Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра ТГВ
Інформація про роботу
Рік:
2010
Тип роботи:
Інші
Предмет:
Нетрадиційні джерела енергії
Група:
ТГВ
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет «Львівська політехніка»
Кафедра ТГВ
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до курсової роботи
з курсу:
«Нетрадиційні джерела енергії»
«Розрахунок теплонасосної установки однородинного будинку»
Зміст
Вступ____________________________________________________________3
1. Кліматологічні дані місця будівництва______________________________4
2. Технологічно-тепловий розрахунок системи гарячого водопостачання___5
3. Розрахунок снігового навантаження опорної конструкції______________10
4. Підбір і встановлення водогрійного котла___________________________10
5. Підбір і встановлення водонагрівача_______________________________12
6. Розрахунок діаметра труб і циркуляційного насосу___________________14
7. Підбір мембранного розширювального баку_________________________16
8.Гідравлічний розрахунок системи гарячого водопостачання____________17
Висновки_______________________________________________________20
Література_______________________________________________________21
Вступ
Характеристика установки
Проектується житловий будинок в м. Сімферополь , розміром в плані 900*770 мм, для однієї сім’ї , з 7 чоловік. Будинок містить 5 кімнат . Запроектовано геліосистему з активним використанням сонячної енергії, а також дублююче джерело тепла.
Сонячний колектор, розміщений на скатному даху з загальною площею геліополя 5м2 (кількість колекторів-2 шт).
Колектори Vitosol 100 типу W2.5.
Ємнісний водонагрівач Vitocell-В 100 з об’ємом 300 л, який виконує функції теплообмінника і подає гарячу воду до споживачів, гарячу воду на систему опалення, здійснює теплообмін між теплоносієм геліоконтуру і теплоносієм контуру споживача.
Водогрійний котел серії Vitodens 300 типу DB_5829_304-1_05-2005_WB3A_GUS потужністю 12.2-66 кВт, який нагріває теплоносій до потрібної температури для здійснення опалення в будинку.
Допоміжний елемент системи – циркуляційний насос Willo-Star-A,
який забезпечує циркуляцію системи з урахуванням загальної витрати і втрат тиску в системі.
Діаметри з’єднувальних труб 15х1 мм . Для вилучення пари з системи в робочій фазі та для передбачення підвищення надлишкового тиску в системі встановлюємо розширювальний бак , об’ємом 20 л.
Обладнання розміщується таким чином:
водогрійний котел, а також водонагрівач і циркуляційні насоси розміщені в допоміжному приміщенні;
розширювальний бак - в допоміжному приміщенні;
подаючий і зворотній трубопроводи прокладаються над підлогою горища.
Дана установка характеризується цілорічним використанням без дублюючого джерела тепла , використовується для опалення будинку , забезпечує ГВ мешканцям будинку.
Кліматологічні дані міста будівництва
Для міста будівництва – м. Сімферополь виписуємо з [1] такі розрахункові параметри зовнішнього повітря:
абсолютно мінімальна -29 °С;
абсолютно максимальна 40°С;
середня максимальна найбільш гарячого місяця 29.3°С;
найбільш холодної доби забезпеченістю 0,92 -20 °С;
найбільш холодної п'ятиденки забезпеченістю 0,92 -16 °С;
середня температура опалювального періоду 1.9 °С;
- тривалість опалювального періоду 158 діб;
- кількість градусо-діб обігрівального періоду, г-д 2544 г-д.
За кількістю градусо-діб визначаємо температурну зону
м. Сімферополь - III температурна зона України.
Згідно [2] виписуємо для м. Сімферополь прихід сонячної радіації (пряма+ розсіяна) на горизонтальну поверхню по місяцях Мдж/м².
Таблиця 1.
місяць
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
сумарна
261
365
603
724
872
889
886
768
619
465
308
234
пряма
156.6
146
362
290
348.8
356
354.4
307.2
371.4
279
185
140.4
розсіяна
104.4
219
241
434
523.2
533
531.6
460.8
247.6
186
123
93.6
Для III температурної зони згідно з додатком 4 [2] визначаю нормативні значення опору теплопередачі зовнішніх огороджувальних конструкцій:
- зовнішньої стіни Rз.с =2.2 (м² *°C)/Вт,
- вікна і балконні двері Rвк. = 0,5 (м² *°C)/Вт,
- горищного перекриття Rг.п=2.6 (м² *°C)/Вт,
- перекриття над холодними підвалами із світловими отворами в стінах
Rп.п=2,2 (м² *°C)/Вт.
Визначаємо коефіцієнти теплопередачі відповідних захищень за формулою :
К=1/R,
тоді
Кз.с = 1/ Rз.с. = 0,45 Вт/( м² *°C)
Квк = 1/ Rвк. = 2,00 Вт/( м² *°C),
Згідно [5] виписуємо снігове навантаження для м. Сімферополь табл.2
Кг.п = 1/ Rг.п = 0,38 Вт/( м² *°C),
Кп.п = 1/ Rп.п = 0,45 Вт/( м² *°C),
Кз.д = 0,6 ·Rз.с. = 1.32 Вт/( м² *°C).
Місяць
Величина снігового навантаження Sо, Па
мінімальне
середнє
максимальне
1
80
240
520
2
60
280
670
3
183
206
206
4
0
0
0
5
0
0
0
6
0
0
0
7
0
0
0
8
0
0
0
9
0
0
0
10
0
0
0
11
0
80
160
12
92
190
298
ТЕХНОЛОГІЧНО-ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ГВ.
Розрахунок системи гарячого водопостачання за допомогою
водяних геліоустановок проводиться в наступній послідовності:
1. Визначення теплового навантаження споживачами.
В загальному вигляді теплове навантаження визначається із
Залежності
; кВт
де Q - потрібна кількість тепла, кВт;
с-теплоємність води, с = 4,187 кДж/(кг х 0С);
m -норма споживання води на технологічні потреби, кг/год,
оскільки у нашому житловому будинку немає технологічного виробництва,
то m = о кг/год;
п -кількість об’єктів, шт;
ml - норма споживання води на побутові потреби одною людиною, л/добу,
приймаємо mt =105 л/добу на одну людину;
n -кількість людей, що користуються гарячою водою, приймаємо n =7 люд;
tк , -кінцева температура води і-го (j-го) споживача, приймаємо tк= 55°С;
tn -початкова температура води i-го (jго) споживача, приймаємо
tn =5 °С; отже:
Q=105*7*4,187*(55-5)/3600=42.7 кВт
ВИЗНАЧЕННЯ ПЛОЩІ ГЕЛІОПОЛЯ.
Після визначення теплового навантаження, враховуючи призначення геліоустановки, прихід сонячної радіації, коефіцієнт корисної дії установки визначаємо площу геліополя за формулою:
де F- потрібна площа геліополя, м2,
Q -потрібна кількість теплоти на гаряче водопостачання, кВт,
n-коефіцієнт корисної дії геліосистеми,
Qпод - прихід теплоти (сонячної радіації) на 1м2 похилої поверхні геліополя, кВт, обчислюється за формулою:
,Вт/м2
де qп - попадання прямої радіації на горизонтальну поверхню,Вт/м2,
Рп – коефіцієнт перерахунку прямої радіації на похилу поверхню (залежить від широти місцевості, де встановлюється геліосистема, кута нахилу геліополя до горизонту, годинного кута заходу сонця до горизонту).
qр – попадання розсіяної радіації на горизонтальну поверхню, Вт/м2,
рр - коефіцієнт перерахунку розсіяної радіації на похилу поверхню,
pр=cos2 (/2,
Аж-льбедо (коефіцієнт відбивання поверхні), приймаємо рівним 0,2,
рв -коефіцієнт перерахунку відбитої радіації на похилу поверхню,
рв = sin2(/2
(- кут нахилу геліополя до горизонту.
Результати обчислень заносимо у таблицю 3. Таблиця 3.
місяць
qn,Вт/м²
Pn
qр,Вт/м²
Рв
Рр
Аж
Qнад, Вт
F, м²
І
січень
156.6
2,86
104.4
0,146
0,853
0,2
4.7
9.0
ІІ
лютий
146
1,99
219
0,146
0,853
0,2
4.8
8.9
ІІІ
березень
362
1,49
241
0,146
0,853
0,2
7.8
5.4
ІV
квітень
290
1,17
434
0,146
0,853
0,2
7.3
5.8
V
травень
348.8
1
523.2
0,146
0,853
0,2
8.2
5.2
VI
червень
356
0,92
533
0,146
0,853
0,2
8.08
5.3
VII
липень
354.4
0,95
531.6
0,146
0,853
0,2
8.16
5.2
VIII
серпень
307.2
1,08
469.8
0,146
0,853
0,2
7.5
5,7
IX
вересень
371.4
1,33
247.6
0,146
0,853
0,2
7.2
5.9
X
жовтень
279
1,74
186
0,146
0,853
0,2
6.5
6.6
XI
листопад
185
2,47
123
0,146
0,853
0,2
5.7
7.5
XII
грудень
93.6
3,27
140.4
0,146
0,853
0,2
4.3
10.0
Вибираємо площу геліополя, тобто мінімальне значення із отриманого ряду площ, оскільки проектована геліоустановка працюватиме цілорічно, з дублюючим джерелом тепла :
Приймаємо мінімальну площу геліополя F=FV= FVІІ =5.2 м2
Проектуємо 2-а колектори Vitosol 100 типу W2,5.
n= 5.2 /2.5 =2.08≈2шт
А – подаюча магістраль; В – зворотня магістраль; С – видалення повітря
Розрахунок снігового навантаження опорної конструкції
Снігове навантаження обчислюється за формулою:
S0• F + M1 + M2, Н,
де So - снігове навантаження, Н/м2, приймаємо згідно [5],
F = (X • У)-проектована площа, м2,
M1,-маса вантажу, Н,
M2-маса колектора, Н.
Результати розрахунку заносимо в таблицю 4
Таблиця 4
місяць
F,м2
S0, Н/м2
М2,Н
S0F + M1+ M2, Н
І
січень
5
520
600
3200
ІІ
лютий
5
670
600
3950
ІІІ
березень
5
206
600
1630
ІV
квітень
5
0
600
600
V
травень
5
0
600
600
VI
червень
5
0
600
600
VII
липень
5
0
600
600
VIII
серпень
5
0
600
600
IX
вересень
5
0
600
600
X
жовтень
5
0
600
600
XI
листопад
5
160
600
1400
XII
грудень
5
298
600
2090
ПІДБІР і ВСТАНОВЛЕННЯ ВОДОГРІЙНОГО КОТЛА
За необхідною потужністю приймаємо до встановлення наднизькотемпературний водогрійний котел Vitodens 300 для природнього газу .
Основні переваги:
Газовий конденсаційний водогрійний котел у настінному виконанні (6,6 – 66 кВт).
Використовуючи каскадний контролер Vitotronic, можна об'єднати до чотирьох Vitodens 300 в єдину теплоцентраль потужністю до 264 кВт.
Нормативний ККД: до 109%.
Поверхні нагріву Inox-Radial з нержавіючої сталі: ефективно та надійно.
Вкрай низькі показники шкідливих викидів модульованого газового пальника MatriX-compact. Завдяки цьому вимоги стандарту "Блакитний янгол" дотримані з великим запасом. Надзвичайно тихий у роботі, ідеальний для житлових помешкань.
Полегшення монтажу й уведення в експлуатацію: всі пальники фірми Viessmann проходять цикл комп'ютеризованих вогневих випробувань. Своїми параметрами вони оптимально узгоджені з котлом.
Регулятор Vitotronic автоматично налаштовує котел відповідно до зовнішніх чинників. Температура в приміщенні регулюється залежно від погоди надворі. Перехід на зимовий та літній час здійснюється автоматично.
Характеристика котла
Таблиця 5
Тип
Ідентифікатор виробу
Розміри котлового блоку:
Довжина
Ширина
Висота
Маса котлового блоку
Загальна маса водогрійного котла
з теплоізоляцією, пальником
і контролером котлового контуру
Об”єм котлової води
Допустимий надлишковий
робочий тиск
Показники викидних газів
темп. котлової води 40 С
темп. котлової води 75 С
Масовий потік у випадку легкого
котельного палива чи газу
Патрубок вівідних газів (dзов)
Об”єм газу у водогрійному котлі
Опір на стороні
паливникових газів
Необхідний напір
DB_5829_304-1_05-2005_WB3A_GUS
1203 мм
550 мм
916мм
195 кг
241 кг
118 л
3 мбар
145 С
165 С
56 кг/год
130 мм
78 л
0,1 мбар
0,05 мбар
ПІДБІР І ВСТАНОВЛЕННЯ ВОДОНАГРІВАЧА
До встановлення приймаємо сталевий ємнісний водонагрівач Vitocell-В 100 об”ємом 300 л.
Основні переваги:
Місткісний водонагрівач із двома нагрівальними спіралями для бівалентного нагріву.
Сталева місткість із внутрішнім емалевим покриттям Ceraprotect для захисту від корозії. Додатковий електродний захист через магнієвий анод. Захисний анод постачають як додаткове приладдя.
Високий комфорт за допомогою швидкого нагріву води рівномірно по всьому об’єму через нагрівальні спіральні поверхні великого розміру.
Малі втрати тепла завдяки високоефективній теплоізоляції.
Технічні дані:
Таблиця 6
Для приготування гарячої води
(при суміщенні з водогрійними
котлами та сонячними установками)
Придатний до встановлення з:
-темп. гріючого контуру до 160 С
-темп. теплоносія сонячної установки до160 С
-температурним налаштуванням водорозбірногго контуру ГВ до 95 С
-надлишковий робочий тиск в гріючому і водорозбірному контурі ГВ до 10 бар
- надлишковий робочий тиск в контурі теплоносія соняної установки до 10 бар
Об”єм водонагрівача
300 л
Змієвик гріючого контуру
Верхній
Нижній
Тривала продуктивність 90 квт, л/с
(при підігріві води в контурі 80 квт, л/с
водорозбору ГВ з 10 до 45 С і 70 квт, л/с
темп. гріючого контуру при 60 квт, л/с
нижчеприведеній витраті теплоносія) 50 квт, л/с
31 , 761
,638
20, 691
15, 368
11, 270
53, 1302
44, 1081
33, 811
23, 265
18, 422
Тривала продуктивність 90 квт, л/с
(при підігріві води в контурі 80 квт, л/с
водорозбору ГВ з 10 до 60 С і 70 квт, л/с
темп. гріючого контуру при нижчеприведеній витраті теплоносія)
23, 395
20, 344
15, 258
45, 774
34, 584
23, 395
Витрата теплоносія м3/год
(для вказаної продуктивності)
3,0
Максимальна під”єднувальна площа поглинача
Vitosol 100 м2
10
Теплоізоляція
Жорсткий пінопоуліретан
Витрата теплоти на підтримання готовності
(при різниці темп. 45 К) кВт*год/24год
2,3
Розміри:
Довжина з теплоізаляцією мм
без теплоізоляції мм
Загальна ширина з теплоізаляцією мм
без теплоізоляції мм
Висота з теплоізаляцією мм
без теплоізоляції мм
633
--
705
--
1746
--
1792
--
Маса з теплоізоляцією та змійовиком гріючого контуру кг
160
Об”єм змійовика гріючого контуру
6
10
Площа теплообмінних поверхонь м2
0,9
1,5
Розрахунок діаметрів труб і циркуляційного насосу
опору колекторів;
опору трубопроводів;
опору теплообмінника у ємнісному водонагрівачі;
Повний гідродинамічний опір визначається наступним чином:
при послідовній схемі встановлення колекторів: повний гідродинамічний опір рівний сумі місцевих гідродинамічних опорів;
при паралельній схемі встан олення колекторів: повний гідродинамічний опір рівний місцевому гідродинамічному опору (припускається, що всі місцеві гідродинамічні опори рівні),
Для послідовно розташованих 2 колекторів Vitosol 100 типу W2.5 із загальною площею 5м2, підбираємо діаметри труб згідно [3]. При площі колектора 5 м2, об’ємна витрата становить 210 л/год=3,5 л/хв. =0,21м3/год; необхідний діаметр труб 15*1 мм.
Об’ємна витрата одного колектора 1,75 л/хв. отже згідно діаграми с.45[3], гідродинамічний тиск одного колектора Vitosol 100 типу W2.5, р=130мбар, а гідродинамічний тиск 2 послідовно з’єднаних колекторів (P1=130*2=260 мбар.
Згідно діаграми на с.44[3], гідродинамічний тиск подаючого і зворотнього трубопроводів теплоносія сонячної установки (на 1м трубопроводу) становить р=4.1 мбар. Отже, загальний гідродинамічний тиск подаючого і зворотнього трубопроводів по всій довжині (P2=20*4.1=82 мбар.
Сумарні втрати тиску в системі становлять:
(P=(P1+(P2=260+82=340мбар=3.42 м.вод.ст.
Розрахунок циркуляційного насосу
При відомій витраті і втратах тиску всієї установки, за характеристиками насосів вибираємо тип насосу. Рекомендовано до встановлення насоси з регульованою частотою обертання, яку можна змінювати в залежності з вимогами установки.
Для монтажу вибираємо насос фірми Willo призначений для геліотермічних систем серія Willo-Star-A
Технічні дані геліонасоса Willo-Star-A :
Геліонасос типу Willo-Star-A
Максимальний напір 5 м.в.ст
Максимальна витрата 3,5м³/год
Температура рідини від +20 до +110 С
Робочий тиск 10бар
Конструкція/Виконання - не потребує техобслуговування;
- вмонтований регулятор частоти обертання;
-теплоізоляційний кожух;
-автоматичний режим “день/ніч”;
-електроннй контроль безвідмовної роботи.
ПІДБІР МЕМБРАННОГО РОЗШИРЮВАЛЬНОГО БАКУ
Номінальний об’єм мембранного розширювального баку розраховуємо за формулою:
Vn=(Vv+V2+z*Vk)*(Рe+1)/(Рe-(Рst+0.5))
де VN -номінальний об’єм баку, л;
Vv -об’єм запобіжного водяного затвору (теплоносія), л;
V =VA *0.005л
VA - наливний об’єм всієї установки, л
VA=2*3+10+0.133*20,0=18,66 л
Vv =0.005*18,66=0,09 л,
V2 -збільшення об’єму при підігріві установки,
V2=V2*B,
B-коефіцієнт розширення (для установки фірми Viessmann при нагріві теплоносія від -20 до 120°С) B=0,13
V2 =18,66*0,13 = 2,43л,
Рe -допустимий кінцевий надлишковий тиск, бар;
Рe = Рsi -0,1 Рsi, psl –тиск спрацювання запобіжного клапану, приймаємо 6 бар,
ре =6-0,1*6 = 5.4бар,
pst -надлишковий тиск азоту на вході в розширювальний бак, бар,
рst = 1.5 + 0.1 • h = 1.5 + 0,1 • 5,6 = 2,0 бар,
h -статична висота установки, м,
z-число колекторів, шт,
vK -об’єм колектора, л ( для колектора Vitosol 100 vK =3л,
отже, Vn=(0.09+2,43+2*3)(5.4+1)/(5.4-(2,0+0.5))=18,8 л
Приймаємо розширювальний бак з такими характеристиками:
Таблиця 7
Об’єм,
л
Надлишковий
робочий тиск,
бар
а, мм
b, мм
Підключення,
R
Маса, кг
20
10
280
490
¾
7,2
Гідравлічний розрахунок системи гарячого водопостачання
Метою гідравлічного розрахунку подавальних трубопроводів системи ГВ є визначення таких діаметрів трубопроводів , які б забезпечили подачу розрахункової витрати води до найвіддаленішої та високорозташованої точки водорозбору.
Гідравлічний розрахунок системи гарячого водопостачання виконуємо у табличній формі. Швидкість руху води в подаючих трубопроводах і стояках приймаємо не більше 1,5 м/с, а в підводках до водорозбірних приладів не більше 2,5 м/с, згідно [4].
Максимальна витрата гарячої води на ділянці визначається заформулою:
,
де qо-секундна витрата гарячої води одним приладом, л/с, приймаємо згідно дод.З
(-коефіцієнт, який приймається згідно дод.4 [6], залежно від загального числа приладів на розрахунковій ділянці і ймовірності їх дії.
Ймовірність дії водорозбірних приладів системи гарячого водопостачання будинку визначаємо за формулою:
- норма витрати гарячої води в годину найбільшого споживання, л, приймаємо згідно дод.З [6],
-секундна витрата гарячої води, л/с, приймаємо згідно дод.З
U-кількість мешканців, чол.,
N - кількість водорозбірних приладів, шт.,
Розрахункова витрата гарячої води з врахуванням циркуляційної витрати:
, л/с
qh -витрата води на ділянці, л/с,
ксir коефіцієнт, який приймається: для водонагрівачів і початкових ділянок системи до першого водорозбірного стояка по дод.5 [6], для всіх інших ділянок рівним 0.
Втрати тиску на окремих ділянках трубопроводів системи гарячого водопостачання визначаємо за формулою:
R- питомі втрати тиску на тертя при розрахунковій витраті q на ділянці, Па/м, приймаємо згідно [6],
l-довжина ділянки трубопроводу, м,
кl - коефіцієнт, що враховує співвідношення втрат тиску на ділянці в місцевих опорах і на тертя, приймаємо кl =0,25 для циркуляційних стояків.
Втрати напору на ділянці:
( =985кг/м3 густина води при t =55°c.
Результати розрахунку заносимо в таблицю 8.
Таблиця 8
№ діл
N
q. л/с
Р
NP
α
qh , л/с
Kcir
qhr,u , л/с
l, м
d, мм
R. Па/м
W, м/с
Kl
∆P, Па
∆H, м.вод.ст.
1-2
1
0,3
0,014
0,014
0,2
0,3
0
0,3
1.8
25
810
0.72
0,5
2187
0.226
2-3
2
0,3
0,014
0,028
0,215
0,323
0
0,323
4.6
25
955
0,78
0,5
6590
0.681
3-4
5
0,3
0,014
0,042
0,304
0,41
0
0,41
5.6
32
240
0.52
0,5
2016
0,208
∑ΔН=1.115
ЛІТЕРАТУРА
СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика.-М.: Стройиздат, 1983.
С.С.Жуковський, В.Й.Лабай. Системи енергопостачання і забезпечення мікроклімату будинків та споруд.
VITOTEC Руководство по тестированию,- 2000.
Внутренние санитарно-технические устройства. Часть2. Водопровод и канализация /Ю.Н.Саргин, Л.И.Друскин, И.Б.Покровская и др.; Под ред. И.Г.Староверова и Ю.И.Шиллера.-М.: Стройиздат, 1990.-247.
Р.Кінаш, О.Бурнаєв. Снігове навантаження в Україні. Видавництво науково-технічної літератури. 1997.
СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий/ Госстрой СССР.-М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора