Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский Федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"

Кафедра архитектуры

Курсовой проект

по дисциплине:

«Энергосбережение и современные инженерные системы с ВИЭ»

на тему:

Комбинированная система теплоснабжения с тепловым насосом «воздух-вода»

Студент: Шамис Екатерина

Группа: СТМ-170303

Преподаватель: Велькин В.И.

Екатеринбург - 2017 г.



Содержание

Исходные данные

1. Определение тепловых нагрузок на отопление и ГВС

1.1 Выбор параметров внутренней и наружной среды

1.2 Теплотехнические характеристики ограждающих конструкций

1.3 Определение расчетных тепловых потерь помещений

1.3.1 Расчетные теплопотери помещений

1.3.2 Расчетные трансмиссионые теплопотери

1.3.3 Определение коэффициентов теплопередачи ограждающих конструкций

1.4 Потери на нагрев инфильтрационного воздуха и вентиляционной нормы наружного воздуха

1.5 Определение расчетных теплопотерь помещения

1.6 Расчет нагрузки на ГВС

2. Расчет тепловой мощности водяных тепловых полов

3. Тепловой расчет отопительных приборов

4. Принципиальная схема подвала-котельной

5. Определение режимов работы теплых полов и радиаторного отопления, а также ГВС

6. Подбор дополнительного оборудования систем отопления и ГВС

6.1 Выбор солнечных фотоэлектрических преобразователей

6.1.1 Расчет нагрузки постоянного тока

6.1.2 Расчет аккумуляторной батареи

6.1.3 Расчет количества фотоэлектрических модулей

6.1.4 Подбор контроллера и инвентора

7. Определение дополнительных капитальных затрат на систему отопления и ГВС

8. Технико-экономические показатели комплексной системы теплоснабжения

Список используемой литературы

Исходные данные

Объект строительства: Жилое здание (площадью 369 м²);

Район строительства: г. Екатеринбург;

Тип местности: городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10м;

План помещений: Приложение №1;

Постоянно проживающих: 7 человек;

Окно двойной стеклопакет энергосберегающий R_ок = 0,68 (м²*⁰С)/ Вт;

Высота здания: 6,25 м;

Тип теплового насоса: "воздух-вода";

Срок эксплуатации теплового насоса Т = 25лет;

Для проектирования принимается двухэтажное здание с не отапливаемым подвалом со световыми проемами в стенах, без чердака.



1. Определение тепловых нагрузок на отопление и ГВС

Выполним расчет согласно рекомендациям АВОК

1.1 Выбор параметров внутренней и наружной среды

Расчетная температура внутреннего воздуха в соответствии с ГОСТ 30494-2011 в рядовых помещениях t_в = 21єС, в угловых t_в = 23єС, на кухне t_в = 21єС, в тамбуре t_в = 18єС, среднюю температуру внутреннего воздуха в жилом доме примем t_в = 21єС.

Параметры наружного воздуха согласно СП 131.13330.2012:

· Средняя температура наиболее холодной пятидневки (с обеспеченностью 0,92) t_н = -32єС ;

· Средняя температура за отопительный период t_оп = -5,4 єС;

· Продолжительность отопительного периода Z_оп = 239 сут;

· Расчетная скорость ветра для холодного периода (максимальная из средних скоростей по румбам за январь) v = 4,1 м/с;

· Средняя скорость ветра (за период со среднесуточной температурой воздуха 8 ⁰С и ниже) v = 3,2 м/с.

1.2 Теплотехнические характеристики ограждающих конструкций

Для определения базовых значений требуемых сопротивлений теплопередачи вычислим градусо-сутки отопительного периода єС•сут/год, по формуле:

ГСОП = (t_в - t_оп )*Z_оп,

ГСОП = (23-(-5,4)*239 = 6787,6?6800 ⁰С*сут/год



1.2.1 Требуемое сопротивление теплопередаче

Нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче:

R_req = aD_d + b (м²*⁰С)/ Вт ( по СП 50.13330.2012 табл. 3)

Определяем методом интерполяции

Наружная стена:

6000	3,6
6787,6	Х = 3,78
8000	4,2

= 3,78 (м²*⁰С)/ Вт;

Бесчердачное перекрытие (плоская кровля):

6000	5,2
6787,6	Х = 5,59
8000	6,2

= (м²*⁰С)/ Вт;

Перекрытие над неотапливаемым подвалом со световыми проёмами:

6000	4,6
6787,6	Х = 4,95
8000	5,5

= (м²*⁰С)/ Вт;

Сопротивление теплопередачи окон:

6000	0,6
6873,5	Х = 0,64
8000	0,7

= 0,64 (м²*⁰С)/ Вт;

1.2.2 Определение толщины утепляющего слоя

Конструкция наружного ограждения:

1) Штукатурка (с = 1000 кг/м³, л₁ = 0,47 Вт/(м*С), д₁ = 0,006 м)

2) Утеплитель - минеральная вата

(с = 100 кг/м³, л₂ = 0,037 Вт/(м*С), д_2ут, м)

3) Газобетонные блоки (с = 700 кг/м³, л₃ = 0,199 Вт/(м*С), д₅ = 0,3 м)

= +R_K+R_i,ут+ ,

где R_K = + +...+ - термическое сопротивление многослойной ограждающей конструкции без утепляющего слоя, (м²*⁰С)/ Вт;

- толщина i-го слоя, м;

- коэффициент теплопроводности материала i-го слоя, Вт/(м*С);

R_i,ут = - термическое сопротивление утепляющего слоя, Вт/(м²*С);

- коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающей конструкции зимой, принимаемый для наружных стен равным 23 Вт/(м²*С).

= R_K = + + + + = 3,78 Вт/(м²*С).

0,115+0,013+ +1,51+0,043 = 3,78

= 0,958 м, округляем до ближайшего кратного 0,005 м и



1.3 Определение расчетных тепловых потерь помещений

1.3.1 Расчетные теплопотери помещений

Расчетные теплопотери помещений Qтп, Вт, в жилых зданиях рассчитываются по формуле:

Qтп = Qогр + Qинф/вент - Qвн

где Qогр - трансмиссионные теплопотери за счет теплопередачи через наружные ограждения, Вт, рассчитываются согласно п. 1.3.2.

Qинф/вент - большая из величин инфильтрационных или вентиляционных теплопотерь при отсутствии механической приточной вентиляции в данном помещении, Вт, рассчитываются согласно п. 1.3.3.

Qвн - внутренние или бытовые теплопоступления, Вт, равные:

Qвн = qвн•Aж,

Aж -жилая площадь квартиры, м²,

qвн - удельная величина бытовых теплопоступлений в квартире, Вт/м².

1.3.2 Расчетные трансмиссионные теплопотери

Трансмиссионные теплопотери помещения определяются суммированием потерь теплоты через каждую теплотеряющую ограждающую конструкцию или ее часть. Сумму теплопотерь по помещению округляют до целых величин, Вт. Трансмиссионные теплопотери помещения включают в себя теплопотери через каждую теплотеряющую ограждающую конструкцию или ее часть. Ограждающую конструкцию считают теплотеряющей, если она отделяет помещение более чем на 4⁰С.

Трансмиссионные теплопотери Q_огр, Вт, через каждую теплотеряющую ограждающую конструкцию или ее часть рассчитывается по формуле:

Q_огр = К_огр*А_огр*(t_в - t_н )*n*(1+),

где К_огр - коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт /(м²*⁰С);

А_огр - расчетная площадь теплотеряющей ограждающей конструкции, м²;

t_в - расчетная температура внутреннего воздуха, ⁰С;

t_н - расчетная температура наружного воздуха, ⁰С;

n - коэффициент, учитывающей положение ограждающей конструкции относительно наружного воздуха и уменьшающий разность температуры для ограждающих конструкций, не соприкасающихся с наружным воздухом;

- коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери:

Добавку на ориентацию наружной ограждающей конструкции по сторонам света принимают для всех наружных вертикальных конструкций или проекций на вертикаль наружных наклонных ограждающих конструкций. Величины добавок равны (рисунок 1):

Рисунок 1 - Величины добавок к основным теплопотерям в зависимости от ориентации наружной ограждающей конструкции по сторонам света

Добавка на угловые нежилые помещения, имеющие две и более наружные стены, составляет в = 0,05 к основным теплопотерям вертикальных наружных ограждающих конструкций. В угловых жилых помещениях данную добавку не вводят, а расчетную температуру внутреннего воздуха tв принимают на 2°С выше.

1.3.3 Определение коэффициентов теплопередачи ограждающих конструкций

Коэффициент теплопередачи К для всех ограждающих конструкций вычисляется по формуле:

К = Вт/(м²*⁰С)

Наружная стена:

= = 0,26 Вт/(м²*⁰С);

Бесчердачное перекрытие (плоская кровля):

= = 0,18 Вт/(м²*⁰С);

Перекрытие над неотапливаемым подвалом со световыми проёмами:

= = 0,20 Вт/(м²*⁰С);

Сопротивление теплопередачи входной двери:

= = 0,998 Вт/(м²*⁰С) ;

Сопротивление теплопередачи окон:

= = 1,56 Вт/(м²*⁰С).

К¹_дд = К_дд - К_ст = 0,998 - 0,26 = 0,738 Вт/(м²*⁰С);

К¹_ок = К_ок - К_ст = 1,56 - 0,26 = 1,3 Вт/(м²*⁰С).

где К_дд, К_ст, К_ок - коэффициенты теплопередачи входной двери в здание, наружной стены и заполнения световых проемов.



1.3.4 Расчет трансмиссионных тепловых потерь на примере жилой комнаты №101

Для удобства расчетов площадь наружной стены принимаем равной суммарной площади стен, окон и дверей, установленных в ней. В качестве коэффициента теплопередачи окон будем использовать разность коэффициентов теплопередачи окон и наружной стены.

Коэффициент теплопередачи наружной стены:

_огр = = = 0,26 Вт/(м²*⁰С);

Площадь стены:

_огр = 3,21*3,0 = 9,63 м²и _огр = 5,94*3,0 = 17,82 м²

Поправка на ориентацию по сторонам света (ориентирована на ЮЗ и СЗ)

= 0,1 (СЗ) и = 0 (ЮЗ)

;

;

Окно:

_огр = _ок - _стен = 1,56-0,26 = 1,3 Вт/(м²*⁰С)

_ок = 1,8*1,7 = 3,06 м²(СЗ) и _ок = 1,8*1,7 = 3,06 м²(ЮЗ)

;

Пол:



_пол = = 0,20 Вт/(м²*⁰С);

_пол = 14,63 м²

;

Итого теплопотери помещения:

Аналогично рассчитаны тепловые потери через ограждающие конструкции для остальных помещений и сведенны в таблицу 1.

Расчет теплопотерь

Перед началом расчета все помещения нумеруются. Каждому помещению в зависимости от его назначения присваивается индекс: жилая комната - ЖК, кухня - К, коридор - КОР, прихожая - ПР, лестничная клетка - ЛК. В - ванная, Т - санузел. Ванная и санузел в расчет не входят т.к. их стены не примыкают к холодным ограждающим конструкциям.

Таблица 1

№ помещения	Наименование помещения	Характеристика ограждающих конструкций	Qогр, Вт	Коэффициент 1+?	Qогр·(1+?), Вт	?
		Наименование	Ориентация	Размеры, мxм	Площадь Аогр, м2	К,Вт/(м2 · 0С)	(tв-tн)n
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
101	ЖК	НС	Ю-З	3,0х5,9	17,8	0,26	55	162	1,0	162	898
t = 23єС A = 14,63 мІ	НС	С-З	3,0х3,2	9,63	0,26	55	137	1,1	151
	ДО	С-З	1,8х1,7	3,06	1,3	55	219	1,1	241
	ДО	Ю-З	1,8х1,7	3,06	1,3	55	221	1,0	221
	ПЛ		2,7х5,4	14,6	0,20	41,2	122	1,0	122
102	ЖК	НС	Ю-З	3,0х5,9	17,8	0,26	55	162	1,0	162	877
t = 23єС A = 14,43 мІ	ДО	Ю-З	1,8х1,7	3,06	1,3	55	219	1,0	219
	ПЛ		2,6x5,1	14,6	0,20	41,2	122	1	122
	НС	Ю-В	3,0х3,2	9,63	0,26	55	137	1,05	144
	ДО	Ю-В	1,8х1,7	3,06	1,3	55	219	1,05	230
104	Кор	ПЛ		2,6х3,5	5,45	0,20	37,5	41	1	41	41
t = 18єС A = 5,45мІ
106	ЛК	НС	С-З	3х6	18,0	0,26	50	234	1,1	257	630
t = 16єС A = 14,1мІ			5,4х2,6	14,1	0,2	37,5	106	1	106
	ПЛ
	ПТ		5,4х2,6	14,1	0,2	45	127	1	127
	ДО	С-З	1,4х1,4	1,96	1,3	50	127	1,1	140
114 Тамбур	НС	С-З	3х3	9	0,26	37	87	1,1	95	326
t = 5єС A = 3,60мІ	ДД	С-З	1,2х2,2	2,64	0,7	37	68	2,8	191
	ПЛ		1,3х2,6	3,6	0,2	27,7	20	1	20
	ПТ		1,3х2,6	3,6	0,2	27,7	20	1	20
105	К	НС	С-3	2,6х3,0	7,8	0,26	53	107	1,1	118	341
t = 21єС A = 4,85 мІ	ДО	С-З	1,4х1,7	2,4	1,3	53	165	1,1	182
	ПЛ		2,6х1,8	4,85	0,20	39,7	41	1	41
108	Кор	ПЛ		3,4х3,8	8,80	0,20	37,5	66	1	66	66
t = 18єС A = 8,80мІ
103	ЖК	НС	Ю-В	3,0х2,8	8,4	0,26	53	115	1,05	121
t = 21єС A = 13,95мІ										453
	ДО	Ю-В	1,8х1,7	3,06	1,3	53	211	1,05	221
	ПЛ		2,6х5,3	13,9	0,20	39,7	111	1	111
110	ЖК	НС	С-В	3,0х5,9	17,7	0,26	55	253	1,1	278	884
t = 23єС A = 22,75 мІ	НС	Ю-В	3,0х4,2	12,6	0,26	55	180	1,05	189
	ДО	Ю-В	1,8х1,7	3,06	1,3	55	219	1,05	230
	ПЛ		3,6х5,3	22,7	0,20	41,2	187	1	187
111	ЖК	НС	Ю-В	3,6х3,0	10,8	0,26	53	149	1,05	156	480
t = 21єС A = 12,48 мІ	ДО	Ю-В	1,8х1,7	3,06	1,3	53	217	1,05	225
	ПЛ		3,6х3,5	12,5	0,20	39,7	99	1	99
113	Кор	ПЛ		5х2,1	10,6	0,20	37,5	80	1	80	80
t = 18єС A = 10,63мІ
107	К	НС	С-З	4,1х3,0	12,3	0,26	53	169	1,1	186	424
t = 21єС A = 7,04мІ	ДО	С-З	1,4х1,7	2,4	1,3	53	165	1,1	182
	ПЛ		1,9х3,8	7,04	0,20	37,5	56	1	56
112	К	НС	Ю-В	3,8х3,0	11,4	0,26	53	157	1,05	165	385
t = 21єС A = 5,83мІ	ДО	Ю-В	1,4х1,7	2,4	1,3	53	165	1,05	174
	ПЛ		1,7х3,5	5,83	0,20	37,5	46	1	46
109	ЖК	НС	С-В	3,3х5,9	17,7	0,26	55	253	1,1	278	895
t = 23єС A = 20,80мІ	НС	С-З	3,0х4,3	12,9	0,26	55	184	1,1	203
	ДО	С-З	1,8х1,7	3,06	1,3	55	219	1,1	241
	ПЛ		2,6х5,5	20,8	0,20	41,2	173	1	173
Qр(1 эт) = 6710 Вт
201	ЖК	НС	Ю-З	3,0х5,9	17,8	0,26	55	162	1,0	162	898
t = 23єС A = 14,63 мІ	НС	С-З	3,0х3,2	9,63	0,26	55	137	1,1	151
	ДО	С-З	1,8х1,7	3,06	1,3	55	219	1,1	241
	ДО	Ю-З	1,8х1,7	3,06	1,3	55	221	1,0	221
	ПЛ		2,7х5,4	14,6	0,20	41,2	122	1,0	122
202	ЖК	НС	Ю-З	3,0х5,9	17,8	0,26	55	162	1,0	162	877
t = 23єС A = 14,43 мІ	ДО	Ю-З	1,8х1,7	3,06	1,3	55	219	1,0	219
	ПЛ		2,6x5,1	14,6	0,20	41,2	122	1	122
	НС	Ю-В	3,0х3,2	9,63	0,26	55	137	1,05	144
	ДО	Ю-В	1,8х1,7	3,06	1,3	55	219	1,05	230
204	Кор	ПЛ		2,6х3,5	5,45	0,20	37,5	41	1	41	41
t = 18єС A = 5,45мІ
205	К	НС	С-3	2,6х3,0	7,8	0,26	53	107	1,1	118	341
t = 21єС A = 4,85 мІ	ДО	С-З	1,4х1,7	2,4	1,3	53	165	1,1	182
	ПЛ		2,6х1,8	4,85	0,20	39,7	41	1	41
208	Кор	ПЛ		3,4х3,8	8,80	0,20	37,5	66	1	66	66
t = 18єС A = 8,80мІ
203	ЖК	НС	Ю-В	3,0х2,8	8,4	0,26	53	115	1,05	121
t = 212єС A = 13,95мІ										453
	ДО	Ю-В	1,8х1,7	3,06	1,3	53	211	1,05	221
	ПЛ		2,6х5,3	13,9	0,20	39,7	111	1	111
210	ЖК	НС	С-В	3,0х5,9	17,7	0,26	55	253	1,1	278	884
t = 23єС A = 22,75 мІ	НС	Ю-В	3,0х4,2	12,6	0,26	55	180	1,05	189
	ДО	Ю-В	1,8х1,7	3,06	1,3	55	219	1,05	230
	ПЛ		3,6х5,3	22,7	0,20	41,2	187	1	187
211	ЖК	НС	Ю-В	3,6х3,0	10,8	0,26	53	149	1,05	156	480
t = 21єС A = 12,48 мІ	ДО	Ю-В	1,8х1,7	3,06	1,3	53	217	1,05	225
	ПЛ		3,6х3,5	12,5	0,20	39,7	99	1	99
213	Кор	ПЛ		5х2,1	10,6	0,20	37,5	80	1	80	80
t = 18єС A = 10,63мІ
207	К	НС	С-З	4,1х3,0	12,3	0,26	53	169	1,1	186	424
t = 21єС A = 7,04мІ	ДО	С-З	1,4х1,7	2,4	1,3	53	165	1,1	182
	ПЛ		1,9х3,8	7,04	0,20	37,5	56	1	56
212	К	НС	Ю-В	3,8х3,0	11,4	0,26	53	157	1,05	165	385
t = 21єС A = 5,83мІ	ДО	Ю-В	1,4х1,7	2,4	1,3	53	165	1,05	174
	ПЛ		1,7х3,5	5,83	0,20	37,5	46	1	46
209	ЖК	НС	С-В	3,3х5,9	17,7	0,26	55	253	1,1	278	895
t = 23єС A = 20,80мІ	НС	С-З	3,0х4,3	12,9	0,26	55	184	1,1	203
	ДО	С-З	1,8х1,7	3,06	1,3	55	219	1,1	241
	ПЛ		2,6х5,5	20,8	0,20	41,2	173	1	173

Qр(2 эт) = 5400 Вт

= 6710+5400 = 12110 Вт

1.4 Потери на нагрев инфильтрационного воздуха и вентиляционной нормы наружного воздуха

Потребность в теплоте на нагрев инфильтрационного воздуха Qинф, Вт, определяется по формуле:

Qинф = 0,28•Gинф•cа•A•(tв - tнр)•k,

где Gинф - расход инфильтрующегося наружного воздуха, кг/(ч•м²), через воздухопроницаемый элемент здания (окно, витраж, дверь);

cа - удельная теплоемкость воздуха, принимается cа = 1,006 кДж/(кг•°С).

А - площадь рассматриваемого воздухопроницаемого элемента, м²;

t_в - расчетная температура внутреннего воздуха, ⁰С;

t_н - расчетная температура наружного воздуха, ⁰С;

k - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в воздухопроницаемых конструкциях, принимается равным k = 1 - для окон и балконных дверей с одинарными переплетами.

Удельный расход инфильтрующегося воздуха Gинф, кг/(ч•м²), через воздухопроницаемый элемент здания (окно, витраж, дверь) рассчитывается по формулам:

- через окна, балконные двери - по формуле:

G_инфок = (1/R_инф.ок)?(ДP/ДPo)^2/3.

- через входные наружные двери- по формуле:

G_инф = (1/R_инф.дв)?(ДP/ДPo)^1/2.

где R_инф.ок - приведенное сопротивление воздухопроницанию окна, м²•ч/кг

R_инф.дв - приведенное сопротивление воздухопроницанию входных наружных дверей или ворот, м²•ч/кг.

ДP - расчетная разность давлений, Па, по обе стороны воздухопроницаемого элемента.

ДPo - разность давлений, Па, принятая для определения требуемого сопротивления воздухопроницанию; ДPo = 10 Па.

Приведенные сопротивления воздухопроницанию окон R_инф.ок и дверей R_инф.дв рассчитывается по формулам:

R_инфок = (1/G₀^н)•(ДP/ДPo)^2/3 кг/м²*ч

R_инфдв = (1/G_д^н)•(ДP/ДPo)^1/3 кг/м²*ч

где G₀^н и G_д^н - максимальная воздухопроницаемость окон и дверей 5 и 7 кг/м²*ч соответственно согласно СП 50.13330.2012.

Расчетная разность давлений ДP, Па, определяется по формуле:

ДP = (Н - h)• (гн -гв) + (сн•v2/2)•kдин•(сн - сз) - Pв

где Н - высота здания от пола нижнего входа в здание до обреза вытяжной шахты или середины воздуховыбросной решетки (при выбросе удаляемого воздуха в плоскости фасада), м. Н = 6,25м

h - высота от пола нижнего входа в здание до центра рассматриваемого воздухопроницаемого элемента в здании, м.

гн, гв - удельный вес наружного и внутреннего воздуха, Н/м³,

сн - плотность воздуха при расчетной температуре наружного воздуха, кг/м3, определяется по формуле:

сн = 353 / (273 + tн) = 353/(273-32) = 1,46

kдин - коэффициент, посредством которого учитывается изменение динамических свойств ветра (ветрового давления) в застройке в зависимости от высоты Н и типа местности, равен 0,65 для городских территорий, равномерно покрытых препятствиями высотой более 10 м;

сн, сз - аэродинамические коэффициенты на наветренном и заветренном фасадах, для большинства зданий: сн = 0,8 - на наветренном фасаде. сз = -0,6 - на заветренном фасаде.

Рв - внутреннее давление в расчетном помещении, Па, для помещений, оборудованных только вытяжной вентиляцией. Величина аэродинамического сопротивления, которое преодолевает вытяжной воздух из этого помещения, приближенно можно считать равным располагаемому давлению систем естественной вентиляции:

Pв = (H - h)? (гs -гв),

где гs - удельный вес наружного воздуха при температуре +5°С, Н/м³, 12,46 Н/м³.

Тепловые потери на нагрев инфильтрационного воздуха в Кухне №105

- окно

Высота от пола нижнего входа в здание до центра окна:

h = -1,0+0,5*1,7+0,9 = 1,75м

Удельный вес внутреннего воздуха:

гв = = 11,78 н/м³

Удельный вес наружного воздуха:

гн = = 14,37 н/м³

Давление внутреннего воздуха:

Pв = (H - h)? (гs -гв) = (6,25-1,75)*(12,46-11,78) = 3,06 Па

Расчетная разность давлений:

ДP = (Н - h)• (гн -гв) + (сн•v²/2)•kдин•(сн - сз) - Pв = (6,25-1,75)*(14,37-

-11,78)+(1,46*4,1*4,1/2)*0,65*(0,8+0,6)-3,06 = 17,54 Па

Приведенное споротивление воздухопроницанию:

R_инфок = (1/G₀^н)?(ДP/ДPo)^2/3 = 1/5*(17,54/10) ^2/3 = 0,29 м²*ч/кг

Удельный расход инфильтрационного воздуха:

G_инфок = (1/R_инф.ок)?(ДP/ДPo)^2/3 = 1/0,29*(17,54/10) ^2/3 = 5,02 кг/м²*ч

Потери на нагрев инфильтрационного воздуха через окно:

Qинф = 0,28•Gинф•cа•A•(tв - tнр)•k =

= 0,28*5,02*1,006*2,4*(21+32)*1 = 180 Вт.

Потребность в теплоте на нагрев вентиляционной нормы наружного воздуха:

Qвент = 0,28•Lвент•св•cа•(tв - tнр),

где Lвент - вентиляционный расход воздуха, м³/ч.

сн - плотность воздуха при расчетной температуре наружного воздуха, кг/м³, определяется по формуле:

сн = 353 / (273 + tн) = 353/(273-32) = 1,46 кг/м³

В жилых зданиях вентиляционный расход воздуха Lвент, на который рассчитывают систему вентиляции, определяют по норме воздухообмена.

Норму приточного наружного воздухообмена Lприт определяют:

- при заселенности 20 м² общей площади на человека - исходя из нормы 30 м³/ч на человека, но не менее 0,34 ч^-1 от объема квартиры;

- при заселенности менее 20 м² общей площади на человека - по норме 3 м³/ч на м³ жилой площади.

Норму удаляемого воздуха Lуд,м³/ч, принимают по сумме расходов удаляемого воздуха из квартиры:

· кухня 60 м³/ч при электрической плите и 90 м³/ч при четырехконфорочной газовой плите;

· ванная комната и туалет - 25 м³/ч;

· совмещенный санузел - 50 м³/ч;

· коридор и прихожая в объеме 1-кратного воздухообмена в 1 час.

Норму приточного наружного воздуха рассчитываем для условий заселенностью более 20 м²:

Lприт = 0,35 А_общ*h_эт = 0,35*27,88*2,75 = 26,83 м³/ч

L_уд = L_кух+L_ван = 60+25 = 85 м³/ч

Вентиляционный расход воздуха принимаем равным большему значению:

Lвент = Lуд = 85 м³/ч

Qвент = 0,28•Lвент•св•cа•(tв - tнр) =

= 0,28*85*1,006*1,46*(21+32) = 1853 Вт



Для получения потребности в теплоте на нагрев вентиляционного наружного воздуха для каждого помещения умножим Qвент на удельную площадь помещения.

Аналогично рассчитаны остальные воздухопроницаемые конструкции.

Результаты расчета сведены в таблицу 2.

Таблица 2

№ помещения	Наименование помещения	Наименование огрждения	Высота о пола нижнего входа до центра оhкна (жвери), м	Удельный вес внутреннего воздуха, Н/м3	Давление внутреннего воздуха Рв, Па	Разность давлений, ПА	Приведенное сопротивление воздухопроинцанию	Gинф, кг/м2*ч	Qинф, Вт	Qвент, Вт
1 этаж
114	Тамбур	Д	0,1	12,37	0,55	23,47	2,44	5	145	16
101	ЖК	Ок	1,75	11,69	3,47	19,76	0,64	4,98	236	65
102	ЖК	Ок	1,75	11,69	3,47	19,76	0,64	4,98	236	64
103	ЖК	Ок	1,75	11,78	3,06	17,54	0,29	5,02	180	62
110	ЖК	Ок	1,75	11,69	3,47	19,76	0,64	4,98	236	101
111	ЖК	Ок	1,75	11,78	3,06	17,54	0,29	5,02	180	55
109	ЖК	Ок	1,75	11,69	3,47	19,76	0,64	4,98	236	92
105	К	Ок	1,75	11,78	3,06	17,54	0,29	5,02	180	22
107	К	Ок	1,75	11,78	3,06	17,54	0,29	5,02	180	32
112	К	Ок	1,75	11,78	3,06	17,54	0,29	5,02	180	26
106	ЛК	Ок	3,75	11,98	1,2	17,05	1,17	5,01	138	62
		Д	0,1	11,98	4,93	28,27	0,64	5,01	186
104	Кор		0	24
108	Кор		0	39
113	Кор		0	47
2 этаж
201	ЖК	Ок	3,75	11,69	1,92	15,95	0,82	5	237	65
202	ЖК	Ок	3,75	11,69	1,92	15,95	0,82	5	237	64
203	ЖК	Ок	3,75	11,78	1,7	17,05	0,93	5,17	185	62
210	ЖК	Ок	3,75	11,69	1,92	15,95	0,82	5	237	101
211	ЖК	Ок	3,75	11,78	1,7	17,05	0,93	5,17	185	55
209	ЖК	Ок	3,75	11,69	1,92	15,95	0,82	5	237	92
205	К	Ок	3,75	11,78	1,7	17,05	0,93	5,17	185	22
207	К	Ок	3,75	11,78	1,7	17,05	0,93	5,17	185	32
212	К	Ок	3,75	11,78	1,7	17,05	0,93	5,17	185	26
204	Кор		0	24
208	Кор		0	39
213	Кор		0	47

1.5 Определение расчетных тепловых потерь

При расчете теплопотерь отдельных помещений квартиры из расхода теплоты на нагревание наружного воздуха в целом на квартиру сначала вычитается величина бытовых тепловыделений в квартире, и оставшаяся разница распределяется пропорционально площади комнат квартиры, имеющих окна или воздухопропускные клапаны в стенах (кроме жилых комнат это могут быть кухни, ванные комнаты с окном) по формуле:

Q(вент. - вн) ком. №1 = (Qвент.- Q вн.)•А ком. 1 / УА комнат с окном

где Q(вент. - вн) ком. №1 - расход теплоты на нагревание наружного воздуха в комнате № 1 за вычетом бытовых, внутренних теплопоступлений, приходящихся на эту комнату, Вт;

Qвент.- расход теплоты на нагревание наружного воздуха в объеме нормативного воздухообмена в квартире, Вт;

Q вн.- внутренние теплопоступления в квартиру, Вт;

А ком. 1 - площадь пола рассчитываемой комнаты, м²;

УА комнат с окном - сумма площадей всех комнат квартиры, имеющих окна или воздухопропускные клапаны наружного воздуха, м².

Qвн = qвн•Aж,

Aж - жилая площадь квартиры, м²,

qвн - удельная величина бытовых теплопоступлений в квартире, Вт/м²: в жилых зданиях принимают в зависимости от расчетной заселенности квартир Aкв/N (где Aкв - площадь квартир, N - количество жителей в доме): при расчетной заселенности квартир 20 м² общей площади квартир на человека и менее - qвн = 17 Вт/м² жилой площади квартир.

Расчетные теплопотери каждого помещения в квартире для определения площади нагрева отопительных приборов Qтп.пр, Вт, находятся суммированием теплопотерь, полученных по формуле выше, и трансмиссионных теплопотерь через наружные ограждения по формуле, с учетом дополнительных потерь, связанных с подбором отопительных приборов, по следующей формуле:

Qтп.пр = (Q(вент. - вн) + Qогр)?в1•в2

в1 - коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений; принимается по табл. 2 Расчетные теплопотери в жилой комнате №101:

Qот пр = (Q(вент. - вн) + Qогр )•₁ •₂ = (16+898)*1,05*1 = 1190,7 Вт,

где ₁ = 1,05 для конвекторы с кожухом

₂ = 1 принимается.

Аналогично рассчитаны расчетные тепловые потери для остальных помещений. Результаты сведены в таблицу 3.

Таблица 3

№ помещения	Наименование помещения	Qогр, Вт	Qинф, Вт	Qвент, Вт	Qобщ, Вт	Qот пр, Вт
1 этаж
114	Тамбур	326	145	16	342	359
101	ЖК	898	236	65	963	1011
102	ЖК	877	236	64	941	988
103	ЖК	453	180	62	515	541
110	ЖК	884	236	101	985	1034
111	ЖК	480	180	55	535	562
109	ЖК	895	236	92	987	1036
105	К	341	180	22	363	381
107	К	424	180	32	456	479
112	К	385	180	26	411	432
106	ЛК	630	324	62	692	727
104	Кор	41	0	24	65	68
108	Кор	66	0	39	105	110
113	Кор	80	0	47	127	133
2 этаж
201	ЖК	898	237	65	963	1011
202	ЖК	877	237	64	941	988
203	ЖК	453	185	62	515	541
210	ЖК	884	237	101	985	1034
211	ЖК	480	185	55	535	562
209	ЖК	895	237	92	987	1036
205	К	341	185	22	363	381
207	К	424	185	32	456	479
212	К	385	185	26	411	432
204	Кор	41	0	29	70	74
208	Кор	66	0	39	105	110
213	Кор	80	0	47	127	133
	Итого	13945	14642

1.6 Расчет нагрузки на ГВС

Тепловая мощность на ГВС рассчитывается по формуле:

Qгвс = ?•10^-3•с_в••с_в•(t_г - t_х),

где ? - норма расхода горячей воды, л/сут; для жилых домов, оборудованных умывальниками, мойками и ванными ? = 105 л/сут по

с_в = 998- плотность воды. кг/м³;

с_в = 4190 Дж/кг⁰С теплоемкость воды;

t_г = 80- температура горячей воды, ⁰С;

t_х = 10- температура холодной воды, ⁰С

Qгвс = 105•10^-3•998••4190•(60-10) = 254 Вт,

Расчетная тепловая нагрузка на систему водяного отопления Qот^р, кВт, складывается из расчетных теплопотерь всех отапливаемых помещений при коэффициенте запаса в2 = 1,0 и включает потери теплоты трубопроводами, проложенными в неотапливаемых помещениях (техподполье), и дополнительные потери, связанные с округлением сверх расчетной величины площади нагрева отопительных приборов, следует определять по формуле:

Qот^р = (УQтп.пр. / в2) •10-3 • в3 + Qтп.доп

где УQтп.пр. - сумма расчетных теплопотерь всех отапливаемых помещений без запаса, Вт;

в3 - коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетной величины, принимается по таблице 3 рекомендаций АВОК при отсутствии термостатов на отопительных приборах в3 = 1.

Qтп.доп - дополнительные потери теплоты при остывании теплоносителя в подающих и обратных магистралях, проходящих в неотапливаемых частях здания от места установки домового узла учета тепловой энергии, кВт, принимаем 7% от

УQтп.пр = 0,07*14642 = 1025 Вт.

Qот^р = (14642 / 1) •10^-3 • 1 + 1025 = 1040 Вт



2. Расчет тепловой мощности водяных теплых полов

Данные о трубах
Материал	Полипропиленовые 16х1,8
Диаметр наружный	Шн	16	мм
Диаметр внутренний	Шв	13	мм
Шероховатость	?	0,01	мм
Коэффициент теплопроводности стенок трубы	лст	0,35	Вт/м К

При известной средней температуре теплоносителя удельный тепловой поток по направлению "вверх" определяется по путем решения уравнения:

t_тн = t_в + q_в*R^в +0,01368* q_в^1/1,1+ q_в*b*R^пр_тр*(1+),

где t_тн - средняя температура теплоносителя, ⁰С;

t_в - температура воздуха в помещении, ⁰С;

q_в - удельный тепловой поток по направлению "вверх", Вт/м²;

R^пр_тр - приведенное сопротивление теплопередачи слоев пола над трубами, м^{2 0}С/Вт;

b - шаг труб теплового пола, см.

Результаты расчетов сведены в таблицу 4.

Таблица 4

№ помещения	Наименования помещения	Температура внутри помещения	Температура под помещением	Шаг b, см	Температура поверхности пола tпола, 0С	Средняя тепература теплоносителя, 0С	Удельный тепловой поток	Тепловой поток в помещении, Вт
					max	min
114	Тамбур	5	-32	15	-	-	35	-	-
101	ЖК	23	-5	15	27	26,08	35	28,2	413
102	ЖК	23	-5	15	27	26,08	35	28,2	407
103	ЖК	21	-5	15	27	24,64	35	33,4	466
110	ЖК	23	-5	15	27	26,08	35	28,2	642
111	ЖК	21	-5	15	27	24,64	35	33,4	417
109	ЖК	23	-5	15	27	26,08	35	28,2	587
105	К	21	-5	15	28	27,98	35	55,6	270
107	К	21	-5	15	28	27,98	35	55,6	391
112	К	21	-5	15	28	27,98	35	55,6	324
106	ЛК	16	-5	15	-	-	35	-	-
104	Кор	18	-5	15	28	25,1	35	8	43
108	Кор	18	-5	15	28	25,1	35	8	70
113	Кор	18	-5	15	28	25,1	35	8	85
201	ЖК	23	23	15	27	26,08	35	28,2	413
202	ЖК	23	23	15	27	26,08	35	28,2	407
203	ЖК	21	21	15	27	24,64	35	33,4	466
210	ЖК	23	23	15	27	26,08	35	28,2	642
211	ЖК	21	21	15	27	24,64	35	33,4	417
209	ЖК	23	23	15	27	26,08	35	28,2	587
205	К	21	21	15	28	27,98	35	55,6	270
207	К	21	21	15	28	27,98	35	55,6	391
212	К	21	21	15	28	27,98	35	55,6	324
204	Кор	18	18	15	28	25,1	35	8	43
208	Кор	18	18	15	28	25,1	35	8	70
213	Кор	18	18	15	28	25,1	35	8	85
	Итого	8230

Доля от тепловой нагрузки:

Д = *100 = *100% = 56,2%

Cхема прокладки трубопроводов изображена в Приложении 2.

теплоснабжение помещение тепловой потеря отопительный



3. Тепловой расчет отопительных приборов

Тепловой расчет отопительных приборов выполним в соответствии с рекомендации по применению стальных настенных и напольных травмобезопасных конвекторов с кожухом.

Поскольку в схеме отопления будет задействован тепловой насос, температурный график выберем 40/35⁰С.

Тепловую мощность отопительного прибора Q_от, Вт, вычислим по формуле:

Q_от = Q_общ - Q_тп

где Q_общ - тепловые потери в помещении, Вт;

Q_тп - тепловой поток от водяного теплового пола, Вт.

Поскольку отопительные приборы будут работать при температурном графике, отличном от нормированного, номинальный тепловой поток конвектора Q_ну^тр, Вт, при расходе теплоносителя в пределах 0,00417-0,15 кг/с вычисляется по формуле:

Q_ну^тр =

где Q_ну^тр - требуемая тепловая мощность отопительного прибора, Вт;

ц₁ - безразмерный поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается изменение теплового потока отопительных приборов при отличии расчётного температурного напора от нормального;

ц₂ - безразмерный поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается изменение теплового потока отопительных приборов при отличии массового расхода теплоносителя через прибор от нормального;

b - безразмерный поправочный коэффициент на расчетное атмосферное давление;

ш₁ - безразмерный коэффициент, с помощью которого учитывается уменьшение теплового потока конвекторов при движении теплоносителя в их нагревательных элементов по схеме "вниз-вверх";

X - количество отопительных приборов, шт.

ц₁ = ;

ц₁ = ,

где и - фактический температурный напор, ⁰С;

n и m - эмпирические показатели степени при относительных температурном напоре и расходе теплоносителя;

С - поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается влияние схемы движения теплоносителя на тепловой поток и коэффициент теплопередачи прибора при нормированных температурном перепаде, расходе теплоносителя и атмосферном давлении;

М_пр - массовый расход воды через отопительный прибор, кг/с.

Фактический температурный напор вычитается по формуле:

и = -,

где - температуры теплоносителя на входе и выходе из отопительного прибора, ⁰С;

температура воздуха в помещении, ⁰С.

Массовый расход через отопительный прибор вычисляется по формуле:

М_пр = ,



где - с_в = 4190 Дж/кг⁰С теплоемкость воды.

Вычислим номинальный тепловой поток отопительного прибора в Лестничной клетке.

Фактический температурный напор:

и = - = - = 12 ⁰С

Так как движение теплоносителя "сверху-вниз" ш₁ = 1

Массовый расход через отопительный прибор:

М_пр = = = 0,014

По таблице 5.1 рекомендаций по применению травмобезопасных стальных настенных отопительных конвекторов с кожухом "Универсал ТБ", "Универсал ТБ-С", "Сантехпром", "Сантехпром С", "Сантехпром Авто" и "Сантехпром Авто С":

С = 0,91, n = 0,3, m = 0.

Тогда

ц₁ = = 0,101

ц₂ = = 1

По таблице 5.2 рекомендаций по применению травмобезопасных стальных настенных отопительных конвекторов с кожухом "Универсал ТБ", "Универсал ТБ-С", "Сантехпром", "Сантехпром С", "Сантехпром Авто" и "Сантехпром Авто С":

b = 0,968 при атмосферном давлении 720 мм рт.ст.

Зададим Х = 1.

Q_ну^тр = = 2039 Вт

Так как 400 ? Q_ну^тр?2941 расчет окончен.

Аналогично рассчитаны требуемые номинальные параметры тепловые мощности отопительных приборов остальных помещений.

Результаты сведены в таблицу 5.

Таблица 5

№ помещения	Наименования помещения	Тепловые потери помещением Qобщ, Вт	Тепловой поток в помещение от теплвого пола Qтп, Вт	Тепловая мощность отпительного прибора Qот, Вт	Фактический температурный напор, 0С	ш1	Фактический массовый расход тепоонасителя через отопительный прибор Мпр, кг/с	c	n	m	ц1	ц2	b	X	Требуемый номинальный тепловой поток ОП Qтрну, Вт
1 этаж
114	Тамбур	359	-	359	30	1	0,0086	0,91	0,3	0	0,332	1	0,968	-	-
101	ЖК	1011	413	598	12	1	0,0139	0,91	0,3	0	0,101	1	0,968	3	2039
102	ЖК	988	407	581	12	1	0,0139	0,91	0,3	0	0,101	1	0,968	3	1981
103	ЖК	541	466	75	14	1	0,0018	0,91	0,3	0	0,123	1	0,968	1	630
110	ЖК	1034	642	392	12	1	0,0094	0,91	0,3	0	0,101	1	0,968	2	2005
111	ЖК	562	417	145	14	1	0,0035	0,91	0,3	0	0,123	1	0,968	1	1218
109	ЖК	1036	587	449	12	1	0,0107	0,91	0,3	0	0,101	1	0,968	2	2296
105	К	381	270	111	14	1	0,0026	0,91	0,3	0	0,123	1	0,968	1	932
107	К	479	391	88	14	1	0,0021	0,91	0,3	0	0,123	1	0,968	1	739
112	К	432	324	108	14	1	0,0026	0,91	0,3	0	0,123	1	0,968	1	907
106	ЛК	727	-	727	19	1	0,0174	0,91	0,3	0	0,183	1	0,968	2	2052
104	Кор	68	43	25	17	1	0,0006	0,91	0,3	0	0,159	1	0,968	-	-
108	Кор	110	70	40	17	1	0,001	0,91	0,3	0	0,159	1	0,968	-	-
113	Кор	133	85	48	17	1	0,0011	0,91	0,3	0	0,159	1	0,968	-	-
2 этаж
201	ЖК	1011	413	598	12	1	0,0139	0,91	0,3	0	0,101	1	0,968	3	2039
202	ЖК	988	407	581	12	1	0,0139	0,91	0,3	0	0,101	1	0,968	3	1981
203	ЖК	541	466	75	14	1	0,0018	0,91	0,3	0	0,123	1	0,968	1	630
210	ЖК	1034	642	392	12	1	0,0094	0,91	0,3	0	0,101	1	0,968	2	2005
211	ЖК	562	417	145	14	1	0,0035	0,91	0,3	0	0,123	1	0,968	1	1218
209	ЖК	1036	587	449	12	1	0,0107	0,91	0,3	0	0,101	1	0,968	2	2296
205	К	381	270	111	14	1	0,0026	0,91	0,3	0	0,123	1	0,968	1	932
207	К	479	391	88	14	1	0,0021	0,91	0,3	0	0,123	1	0,968	1	739
212	К	432	324	108	14	1	0,0026	0,91	0,3	0	0,123	1	0,968	1	907
204	Кор	74	43	25	17	1	0,0006	0,91	0,3	0	0,159	1	0,968	-	-
208	Кор	110	71	40	17	1	0,001	0,91	0,3	0	0,159	1	0,968	-	-
213	Кор	133	85	48	17	1	0,0011	0,91	0,3	0	0,159	1	0,968	-	-



4. Принципиальная схема подвала-котельной

Схема системы солнечного теплоснабжения: 1 - солнечные коллекторы; 2 - бак-аккумулятор горячей воды; 3 - теплообменник; 4 - здание с напольным отоплением; 5 - дублер (источник дополнительной энергии); 6 - пассивная солнечная система; 7 - галечный аккумулятор; 8 - заслонки; 9 -вентилятор; 10 - поток теплого воздуха в здание; 11- подача рециркуляционного воздуха из здания

В системе в качестве теплоносителя используют: воду при плюсовых температурах или антифриз в отопительный период (солнечный контур), воду (второй контур напольного отопления) и воздух (третий контур воздушного солнечного отопления).

В качестве дублирующего источника использован электрокотел.

Повышение эффективности систем гелиоснабжения может быть достигнуто за счет использования различных методов аккумулирования тепловой энергии, рационального сочетания гелиосистем с тепловыми котельными и теплонасосными установками, сочетания активных и пассивных систем разработки эффективных средств и методов автоматического управления.



5. Определение режимов работы тепловых полов и радиаторного отопления, а также ГВС

Системами солнечного теплоснабжения называются системы, использующие в качестве источника тепловой энергии солнечную радиацию. Их характерным отличием от других систем низкотемпературного отопления является применение специального элемента - гелиоприемника, предназначенного для улавливания солнечной радиации и преобразования ее в тепловую энергию.

Пассивными называются системы солнечного отопления, в которых в качестве элемента, воспринимающего солнечную радиацию и преобразующего ее в теплоту, служат само здание или его отдельные ограждения (здание-коллектор, стена-коллектор, кровля-коллектор и т.п. Активными называются системы солнечного низкотемпературного отопления, в которых гелиоприемник является самостоятельным отдельным устройством, не относящимся к зданию. Активные гелиосистемы могут быть подразделены:

· по назначению (системы горячего водоснабжения, отопления, комбинированные системы для целей теплохолодоснабжения);

· по виду используемого теплоносителя (жидкостные - вода, антифриз и воздушные);

· по продолжительности работы (круглогодичные, сезонные);

· по техническому решению схем (одно-, двух-, многоконтурные).

Воздух является широко распространенным незамерзающим во всем диапазоне рабочих параметров теплоносителем. При применении его в качестве теплоносителя возможно совмещение систем отопления с системой вентиляции. Однако воздух - малотеплоемкий теплоноситель, что ведет к увеличению расхода металла на устройство систем воздушного отопления по сравнению с водяными системами.

Вода является теплоемким и широкодоступным теплоносителем. Однако при температурах ниже 0°С в нее необходимо добавлять незамерзающие жидкости. Кроме того, нужно учитывать, что вода, насыщенная кислородом, вызывает коррозию трубопроводов и аппаратов. Но расход металла в водяных гелиосистемах значительно ниже, что в большой степени способствует более широкому их применению.

Для описания режима работы системы отопления рассмотрим движение теплоносителя после гидравлической стрелки:

Теплоноситель после гидравлической стрелки проходит через контур электрокотла, при необходимости электрокотел "подогревает" теплоноситель до необходимой температуры, после электрокотла установлен трехмерный клапан, который в 2-х режимах: 1 - подготовка воды на ГВС, система отопления отключена; 2 - отопления.

В режиме отопления теплоноситель разделяется на 2 контура: контур отопительных приборов и контур теплых водяных полов.



6. Подбор дополнительного оборудования систем отопления и ГВС

6.1 Выбор солнечных фотоэлектрических преобразователей

6.1.1 Расчет нагрузки постоянного тока

При условии, что система аварийного освещения из n_с светильников будет работать 8 ч мощность, потребляемая системой в сутки, будет определяться по формуле ниже, мощность одной лампы 2 Вт.

Мощность, потребляемая системой в сутки, будет определяться :

= 2·(44*8+0·0) = 704 Вт·ч/сутки

где - мощность, потребляемая системой в сутки, Вт·ч/сутки;

Р_с - мощность, потребляемая одним светильником, Вт;

n_с - общее количество светильников, шт.;

t₁ - продолжительность работы системы освещения в сутки, ч;

n_сд - количество светильников дежурного освещения (обычно берется 2 шт.), шт.

t₂ - продолжительность работы дежурного освещения в сутки, ч.

Полная нагрузка постоянного тока (I_{полн.пост}) определяется:

I_{потр пост.} = А·ч/сутки

где Р_{пост. пост} - мощность постоянного тока, потребляемая в сутки, Вт·ч/сутки;

U - напряжение системы, В (равно входному напряжению инвертора).

Напряжение системы подбирается исходя из начальных параметров мощностей системы. В табл. 6 представлены особенности выбора напряжения.

Таблица 6

Номинальное напряжение постоянного тока, В	Типовая номинальная мощность инвертора (Рс·nс·0,001)	Особенности низковольтной части
12	до 0,5 кВт, реже до 1 кВт	нет опасности поражения электротоком; совместимо с огромным ассортиментом электрооборудования и дополнительных аксессуаров для легковых автомобилей
24	от 0,5 кВт до 2 кВт, реже до 3 кВт	практически нет опасности поражения электротоком; совместимо с электрооборудованием и дополнительными аксессуарами для многих грузовых автомобилей и пр.
48	от 2 кВт до 5 кВт, реже до 10 кВт	Имеется опасность поражения электротоком

Общее количество тока, потребляемое всей нагрузкой :

I_полн = I_{полн.пер}+ I_{полн.пост} = 0,0 +58,6 = 58,6 А·ч/сутки,

где I_полн - общее потребление тока при полной нагрузке;

I_{полн.пост} - полная нагрузка постоянного тока, А·ч/сутки;

I_{полн.пер} - полная нагрузка переменного тока, А·ч/сутки.

Общее количество электроэнергии, потребляемое всей нагрузкой, кВт·ч/сутки:

Р_{полн.сист} = кВт·ч/сутки

где Р_{полн.сист} - общее потребление электроэнергии нагрузкой.

6.1.2 Расчет аккумуляторной батареи

Для обеспечения оптимальной работы системы необходимо рассчитать требуемую суммарную емкость аккумуляторных батарей (АКБ).

Определим емкость АКБ в А·ч и необходимое количество аккумуляторов для эффективной работы системы освещения.

С = А·ч

где С - полная емкость батареи;

Р_полн - полная нагрузка, А·ч/сутки;

d - максимальное число последовательных «дней без солнца» или число дней автономного электроснабжения без подзаряда, дни;

k_раз - глубина разряда аккумулятора.

Чтобы аккумулятор прослужил 10 лет, степень регулярного разряда должна быть гораздо меньше его номинальной емкости. Считается, что в так называемом «буферном» режиме работы, обеспечивающем наибольшую долговечность аккумулятора, глубина разряда не должна превышать 40% от номинальной емкости. Таким образом k_разр принимается равным 0,4;

k_темп - температурный коэффициент аккумулятора. При условии размещения АКБ в отапливаемом помещении, где температура не будет опускаться ниже +10... +15°С, принимается равным 98%. Если же аккумуляторные батареи будут эксплуатироваться в уличных условиях и холодную погоду, то глубина разряда уменьшается до 80% от номинальной емкости. В таком случае k_темп принимается равным 0,8.

Количество АКБ, соединенных параллельно, определяется по формуле:

А_пар = ,

Округляем до ближайшего большего целого числа: А_пар = 1 шт.

где А_пар - количество АКБ, соединенных параллельно ;

С - полная емкость АКБ, А·ч;

С_ном-номинальная емкость выбранной АКБ, А·ч.

Количество АКБ, соединенных последовательно, определяется исходя из формулы:

А_посл = = 1 шт,

где А_посл- количество АКБ, соединенных последовательно, шт.;

U- номинальное напряжение системы, В;

U_АКБ - номинальное напряжение выбранной батареи, В.

Общее количество аккумуляторных батарей А определяется исходя из формулы:

А = А_пар·А_посл = 1·1 = 1 шт.

6.1.3 Расчет количества фотоэлектрических модулей

Для фотоэлектрической установки вырабатываемая мощность будет зависеть от суточного прихода солнечной радиации, суммарной площади и КПД ФЭП, а также положения ФЭП относительно горизонта.

Чтобы рассчитать, сколько установка выработает электроэнергии в сутки, нужно воспользоваться формулой :

Р_{ФЭП сут} = E·S·n_ФЭП·?_ФЭП·?_тепл.

где Р_{ФЭП сут} - выработка электроэнергии системой, Вт·ч в сутки;

Е - среднемесячный приход солнечной радиации, Вт·ч/м² в сутки;

S - площадь фотоэлектрического модуля, м²;

n_ФЭП - число фотоэлектрических модулей;

?_ФЭП - коэффициент полезного действия фотоэлектрического модуля;

?_тепл - тепловой коэффициент фотоэлектрического модуля, учитывает потери при нагреве ФЭП, в дневное время летом принимается равным 85 %, в зимние месяцы принимается равным 1,0.

Количество требуемых фотоэлектрических преобразователей n_ФЭП (округляем до ближайшего большего целого значения).

Пример: июнь.

n_ФЭП = шт.

где Р_ФЭП = Р_{полн.сист}·1,2 = 1,2·0,703·1000 = 844 Вт - мощность, потребляемая системой освещения, учитывающая потери на заряд-разряд АКБ (обычно 20 % при использовании специальных батарей), Вт·ч/сутки.

Число модулей, соединенных последовательно, для обеспечения требуемого выходного напряжения постоянного тока определяется по формуле:

n_{фэп.посл} = = 1 шт

где n_{ФЭП посл} - число модулей, соединенных последовательно, шт.;

U- номинальное напряжение системы, В;

U_ФЭП - номинальное напряжение выбранной панели, В.

Между собой цепочки последовательно соединенных ФЭП соединяются параллельно. При параллельном соединении ФЭП ток, выдаваемый цепочками последовательно соединенных ФЭП, суммируется. Количество цепочек рассчитывается по формуле :

_{ФЭПпарал} = шт

где n_{фэп парал} - число цепочек, соединенных параллельно, шт.;

n_ФЭП - общее количество панелей, шт.;

n_{ФЭП поcл} - количество панелей, соединенных последовательно в одной цепочке, шт.

Суммарный ток системы солнечного электроснабжения рассчитывается:

I = _{ФЭПпарал·}I_ном = 4·7,89 = 31,6 А

где n_{фэп парал} - количество параллельно соединенных цепочек ФЭП, шт.;

I_ном - номинальный ток одной солнечной батареи (цепочки последовательно соединенных батарей), А.

По результатам расчетов составлена таблица 7.

Таблица 7

Месяц	Количество дней в месяце	Среднемесячный приход радиации, Вт·ч/м2 в день	Количество фотоэлектрических модулей nфэп, шт.
Январь	31	1490	4
Февраль	28	2270	3
Март	31	3450	2
Апрель	30	4680	2
Май	31	6090	1
Июнь	30	7190	1
Июль	31	7370	1
Август	31	6370	1
Сентябрь	30	4860	2
Октябрь	31	3110	2
Ноябрь	30	1780	4
Декабрь	31	1500	4

Итоговое количество ФЭП n_ФЭП = 4,0 шт.

6.1.4 Подбор контроллера и инвертора

При подключении панелей к контроллеру надо следить, чтобы их суммарный максимальный ток не превышал 75...85% от номинального тока контроллера. Этот запас необходим, потому что в ясный зимний день белый снег, отлично отражающий свет, способствует перезасветке фотоэлементов и выработке электрического тока фотоэлектрическими панелями чуть большего, чем их максимальный ток.

Ток контроллера рассчитывается по формуле:

I_k = А

где I_k - ток контроллера, А;

I - суммарный ток системы солнечного электроснабжения, А;

k_кон- коэффициент броска тока, обычно равен 0,75.

Выбран контроллер CM 5024Z. Характеристики контроллера приведены в таблице 9.

Таблица 8

Характеристики фотоэлектрического модуля

Фотоэлектрический модуль ФСМ-160-12М
Номинальное напряжение, В	12
Напряжение под нагрузкой, В	19
Номинальная мощность, Вт	160
Ток под нагрузкой, А	7,89
Размер одной панели, мм	1476*667*35

Таблица 9

Характеристики контроллера

Контроллер солнечных панелей CM 5024Z
Номинальное напряжение,В	12В/24
Номинальный ток, А	50
Напряжение окончания разряда АКБ, В	10,7/21,4
Напряжение окончание заряда, В	13,8/27,6
Рабочая температура, оС	От -20 До 60
Размер контроллера, мм	90 х 188 х 48



Таблица 10

Характеристики аккумулятора

Аккумулятор 6СТ-2000L
Тип батареи	6СТ-200L
Номинальная емкость,A·ч	200
Габаритные размеры, Д*Ш*В мм	518х228х236

Для работы системы светодиодного освещения на основе ФЭП, необходимо правильно произвести коммутацию основного и вспомогательного оборудования системы. Чертеж схемы коммутации оборудования системы, пример представлен на рис. 1.

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Рис. 1. Схема коммутации основного и вспомогательного оборудования системы светодиодного освещения

6.2 Подбор отопительных приборов

Для каждого помещения по рассчитанному ранее требуемому номинальному тепловому потоку отопительных приборов Q_ну^тр, Вт из каталога продукции САНТЕХПРОМ выберем отопительные приборы с ближайшим большим значением Q_ну, Вт.

Результаты сведены в таблицу 11.

Таблица 11

№ помещения	Наименование помещения	Требуемый номинальный тепловой поток ОП Qнутр, Вт	Количество ОП Х	Номинальный тепловой поток ОП Qнутр, Вт	Модель отопительного прибора	Цена, руб
1 этаж
101	ЖК	2039	3	2089	КСК-20-2089-КА	3309*3 = 9927
102	ЖК	1981	3	2089	КСК-20-2089-КА	3309*3 = 9927
103	ЖК	630	1	700	КСК-20-700-КА	2271
110	ЖК	2005	2	2089	КСК-20-2089-КА	3309*2 = 6618
111	ЖК	1218	1	1226	КСК-20-1226-КА	2447
109	ЖК	2296	2	2328	КСК-20-1226-КА	2447*2 = 4894
105	К	932	1	1000	КСК-20-1000-КА	2271
107	К	739	1	850	КСК-20-850-КА	2178
112	К	907	1	1000	КСК-20-1000-КА	2271
106	ЛК	2052	2	2089	КСК-20-2089-КА	3309*2 = 6618
2 этаж
201	ЖК	2039	3	2089	КСК-20-2089-КА	3309*3 = 9927
202	ЖК	1981	3	2089	КСК-20-2089-КА	3309*3 = 9927
203	ЖК	630	1	700	КСК-20-700-КА	2271
210	ЖК	2005	2	2089	КСК-20-2089-КА	3309*2 = 6618
211	ЖК	1218	1	1226	КСК-20-1226-КА	2447
209	ЖК	2296	2	2328	КСК-20-1226-КА	2447*2 = 4894
205	К	932	1	1000	КСК-20-1000-КА	2271
207	К	739	1	850	КСК-20-850-КА	2178
212	К	907	1	1000	КСК-20-1000-КА	2271
	Итого Цоп, руб	92226



7. Определение дополнительных капитальных затрат на систему отопления и ГВС

Для определения дополнительных капитальных затрат, связанных с увеличением площади отопительных приборов, произведем подбор отопительных приборов аналогично п. 6.2. при работе в номинальных условиях:

Q_ну^тр = Q_от'.

Результаты сведены в таблицу 13.

Таблица 12

№ помещения	Наименование помещения	Требуемый номинальный тепловой поток ОП Qнутр, Вт	Количество ОП Х	Номинальный тепловой поток ОП Qну, Вт	Модель отопительного прибора	Цена, руб
1 этаж
101	ЖК	598	3	655	КСК-20-655 КА 1	1055*3 = 3165
102	ЖК	581	3	655	КСК-20-655 КА 1	1055*3 = 3165
103	ЖК	75	1	400	КСК-20-400 КА 1	906
110	ЖК	392	2	400	КСК-20-400 КА 1	906*2 = 1812
111	ЖК	145	1	400	КСК-20-400 КА 1	906
109	ЖК	449	2	479	КСК-20-479 КА 1	1009*2 = 2018
105	К	111	1	400	КСК-20-655 КА 1	906
107	К	88	1	400	КСК-20-400 КА 1	906
112	К	108	1	400	КСК-20-400 КА 1	906
106	ЛК	727	2	787	КСК-20-787 КА 1	1167*2 = 2334
2 этаж
201	ЖК	598	3	655	КСК-20-655 КА 1	1055*3 = 3165
202	ЖК	581	3	655	КСК-20-655 КА 1	1055*3 = 3165
203	ЖК	75	1	400	КСК-20-400 КА 1	906
210	ЖК	392	2	400	КСК-20-400 КА 1	906*2 = 1812
211	ЖК	145	1	400	КСК-20-400 КА 1	906
209	ЖК	449	2	479	КСК-20-479 КА 1	1009*2 = 2018
205	К	111	1	400	КСК-20-400 КА 1	906
207	К	88	1	400	КСК-20-400 КА 1	906
212	К	108	1	400	КСК-20-400 КА 1	906
	Итого Цнуоп, руб	31714

Рассчитаем увеличение капитальных затрат в связи с увелечением площади отопительных приборов:

К_оп = Ц^оп - Ц_ну^оп = 92226 - 31714 = 60512 руб

где Ц^оп - фактическая стоимость отопительных приборов, руб;