Воздушное отопление жилого помещения

0

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Воздушное отопление жилого помещения

Аннотация

 

Пояснительная записка содержит 62 страницs, включая 11 рисунков, 10 таблиц, 19 источников информации. Графическая часть выполнена на 5 листах формата А1.

Целью выпускной квалификационной работы является проектирование системы воздушного отопления жилого помещения. В ходе выполнения данной работы был произведен расчет тепловых потерь здания, подбор необходимого оборудования и расчет экономической эффективности по сравнению с водяной системой отопления.

Проект выполнен с применением ГОСТов и нормативных документов по современным методикам расчета.

 

Аnnotation

 

The explanatory note contains 62 pages, including 11 drawings, 10 tables, 19 sources of information. The graphic part is executed on 5 sheets of format А1.

The purpose of the final qualification paper is the design of the air heating the dwelling. In the course of this work was used to calculate the heat loss of the building, equipment selection and calculation of cost-effectiveness compared with a water heating system.

The project was implemented with state standards and regulations for modern methods of calculation.

 

Содержание

 

Введение. 6

1.Состояние вопроса. 8

1.1 Виды отоплений их устройства и характеристики. 8

1.1.1 Печное отопление. 8

1.1.2 Водяное отопление. 8

1.1.3 Воздушное отопление. 9

1.2. Принципиальные схемы систем отопления. 10

1.3 Система отопления помещений горячим воздухом. 14

1.4 Классификация систем отопления. 17

1.5 Сравнение воздушного и водяного отопления. 19

2.Технологическая часть. 22

2.1 Расчет тепловых потерь по уравнению теплопередачи. 22

2.1.1 Потери тепла через окна и двери для 1 этажа. 24

2.1.2 Потери тепла через окна и двери для мансарды.. 25

2.2 Тепловой расчёт воздуховодов. 26

2.2.1 Расчет необходимого количества воздуха для 1 этажа. 26

2.2.2 Расчет необходимого количества воздуха для мансарды.. 27

2.2.3 Выбор воздуховодов. 28

3 Конструктивная разработка. 31

3.1.Воздушное теплоснабжение. 31

3.2 Выбор воздухонагревателя. 34

3.3 Установка увлажнителя воздуха. 36

3.4 Установка стерилизатор воздуха. 38

3.5 Пуско-наладочные работы. 40

4 Безопасность труда. 42

4.1 Анализ и обеспечение безопасных условий труда. 42

4.2 Расчет искусственного освещения. 45

4.3 Возможные чрезвычайные ситуации. 47

5 Расчет экономической эффективности использования воздушного отопления. 52

5.1 Расчет капитальных вложений. 54

5.2 Сравнение расхода газа на отопление дома. 56

5.3 Расчет себестоимости эксплуатации. 57

5.4 Определение срока окупаемости. 58

Заключение. 60

Список использованных источников. 61


Введение

 

Совершенствование систем отопления направлено на улучшение их характеристик с целью уменьшения энергопотребления. Постоянно появляются новые технологические разработки в этой области. Опыт наиболее развитых стран мира показывает, что производство энергоресурсов на душу населения и их рациональное потребление являются основой высокого уровня жизни и эффективной экономики. В третьем тысячелетии экономия всех видов энергии, её эффективное использование, внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий становятся приоритетными направлениями хозяйственной деятельности.

Данная тема актуальна в виду того, что использование таких систем отопления вместо традиционных позволяет экономить до 70% энергии  и, соответственно, финансовых ресурсов.

В настоящее время в странах Северной и Южной Америки, а так Европы вместо классических водяных все более широкое применение находят системы воздушного отопления. Особо широко и повсеместно эти системы стали применяться в конце восьмидесятых годов, когда оборудование, применяемое в этих системах, по коэффициенту использования тепла при сгорании топлива достигло величины 80% и выше. Единая система воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования рекомендована к применению в зданиях и сооружениях различного назначения: дачи, коттеджи, детские учреждения, школы, больницы, административные и промышленные помещения. Одно из важнейших преимуществ воздушного отопления перед водяным — его тепловая экономичность и малая инерционность. Благодаря прямому сжиганию топлива и отсутствию промежуточного теплоносителя КПД системы воздушного отопления достигает 94–96%. Малая инерционность системы позволяет прогреть помещение до рабочей температуры всего за 20–30 минут. А значит, нет необходимости в круглосуточной работе обогревателей, что приводит к значительной - до 50% экономии топлива и электроэнергии.


1.Состояние вопроса

1.1 Виды отоплений их устройства и характеристики

 

1.1.1 Печное отопление

Отличительной особенностью русских печей является их повышенная теплоемкость, высокая экономичность и сравнительная простота изготовления. При одноразовой трехчасовой топке печи повышенной теплоемкости температура на ее поверхности сохраняется в течение суток и не опускается ниже +30 ºС.

Отличительная особенность конструкций русских печей в том, что после окончания топки центральный дымоход длительно сохраняет высокую температуру и постепенно передает теплоту через внутренние опускные каналы к ее наружным поверхностям. Поэтому, несмотря на высокую температуру кладки внутреннего центрального дымохода, на наружной поверхности печи температура невысокая, что предохраняет от появления трещин в отделке.

Отопительные печи бывают круглой или прямоугольной формы и обычно располагаются так, чтобы одна печь имела наружные стенки в двух или даже в трех соседних помещениях. При топке печи из отапливаемого помещения в топливник всасывается внутренний воздух, который затем в виде дымовых газов выбрасывается наружу через дымовую трубу на крыше здания. На место использованного в печи внутреннего воздуха в помещение через неплотности в

строительных ограждениях комнат или через специально открываемые отверстия (например форточки или фрамуги в окнах) в комнаты проникает свежий наружный воздух. Следовательно, печное отопление одновременно с нагревом помещения обеспечивает его эффективную вентиляцию.

1.1.2 Водяное отопление

В настоящее время признано энергетически целесообразным устраивать в жилых и гражданских зданиях организованную приточно-вытяжную вентиляцию с применением вентиляторных агрегатов, включающих аппараты для утилизации теплоты вытяжного воздуха на нагрев приточного наружного воздуха. Эти современные решения обеспечивают создание в помещениях комфортных параметров воздушной среды и до 60 % сокращают затраты теплоты на отопление зданий.

Основным видом отопления многоэтажных зданий стало использование в качестве нагревательных приборов чугунных радиаторов, соединенных трубами с местным источником выработки теплоты - котлом, в котором сгорал каменный уголь. В котле от сжигания каменного угля циркулирующая вода нагревалась до 95 °С и самотеком поступала к чугунным радиаторам. После отдачи теплоты через стенки радиатора на нагрев помещения вода вновь направлялась в котел для последующего там нагрева.

1.1.3 Воздушное отопление

Воздушное отопление имеет заметное сходство другими видами централизованного отопления. И воздушное и водяное отопление основаны на принципе передачи тепла отапливаемым помещениям путем охлаждения теплоносителя. В системе воздушного отопления, также как и в системах водяного и парового отопления, имеется генератор тепла - центральная установка для нагревания воздуха и теплопроводы - каналы для перемещения теплоносителя - воздуха.

Отличием является то, что в системе воздушного отопления отсутствуют отопительные приборы: горячий воздух передает аккумулированное им тепло непосредственно отапливаемому помещению, смешиваясь с внутренним воздухом и двигаясь вдоль поверхности ограждений.

Радиус действия воздушного отопления может быть сужен до одного помещения, отапливаемого одним или несколькими водяными или паровыми воздухонагревателями. В этом случае воздушное отопление становится местным и превращается, по существу, в водяное или паровое отопление (правда, мощность воздухонагревателя значительно больше мощности одного обычного отопительного прибора и в помещении может быть создана интенсивная циркуляция воздуха). Для воздушного отопления характерно также повышение санитарно-гигиенических показателей воздушной среды помещения. Использование систем воздушного отопления при правильной конфигурации благоприятно сказывается на здоровье людей, так как обеспечивает свежесть и влажность воздуха. Кроме того, при устройстве системы воздушного отопления достигается экономия металла.

Возможность совмещения воздушного отопления с приточной вентиляцией в холодный период, с охлаждением помещений в летний период сближает воздушное отопление с вентиляцией и кондиционированием воздуха и определяет область его применения в промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданиях. Свойство горячего воздуха - быстро нагревать помещение - используется  при осуществлении периодического или дежурного отопления.

 

1.2. Принципиальные схемы систем отопления

 

Система отопления содержит следующие функциональные части:

– источник получения тепловой энергии;

– передающие устройства полученной тепловой энергии к помещениям;

– отопительные приборы, передающие тепловую энергию на нагрев поме-щений.

По характеру связи источника получения тепловой энергии с нагреваемым помещением системы отопления подразделяются на :

– местные, в которых источник получения тепловой энергии и отопительные приборы расположены в отапливаемом помещении или в непосредственной близости;

– центральные, в которых источник получения тепловой энергии рассчитан на отопление нескольких зданий и связан передающими устройствами с отопительными приборами, установленными в отапливаемых помещениях.

Рассмотрим наиболее часто применяемые схемы систем отопления в настоящее время.

К местным системам отопления относятся, например, печи для сжигания дров или каменного угля. Источником тепловой энергии здесь являются дымовые газы, получаемые при сгорании топлива. Дымовые газы имеют высокую температуру (свыше 300°С) и прогревают кирпичную кладку многоходовых дымоходов. Значительная масса кирпичной кладки печей позволяет при одноразовой в сутки топке - трехчасовом сжигании дров до состояния превращения их в древесный уголь - обеспечить на внешней поверхности печи температуру до  40 °С, при которой нет опасности ожогов у людей. Накопившаяся в кирпичной кладке при топке печей теплота обеспечивает суточное сохранение температуры в помещении в утренние часы не ниже 18 °С.

Второй разновидностью местных систем отопления являются газо-воздушные агрегаты, в которых теплота от сгорания газа передается через разделительную стенку к нагреваемой среде.

На рисунке 1.1 показана принципиальная печного отопления.

1 - шанцы; 2 - подтопочный канал нижнего обогрева; 3 -топливник; 4 -хайло (проем, соединяющий топочную камеру с конвективной системой); 5 - чистки; 6, 7 - задвижки; 8 - дымоход; 9 - разделка; 10 - перекрытие; 11 - теплоизоляция; 12 - выдра; 13 - дымовая труба; 14 - перекрыла; 15 - душники; 16 - конвективная система; 17 - камера; 18 - свод; 19, 21 - дверки; 20 - решетка; 22 - поддувало (зольник); 23 - гидроизоляция; 24 - теплоизоляция.

Рисунок 1.1 - Принципиальная схема печного отопления.

Топливо, сгорая в топке, отдает ей наибольшее количество тепла, а продукты сгорания выходят или прямо в трубу, или предварительно под чугунный настил, духовой шкаф, водогрейную коробку плиты, в каналы, а затем в атмосферу через дымовые каналы. В некоторых печах устраивают внутренние тепловоздушные камеры, в которых нагревается поступающий из помещения воздух, и выходит обратно, то есть циркулирует, все время нагреваясь, и печь более равномерно выделяет тепло. Кроме внутренних тепловоздушных камер имеются наружные теплоотдающие поверхности, наружные стенки, которые также нагреваются горячими газами при движении по дымооборотам, выше которых расположено перекрытие печи, выполняемое не менее чем из трех рядов кладки. Продукты сгорания (горячие газы), пройдя по дымооборотам и нагрев их, поступают в дымоход, дымовой канал, отводящий дым наружу. Между печью и стеной устраивают воздушное пространство - отступку. Для соединения печи со стенным дымоходом имеется патрубок, закрываемый дымовой задвижкой или вьюшкой. Внутри топочного пространства имеются внутренние тепловоспринимающие поверхности - стенки, свод. В том случае, когда трубу устанавливают на самой печи, она называется насадной. Для отвода топливных газов от нескольких печей дымовые трубы объединяют в один кирпичный массив, то есть коренную трубу, выкладываемую рядом с печью на отдельном фундаменте и с отступом от фундамента здания.

На рисунке 1.2 показана схема горизонтальной системы водяного отопления.

1- расширительный бачок; 2 - нагревательные приборы, 3 - запорно-регулировочная арматура; 4 - обводка дверей; 5 - спуск воды из системы;  6 - генератор тепла. Стрелкой показано направление движения воды.

Рисунок 1.2 – Схема горизонтальной системы водяного отопления.

При такой системе вода поступает из генератора тепла в систему отопления по трубопроводу, расположенному на высоте первого (по направлению движения воды) нагревательного прибора, последовательно проходит все другие приборы и возвращается в котел. Для увеличения циркуляционного давления теплоносителя нагревательные приборы устанавливают как можно выше. Их лучше всего изготовлять из гладких труб и минимальной высоты. Удобны при горизонтальной системе отопления.

 

1.3 Система отопления помещений горячим воздухом

 

Воздушное отопление включает: воздухоподогреватели, в которых воздух может нагреваться горячей водой, паром (в калориферах), теплом, выделяющимся от сгорания различных видов топлива, а также электричеством (в электровоздухоподогревателях); воздуховоды, подводящие воздух в отапли-ваемые помещения; воздухоподающие и воздухозаборные решётки, через которые воздух подаётся в отапливаемые помещения и забирается для подачи к воздухоподогревателю; запорно-регулирующие клапаны в воздуховодах. При расположении воздухоподогревателя непосредственно в отапливаемом помещении воздуховоды, решётки и клапаны могут не устраиваться.

Различают воздушное отопление рециркуляционное, при котором весь подаваемый к воздухоподогревателю воздух забирается из отапливаемого им помещения, и совмещенное с вентиляцией, когда подача воздуха осуществляется частично из отапливаемого помещения, а частично снаружи, причём соотношение объёмов рециркуляционного и наружного воздуха может регулироваться в широких пределах. Устраиваются также системы воздушного отопления, совмещенные с вентиляцией, работающие только на наружном воздухе (без рециркуляции и рециркуляционных каналов), их иногда называют прямоточными. Такие системы применяются, например, в жилых зданиях, где одним воздухоподогревателем обслуживаются несколько квартир (в данном случае устройство рециркуляции привело бы к нежелательному поступлению воздуха из одной квартиры в другую). От рециркуляции отказываются также при устройстве В. о. в производственных помещениях, технологический процесс в которых сопровождается выделением вредных газов или пыли. Перемещение воздуха в системах воздушного отопления (как с рециркуляцией, так и в совмещенных с вентиляцией) может быть естественное - за счёт разности температур и плотности воздуха до воздухоподогревателя и после него, а также с механическим побуждением. В последнем случае устанавливается электрический вентилятор.

На рисунке  1.3 Показана схема воздушного отопления, совмещенного с вентиляцией.

1 - отапливаемое помещение; 2 - воздухоподогреватель; 3 - воздуховод, подающий горячий воздух в отапливаемое помещение; 4 - воздуховод, подающий рециркуляционный воздух к воздухоподогревателю; 5 - воздуховод, подающий наружный воздух к воздухоподогревателю; 6 - воздухозаборная решётка наружного воздуха; 7 - воздухозаборная решётка рециркуляционного воздуха; 8 - воздухоподающая решётка; 9 - дроссели клапана; 10 - вентилятор; 11 - вытяжная вентиляция.

Рисунок 1.3 – Схема воздушного отопления, совмещенного с вентиляцией

 

Основным элементом системы воздушного отопления коттеджа является воздухонагреватель, работающий на газе или дизельном топливе. В нем тепло, получаемое при сжигании газообразного (или дизельного) топлива в горелке, передается в теплообменнике воздуху, нагнетаемому вентилятором. После очистки в фильтре горячий воздух поступает в отапливаемое помещение по воздуховодам, а продукты сгорания газа удаляются в атмосферу через дымоход. Воздуховоды, подающие теплый воздух в помещение, подсоединяются к воздухонагревателю, а забор остывшего воздуха из помещения для его последующего нагрева в печи нагревателя, обеспечивает система возвратных воздуховодов. Таким образом, достигается рециркуляция воздуха в помещениях. При необходимости с помощью открытия специальных заслонок часть воздуха может забираться с улицы, обеспечивая вентиляцию помещений. Это значит, что такую систему можно использовать в отопительно-вентиляционном режиме.

На рисунке 1.4 показана схема устройства воздухонагревателя.

1- Газовая горелка; 2-дымоход; 3-вентилятор; 4-газовоздушный теплообменник; 5-теплопроводы (каналы); 6-воздушный фильтр.

Рисунок 1.4 – Устройство воздухонагревателя

 

1.4 Классификация систем отопления

 

В производственных сооружениях, зданиях и помещениях любого назначения с постоянным или длительным (более 2 ч) пребыванием людей, в помещениях во время проведения основных и ремонтно-восстановительных работ, а также в помещениях, в которых постоянная температура необходима по технологическим условиям, следует предусматривать соответствующую систему отопления для поддержания требуемых температур внутреннего воздуха в холодный период года.

При выборе системы отопления, вида и параметров теплоносителя, а также типов нагревательных приборов необходимо учитывать тепловую инерцию ограждающих конструкций, а также характер и назначение зданий и сооружений (СНиП 2.04.05-91).

Системы отопления являются неотъемлемой частью здания, поэтому они должны удовлетворять санитарно-гигиеническим, технико-экономическим, архитектурно-строительным и монтажно-эксплуатационным требованиям.

Санитарно-гигиенические требования предусматривают обеспечение заданной температуры воздуха в отапливаемых помещениях, а также поддержание температуры поверхности отопительных приборов, исключающей возможность ожогов и пригорания пыли. 

Технико-экономические требования заключаются в том, чтобы расходы на сооружение и эксплуатацию отопительной системы были минимальными.

Архитектурно-строительные требования предусматривают взаимную увязку всех элементов отопительной системы (отопительных приборов, трубопроводов и другого оборудования) со строительными архитектурно-планировочными решениями помещений, обеспечение сохранности строительных конструкций на протяжении всего срока эксплуатации здания.

Монтажно-эксплуатационные требования к системам отопления заключаются в том, что системы отопления должны соответствовать современному уровню механизации и индустриализации заготовительных и монтажных работ, обеспечивать надежность работы в течение всего срока их эксплуатации, быть достаточно простыми в обслуживании.

Системы отопления включают в себя три основных элемента: источник теплоты, теплопроводы и отопительные приборы.

Системы отопления классифицируют по виду используемого теплоносителя, способу перемещения теплоносителя и месту расположения источника теплоты. Классификация систем отопления приведена в таблице 1

Таблица 1–Классификация систем отопления

По виду теплоносителя

По способу перемещения теплоносителя

По месту расположения источника теплоты

Примечание

Водяные

с принудительным

побуждением

Центральные местные

Двух - и

однотрубные

С естественным

побуждением

Местные

Паровые

Низкого давления

Центральные местные

С самотечным

возвратом конденсата

Высокого давления

Центральные местные

 

Воздушные

Совместные с вентиляцией

местные

Прямоточные

Рециркуляционные

Центральные местные

 

Печные

(огне-воздушные)

С естественным

побуждением

Умеренного прогрева,

повышенного прогрева,

непрерывного горения,

отопительно-варочные

Топливо - торф,

дрова

Продолжение таблицы 1

 

 

Не теплоемкие

 и теплоемкие

Топливо - уголь,

газ

Электрические

С промежуточным теплоносителем

(вода,специальная жидкость, воздух)

Местные

 

С непосредственным

обогревом помещения

Местные

 

 

1.5 Сравнение воздушного и водяного отопления

 

Сравнительные критерии систем воздушного и водяного отопления:

– Надежность системы воздушного отопления в силу её простоты в несколько раз выше по сравнению с водяным отоплением.

– Количество оборудования, входящего в систему воздушного отопления в два раза меньше по сравнению с водяным отоплением.

– Система воздушного отопления отличается высокой «живучестью» и отсутствие квалифицированного обслуживания системы не сказывается кардинальным образом на работоспособности системы и не приводит к серьезным повреждениям.

– Стоимость сервисного обслуживания воздушного отопления ниже стоимости обслуживания и ремонта водяного отопления на 25- 30 %.

– Расход газа системой воздушного отопления за отопительный период в 1,5 раза ниже расхода газа в водяных котлах.

– Тепловые потери в системе воздушного отопления на 20-25 % ниже потерь в системе водяного отопления (потери в котле, радиаторах, трубах и т.д.).

– Реальная суммарная эффективность воздушного отопления примерно на 50 % выше эффективности водно-радиаторного отопления.

Сравнительные критерии воздушного и водяного отопления приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Сравнительные критерии воздушного и водяного отопления

Критерии

Воздушное отопление

Водяное отопление

Примечание

КПД системы отопления

80-95 %

50-60 %

Присутствие любого промежуточного теплоносителя (вода, антифриз) снижает КПД системы отопления

Степень возможной интеграции с системами кондиционирования, увлажнения и вентиляции

Высокая

Низкая

Возможность интеграции с доп. системами конструктивно заложена в системе воздушного отопления

Вероятность протечек, размораживания и т.п.

Нет

Есть

В системе воздушного отопления отсутствует разводка труб и циркулирующая жидкость, как теплоноситель

Наличие избыточного давления (подпор воздуха) внутри помещений

Есть

Нет

Избыточное давление в помещениях, создаваемое воздушным отоплением препятствует поступлению пыли снаружи.

Инерционность системы

Низкая

Высокая

Низкая инерционность воздушной системы отопления позволяет осуществить прогрев холодных помещений в зимнее время за 20- 30 мин.

 

 

Продолжение таблицы 2

Энергопотребление системы отопления

Низкое

400-650 Вт

Высокое

800-1200 Вт

Электрическая мощность, потребляемая системой воздушного отопления около 600 Вт. При водяном отоплении- не менее 1000 Вт, т.к. кроме водяного котла присутствуют насосы, потребляющие электроэнергию.

Потребление газа

Низкое

2-4 м3

Среднее

4-7 м3

Печь воздушного отопления потребляет на 20-30% меньше газа, чем котел водяного отопления, т.к. КПД существенно выше

Рекуперация тепла

Возможна

Нет

В системах водяного отопления организация рекуперации тепла потребует существенных дополнительных затрат

Сложность монтажа и обслуживания

Средняя

Высокая

Водяное отопление - это гидравлическая система, требующая высоко-квалифицированного монтажа и дальнейшего обслуживания


2.Технологическая часть

2.1 Расчет тепловых потерь по уравнению теплопередачи

 

В действительности нас интересуют не сами точные значения теплопотерь по каждому помещению, а баланс теплопотерь по дому. Поэтому к полученным значениям надо относиться философски. У воздухонагревателя  большой запас по мощности вентилятора и поэтому всегда можно подрегулировать скорость вращения вентилятора и увеличить или уменьшить количество тепла единовременно подаваемого в комнаты  (как в автомобиле, когда для быстрого прогрева Вы включаете вентилятор печки на повышенные обороты).  Самое главное, чтобы хватило мощности водогрейного котла (или электронагревателя) для компенсации реальных теплопотерь дома. Однако надо помнить, что при увеличении скорости вращения вентилятора увеличится скорость подачи воздуха через вентиляционные решетки и на высоких скоростях (более 4 м/с) может появиться шум от вибрации решеток и турбулентности воздушных потоков. Нормальная скорость на выходе из решетки не более 2 м/с (а желательно не более 1,5 м/с).

Термическое сопротивление слоев ограждающей конструкции, м2·ºС/Вт:

,                                        (2.1)

где δ – толщина слоя, м;

λ – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт /(м·оС).

Для стены (Рисунок 2.1), которая состоит из кирпичной кладки толщиной 0,51 м, с коэффициентом теплопроводности материала слоя, 0,87 Вт/(м·оС) и штукатурки 0,02 м, с коэффициентом теплопроводности материала слоя, 0,81 Вт/(м·оС), получим:

Термическое сопротивление кирпичной кладки, м2·ºС/Вт:

.

 

Термическое сопротивление штукатурки, м2·ºС/Вт:

.

Сопротивление теплопередаче  ограждающей конструкции, м2·ºС/Вт:

                                           ,                         (2.2)

где R1, R2,… Rm – термическое сопротивление отдельных слоев ограждающей конструкции, м2·оС/Вт;

Rвп – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, м2·ºС/Вт;

αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт /(м2·оС);

αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт /(м2·оС).

Для стены здания, рассчитываем как,:

.

Рисунок 2.1 – Структура внешней стены здания

Коэффициент теплопередачи, Вт /(м2·оС):

,                                              (2.3)

где Rфо – фактическое термическое сопротивление слоев ограждающей конструкции, м2·оС/Вт.

.

Для первого этажа, Вт /(м2·оС):

Потери тепла через ограждающие конструкции, Вт:

,                     (2.4)

где F – расчетная площадь ограждающей конструкции, м2;

tв и tн – соответственно температура воздуха внутри помещения и снаружи, оС (tв =20 оС, tн = 5.8 оС)

n – коэффициент учитывающий положение конструкции;

β – добавочные потери, в долях от основных потерь.

Деревянные рамы со щелями (как утверждали СНиПы 70-х годов прошлого века - для вентиляции) – 300 Вт/м2. Рамы с 2-х камерными стеклопакетами – 150 Вт/м2. Аналогично двери.

2.1.1 Потери тепла через окна и двери для 1 этажа

Комната 1.1, Вт:

.

Комната 1.2, Вт:

.

Комната 1.3, Вт:

.

Комната 1.4, Вт:

.

Комната 1.5, Вт:

.

Комната 1.6, Вт:

.

Итого потери первого этажа составят 4553 Вт.

2.1.2 Потери тепла через окна и двери для мансарды

Комната 2.1, Вт:

.

Комната 2.2, Вт:

.

Комната 2.3, Вт:

.

Комната 2.4, Вт:

.

Итого потери мансарды составят 3981 Вт.

Всего, суммарные потери составят 8534 Вт.

Рекомендуется на нижнем этаже увеличить рассчитанные теплопотери на 10%. Теплый воздух, поднимаясь на мансарду, более точно выровняет температуру по всему дому и не будет перегрева.

Результаты расчета тепловых потерь приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Окончательные значения теплопотерь


1 этаж

Теплопотери, Вт

Мансарда

Теплопотери, Вт

1.1

467

2.1

1294

1.2

747

2.2

760

1.3

74

2.3

1126

1.4

133

2.4

801

1.5

921

 

 

1.6

2210

 

 

 

Продолжение таблицы 3

Итого

4553+10%=5003

Итого

3981

 

 

Всего

8984

 

2.2 Тепловой расчёт воздуховодов

 

Принято считать, что 1м3 воздуха приносит 10 Вт тепла. Из этого утверждения рассчитываем нужное количество воздуха L для каждой комнаты.

 

2.2.1 Расчет необходимого количества воздуха для 1 этажа

Комната 1.1, м3:

.

Комната 1.2, м3:

.

Комната 1.3, м3:

.

Комната 1.4, м3:

.

Комната 1.5, м3:

.

Комната 1.6, м3:

.

Итого для первого этажа требуется 455 м3 воздуха.

2.2.2 Расчет необходимого количества воздуха для мансарды

Комната 2.1, м3:

.

Комната 2.2, м3:

.

Комната 2.3, м3:

.

Комната 2.4, м3:

.

Итого для мансарды требуется 398 м3 воздуха.

Всего необходимо 853 м3 воздуха для мансарды и первого этажа.

Пезультаты расчетов сведены в таблицу 4.

Таблица 4 – Окончательные значения объёма воздуха.


1 этаж

Объём воздуха, м3

Мансарда

Объём воздуха, м3

1.1

47

2.1

1294

1.2

75

2.2

760

1.3

8

2.3

1126

1.4

13

2.4

801

1.5

92

 

 

1.6

221

 

 

Итого

455+10%=500

Итого

398

 

 

Всего

898

2.2.3 Выбор воздуховодов

При скорости воздуха 1 м/с по воздуховоду диаметром 100 мм походит 30 м3 воздуха в час, а по воздуховоду 125 мм – 45 м3/ч. Целесообразно по этим воздуховодам иметь скорости движения воздуха до 2 м/с, т.е. до 60 м3/ч и 90 м3/ч, соответственно. Особого криминала не будет, если проектная скорость окажется выше. Проблема в том, что реально этой скорости, может быть, будет трудно достичь при пуско-наладке.

В магистральном подающем воздуховоде в соответствии со СНиПами скорость воздуха должна быть не более 3 м/с. Хотя вентилятор способен протолкнуть воздух и со скоростью в 4 раза большей. Но тогда может возникнуть проблема с шумом в воздуховодах.

Так же при выборе воздуховодов необходимо брать немного больший диаметр, чем вы рассчитываете. Проблем из-за этого не будет. Они могут возникнуть, если диаметр воздуховода окажется меньше. Ещё следует обратить внимание на количество воздуховодов в одной комнате. При площади комнаты меньше 10 м2, достаточно одного. При большей площади берётся большее количество воздуховодов. Принятые диаметр и количество воздуховодов приведены в таблице 5.

Таблица 5. Окончательный диаметр и количество воздуховодов

1 этаж

Количество/диаметр

Мансарда

Количество/диаметр

1.1

1/100

2.1

1/125

1.2

1/125

2.2

1/125

1.3

1/125

2.3

2/125

1.4

1/100

2.4

1/125

1.5

1/125

 

 

1.6

3/125

 

 

Итого

2/100...6/125

Итого

5/125

 

 

Всего

2/100...11/125

Магистральный воздуховод может быть размером 250х400 или 200х450 или диаметром 315 мм. Подача воздуха на первом этаже осуществляется с потолка, а на мансарде с пола или из стен.

Для того чтобы систему можно было отрегулировать, в каждом подающем воздуховоде устанавливается дроссельная заслонка.

Желательно на конце магистрального воздуховода иметь участок длиной примерно 50 см без врезки тонких воздуховодов, Это позволит создать в магистрали более-менее равномерное давление по всей длине и, соответственно, примерно одинаковые объемы воздуха будут поступать в боковые ветви.

На рисунке 2.2 показан магистральный воздуховод.

Рисунок 2.2 – Магистральный воздуховод

Теперь обратный воздуховод, предназначенный для забора воздуха из помещения и улицы. Магистральный воздуховод для обратной подачи берется тем же диаметром, что и в подающим 315мм. Диаметр воздуховода для забора свежего воздуха 125мм, является достаточным значение для дома с данной площадью.

Остальные воздуховоды взяты диаметром 200мм, кроме двух больших комнат на первом этаже. Здесь взяты прямоугольные решётки, т.к. с эстетической точки зрения, прямоугольные решетки смотрятся более выигрышно по сравнению с круглыми диффузорами. Плюс ко всему, трудно найти круглые напольные решетки.

На рисунке 2.3 показан обратный воздуховод.

Рисунок 2.3 – Обратный воздуховод.


3 Конструктивная разработка

3.1.Воздушное теплоснабжение

 

Воздушное отопление жилых помещений подразумевает отопление жилых домов, котеджей и квартир, то есть там, где необходима максимальная надёжность, функциональность и комфорт.

Ни для кого не секрет, что самые большие потери энергии приходятся на обогрев в холодное время года. Связано это в основном с традиционным использованием в нашей стране в качестве энергоносителя воды. Её сначала нагревают в котельных (причём далеко не самым экономичным топливом – углём, соляркой или даже мазутом, от чего страдает ещё и окружающая среда), а потом транспортируют по многочисленным трубам до потребителей, где она уже отдаёт своё тепло посредством радиаторов в окружающую человека среду.

От такой схемы весь цивилизованный мир отказался многие годы назад. Связано это с тем, что КПД таких систем в лучшем случае составляет всего 40-50%, а, кроме того, эти системы жутко инерционны. Виной тому сложная цепочка превращения энергии первоначального источника, получаемую при сжигании топлива в тепловую энергию окружающего воздуха. Добавьте сюда постоянные утечки теплоносителя из-за разгерметизации системы, аварий и износа. А ещё и стоимость всего оборудования, котлов печек, запорной арматуры и управляющей аппаратуры, трубопроводов, радиаторов. А сколько обслуживающего персонала. А если вдруг неисправность в лютый мороз – энергоноситель остывает и замерзает, трубы лопаются и дальнейшая эксплуатация просто не возможна без замены. А как насчёт водоподготовки – воду надо фильтровать от излишних солей и примесей ржавчины, следить за её количеством и качеством.

Мало того, такие системы применяются не только в быту, но и в промышленности: на складах, в цехах, на производствах, где даже по всем правилам СНИП отопление должно осуществляться только тёплым воздухом. Но вот, наконец, и в нашу страну добрались западные технологии и появились системы воздушного отопления.

Их КПД  достигает  95%. А кроме того, они настолько гибки, что позволяют скомпоновать вместе всю систему управления климатом и вентиляцию, и кондиционирование, и увлажнение воздуха, а так же антибактериальную фильтрацию.

Суть их работы заключается в передаче энергии, получаемой от первоисточника непосредственно воздуху, который и транспортируется по системам воздуховодов непосредственно потребителю. И КПД этих систем тем выше, чем более энергоёмким окажется источник тепла.

Пока самыми распространенными в нашей стране остаются схемы, использующие в качестве источника энергии для нагрева воздуха электронагревательные элементы. Таким оборудованием снабжены практические все современные сплит системы. Но на смену им уже приходят агрегаты, получающие тепло при сгорании газа или дизельного топлива, а некоторые западные производители, учитывая специфику нашей страны, производят оборудование, в которых в качестве теплоносителя используется горячая вода. Его только надо подключить к системе отопления, и это значительно повысит эффективность теплоотдачи. Наибольшую же выгоду можно получить при использовании в качестве источника тепла энергию горения природного газа. Причём газ можно использовать как от центральных сетей, так и в баллонах и специальных ёмкостях. При его сгорании тепло отдаётся через радиатор потоку воздуха, нагнетаемому вентилятором, а топочные газы (продукты горения) выкидываются через дымоход. Воздух же забирается из помещения для рециркуляции с дополнительным подмесом с улицы, пропускаться через фильтр для очистки, нагревается и возвращается в помещение. При этом вся Ваша забота сводится только к контролю загрязнения фильтра, который, как правило, осуществляет автоматика. К тому же автоматика же регулирует работу самого нагревательного блока и вентилятора, когда ему стоит включиться, а когда выключиться. Это происходит по сигналу от термодатчика, контролирующего температуру в помещении. А используя систему воздуховодов и автоматические заслонки, можно добиться разделения помещения на отдельные климатические зоны, в каждой из которых будет создан свой микроклимат. И не забывайте, что здесь будет и свежий, чистый воздух, полученный извне Вашего помещения, и Вам не придётся и думать о проветривании.

На рисунке 3.1 показана схема работы системы воздушного отопления.

 

Рисунок 3.1 – Схема работы системы воздушного отопления


3.2 Выбор воздухонагревателя

По нашим подсчётам для данного здания подойдёт воздухонагреватель отечественного производства “Антарес Комфорт” АВН-180W. Данное оборудование в

базовой комплектации включает в себя блок вентилятора, блок теплообменников с установленным водяным теплообменником, блок автоматики.

Основные технические характеристики:

Номинальная отапливаемая площадь для 2-х этажного дома - 180 кв. м.

Максимальная отапливаемая площадь для 2-х этажного дома - до 210 кв. м.

Тип нагревателя - водяной теплообменник 18 кВт при расходе воздуха         1700 куб.м/ч, (температура воды вход/выход 80 °С/60 °С, температура воздуха вход/выход 18 °С/50 °С).

Расход воды - 0,78 куб. м/час.

Напряжение питания ~ 220 В, 50 Гц.

Потребляемая электрическая мощность воздухонагревателя - 191 Вт.

Размеры окна для присоединения фильтра , ШхВ - 526х351 мм.

Размер выходного окна АВН (для установки испарителя кондиционера или присоединения системы подающих воздуховодов), ШхГ - 326х510 мм.

Функция задания температуры в помещениях дома – есть.

Функция ускоренного прогрева помещений дома – есть.

Функция вентиляции/кондиционирования (без использования функции отопления) – есть.

Возможность подключения дополнительного электрического нагревателя – есть.

Возможность подключения внешнего кондиционера.

Возможность подключения внешнего увлажнителя.

Возможность подключения стерилизатора увлажнителя.

Практически во всех системах отопления теплота, выработанная теплогенератором, передаётся потребителю воздухом. Даже в системе водяного отопления вода выступает лишь в качестве промежуточного теплоносителя, а окончательное распределение тепла от радиаторов всё равно остаётся за воздухом. Исключением являются только отопительные приборы, от которых тепло передаётся излучением - открытые камины, инфракрасные излучатели и т.д.

Воздух нагревается на теплоотдающих поверхностях и поступает в отапливаемое помещение, где остывает, отдавая тепло стенам, потолкам, предметам мебели. После этого воздух снова должен нагреться. Такой круговорот воздуха может происходить под действием естественных сил (тёплый воздух легче и поэтому поднимается вверх) или принудительно - за счёт вентилятора. В соответствии с этим в дальнейшем мы будем использовать термин конвекционное отопление для систем с естественной циркуляцией воздуха и воздушное отопление (ВО) для систем с принудительной циркуляцией воздуха.

Вообще говоря, термин “система воздушного отопления” – не совсем корректен. Правильнее говорить о системе “климат-контроля” дома. Функция отопления с механической очисткой воздуха и контролируемой приточной вентиляцией - это только база. В системе, кроме того, могут быть установлены увлажнитель, канальный кондиционер, электронный фильтр, ультрафиолетовый стерилизатор воздуха, рекуператор тепла и влажности. Причём комплексное решение проблем “погоды в доме” на базе СВО позволяет сократить начальные расходы по сравнению с водяным отоплением с добавлением разрозненных систем примерно в два раза, а эксплуатационные расходы - на 20...30 %.

На рисунке 3.2 показан внешний вид воздухонагревателя “Антарес Комфорт” АВН-180W.

Рисунок 3.2 – Внешний вид воздухонагревателя “Антарес Комфорт” АВН-180W

 

3.3 Установка увлажнителя воздуха

 

Увлажнитель предназначен для увлажнения воздуха и устанавливается в воздуховоде системы отопления, вентиляции и кондиционирования. Увлажнитель воздуха работает в полностью автоматическом режиме.

Принцип действия увлажнителя основан на процессе испарения – естественном способе увеличения влажности. Сухой, теплый воздух, проходя через влагообразующую водоиспарительную панель, насыщается влагой. Увлажненный воздух циркулирует по системе воздуховодов с помощью вентилятора воздухонагревателя.

Для нашего воздухонагревателя “Антарес Комфорт” АВН-180W подойдет канальный увлажнитель Goodman HUM-SFTBP предназначенный для создания и поддержания оптимального уровня влажности в замкнутом помещении - коттедже, загородном доме, и т.д.

Корпус увлажнителя выполнен из прочного термопластика и не боится коррозии, ржавчины и деформаций, устойчив к ультрафиолетовым лучам. Технические характеристики канального увлажнителя Goodman HUM-SFTBP приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Технические характеристики HUM-SFTBP:

Параметр

Единица измерения

Значение

Производительность

л/час

2,2

Вес

кг

4,5

Размер окна в воздуховоде

мм

254 х 229

Диаметр байпаса

мм

152

Ширина (W)

мм

244

Число трубок теплообменника

шт

20

Глубина (D)

мм

318

Высота (H)

мм

343

На рисунке 3.3 изображен данный увлажнитель.

Рисунок 3.3 – Увлажнитель воздуха Goodman HUM-SFTBP


3.4 Установка стерилизатор воздуха

 

Ультрафиолетовые канальные облучатели предназначены для стерилизации воздуха в воздуховоде или обчистки поверхности испарителя. Могут применяться для офисов, коттеджей и других зданий и сооружений с постоянным пребыванием людей.

Из всех предлагаемых на рынке стерилизаторов, я выбрал стерилизатор фирмы Goodman UVX-DM1700. Он позволяет обрабатывать помещения площадью до 160 м2.

Особенности:

– Разрушают химические и биологические запахи, бактерии, вирусы, плесень и летучие органические вещества.

– Высокоинтенсивный UVC/UVV 19 мм кварц, двухзонная лампа для очистки большой площади.

– Простое крепление лампы рычажным зажимом.

– Запатентованный, высокоэффективный алюминиевый турбулятор и отража-тель, подающий загрязненный воздух на УФ-лампу для очистки.

– Предназначен для установки на возвратном воздуховоде.

– Провода питания подключаются к клеммной колодке.

– Канальная установка обеспечивает очистку воздуха во всем доме.

Технические характеристики стерилизатора воздуха Goodman UVX-DM1700 приведены в таблице 7.

Таблица 7 – Технические характеристики стерилизатора воздуха Goodman UVX-DM1700

Параметр

Значение

Обслуживаемая площадь

до 160 м2

Мощность облучения

внутри рефлектора, мкВт/см2

10...212

Напряжение питания, В

110/220

Частота питающей сети, Гц

50/60

Масса, кг

2

На рисунке 3.4 изображено устройство стерилизатора.

Рисунок 3.4 – Устройство стерилизатора Goodman UVX-DM1700


3.5 Пуско-наладочные работы

 

После монтажа системы производится пуско-наладка по воздуху. Для этого используется анемометр – устройство позволяющее, в простейшем случае, измерить скорость потока воздуха. Зная скорость потока, легко подсчитать объем поступающего воздуха в час.

Пуско-наладка - самый сложный этап создания системы воздушного отопления. Процедура следующая.

  1. Включить режим вентиляции на блоке управления и перевести все потенциометры (3 шт.), управляющие работой вентилятора в режим максимальных оборотов двигателя. (Все включено.)
  2. Отрегулировать баланс воздуха по подающим решеткам, с минимальным перекрыванием потоков воздуха дроссельными заслонками.
  3. Отрегулировать скорость вращения вентилятора для основного режима работы вентилятора в режиме нагрева воздуха. Для этого – на термостате включить режим отопления и установить температуру на 1 градус выше температуры вблизи термостата. Регулировка скорости осуществляется вторым потенциометром, расположенным в блоке управления.
  4. Отрегулировать в рабочем режиме объемы воздуха на решетках в соответствии с проектом.
  5. Отрегулировать скорость вентилятора при работе в режиме вентиляции. Для этого на термостате необходимо выставить температуру включения ниже реальной вблизи термостата (к примеру, в доме +18о, устанавливаем на термостате +15о). Регулировка осуществляется третьим потенциометром, расположенным в блоке управления. В режиме вентиляции целесообразно сократить вдвое воздухообмен в доме (по сравнению с рабочим режимом). При использовании режима вентиляции будет постоянное перемешивание воздуха по всему дому и, соответственно, постоянное поддержание одинаковой температуры по всему объему. Плюс ко всему, будет постоянный приток свежего воздуха.
  6. Отрегулировать скорость вентилятора при работе в режиме ускоренного прогрева. Для этого – на термостате включить режим отопления и установить температуру на 2-3 градуса выше температуры вблизи термостата. Регулировка скорости осуществляется первым потенциометром, расположенным в блоке управления. В режиме ускоренного прогрева целесообразно увеличить воздухообмен в доме в 1,3 – 1,5 раза по сравнению с рабочим режимом. Все это позволит сделать систему максимально тихой. Пуско-наладка системы обычно занимает от 2 до 6 часов.


4 Безопасность труда

4.1 Анализ и обеспечение безопасных условий труда

 

В связи с тем, что индивидуальный тепловой пункт в отличие от котельной не является объектом повышенной опасности, осуществление проекта ведет к уменьшению общего уровня опасности эксплуатации теплоснабжающей системы. ИТП является производственным помещением с  периодическим пребыванием людей.

Основным оборудованием ИТП являются газовый воздухонагреватель.

Показателями, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются: температура воздуха; температура поверхностей; относительная влажность воздуха; скорость движения воздуха; интенсивность теплового облучения.

Основное оборудование  безопасно в применении, потому что не токсично и огнеупорно. Пыль не поднимается под воздействием движения воздуха, а значит, не загрязняет его. Выброс продуктов сгорания отсутствует, а значит, нет необходимости устанавливать дополнительную вентиляцию. Уровень шума от работающего воздухонагревателя  составляет  до 50 дБ. Такой уровень является допустимым согласно установленным санитарным правилам и нормам      СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-32-2002 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки», а значит, не будет повышать утомляемость, работающих в административном здании сотрудников.

Опасность поражения электрическим током резко увеличивается при наличии повышенной влажности, высокой температуры, технологической пыли и др. В ИТП необходимо поддерживать чистоту и порядок, как при эксплуатации, так и при ремонтных работах. Здание относится к сухим (влажность воздуха до  60 %).

Необходимым условием обеспечения комфортности и жизнедеятельности человека является хорошее освещение. Рабочая зона достаточно освещена поэтому, не следует применять дополнительное местное освещение. Коэффициент естественного освещение составляет 1,8 %, что соответствует  СниП 23-05-95 "Естественное и искусственное освещение". Искусственное освещение будет производиться 6 лампами удельной мощностью 20 Вт/м2.

При обслуживании и проведении работ на ИТП опасными факторами являются:

- температура теплоносителя (воздуховода) до 150 °С;

- пожароопасность.

Для защиты от воздействия опасных и вредных факторов необходимо применять соответствующие средства защиты:

При необходимости нахождения вблизи горячих поверхностей и частей оборудования следует принять меры по защите от ожогов и действия высоких температур (ограждение оборудования, вентиляция, теплая спецодежда).

Температура в помещении теплового пункта 22 °С, что соответствует оптимальным условиям микроклимата, а относительная влажность составляет    55 %,что тоже соответствует оптимальным условиям при выполнении легкого труда и не приводит к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта.

Для помещения ИТП применяется защитное заземление - специальное соединение с землей корпусов электрических аппаратов, которые могут оказаться под напряжением принимаются в соответствии с требованиями СНиП 2.04.08-87. Защитное заземление делается для снижения напряжения между землей и корпусом аппарата (попавшим под напряжение) до безопасного значения. Защитное заземление здания  состоит из заземлителя (металлические конструкции в земле) и заземляющих проводников.

Газ небезопасен - это общеизвестно. Известно также, что наибольшее количество аварий, связанных с использованием газа, случается в быту предприятиях коммунально-бытового хозяйства.

Безопасность использования газового оборудования зависит от организационной системы его обслуживания и только потом от его технического совершенства.  Это утверждение одинаково справедливо и для производственной и для социальной составляющих народного хозяйства.

К социальной составляющей народного хозяйства относится весь жилищный сектор от мегаполисов  и крупных городов до самых мелких населённых пунктов сельского типа, мелких частных  домов и т.д. А также огромное, не поддающееся достоверному подсчёту количество разнообразных по величине и назначению предприятий коммунально-бытового обслуживания населения.

Практические результаты мероприятий в области техники  безопасности зависят от правильности определения источника опасности. В данном случае им является  энергоноситель - газовое топливо, все виды которого имеют одни и те же потенциально опасные свойства, а именно, взрывоопасность и пожароопасность газа и возможная токсичность продуктов сгорания газа, способные стать причиной таких  явлений, как  взрыв, пожар  и отравление.

Каждое из названных явлений имеет свои вполне конкретные причины:

– взрыв  -  утечка газа  и/или  газовоздушной смеси;

– пожар - утечка газа и/или газовоздушной смеси и/или перегрев элементов конструкции оборудования;

– отравление - неполное сгорание газа.

Для борьбы с названными причинами необходимо определить те узлы, элементы и детали газового оборудования, которые могут иметь отношение к их возникновению.

Утечка газа - нарушение плотности  газораспределительной системы оборудования и/или  неустойчивая работа газовых горелок, сопровождаемая частичным или полным отрывом пламени.

Утечка газо-воздушной смеси – наличие неплотностей в конструктивных элементах топочной камеры и дымоходов, неустойчивая работа газовых горелок, сопровождаемая   частичным или полным отрывом пламени.

Перегрев – несоответствие тепловой мощности и/или неисправность газовых горелок, отсутствие или неисправность приборов визуального контроля температуры и/или  автоматики безопасности (контроля) и/или регулирования.

Неполное сгорание газа - дефекты или проектирования, и/или  изготовления (производства), и/или монтажа и/или обслуживания на месте эксплуатации, повлекшие нарушение подачи воздуха в газовые горелки и/или в топочную камеру в количестве, необходимом для полного сгорания газа, и/или к недостаточному разрежению в дымоходе для полного отвода продуктов сгорания из топочной камеры.

Схема и конструкция горелки должны быть такими, чтобы для заданной тепловой мощности или диапазона мощностей и предписанного диапазона давлений используемый топливный газ сгорал бы полностью и безопасно. Подвижные детали, например вентиляторы, должны быть экранированы, если предусмотренное ограждение не обеспечивает адекватную защиту. Конструкция горелки должна исключать неустойчивость, деформацию или поломку, которые уменьшили бы ее безопасность. Рычаги и подобные устройства, которые применяют монтажник или оператор, должны быть соответствующими.

Детали конструкции, доступные во время эксплуатации и технического обслуживания, не должны иметь острых углов и кромок, которые могу поранить или травмировать специалиста, проводящего подобные работы.

 

4.2 Расчет искусственного освещения

 

Цель расчета  – подбор осветительного оборудования. Расчет освещенности уточняет тип светильника, мощность источников света, расположение. При этом влияние светящихся элементов источников света, их цветопередача и особенности сумеречного зрения не учитываются.

Расчёт исскуственного освещения выполняет следующие задачи:

– Определение наиболее подходящего для освещения типа светового прибора;

– Определение необходимого для создания определенного уровня осве-щенности количества светильников;

– Определение установленной мощности осветительной установки;

– Определение стоимости осветительной установки.

Для приблизительного расчета освещенности существует формула:

                                                                                                              (4.1)

где p – удельная мощность на освещение Вт/м2;

S – площадь помещения, м2;

N – количество светильников, шт.

Удельная мощность в расчетах используется стандартная 20 Вт/м2.

Площадь топочного помещения составляет 5,3 м2.

N= 20·5,3/18=5,8.

В данном помещении устанавливаем 6 светильников удельной мощностью 20 Вт/м2.

Высокие коэффициенты отражения благоприятствуют созданию комфортных условий для зрительной работы.

Для людей с ослабленным зрением, значение удельной мощности на освещение p выбирайте несколько большим. Также не забывайте, что излишняя освещенность с высокой блескостью не лучшим образом влияет на зрение.

 


4.3 Возможные чрезвычайные ситуации

 

К возможным чрезвычайным ситуациям на проектируемом объекте можно отнести пожар, стихийные бедствия и т.п. Одной из высоковероятной чрезвычайной ситуацией является пожар.

При достижении температуры примерно 100 ºС начинается разрушение оконных стекол и в связи с этим существенно изменятся газообмен, горение усиливается, пламя начинает выходить за пределы помещения, что может явиться причиной загорания соседних сооружений. Распространение пламени на соседние здания и сооружения возможно также за счет излучения и переброса на значительные расстояния горящих конструктивных элементов или несгоревших частиц. За пределами помещений, в которых возник пожар, температура продуктов горения может оказаться неопасной для человека, но содержание продуктов сгорания в воздухе может стать опасным. Показатель опасности при пожаре – время, по истечении которого возникают критические ситуации для жизни людей.

Пожар – это огонь, вышедший из под контроля и приводящий к повреждению или уничтожению материальных ценностей, увечью или гибели людей.

Причин возникновения пожара может быть несколько. Но основная причина это нестандартное поведение работников до пожара и в момент его обнаружения. Нестандартное поведение граждан до пожара выражается в нарушении ими требований пожарной безопасности, а в случае возникновения пожара способствует его быстрому развитию и ухудшает условия безопасной эвакуации людей.

К этим нарушениям можно отнести:

– захламленность помещений горючими материалами;

– хранение горючих жидкостей и газов в запрещенных для этих целей местах;

– работа с материалами и веществами с неисследованными показателями их пожароопасности;

– загромождение путей эвакуации посторонними предметами; закрытие на замки дверей эвакуационных выходов; установку на окнах глухих металлических решеток.

Перед началом отопительного сезона  котельные, теплогенераторные и калориферные установки, другие отопительные приборы и системы должны быть проверены и отремонтированы. Неисправные отопительные приборы к эксплуатации не допускаются.

Отопительные приборы должны иметь установленные нормами противопожарные разделки от горючих конструкций.

При эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования воздуха запрещается:

– закрывать вытяжные каналы, отверстия и решетки; выжигать скопив-шиеся в воздуховодах жировые отложения, пыль и другие горючие вещества.

– вентиляционные камеры, циклоны, фильтры, воздуховоды должны очи-щаться от горючих пылей и отходов производства в сроки.

Для взрывопожароопасных помещений должен быть разработан порядок очистки вентиляционных систем безопасными способами.

Среди противопожарных мероприятий для предупреждения пожара применяется пожарная связь и сигнализация, способствующая своевременному обнаружению и вызову пожарных подразделений к месту возникновения пожара.

Так как пожар является наиболее вероятной чрезвычайной ситуацией, то для сохранения жизни и здоровья персонала необходимо осуществлять его эвакуацию. На основании этого произведем расчет времени эвакуации и сравним полученное значение с нормативным.

При расчете весь путь движения людского потока подразделяется на участки (проход, коридор, дверной проем, лестничный пролет, тамбур) длиной li и шириной bi.

Длина пути по лестничным маршам, а также по пандусам измеряется по длине марша. Длина пути в дверном проеме принимается равной нулю. Проем, расположенный в стене толщиной более 0,7 м, а также тамбур следует считать самостоятельным участком горизонтального пути, имеющим конечную длину li.

По категории помещений по пожарной опасности наше помещение относится к категории Д. Допустимая продолжительность эвакуации не должна превышать 10 мин.

Определим расчетное время эвакуации людей, мин:

                                                      ,                                   (4.2)

где: tНЭ – время задержки начала эвакуации, мин;

t1 – время движения людского потока на первом участке, мин;

t2ti – время движения людского потока на каждом из следующих после первого участка пути, мин.

Определим плотность людского потока на первом участке пути (второй этаж), м22:

                                                               ,                                            (4.3)

где N1 – число людей на первом участке, чел;

f – средняя площадь горизонтальной проекции человека, м2/чел

.

По приложению Г2 /17/ скорость движения составит 100 м/мин, а интенсивность движения 1 м/мин.

Определим время движения по первому участку, мин:

                                                                  ,                                                (4.4)

где: v1 – скорость движения на первом участке, м/мин;

.

Определим интенсивность движения людского потока на втором участке пути (лестничный пролёт), м/мин:

                                                               ,                                             (4.5)

где: q1 – интенсивность движения на первом участке пути, м/мин;

b2 – ширина второго участка пути, м;

.

Скорость движения на втором участке пути составит 100 м/мин.

Определим время движения по второму участку (лестница), мин:

.

Так как при расчете времени эвакуации принималось, что люди в количестве 8 человек находятся на втором этаже, а размеры прохода второго и первого этажей одинаковы, то плотность людского потока на первом этаже будет такой же, что и на втором, то есть:

,

.

Определим время движения по третьему участку (первый этаж), мин:

.

Определим интенсивность движения в дверном проеме, м/мин:

                                                          ,                                       (4.6)

.

Определим время движения в дверном проеме, мин:

                                                                ,                                             (4.7)

.

Тогда расчетное время эвакуации будет равно, мин:

.

По полученному значению видно, что расчетное время эвакуации меньше допустимого, которое составляет 10 минут.


5 Расчет экономической эффективности использования воздушного отопления

 

В данном разделе производится экономическое обоснование проектирования воздушного отопления. Производится расчет себестоимости системы воздушного отопления, расчет годовых затрат на эксплуатацию и расчет экономической эффективности.

Экономически эффективным принято считать такой способ производства, при котором фирма не может увеличить выпуск продукции без увеличения расходов на ресурсы и одновременно не может обеспечить тот же объем выпуска, используя меньшее количество ресурсов одного типа и не увеличивая при этом затраты на другие ресурсы.

Эффективность производства складывается из эффективности всех действующих предприятий. Эффективность предприятия характеризуется производством товара или услуги с наименьшими издержками. Она выражается в его способности производить максимальный объем продукции приемлемого качества с минимальными затратами и продавать эту продукцию с наименьшими издержками. Экономическая эффективность предприятия, в отличие от его технической эффективности, зависит от того, насколько его продукция соответствует требованиям рынка, запросам потребителей.

Одной из важных составляющих эффективности экономической системы является эффективность капитальных вложений. Она выражается отношением полученного эффекта к капитальным вложениям, вызвавшим этот эффект. Другими словами, это экономический эффект, приходящийся на один рубль инвестиций, обеспечивших этот эффект.

Эффективность капитальных вложений измеряется набором показателей, в который входит общий эффект капитальных вложений, норма их доходности, срок окупаемости, сравнительная эффективность и др. Показатели экономической эффективности капитальных вложений используются для сопоставления альтернативных инвестиционных проектов и выбора оптимального проекта.

Экономическая эффективность - результативность экономической системы, выражающаяся в отношении полезных конечных результатов ее функционирования к затраченным ресурсам. Складывается как интегральный показатель эффективности на разных уровнях экономической системы, является итоговой характеристикой функционирования национальной экономики. Главным критерием социально-экономической эффективности является степень удовлетворения конечных потребностей общества и прежде всего, потребностей, связанных с развитием человеческой личности. Социально-экономической эффективностью обладает та экономическая система, которая в наибольшей степени обеспечивает удовлетворение многообразных потребностей людей: материальных, социальных, духовных, гарантирует высокий уровень и качество жизни. Основой такой эффективности служит оптимальное распределение имеющихся у общества ресурсов между отраслями, секторами и сферами национальной экономики.

Эффективность экономической системы зависит от эффективности производства, социальной сферы (систем образования, здравоохранения, культуры), эффективности государственного управления. Эффективность каждой из этих сфер определяется отношением полученных результатов к затратам и измеряется совокупностью количественных показателей. Для измерения эффективности производства используются показатели производительности труда, фондоотдачи, рентабельности, окупаемости и др. С их помощью сопоставляются различные варианты развития производства, решения его структурных проблем. Измерение эффективности социальной сферы требует использования особых качественных показателей развития каждой из отраслей этой сферы. Для государственной сферы необходимы специальные критерии соответствия затрат и результатов деятельности государства требованиям общества.

Эффективность производства складывается из эффективности всех действующих предприятий. Эффективность предприятия характеризуется производством товара или услуги с наименьшими издержками. Она выражается в его способности производить максимальный объем продукции приемлемого качества с минимальными затратами и продавать эту продукцию с наименьшими издержками. Экономическая эффективность предприятия в отличие от его технической эффективности зависит от того, насколько его продукция соответствует требованиям рынка, запросам потребителей.

Одной из важных составляющих эффективности экономической системы является эффективность капитальных вложений. Она выражается отношением полученного эффекта к капитальным вложениям, вызвавшим этот эффект. Эффективность капитальных вложений измеряется набором показателей, в который входит общий эффект капитальных вложений, норма их доходности, срок окупаемости, сравнительная эффективность и др. Показатели экономической эффективности капитальных вложений используются для сопоставления альтернативных инвестиционных проектов и выбора оптимального проекта.

 

5.1 Расчет капитальных вложений

 

Капитальные вложения в проект определяются суммированием сметной стоимости оборудования, строительно-монтажных работ и прочих затрат.

Капитальные вложения в систему отопления, руб.:

,                                     (5.1)

где Коб – стоимость основного оборудования, руб.;

Ксмр – стоимость строительно-монтажных работ, руб.;

Кдп– стоимость дополнительного оборудования, руб.

.

 

Оборудование и материалы

Ед. измерения

Количество

Цена

единицы

Стоимость

руб.

Воздуховоды стальные прямые участки

кв.м.

41

450

18 450

Воздуховоды из оцинкованной стали фасонные участки

кв.м.

16

1200

19 200

Воздуховоды гибкие

пг.м.

52

190

9 880

Утеплитель фольгированный

кв.м.

36

130

4 680

Воздушные заслонки

шт.

12

535

6 420

Фольгированный скотч

рул. 50 м

5

250

1 250

Монтажная лента

рул. 50 м

2

450

900

Таблица 8 – Затраты на сооружение системы отопления

 

Приточные решетки

шт.

11

675

7 425

Вытяжные решетки

шт.

7

580

4 060

Наружные решетки

шт.

1

700

700

Фильтр грубой очистки

шт.

1

400

400

Термостат электронный

шт.

1

5200

5 200

Нисковольтные провода, гофра-труба, крепеж

п.м.

25

80

2 000

Воздухонагреватель АВН-180 с электронным фильтром и отводом-переходом

шт.

1

87900

87 900

Итого оборудование и материалы

 

 

 

168 465

Монтаж

 

 

 

 

Монтаж  жестких воздуховодов по подготовленным отверстиям

кв.м.

57

600

34 200

Монтаж  гибких воздуховодов по подготовленным отверстиям

пг.м.

52

300

15 600

Монтаж заслонок

шт.

12

200

2 400

Утепление воздуховодов

кв.м.

36

300

10 800

Монтаж воздухонагревателя и электронного фильтра с подсоединением к воздуховодам

шт.

1

9500

9 500

Монтаж системы автоматики

шт.

1

3500

3 500

Итого монтаж

 

 

 

76 000

Пусконаладка

 

 

 

 

Пусконаладка по воздуху

система

1

10000

10 000

Итого пусконаладка

 

 

 

10 000

Итого по СВО

 

 

 

254465

Дополнительные опции

 

 

 

 

Стерилизатор воздуха

 

 

 

 

UVX-DM1700 (канальн.)

шт.

1

25100

25 100

Монтаж

ед.об

1

4000

4 000

Итого

 

 

 

29 100

Увлажнитель + Коллектор возвратный

шт.

1

23950

23 950

Монтаж

ед.об

1

7800

7 800

Итого

 

 

 

31 750

Итого доп. опции

 

 

 

60850

Всего по объекту с доп. опциями

 

 

 

315315


5.2 Сравнение расхода газа на отопление дома

 

Таблица 9 – Сравнение расхода газа на отопление дома

 

Водяное отопление

Воздушное отопление

Напольный газовый котел, тепловая мощность 20 кВт

Газовый воздухонагре-ватель АВН-180W, тепло-вая мощность 18 кВт

Расход газа

3 куб.м/час

1.7 куб.м/час

Максимальный расход газа в зимний период для утепленного дома

100 куб.м/сутки

60 куб.м/сутки

Средний расход газа в сутки за отопительный период

50 куб.м/сутки

30 куб.м/сутки

Расход газа за отопительный период

10100 куб.м/год

6060 куб.м/год

 

При эксплуатации воздушного отопления годовая экономия только по газу составит не менее 10 тыс. рублей. Как показывает практика, реальная энергоэффективность водно-радиаторного отопления составляет не более            50 – 55 %. При сжигании, например, 1 куб.м газа у водяного отопления половина газа тратится на тепловые потери в котле, трубах и радиаторах. У воздушного отопления такие потери составляют лишь 20 %. В нашем регионе отопительный период длиться 202 дня.

Определим годовые затраты на природный газ

При воздушном отоплении, руб.:

                                                             ,                                          (5.2)

(30)

 

где – годовой расход природного газа куб.м/год;

Р – стоимость одного кубометра газа, руб

.

При водяном отоплении, руб.:

.

 

5.3 Расчет себестоимости эксплуатации

 

Годовые эксплуатационные затраты определяются по формуле, руб./год:

                                                   ,                                (5.3)

где СТР – затраты на текущий ремонт, руб;

Самор – амортизационные отчисления, руб.;

Спр.ггодовые затраты на природный газ, руб.;

СЭ.годовые затраты на электроэнергию, руб.

Затраты на текущий ремонт, СТР, руб. не рассматриваем, т.к они равны 0.

Амортизационные отчисления рассчитываются по формуле руб./год:

                                                              ,                                           (5.4)

(8.4)

 

где Р – норма амортизационных отчислений;

K – капитальные вложения в проектируемую систему, руб.

Годовые затраты на электроэнергию, тыс. руб.:

СЭ = 1,1∙24∙365∙2,86 = 27,558.

Норма амортизационных отчислений вычисляется, исходя из ресурса работы воздухонагревателя до списания, который составляет 100000 моточасов.

.

Определим амортизационные отчисления для оборудования, руб./год:

.

Годовые затраты на природный газ.

.

Тогда годовые эксплуатационные затраты определятся, руб.:

.

 

5.4 Определение срока окупаемости

 

Экономия природного газа при использовании воздушного отопления составит куб.м/год.

(8.6)

 

.

Годовая экономия эксплуатационных издержек составит, руб./год:

                                                           ,                                         (5.5)

(8.7)

 

где  Цпр.г – стоимость газа руб./куб.м.

Принимаем Цпр.г=5,5 руб./куб.м.

Срок окупаемости, лет:

                                                              ,                                           (5.6)

 

(8.8)

 

Таблица 10 – Технико – экономические показатели СВО

Наименование показателей, единицы измерения

Значения

Капитальные вложения в осуществление проекта, руб.

315315

Ежегодные эксплуатационные затраты всего, руб.

88509

В том числе:

 

 - Затраты на электроэнергию, руб.

27558

 - Амортизационные отчисления, руб.

27621

 - Затраты на топливо, руб.

33330

 

Годовая экономия эксплуатационных издержек, руб./год

22200

Срок окупаемости, год

3,5


Заключение

 

В ходе выполнения дипломного проекта нами был решен ряд задач:

  1. Подобрано оборудование для воздушного отопления частного дома;
  2. Определена эффективность использования воздушного отопления;
  3. Определена экономическая целесообразность воздушного отопления.

Основным выводом всей работы является то, что использование воздушного отопления  является выгодным как с технической точки зрения, так и с экономической.


Список использованных источников

 

  1. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. – Взамен СНиП 2.01.01-82. Приняты и введены в действие с 1 января 2000г. постановлением Госстроя России от 06.99г. № 45.
  2. СП 41-104-2000. Проектирование автономных источников теплоснабжения. Одобрен и рекомендован к применению в качестве нормативного документа системы нормативных документов в строительстве постановлением Госстроя России от 16.08.2000 г. № 79.
  3. СНиП 41-02-2003. Тепловые сети. – ВзаменСНиП 2.04.07-86*. Приняты и введены в действие с 1 сентября 2003 г. постановлением Госстроя России от 24.06.2003 г. № 110.
  4. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. Введен в действие с 1 марта 1999 г. постановлением Госстроя России от 6 января 1999 г. № 1.
  5. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: учебник для вузов. – М.: Издательство МЭИ, 2001. – 472 с.: ил. – ISBN 5-7046-0703-9.
  6. Варфоломеев Ю.М. Отопление и тепловые сети: учебник. – М.: ИНФРА-М, 2006. – 480 с. – ISBN 5-16002270-8.
  7. Цыганкова А.Г. Технико-экономические расчеты при проектиро-вании теплоэнергетического предприятия: методические указания. – 33 с.
  8. Информационная система по ГОСТ, СНиП ГОСТ Р и ГСН, стандарты, правила и нормативные документы. Режим доступа: http://snip.oktyab.ru/.
  9. СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и кондиционирование. М.: Стройиздат, 1991. – 15с.
  10. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий. М.: Стройиздат, 2003. – 15с.
  11. Богословский В.Н., Сканави А.Н. «Отопление». М.: Издательство МЭИ, 2002. – 368 с.
  12. Богословский В.Н. «Строительная теплофизика (теплофизические основы отопление, вентиляции и кондиционирования воздуха)». М.: Энергоиздат, 2000. – 288 с.
  13. Ржеганек Я., Яноуш А. «Снижение теплопотерь в зданиях». М.: Энергоиздат, 1998. – 245 с.
  14. В-Х. Поль, В.Д. Штаннат, Г. Детмер «Дом с Низким Энергопотреблением — средство сохранения окружающей среды и экономии энергоресурсов». М.: Энергоиздат, 1996. – 256 с.
  15. А. Мачкаши, Л. Банхиди «Лучистое отопление». М.: Стройиздат, 1985. – 456 с.
  16. Князевский Б. А., Липкин Б. Ю. “Электроснабжение промышленных предприятий”. М.: Энергоатомиздат, 1986. – 396 с.
  17. Федоров А. А. “Основы электроснабжение промышленных предприятий”. М.: Энергия, 1972. – 416 с.
  18. Кудрин Б. И., Чиндяскин В.И., Абрамова Е.Я.. Электроснабжение промышленных предприятий: Методическое пособие к курсовому проекту по курсу ЭПП; 2000. – 126 с.

19 Наумов А.Л., Булычева О.П., Климовицкий М.С., Шилькрот Е.О.,

Чертежи:

 

 

 

 

Скачать:  У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Категория: Дипломные работы / Дипломные теплогазоснабжение и вентиляция

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.