Энергопотребление в зданиях и сооружениях

Комплексно исследуются системы отопления, вентиляции и кондиционирования, освещения и водоснабжения.

Возможные рекомендации по энергосбережению. Дополни-

тельная изоляция стен и перекрытий, тройное и вакуумное остекление.

Модернизация систем отопления, вентиляции и кондиционирования, освещения и водоснабжения.

Установка интегрированных систем управления оборудованием зданий.

131

ПРАКТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Лабораторная работа № 1

ИСЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ

ЗДАНИЙ

Цель работы: изучение работы оборудования теплового пункта. Ознакомление с практикой работы систем автоматики, контроля и учета теплоты, с новыми методами регулирования нагрузок с целью экономии теплоты во всех системах теплоснабжения.

Основные положения

При теплоснабжении районов массовой застройки применяют обычно многоступенчатые системы теплоснабжения, в которых важную роль играет тепловой пункт.

Назначение теплового пункта – обеспечение оптимального использование теплоты, получаемой от ТЭЦ (или котельной); распределение ее между системами отопления, вентиляции и горячего водоснабжения с учетом реального теплопотребления в течение суток в зависимости от фактических внутренних и наружных температур; а также учет тепловыми счетчиками потребленной или отпущенной тепловой энергии потребителю.

Тепловые пункты сооружаются для каждого здания отдельно – индивидуальные тепловые пункты (ИТП) и для группы зданий – центральные тепловые пункты (ЦТП).

Типовые тепловые схемы ТП предусматривают установку элеваторов, которые не позволяют изменять расходы сетевой воды. Новые энергосберегающие мероприятия связаны с необходимостью глубокого регулирования всех параметров системы теплоснабжения. В новых тепловых схемах ТП принята установка подмешивающих насосов, систем дополнительной автоматики и регулирования, использование электронных регуляторов. Это позволяет учитывать фактическую температуру внутри и вне помещений, фактические потребности в теплоте. Оборудование и схемы ТП

132

должны учитывать возможность использования новых энергосберегающих технологий в системах теплоснабжения жилых и общественных зданий.

Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с правилами охраны труда и техники безопасности при работе в тепловом пункте (ТП).

2.Ознакомиться с производственными инструкциями по обслуживанию оборудования ТП.

3.Изучить тепловую схему ТП, схему автоматизации, учета

иконтроля, и зарисовать ее.

4.Снять показания манометров и термометров.

5.Вычислить коэффициент смешения элеватора.

6.Вычислить основные размеры элеватора, горловины элеватора, диаметр сопла.

7.Вычислить необходимый напор перед элеватором.

8.Определить количество отдаваемого тепла на отопление и горячее водоснабжение по тепловому счетчику и расчетным путем.

9.Данные занести в таблицы 1.1…1.4.

Методика расчета

Мощность теплового потока Qо, кВт, отдаваемого водой в систему теплоснабжения здания, определяется формулой

где G – массовый расход воды через систему теплопотребления, кг/с; ср – удельная изобарная теплоемкость воды, равная 4,187 кДж/(кг К); τ1, τ2 – соответственно температура прямой и обратной сетевой воды, идущей от источника теплоты (соответственно до и после системы потребления), C;

В системах теплоснабжения применяют следующие расчетные значения температур воды:

1) τ1 = 95 С, τ2 = 70 С в системах отопления жилых и общественных зданий;

133

2) τ1 = 135 С, τ2 = 70 С в системах централизованного теплоснабжения от котельной или ТЭЦ, а также в системах отопления промышленных зданий 22 .

С целью сокращения расходов сетевой воды от ТЭЦ (экономия электроэнергии и капитальных вложений) ее температура (τ1) существенно выше, чем вода, подаваемая непосредственно в систему отопления здания (t3). В ТП установлено оборудование (насосы, элеваторы), обеспечивающие этот режим. Сетевая вода после системы отопления (τ2) смешивается с прямой сетевой (τ1).

Расчетный коэффициент смешения можно находить следующим образом:

-через отношение расходов

-по температурам воды

-с учетом расхода и температуры

где u – коэффициент смешения; G1 – расход теплоносителя, поступающего из тепловой сети, м3/с; G2 – расход теплоносителя, возвращающегося в тепловую сеть, м3/с; τ1, τ2 – соответственно температура прямой и обратной сетевой воды, C; t3 – температура воды, подаваемой непосредственно в систему отопления здания, C.

По показаниям расходомеров определяется расход воды, циркулирующей в системе отопления. По значениям G1 и G2 определяется коэффициент смешения элеватора по формуле (1.1). Сопоставление значений величины коэффициента смешения, вычисленных по формулам (1.1) и (1.2), должно дать близкую сходимость. При отсутствующих расходомерах, фактический расход, м3/с, теплоносителя при элеваторном присоединении системы отопления может быть определен по формуле

134

напора перед элеватором, м.

Разность напора Н, м, в тепловой сети перед элеватором, определяющая его нормальную работу, находится из выражения:

где u – коэффициент смешения, полученный опытным путем в ходе лабораторной работы; Рм – сопротивление местной системы отопления, по данным разности показаний манометров, Па; hм – расчетные гидравлические потери в системе отопления, м.

Разность напора, м, в тепловой сети перед элеватором определяющая его нормальную работу, находится из выражения:

где Р1 – давление до элеватора, Па; Р2 – давление после элеватора, Па; ρ – плотность воды, при данной температуре воды, кг/м3.

Пользуясь величиной полученного коэффициента смешения, можно проверить основные размеры элеватора по формулам:

-диаметр горловины элеватора, м

-диаметр сопла элеватора, м

При приборах, установленных на подающем и обратном трубопроводах, переданное на отопление количество тепла, кВт, определяют как

где ср – удельная изобарная теплоемкость воды, равная 4,187 кДж/(кг К); G1 – расход воды поступающей из тепловой сети, м3; G2

– расход воды в обратном трубопроводе, м3; τ1 – температура прямой сетевой воды, C; τ2 – температура обратной воды, C;

При установке приборов учета расхода воды на обратном трубопроводе количество тепла, кВт, определяется по формуле

135

где G2 – расход воды в обратном трубопроводе, м3; τ1, τ2 – соответственно температура прямой и обратной сетевой воды, C.

Массовый расход воды, кг/с, определяют по формуле

136

Таблица 1.4 Таблица результатов расчетов

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ОТОПИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА

Цель работы: Определение коэффициента теплопередачи отопительного прибора.

Основные положения

Отопительные приборы, предназначенные для обогрева помещений, по преобладающему способу теплоотдачи делятся на три группы:

–радиационные приборы, передающие излучением не менее 50

%общего теплового потока (потолочные отопительные панели и излучатели);

–конвективно-радиационные приборы, передающие конвекцией от 50 до 75 % общего теплового потока (радиаторы секционные и панельные, гладкотрубные приборы, напольные отопительные панели);

–конвективные приборы, передающие конвекцией не менее 75

%общего теплового потока (конвекторы и ребристые трубы).

В данные группы входят отопительные приборы пяти основных видов (рис. 2.1): радиаторы секционные и панельные, гладкотрубные приборы – эти три вида приборов имеют гладкую внешнюю поверхность; конвекторы, калориферы, ребристые трубы – имеют ребристую поверхность.

Отопительные приборы должны обеспечивать равномерный обогрев помещений. Наиболее равномерно помещения нагревают

напольные и потолочные отопительные панели.

137

1

3

1

1

3 2

Рис. 2.1. Схемы отопительных приборов различных видов (поперечный разрез):

а – радиатор чугунный секционный; б – радиатор стальной панельный (РСВ); в –гладкотрубный прибор из трех горизонтальных стальных труб; г

– конвектор с кожухом; д – прибор из двух ребристых труб; 1 – канал для теплоносителя; 2 – стальная пластина; 3 – чугунный фланец

Порядок выполнения работы

Лабораторная установка (рис. 2.2), состоит из котла EUROLINE ZW 23-1, к которому подключен лабораторный стенд, включающий в себя отопительную радиаторную батарею собранную из 3-х алюминиевых секций «FONDITAL-MONDIAL-500», теплосчетчик «СТРУМЕНЬ ТС-05», регулятор температуры «СТРУМЕНЬ РТМ02», датчики температуры, грязевик, шаровые краны и соединительные трубопроводы. Для выполнения работы:

1.Включить котел BOSH, задать режим нагрева воды для теплоснабжения до 55 С.

2.Закрыть кран байпас ной линии, открыть кран на входе в радиатор 6.

3.Включить регулятор 3 тепловой нагрузки РТМ-02 в сеть.

4.Перейти в режим ручного управления регулятором тепловой нагрузки, перевести регулирующий клапан 7 в положение, соответствующее 100 % открытия.

5.Включить тепло счетчик 5, нажав левую функциональную кнопку. Дождаться выхода системы на постоянный режим, когда

температура воды достигнет 55 С.

138

6.Зафиксировать показания параметров подающей и обратной горячей воды, по температуре и расходу, по показаниям на приборов на стенде «BOSH», Также снять показания параметров по температуре, расходу, количеству отданного тепла по горячей воде на отопительном приборе, по счетчику ТС–05 и занести все полученные данные в таблицу 2.2.

7.Повторить съем параметров по падающей и обратной воде на стенде и отопительном приборе не менее 5 раз с интервалом в 5 минут, данные занести в таблицу 2.2.

8.Произвести остановку котла. Закрыть краны на входе в радиатор, на выходе и входе стенда. Перекрыть подачу воды на стенд.

9.Закрыть газовый кран на входе на котел, на стенд и счетчике

газа.

Рис. 2.2. Схема экспериментальной установки

1 – котел EUROLINE ZW 23-1; 2 – шаровые краны; 3 – регулятор тепловой нагрузки; 4 –датчики температуры; 5 – тепло счетчик; 6 – радиатор; 7 – регулирующий клапан; 8 – расходомер; 9 – фильтр; 10 – датчик темпе-

ратуры наружного воздуха; 11 – термометр

Методика расчета

На основе полученных данных найти мощность теплового потока отопительного прибора Q, Вт (2.1) и коэффициент теплопередачи k , Вт/(м2 К) (2.9) отопительного прибора. На основе обмера отопительного прибора определить по справочным данным из Приложения 3 его тип и основные геометрические размеры, вес. Рассчитать

139

площадь нагревательной поверхности как одной Aс, м2, секции отопительного прибора так и всего прибора Aпр, м2.

Мощность теплового потока Q, кВт, отдаваемого водой от отопительного прибора, определяется по формуле

где G – расход воды через отопительный прибор, кг/с; cp – удельная теплоемкость воды, равная 4,187 кДж/(кг К); t1, t2 – соответственно температура воды на входе и выходе отопительного прибора, C.

Теплоотдача от отопительного прибора воздуху помещения, Вт, определяется по формуле

где k – коэффициент теплопередачи отопительного прибора, Вт/(м2 К); A – площадь нагревательной поверхности отопительного прибора, м2; tпр – средняя температура на поверхности отопительно-

го прибора, C; tв – температура внутреннего воздуха в помещении,

C.

Каждый отопительный прибор имеет определенную площадь нагревательной поверхности A, м2, рассчитываемую в соответствии с требуемой теплоотдачей прибора, если поверхностная плотность теплового потока прибора qпр, Вт/м2, известна, то теплоотдача отопительного прибора Qпр, Вт, должна быть пропорциональна площади его нагревательной поверхности

Следовательно, расчетная площадь Aр, м2, отопительного прибора независимо от вида теплоносителя определяется по формуле

где Qпр – требуемая теплоотдача отопительного прибора в помещение, Вт.

Для обеспечения необходимой теплоотдачи в прибор должно поступать определенное количество теплоносителя в единицу времени

140