Анализ энергоэффективности системы теплоснабжения учебных помещений
,(4.13)
гдеβИ -
коэффициент, учитывающий интенсивность выполняемой человеком работы,
принимаемый для лёгкой работы равным 1 [3];
βОД -
коэффициент, учитывающий теплозащитные свойства одежды и равный для обычной
одежды - 0,66 [3];
νВ- подвижность воздуха в помещении (в жилых и
административных зданиях νВ»0,1…0,15 м/с);
tП - температура помещения, ºС.
Тепловыделения при
искусственном освещении и работающем электрическим оборудованием:
,(4.14)
Где k - коэффициент,
учитывающий фактически затрачиваемую мощность, одновременность работы
электрооборудования, долю перехода электроэнергии в теплоту, которая поступает
в помещение (в зависимости от технологического процесса k=0,15…0,95);
для электрических светильников равный k=095 [3];
Nэл - суммарная мощность осветительных приборов или
силового оборудования.
4.4 Расчёт количества секций нагревательных приборов
Расчётная плотность теплового потока
отопительного прибора qпр, Вт/м2, для условий
работы, отличных от стандартных, по формуле для теплоносителя - воды [3]:
,(4.15)
где - номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при
стандартных условиях работы, равная для чугунных радиаторов типа МС-140-108 758
Вт/м2. Номинальную плотность теплового потока qном,
получают путём тепловых испытаний отопительного прибора для стандартных условий
работы в системе водяного отопления, когда средний температурный напор , расход воды в приборе составляет , а
атмосферное давление рб=1013,3 гПа;
- температурный напор, равный разности полусуммы температур
теплоносителя на входе и выходе отопительного прибора и температуры воздуха
помещения, принимаем равным 28 ºС;
Gпр - действительный расход воды в отопительном приборе,
принимаем равным 0,009 кг/с [3];
n, p - экспериментальные значения показателей степени, для
чугунного радиатора типа МС-140-108 n=0,3, р=0,02 [3];
спр - коэффициент, учитывающий схему присоединения
отопительного прибора и изменения показателя степени р в различных
диапазонах расхода теплоносителя, для чугунного радиатора типа МС-140-108 спр=1,039
[3];.
Расчётную площадь
отопительного прибора рассчитываем по формуле [3]:
,(4.16)
гдеQпотр -
теплопотребность помещения, равная теплопотерям за вычетом теплопоступлений,
Вт;
Qтр - суммарная теплоотдача открыто проложенных в
пределах помещения стояков, подводок, к которым непосредственно присоединён
прибор (принимаем »10% от Qпотр);
β1 -
коэффициент учёта дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных
приборов за счёт округления сверх расчётной величины;
β2 -
коэффициент учёта дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у
наружных ограждений.
Расчётное число секций
чугунных радиаторов по формуле [3]:
,(4.17)
гдеf1 -
площадь поверхности нагрева одной секции, зависящая от типа радиатора,
принятого к установке в помещении, м2;
β4 -
коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении, принимаем при
открытой установке равный 1,0 [3];
β3 -
коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе, принимаем равный 1,0
[3].
5. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТА СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
5.1 Сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций
Сопротивление теплоотдачи внутренней
поверхности определяем по формуле (4.2):
.
Сопротивление теплоотдаче
наружной поверхности по формуле (4.3):
.
Для определения термического
сопротивления используем формулы (4.4) и (4.5). Для наружной стены отдельные
слои составляют: кладка из кирпича обыкновенного общей толщиной 0,51 м, слой
штукатурки из цементно-песчаного раствора толщиной 0,02 м и слой облицовочной
плитки толщиной 0,01 м. Коэффициенты теплопроводности λ данных материалов [2]: кирпич - 0,81 Вт/(м·К),
цементно-песчаная штукатурка - 0,93 Вт/(м·К), облицовочная плитка - 0,89
Вт/(м·К).
Таким образом, термическое сопротивление
наружной стены:
.
Общее сопротивление
теплопередаче рассчитываем по формуле (4.1) для наружной стены:
.
Для определения требуемого
сопротивления теплопередаче расчётная температура внутреннего воздуха tB=18 ºС, наружного воздуха tН= -24 ºС [2]. Нормативный температурный перепад между
температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней ограждающей
конструкции для наружных стен общественных зданий . Коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих
конструкций по отношению к наружному воздуху для наружных стен и покрытий n=1.
Требуемое сопротивление теплопередаче определяем по формуле (4.6):
.
Так как требуемое
сопротивление теплопередаче больше общего сопротивления, то для дальнейших
расчётов принимаем R0=0,689 м2·К/Вт.
5.2 Теплопотери помещений
Сопротивление наружной стены
без учёта окна , а для окна принимаем [2].
Расчётная температура
внутреннего воздуха tB=18 ºС, наружного воздуха tН = -24 ºС [2] Для наружных стен и покрытий коэффициент n=1.
Для определения площадей ограждающих конструкций данные берём из таблицы 3.1.
Для аудиторий 203, 204, 205, 206, и 207 учитываем добавочные теплопотери на
ориентацию по отношению к сторонам света, в данном случае на северную β=0,1 [3].
Исходя из разной площади окон
в аудиториях, плотности воздуха ρ=1,332 кг/м3, получаем произведением плотности воздуха на
площадь окна расход инфильтрующегося воздуха : для
аудиторий 201, 203, 209 - 15,98 кг/ч; для аудиторий 204, 205, 206, 207 - 10,66;
для кабинета 211 и туалета - 5,33 кг/ч [10].
Потери теплоты помещений
через ограждающие конструкции рассчитываем по формуле (4.10), для нагревания
инфильтрующегося воздуха - по формуле (4.11), общие теплопотери - по формуле
(4.8).
Результаты расчёта
теплопотерь в помещениях заносим в таблицу 5.1.
Таблица 5.1 - Теплопотери
помещений
Помещение Температура
в помещении tB, ºС ,
Вт,
Вт,
Вт,
Вт
201
18
1457,14
1200
131,55
2788,69
203
1593,73
1320
131,55
3045,28
204
1018,05
880
87,75
1985,8
205
1018,05
880
87,75
1985,8
206
1059,45
880
87,75
2027,2
207
1212,19
880
87,75
2179,94
209
1533,82
1200
131,55
2865,37
211
481,57
400
43,86
925,43
Туалет
511,73
400
43,86
955,59
5.3 Теплопоступления в помещения
Теплопоступления в виде тепловых
тепловыделений рассчитываем по формуле (4.12), явные теплопоступления - по
формуле (4.13), теплопоступления при искусственном освещении и работающем
электрическим оборудованием - по формуле (4.14). Общие теплопоступления
рассчитываем по формуле (4.9), а тепловую мощность системы отопления - по
формуле (4.7).
Подвижность воздуха в помещении
принимаем 0,13 м/с. [3] Результаты расчёта теплопоступлений в помещения заносим
в таблицу 5.2.
Таблица 5.2 - Теплопоступления в
помещения и тепловая мощность системы отопления
Помещение Температура
в помещении tB, ºС ,
Вт,
Вт,
Вт,
Вт,
Вт
201
18
1323,84
69,72
304,0
1697,56
1091,13
203
1314,47
69,72
304
1688,19
1357,15
204
875,7
69,72
228
1173,42
812,38
205
875,7
69,72
228
1173,42
812,38
206
867,3
69,72
228
1165,02
861,18
207
876,12
69,72
228
1173,84
1006,03
209
1370,29
69,72
304
1744,01
1121,36
211
441
69,72
76
586,72
338,71
туалет
471,92
69,72
76
617,64
337,95
5.4 Расчёт необходимого количества секций нагревательных
приборов
Рассчитываем плотность теплового
потока отопительного прибора по формуле (4.15):
.
Площадь отопительного прибора
рассчитываем по формуле (4.16). Коэффициент для чугунных радиаторов,
установленных у наружной стены принимаем β2=1,02.
Количество секций чугунных
радиаторов определяем по формуле (4.17), причём площадь поверхности нагрева
одной секции принимаем f1=0,244 м2 [3]. Результаты
расчёта площади и количества отопительных приборов заносим в таблицу 5.3.
Таблица 5.3 - Расчёт
отопительных приборов
Помещение
Температура в помещении tB, ºС
β1
Fр, м2
Nр, шт.
201
18
1,08
4,83
20
203
1,08
6,00
25
204
1,13
3,76
16
205
1,13
3,76
16
206
1,08
4,0
16
207
1,08
4,47
19
209
1,08
4,97
21
211
1,13
1,58
7
туалет
1,13
1,56
7
6. ФИНАНСОВЫЙ АНАЛИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ МЕРОПРИЯТИЙ
Определяем действительную площадь
отопительного прибора в помещениях при установленном числе секций,
преобразовывая формулу (4.17):
,(6.1)
гдеNр -
количество установленных секций радиаторов, принимаем по результатам проведения
первого этапа энергоаудита;
f1 - площадь поверхности нагрева одной секции, для
чугунных радиаторов принимаем f1=0,244 м2 [3];
β3 -
коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе, принимаем равный 1,0
[3];
β4 -
коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении, принимаем при
открытой установке равный 1,0 [3].