Тепловой расчет здания. Расчет теплопотерь через наружные стенки, окна, полы, расположенные на грунте, и двери. Система теплоснабжения с применением теплового насоса. Выбор источника низкопотенциального тепла. Расчет элементов теплонасосной установки.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

АННОТАЦИЯ

В данном дипломном проекте произведен тепловой расчет административного здания, который предусматривает нахождение теплового баланса между теплопотерями и теплопоступлениями. Подобрана теплонасосная установка для этого здания и рассчитаны ее элементы (испаритель и конденсатор). Для объективной оценки проекта произведено технико-экономическое обоснование (определен срок окупаемости установки объекта).

Проект включает в себя 82 страницы, 4 таблицы, 9 рисунков. Использовано 15 литературных источников. К работе также прилагается 5 листов графических работ формата А1.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Тепловой расчет здания

1.1 Расчет теплопотерь через наружные стенки здания

1.2 Расчет теплопотерь через окна здания

1.3 Расчет теплопотерь через бесчердачное перекрытие

1.4 Расчет теплопотерь через полы, расположенные на грунте

1.5 Расчет теплопотерь через двери

1.6 Расчет теплопотерь с инфильтрацией

1.7 Расчет тепловыделений от людей

1.8 Расчет тепловыделений от искусственного освещения

1.9 Тепловой баланс здания

1.10 Удельная тепловая характеристика здания

1.11 Расчет тепловой инерции

1.12 Проверка тепловой комфортности

2. Система теплоснабжения с применением теплового насоса

2.1 Экономика возобновляемой энергетики

2.2 Общие сведения о тепловом насосе

2.3 Принцип действия теплового насоса

2.4 Выбор холодильного агента

2.5 Выбор источника низкопотенциального тепла

2.6 Тепловой расчет теплонасосной установки

3. Расчет элементов теплонасосной установки

3.1 Расчет испарителя

3.2 Расчет конденсатора

4. Охрана труда при эксплуатации теплового насоса

5. Оценка экономической эффективности проекта

Заключение

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время вопросам использования возобновляемых источников энергии уделяется серьезное внимание. Эти источники энергии рассматриваются как существенное дополнение к традиционным.

В нашей стране потребляется около 20% всего мирового производства первичных энергоресурсов, однако себестоимость органического топлива растет, обостряются экологические проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды топливоиспользующими установками. В связи с указанными проблемами возможности использования экологически чистой повсеместно доступной возобновляемой энергии солнечного излучения, теплонасосных установок привлекают все большее внимание. В соответствии с прогнозами уже в течение ближайших 15-20 лет возобновляемые источники энергии должны занять заметное место в мировом энергетическом балансе, обеспечивая замещение использующихся запасов органического топлива и экологическое оздоровление окружающей среды.

Развитие теплонасосных установок происходит в настоящее время стремительно. Теплонасосные системы теплоснабжения перспективны в качестве экологически чистых и энергоэффективных теплоисточников для децентрализованных потребителей тепловой энергии. Они используют в качестве источника - низкопотенциальную энергию: теплоту грунта, грунтовых вод, обратную воду систем централизованного теплоснабжения. Имеется много возможностей их эффективного применения, в основном для частичной замены котельных на органическом топливе, а также с использованием сбросного тепла, геотермального или солнечного тепла.

Таким образом, целью данного проекта является выбор теплового насоса и расчет различных его элементов.

1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ЗДАНИЯ

1.1 Расчет теплопотерь через наружные стенки здания

Наружные стены выполнены толщиной в два кирпича. С внутренней стороны они покрыты известковой штукатуркой.

Рисунок 1.1 - Расчетная схема внешней стены здания

Данные для расчета:

- температура окружающей среды (наружного воздуха) для Волгоградской области,

- температура воздуха в административном помещении,

- толщина известковой штукатурки,

- толщина кирпичной кладки,

- коэффициент теплопроводности известковой штукатурки,

 - коэффициент теплопроводности кирпичной кладки,

- высота этажа здания,

- средняя скорость ветра за январь, преобладающее направление - восток для Волгоградской области,

зона влажности - сухая.

Геометрия здания:

- длина здания,

- ширина здания,

- количество этажей.

Термическое сопротивление многослойной стенки

, (1.1)

.

Термическое сопротивление по внутренней поверхности стенки при естественной циркуляции

. (1.2)

Коэффициент теплоотдачи является функцией от критериев Gr и Pr:

. (1.3)

Определим критерий Грасгофа:

, (1.4)

где - температурный коэффициент объемного расширения:

, (1.5)

;

- ускорение свободного падения;

- разность температур «горячей» и «холодной» поверхностей:

. (1.6)

Примем температуру на внутренней поверхности стенки равной , тогда ;

- коэффициент кинематической вязкости воздуха, при примем .

Тогда критерий Грасгофа равен:

.

При по таблице , тогда

.

При коэффициент теплоотдачи можно определить по формуле:

, (1.7)

, (1.8)

где - коэффициент теплопроводности воздуха, примем для .

Коэффициент теплоотдачи:

.

Термическое сопротивление по внутренней поверхности стенки:

.

Термическое сопротивление наружной поверхности стенки

. (1.9)

Интенсивность теплообмена наружной стенки характеризуется коэффициентом теплоотдачи, который равен сумме конвективного коэффициента теплоотдачи и коэффициента теплоотдачи излучением , т.е.

. (1.10)

Конвективный коэффициент теплоотдачи есть функция от числа Рейнольдса :

, (1.11)

где - скорость ветра;

- высота 3-х этажного здания, ;

- коэффициент кинематической вязкости воздуха, примем по таблице при .

Подставляя данные значений получим:

.

При можно воспользоваться следующей формулой:

, (1.12)

, (1.13)

где - коэффициент теплопроводности, при температуре .

Подставив значения в формулу получим:

.

Допустим, что температура на наружной поверхности стенки равна .

Коэффициент теплоотдачи излучением определяется по формуле:

, (1.14)

.

Подставляя значения, получим коэффициент теплоотдачи наружной стенки:

.

Термическое сопротивление на наружной поверхности стенки:

.

Общее термическое сопротивление

, (1.15)

.

Проверка ранее принятых температур на наружной и внутренней поверхностях стенки

Температура наружной поверхности стенки:

, (1.16)

.

Температура внутренней поверхности стенки:

, (1.17)

.

Так как расхождение значений заданных и рассчитанных температур меньше , то перерасчет не производим.

Определение теплопотерь

Для расчета теплопотерь через стены здания используем следующую формулу:

, (1.18)

где - площадь поверхности ограждения;

- термическое сопротивление ограждения;

- коэффициент, учитывающий положение ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, для стен ;

- коэффициент, учитывающий долю добавочного тепла к ограждениям в зависимости от ориентации ограждения к сторонам света:

север ,

юг ,

восток ,

запад .

Площадь окна:

, (1.19)

.

Площадь поверхности северной стены здания находим по формуле:

, (1.20)

.

Потери через северную стену:

.

Площадь поверхности западной стены здания:

, (1.21)

.

Потери через западную стену:

.

Площадь поверхност...