световой поток лампы по табл. 8.3 [13] выбираем лампы накаливания БК 1450 – 100 имеющие световой поток 1450 лм следовательно в помещении теплонасосной установки необходимо установить пять ламп. Выбираем светильники типа «Астра - 1» с лампой накаливания номинальной мощностью 100 Вт.
Технические данные светильников «Астра – 1»:
- защитный угол – 300;
- габариты – 208 * 315 мм;
Светильники данного типа имеют косинусную характеристику распределения силы света т.о. λЭ = 16;
Порядок размещения светильников в помещении представлен на рисунке 6.4.
Рисунок 6.4. Схема размещения светильников в помещении
Смешанный расчет по монтажу системы отопления выполняется на основании единых норм выработки и расценок (ЕНиР) и сборников средних ремонтных сметных цен на материалы изделия и конструкции – части 1 2 3 4 5 (СНиП 4 – 4 – 84).
Сметная стоимость – это стоимостное выражение затрат необходимых на полное осуществление монтажа системы отопления в соответствии с проектом а так же плановые накопления.
По методам расчета и экономическому содержанию сметная стоимость включает в себя три основных элемента: прямые затраты накладные (косвенные) расходы и плановые накопления (нормативная прибыль).
В дипломном проекте представлена локальная система отопления жилого дома.
В локальной смете указаны наименования работ и затраты их объем в натуральных единицах стоимость единицы и всего объема работ.
В расчете учтена стоимость общестроительных работ с учетом накладных расходов в размере 133% плановых накоплений в размере 8%.
Жилой дом в г. Владимир.
Локальная смема 0 – 1 – 7 на отопление 233 – 76 43 107
Основание: чертежи Сметная стоимость 5846 тыс. руб.
Составлена в ценах 1984 г. Сметная зарплата 0941 тыс. руб.
Нормативная трудоемкость 1007 чел – ч.
Затраты труда рабочих
Общая стоимость руб.
Стоимость еденицы руб.
Наименование работ и затрат еденица измерения
Установка узлов ручных насосов шт
Прокладка трубопроводов из стальных водогазопроводных неоцинкованных труб для отопления диаметром 15мм 1м.
Прокладка трубопроводов из стальных водогазопроводных неоцинкованных труб для отопления диаметром 20мм 1м.
Прокладка трубопроводов из стальных водогазопроводных неоцинкованных труб для отопления диаметром 25мм 1м.
Прокладка трубопроводов из стальных водогазопроводных неоцинкованных труб для отопления диаметром 32мм 1м.
Прокладка трубопроводов из стальных водогазопроводных неоцинкованных труб для отопления диаметром 40мм 1м.
Прокладка трубопроводов из стальных водогазопроводных неоцинкованных труб для отопления диаметром 50мм 1м.
Прокладка трубопроводов из стальных водогазопроводных неоцинкованных труб для отопления диаметром 76мм 1м.
Гидравлическое испытание трубопроводов систем отопления диаметром до 50 мм 100м.
Гидравлическое испытание трубопроводов систем отопления диаметром до 100 мм 100м.
Краны проходные сальниковые муфтовые латунные 1156БК для жидких сред давлением 1 мПа диаметром 15 мм шт.
Краны проходные сальниковые муфтовые латунные 1156БК для жидких сред давлением 1 мПа диаметром 20 мм шт.
Краны регулирующие двойной регулировки КДРП диаметром 15мм шт.
Краны регулирующие двойной регулировки КДРП диаметром 20мм шт.
Вентили проходные муфтовые 15кч18П2 для воды давлением 16 мПа диаметром 15ии шт.
Вентили проходные муфтовые 15кч18П2 для воды давлением 16 мПа диаметром 20ии шт.
Вентили проходные муфтовые 15кч18П2 для воды давлением 16 мПа диаметром 25ии шт.
Вентили проходные муфтовые 15кч18П2 для воды давлением 16 мПа диаметром 32ии шт.
Вентили проходные муфтовые 15кч18П2 для воды давлением 16 мПа диаметром 50ии шт.
Вентили проходные муфтовые 15кч18П2 для воды давлением 16 мПа диаметром 70ии шт.
Установка кранов воздушных компл.
Установка крана спускного с дренажной насадкой 1 шт.
Стоимость крана с дренажной насадкой компл.
Установка вентилей задвижек клапонов обратных диаметром до 50 мм шт.
Задвижки клиновые фланцевые 3146БР давлением 1мПа диаметром 50мм шт.
Задвижки параллельные фланцевые3146БР давлением 1мПа диаметром 50мм шт.
Клапан обратный диаметром 25 мм шт.
Клапан обратный фланцевый диаметром 25 мм шт.
Установка радиаторов отопительных экм.
Стоимость радиаторов отопительных чугунных
Масляная окраска белилами с добавлением колера стальных переплетов решеток санитарно – технических приборов труб Ф100мм за 2 раза 100 м2.
Изоляция горячих поверхностей трубопроводов диаметром менее 50мм стеклянным штапельным волокном при толщине изоляции 003 м м3.
Стоимость стеклянного штапельного волокна м3.
Изоляция горячих поверхностей трубопроводов диаметром более 50мм изделиями минераловатными или стекловатными м3.
Цилиндры из минеральной ваты на синтетической связке при толщине изоляционного слоя 30 мм м3.
Устройство покровного слоя из рулонного стеклопластика РСТ 100 м2.
Стеклопластик рулонный РСТ 1000м2.
Сварка стыков трубопроводов
Итого прямые затраты по смете
Накладные расходы (133%)
Итого с нак. росходоми
Плановые накопления (8%)
Произведем пересчет полученных результатов из цен 1984 года в цены 2003 года.
Пересчет производим по формуле:
Где: Н – величина показателя в ценах 2003 года руб.;
С – величина показателя в ценах 1984 года руб.;
К1 – коэффициент перехода от цен 1984 года к ценам 1991 года; К1 = 102 * 154;
К1 – коэффициент перехода от цен 1991 года к ценам 2003 года; К2 = 2364;
Сметная стоимость в ценах 2003 года системы отопления жилого дома определяем по формуле:
ССО = 580378 * 102 * 154 * 2362 = 21533 тыс. руб.
З = 0941 * 102 * 154 * 2362 = 3491тыс.руб.
ЗТЭ = 87794 * 60 = 52677 руб год.
Библиографический список
Внутренние санитарно-технические устройства. 3 ч. Ч. I. ОтоплениеВ. Н. Богословский Б. А. Крупнов А. Н. Сканави и др.; Под ред. И. Г. Староверова и Ю. И. Шиллера. – 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат 1990. - 344 с. ил. – (Справочник проектировщика).
Системы отопления. Проектирование и эксплуатация. А. Я. Ткачук Е. С. Зайченко В. А. Потапов А. П. Цепелев. - К.: Будiвельник 1985. - 136 с.
Отопление: Учебник для студентов вузов. А. Н. Сканави. – М.: ABC 2002.- 576 с. ил
Отопление. А. К. Андреевский; Под ред. к. т. н. М. И. Курпана. – 2-е изд. перераб. и доп. – Минск.: Вышэйшая школа 1982.
Отопительные системы. И. Тиатор. - М.: Техносфера 2006. – 272 с.
Отопление и вентиляция: в двух частях. Ч. 1. Отопление. Р. И. Эстеркин – М: Стройиздат 1975.
СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» Москва 2000 г.
СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» Москва 2004 г.
СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий Москва 2004 г.
СНиП 41-01-2003 «Отопление вентиляция и кондиционирование воздуха» М.: ФГУП ЦПП 2004
ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».
Педан М.П. Экономика строительства: Учебник для вузов. – М.: Стройиздат 1987. – 571 с.
Инженерные решения по охране труда в строительстве г.г. Орлов и др. Под ред. Г.Г. Орлова. - М.: Стройиздат 1985. – 278 с.
Нисис М.Н. Техника безопасности при производстве санитарно – технических работ. Справочник – Киев: Будивельник 1987. – 272 с.
СНиП 25 – 05 – 95. Естественное и искусственное освещение. Госстрой. – М.: Стройиздат 1995 – 49 с.
ГОСТ 12.1.004 – 91. Пожарная безопасность. Общие требования. – М.: Издательство стандартов 1992.
ГОСТ 12.1.012 – 90. Вибрационная безопасность. Общие требования. – М.: Издательство стандартов 1990. – 46 с.
ГОСТ 12.1.038 – 82. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов. – М.: Издательство стандартов 1985. – 6 с.
СНиП 2 – 2 – 80. Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений. – М.: Стройиздат 1981. – 13 с.
Справочник по проектированию и монтажу тепловых насосов. Проектная документация фирмы Buderus. Вып.1 2005г.
Тепловые насосы: Учеб. пособие П.А.Трубаев Б.М.Гришко. – Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова 2009. – 142 с.
Калнинь И.М. Быков А.В. Крузе А.С. Холодильные машины и тепловые насосы (повышение эффективности). Монография М.: Агропромиздат 1988 287с.
Везиришвилли О. Ш. Энергосберегающие теплонасосные системы тепло- и хладоснабжения О. Ш. Везиришвилли Н. В. Меладзе. – М.: МЭИ 1994.