Магистерский диплом (ВКР) на тему Проектирование теплоутилизационного оборудования в системах обеспечения микроклимата многофункционального здания и анализ условий его применения.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ. 4

ГЛАВА 1 ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА.. 6

1.1 Классификация и виды теплоутилизационного
оборудования. 6

ГЛАВА 2 СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА И МИКРОКЛИМАТ
ЗДАНИЙ.. 12

2.1 Выбор расчетных наружных условий. 12

2.2 Выбор расчетных внутренних условий. 15

2.3 Расчет тепловой нагрузки системы
отопления/охлаждения. 17

2.4 Расчет поступлений теплоты, влаги и
углекислого газа. 36

2.5 Расчет воздухообмена по вредным выделениям. 39

2.6 Построение процессов изменения состояния
воздуха на I-d-диаграмме и определение фактических параметров внутреннего
воздуха при вентиляции. 54

ГЛАВА 3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ
И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА И АНАЛИЗ РЕЖИМОВ ЕГО РАБОТЫ.. 56

3.1 Вопросы энергосбережения и энергоэффективности
в зданиях. 56

3.2 Подбор оборудования систем вентиляции и
кондиционирования. 58

3.3 Анализ режимов работы систем вентиляции и
кондиционирования. 76

ГЛАВА 4 ТЕХНИКО_ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
ПРИМЕНЕНИЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ.. 80

4.1 Описание основных мероприятий по
энергосбережению.. 80

4.2 Технико-экономическое сравнение вариантов. 80

4.3 Определение капитальных затрат на закупку и
установку оборудования проектируемых систем. 81

4.4 Годовые эксплуатационные затраты.. 83

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 89

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 90

Введение:

Актуальность темы исследования

Вопрос энергосбережения при обеспечении микроклимата в зданиях
является всегда актуальным. Особо важно, применение энергосберегающих
технологий в районах с продолжительным отопительным сезоном. Потери теплоты зданиями
в среднем находятся в интервале 30 … 40 % от общего потребления энергетических
ресурсов.

На эксплуатацию зданий в Российской Федерации расходуется порядка
45% производимой энергии. Пересмотр нормативных требований к тепловой защите
зданий привел к тому, что расчет тепловых потерь производится по требованиям к
энергосбережению. Значения сопротивлений теплопередаче по
санитарно-гигиеническим требованиям значительно ниже, что ранее приводило к
увеличению тепловых потерь через ограждения и как следствие увеличению нагрузки
системы отопления, для восполнения данных потерь. Однако, тепловые потери через
ограждения не единственные потери, значение которых можно и необходимо снижать.

Федеральный закон от 23.11.2009 №261-ФЗ «Об энергосбережении и о
повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные
законодательные акты Российской Федерации»[1], повлек за собой процесс
разработки проектов и строительства энергоэффективных зданий. В итоге, это
привело к использованию новых теплоизоляционных материалов с низким
коэффициентом теплопроводности, светопрозрачных конструкций с высоким
коэффициентом сопротивления теплопередаче, автоматизации регулирования системы
отопления (в сонном в зависимости от температуры наружного воздуха).

Но, несмотря на это, данные здания назвать энегоэффективными в
полном объеме не совсем корректно, так как помимо системы отопления в зданиях
имеются системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Для экономии
энергетических ресурсов требуется их вторичное использование. Применение
теплоутилизационного оборудования в системах вентиляции и кондиционирования,
позволяет значительно снизить потребление энергии.

Эффект от применения теплоутилизационного оборудования представлены
в работе российских и зарубежных ученых. Их исследования посвящены
экономической эффективности использования рекуперации тепла в многофункциональных
зданиях с определением оптимальных режимов работы.

Цель исследования.

Оценка влияния утилизации теплоты вытяжного воздуха на параметры
энергосбережения в зданиях. Технико-экономическое обоснование применения систем
рекуперации тепла.

Задачи исследования:

 1. дать описание основных
устройств систем утилизации теплоты, применяемых в системах вентиляции;

2. выполнить сравнительный анализ типов и конструкций утилизаторов
теплоты;

3. привести технико-экономическое обоснование эффективности
применения теплоутилизаторов.

 Объект исследования.

 Теплопотери при использовании
систем утилизации теплоты вытяжного воздуха.

Научная новизна.

В работе представлен метод повышения энергетической эффективности
посредством использования системы утилизации теплоты вытяжного воздуха.
Произведена оценка энергосберегающего потенциала, рассчитаны сроки окупаемости
предлагаемых мероприятий и показана экономическая эффективность.

Теоретическая и практическая значимость работы Результаты работы
можно применять при разработке программ по снижению потребления тепловой
энергии в жилых и общественных зданиях.

Заключение:

В ходе выполнения работы были решены поставленные задачи.

В целях выполнения Федерального закона РФ энергоэффетивности и
энергосбережении [1], следует вести работу по снижению потребления тепловой
энергии за чет использования вторичных ресурсов. В системах вентиляции и
кондиционирования воздуха, уменьшение количества тепловой энергии можно достичь
при использовании схемы обработки воздуха с рециркуляцией, а также утилизация,
отработанного воздуха.

Применение при проектировании строительных материалов отвечающих
требованиям тепловой защиты зданий [3], имеющим высоко значение сопротивления
теплопроводности, позволяет значительно сократить тепловые потери через
ограждающие конструкции. Как следствие, снизить тепловые потери здания, то есть
уменьшить тепловую нагрузку на систему отопления и сократить потребление
тепловой энергии.

По результатам выполненных расчетов делаем следующий вывод, что
наибольшая доля теплопоступлений в холодный период приходится на систему
воздушного отопления и обогрев, въезжающих машин. В теплый и переходный
периоды, основные теплопоступлении от искусственного освещения.

По результатам аэродинамического расчета систем вентиляции (глава 2
настоящей работы), был произведен расчет и подбор, необходимого оборудования
для утилизации теплоты отработанного воздуха.

Далее определены капитальные и эксплуатационные затраты для двух
рассматриваемых вариантов.  По
результатам, рассчитаны совокупные дисконтированные затраты (СДЗ) и построен
график зависимости СДЗ от времени. Анализируя график, приходим к выводу, что
при заданных условиях срок окупаемости мероприятия по утилизации тепла
составит  6,3 года.

Фрагмент текста работы:

ГЛАВА 1 ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1 Классификация и виды теплоутилизационного
оборудования

Используемые в схемах вентиляционных систем устройства утилизации
теплоты различаются по двум основным критериям:

 — по степени централизации
вентсистемы: утилизаторы теплоты в составе центральных вентустановок,
обслуживающих из одного центра несколько помещений; утилизаторы теплоты в
составе автономных кондиционеров; местные утилизаторы теплоты, устраиваемые для
отдельных помещений и располагающиеся, как правило, в самих обслуживаемых
помещениях.

— по способу теплообмена:

рекуперативные теплообменники (пластинчатые, трубчатые и др.).;

регенеративные теплообменники (вращающиеся и стационарные
переключающиеся регенераторы);

теплообменники с тепловыми трубками;

теплообменники с промежуточным контуром; тепловые насосы [6].

Принцип действия приточно-вытяжной установки с рекуперацией теплоты
заключается в следующем. Нагретый воздух через воздухозаборники поступает в
помещения здания и посредством воздуховодов удаляется наружу. Далее прежде чем
покинуть здание, он проходит через теплообменник рекуператора, где оставляет
часть своей теплоты. Данным теплом догревается забираемый снаружи холодный
воздух и подается внутрь. Таким образом, внутри помещения происходит постоянная
циркуляция воздуха.

Приточно-вытяжная установка с рекуператором может быть различной
мощности и размеров — это зависит от объемов вентилируемых помещений и их
функционального назначения. Самая простая установка представляет собой
изолированный термически и акустически и заключенный в стальной корпус набор
взаимосвязанных между собой элементов: теплообменник, два вентилятора, фильтры,
иногда подогревающий элемент, система удаления конденсата (блок автоматики,
элементы электросхемы и воздуховоды в данном контексте не рассматриваются).