міністерство освіти і науки України
Запорізька державна інженерна академія
кафедра енергетичного менеджменту
Контрольна робота
По курсу: В«Енергозбереження в технологічних установкахВ»
Тема: В«Багатоповерховий житловий будинок з автономним тепло-та гарячим водопостачаннямВ»
Виконав ст. гр. ЕМ-10зм Балюлін А.Г.
Прийняв доцент Лохматов А.Г.
р. Запоріжжя
р.
Типовий одиницею ЖКГ є житловий будинок. Наприклад, п'ятиповерховий трехпод'ездний житловий будинок розмірами 15 Г— 90 м з кількістю мешканців 225 чол. у м. Києві. Такий будинок є найбільш характерним для великих і малих міст України. Витрата тепла для опалення (180 днів) складає 0.493 ГДж/(м 2 ? Рік), що відповідає потужності опалення N від = 201,1 кВт. Норма гарячого водопостачання (ГВП) 105 л/(чол? Добу), яка відповідає N р.в. = 54,7 кВт.
Енергія сонячної радіації, що досягає поверхні землі в Києві становить 1387 кВт * год/м 2 за рік, за 6 теплих місяців - 1026 кВт * год/м 2 , а це 74% від загальнорічний (за даними на 2000 рік). Очевидно, що для використання надлишку тепла літніх місяців у зимовий період необхідно довгострокове акумулювання теплоти. Для цього найкраще підходить грунтової масив, який забезпечує майже повне вилучення теплової енергії. Акумуляція - розрядка здійснюється за допомогою системи грунтових теплообмінників, розміщених у свердловинах. При вилученні теплоти їх температура піднімається тепловими насосами (ТН) до необхідного рівня. Т. к. 26% загальнорічного поступлення сонячної радіації припадає на 6 холодних місяців року, то має сенс використовувати і її.
Технічні рішення виглядають так (рис.1). Дах замінюється сонячними колекторами (СК) 1 і 2. Колектори 9 встановлюються і на козирках даху (можливий варіант установки в стіні). Під середньою секцією будинку розташовується система грунтових теплообмінників 5, які утворюють теплообмінний масив 6. Щоб зменшити глибину буріння свердловин під теплообмінник можна встановити теплоізоляційний щит 4. У підвальному приміщенні середньої секції будинку монтується розподіляє система пучка грунтових теплообмінників і необхідне насосне 7 і теплонасосне 8 обладнання, а також цілодобова регулююча ємність гарячого водопостачання (ГВП) 3. br/>В
Рис.1 Розріз житлового будинку:
, 2,9 - сонячні колектори; 3 - ємність ситеми ГВП; 4 - теплоізоляційний щит; 5 - грунтові теплообмінники; 6 - грунтовий акумулятор; 7 - гідравлічний насос, 8 - тепловий насос.
Принципова схема теплопостачання будинку (рис.2) поділяється на 3 підсистеми:
а) грунтового акумулювання, яке включає елементи обладнання 1-3-14-12-1;
б) розрядки акумулятора з елементами 1-14-12-1, яка забезпечує теплопостачання для опалення;
в) ГВП 3-4-5-15-3.
Перехід від акумулювання до розрядки і назад здійснюється управлінням регулюючими вентилів 2 і 13. Ці підсистеми забезпечують функціонування системи опалення 9-10-11-8-9 та системи ГВП 7-16-15-6-7. br/>В
Рис. 2 Схема теплопостачання житлового будинку:
- коток акумулятор; 2 - регулюючі вентилі, 3 - сонячні колектори; 4 - ємність теплосистеми ГВП; 5 - насос теплосистеми ГВП; 6 - ємність системи ГВП; 7 - система ГВП; 8 - ємність системи опалення; 9 - система опалення ; 10 - насос системи опалення; 11 - тепловий насос системи опалення; 12 - насос системи акумулювання - розрядки; 13 - регулюючі вентилі; 14 - ємність системи акумулювання - розрядки; 15 - тепловий насос системи ГВП; 16 - насос системи ГВП.
Для максимального вилучення отриманої СК теплоти необхідно прагнути отримати температуру проміжного теплоносія дорівнює температурі навколишнього повітря. Тоді мінімізуються втрати енергії в СК і його ККД визначається оптичної проникністю захисного скла (? С.К = 0,826). Такий режим легко досягається для систем прямого ГВП. Природно, що найбільш несприятливим є грудень, коли необхідно задіяти 1837 м2 площі СК. Середньорічне значення частини енергії, що підводиться до ТН ГВП = 14,7 кВт, що майже в 4 рази менше необхідної. p> Однак ГВП нерівномірно протягом доби (див. рис. 3).
В
Рис. 3 Графік добового споживання ГВ (у відсотковому співвідношенні до середньодобовим витраті на годину). br/>
Об'єм регулюючої ємності в даному випадку повинен становити 10,2 м3, як правило його розподіляють між 2-ма або 3-ма ємностями.
Організація опалення ділиться на 2 підциклу - спочатку грунтове акумулювання теплоти протягом 6-ти теплих місяців, потім її витяг в опалювальний сезон з підвищенням температури до необхідної тепловими насосами.
Найбільш ефективний спосіб опалення - це система В«тепла підлогаВ» з температурою теплоносія 25 - 35 В° С. Для забезпечення кінцевої температури теплоносія ок. 30 0С досить на виході з теплового насоса мати 35 0С. тепло вода постачання житловий будинок
Перший цикл - грунтове акумулювання теплоти. Вихідна температура грунтового масиву порядку 10 оС. Кінцева температура основної області акумулювання може бути обмежена 40 0С. Температурний напір акумулювання - розрядки близько В± 7 В° С і характер зміни близький до лінійного, тоді площа СК для опалення повинна бути 1422 м2. З урахуванням ГВП при максимальному навантаженні площа СК повинна бути 1808 м2. p> Після проведення розрахунків за методиками, підтвердженим емпірично виявилося, що витрата енергії для опалення майже в 10 разів менше від необхідного. Загальна енергоефективність опалення та ГВП теплоавтономного дому припускає зменшення споживання енергії в 6 разів. p> Більше того будинок є теплоавтономним , тобто не вимагає витрат теплової енергії ззовні і являє собою енергогенеруючий об'єкт. Надлишки теплової енергії в пікових завантаженнях можуть передаватися наступним (по тепломережі) споживачам, які мають недолік теплової енергії. p> Техніко-економічний аналіз показує, що середній термін окупності 3,96 року (стабільність - криза), тобто через 4 роки цей проект буде давати щорічний прибуток 880 тис. грн. на період дії В«зеленого тарифуВ» (бл. 10 років) в цінах 2008 року.
