close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

165.310 Ресурсоэнергосбережение

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»
Кафедра городского строительства и хозяйства
Ресурсоэнергосбережение
Методические указания
к практическим занятиям для студентов,
обучающихся по программе подготовки бакалавров,
направление 270800 «Строительство»
для всех форм обучения
Воронеж 2015
УДК 699.8:697(07)
ББК 65.441:31.15я7
Составители А.В. Исанова, М.С. Кононова, М.В. Семенов
Ресурсоэнергосбережение : метод. указания к практическим занятиям по
дисциплине «Ресурсоэнергосбережение» для студентов, обучающихся по
программе подготовки бакалавров, направление 270800 «Строительство всех
форм обучения / Воронежский ГАСУ; сост.: А.В. Исанова, М.С. Кононова,
М.В. Семенов – Воронеж, 2014. – __ с.
Методические указания содержат задачи, затрагивающие вопросы
нескольких направлений энергосберегающих мероприятий, наиболее
актуальных в настоящее время. Каждая задача имеет постановочную часть,
перечень необходимых исходных данных, расчетные зависимости и
рекомендации по последовательности выполнения расчетов.
Предназначены для бакалавров специальности 270800 «Строительство»
всех форм обучения.
Ил. 1. Библиогр.: 4 назв.
УДК 699.8:697(07)
ББК 65.441:31.15я7
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Воронежского государственного архитектурно-строительного университета
Рецензент - Б.П. Новосельцев, к. т. н., проф. кафедры отопления
и вентиляции Воронежского ГАСУ
ВВЕДЕНИЕ
Важность и необходимость повышения энергетической эффективности
хозяйственного комплекса России в настоящий момент является одной из
первостепенных задач. При этом особое внимание уделяется комплексному
подходу к
проблеме энергосбережения,
включающему решение
законодательных, административных, экономических и технических задач.
Одной из основных задач дисциплины «Ресурсоэнергосбережение»
является формирование у студентов систематизированной базы знаний об
организационных, управленческих, технических, технологических и
экономических мерах, направленных на эффективное использование
энергетических ресурсов в городском хозяйстве. Важной является
подготовка специалистов к ведению работ с рациональным использованием
энергетических ресурсов при строительстве и эксплуатации зданий и
сооружений.
Кроме того, немаловажное значение имеет освоение бакалаврами
основ составления энергетических паспортов зданий, изучение современной
практики использования возобновляемых источников энергии и вторичных
энергоресурсов, освоение современных методов организации, контроля и
учёта потребления энергоресурсов и т.д.
Методические указания содержат задачи, затрагивающие вопросы
нескольких направлений энергосберегающих мероприятий, наиболее
актуальных в настоящее время. Навыки, полученные студентами при
решении учебных задач, могут пригодиться им в дальнейшей
профессиональной деятельности.
Задача №1
Составление энергетического паспорта здания
1.1. Задание
Для заданных климатических условий и имеющихся чертежей здания
составить энергетический паспорт здания в соответствии с требованиями [1].
1.2.
Исходные данные
 план здания, разрез;
 район строительства;
 расчетная температура наружного воздуха, равная средней
температуре наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92,
t Н  t50.92 , °С [2];
 продолжительность отопительного периода Z ОТ , сут.;
3
 средняя температура наружного воздуха, за отопительный период,
t ОТ , °С [2];
 расчетная
температура
внутреннего
воздуха
для
жилых
зданий t В , °С [3].
1.3.
Расчётные зависимости
Форма энергетического паспорта приведена в прил. 1. В составе
энергетического паспорта различают три группы показателей: геометрические,
теплотехнические и теплоэнергетические.
1.3.1. Вычисление геометрических размеров здания
Площадь вертикальных ограждений АВЕРТ , м, определяется по формуле
АВЕРТ  P  H ЗД ,
(1.1)
где P – периметр здания, м; H ЗД – высота здания, м.
Площадь стен АСТ , м2 , вычисляется по формуле
АСТ  АВЕРТ  АОК  АВД ,
(1.2)
где АВЕРТ , АОК , АВД – площадь вертикальных ограждений, окон и балконных
дверей, входных дверей соответственно, м2 (вычисляется по чертежам здания с
учётом их количества и геометрических размеров).
Площадь покрытий верхнего этажа АПОК и перекрытий подвала AЦОК , м2,
принимается равной площади этажа АЭТ .
Отапливаемый объём VОТ , м3 ,определяется по формуле
VОТ  AЭТ  Н ЗД ,
(1.3)
где Н ЗД – высота здания, м; АЭТ – площадь этажа, ограничивается внутренними
поверхностями наружных стен, м2.
Коэффициент остекления f рассчитывается по формуле
f  AОК / АВЕРТ ,
(1.4)
где АОК , АВЕРТ – см. формулу (1.2).
Показатель компактности k КОМП , 1 м , вычисляется по формуле
k КОМП  АСУМ VОТ ,
(1.5)
где АСУМ – общая площадь наружных ограждающих конструкций здания, м2
( АСУМ  АСТ  АОК  АВД  АЦОК  АПОК ); VОТ – см. формулу (1.3).
1.3.2. Вычисление теплотехнических показателей
Приведенное сопротивление теплопередаче стен, покрытий верхнего этажа,
перекрытия подвала, окон и балконного заполнения, в рамах данной задачи
4
принимается равным нормируемому значению в соответствии с [1, табл. 3] и
зависит от градусо-суток отопительного периода ГСОП, °С·сут,
рассчитываемых по формуле
ГСОП  t В tОП   Z ОП ,
(1.6)
где Z ОП , t В , t ОП – см. исходные данные.
Сопротивление
теплопередаче
входных
дверей
равно
RВД =0,6 RОК .
Приведённый трансмиссионный коэффициент, Вт (м 2  С) , определяется
по формуле
А
А
А
А
А 
(1.7)
kОБЩ   СТ  ОК  ВД  0 ,9 ЦОК  0 ,6 ПОК  / Аesum ,
R
R
R
R
R
ОК
ВД
ЦОК
ПОК 
 СТ
где АСТ , АОК , АВД , АЦОК , АПОК – геометрические параметры, см. п. 1.3.1; RСТ , RОК
,
RВД , RЦОК , RПОК – сопротивление теплопередаче стен, окон и балконных дверей,
входных дверей, покрытия верхнего этажа и перекрытия подвала, м 2  С Вт .
Удельная теплозащитная характеристика здания kОБ , Вт (м3  С) ,
рассчитывается по формуле
kОБ  k КОМП  kОБЩ ,
(1.8)
где k КОМП – см. формулу (1.5), а kОБЩ –
Средняя кратность воздухообмена здания за отопительный период n В , 1 ч ,
определяется по формуле
(1.9)
nВ  3  АЖ /  v  VОТ
где  v – коэффициент, учитывающий долю внутренних ограждающих
конструкций в общем объёме здания,  v =0,85 [1], АЖ – площадь жилых
помещений и кухонь, м2, определяется по плану здания.
Удельная вентиляционная характеристика здания, учитывающая теплопотери
за счёт инфильтрации и вентиляции k ВЕНТ , Вт (м3  С) , рассчитывается по формуле
kВЕНТ  0 ,28  св  nВ  v   ВВЕНТ  1  kЭФ 
(1.10)
ВЕНТ
где св – удельная теплоёмкость воздуха, кДж (кг  С) ;  В
– средняя плотность
3
приточного воздуха, кг м ; n В ,  v , VОТ , АСУМ – см. формулы (1.9), (1.3), (1.5),;
k ЭФ – коэффициент эффективности рекуператора.
1.3.3. Вычисление энергетических показателей
Общие теплопотери через ограждающую оболочку здания за отопительный
ГОД
период QОБЩ , кВт  ч год , определяются по формуле
ГОД
QОБЩ
 0,024  ГСОП VОТ kОБЩ  k ВЕНТ  ,
(1.11)
5
где VОТ , ГСОП , kОБЩ , k ВЕНТ – см. формулы (1.3), (1.6), (1.7), (1.10) соответственно.
Расход тепловой энергии на отопление здания за отопительный период
ГОД
QОТ , кВт  ч год , рассчитываются по формуле
Р
QОТГОД  0 ,024  ГСОП  VОТ qОТ
,
(1.12)
Р
где VОТ , ГСОП – см. формулы (1.3), (1.6), qОТ
– расчетная удельная
характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания,
Вт/(м3·°С) равная
Р
(1.13)
qОТ
 kОБЩ  k ВЕНТ  k БЫТ  k РАД v  1    h ,
где kОБ , k ВЕНТ – см. формулы (1.7), (1.10) соответственно; k РАД – удельная
характеристика теплопоступлений в здание от солнечной радиации, Вт/(м3·°С)
( k РАД принимаем равным 0,1 Вт/(м3·°С));  h – коэффициент, учитывающий
дополнительное теплопотребление системы отопления (  h = 1,07 –
многосекционные и другие протяженные здания); ζ – коэффициент эффективности
авторегулирования подачи теплоты в системах отопления, ζ = 0,85;
ξ – коэффициент, учитывающий снижение теплопотребления жилых зданий при
наличии поквартирного учета тепловой энергии на отопление, принимается до
получения статистических данных фактического снижения, ξ = 0,1; k БЫТ –
удельная характеристика бытовых тепловыделений здания, Вт/(м3·°С)
определяются по формуле
k БЫТ  qБЫТ  АЖ  VОТ t В  tОТ  ,
(1.14)
где t В , t ОП – см. исходные данные, VОТ , АЖ – см. формулы (1.3), (1.9)
соответственно, qБЫТ – величина бытовых тепловыделений на 1 м2 площади
жилых помещений или расчётной площади общественного здания, Вт м 2
( qБЫТ = 17 Вт м 2 ) [1];
v – коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции
ограждающих конструкций, рассчитываемый по формуле
(1.15)
  0,7 + 0,000025   ГСОП - 1000  ,
где ГСОП – см. формулу (1.6).
Удельный расход тепловой энергии на отопление здания за отопительный
период q , кВт  ч м 2  год равен
q  QОТГОД / АОТ ,
(1.16)
где АОТ – сумма площадей этажей здания, измеренных в пределах внутренних
поверхностей наружных стен, м2, за исключением технического этажей и
подвала.
1.4. Порядок работы
Используя справочную литературу [1-3] выписать необходимые данные
для заданного района строительства.
6
По чертежам здания выполнить требуемые измерения и рассчитать
геометрические показатели здания.
По формуле (1.6) рассчитать количество градусо-суток отопительного
периода и по [1, табл. 3] определить значения сопротивлений теплопередаче стен
( RСТ ), покрытий верхнего этажа ( RПОК ), перекрытий подвала ( RЦОК ) и окон ( RОК ).
Используя расчётные зависимости п. 1.3.3. и 1.3.4. вычисляются значения
теплотехнических и энергетических показателей. Результаты вычислений
заносятся в соответствующие графы энергетического паспорта (см. прил. 1).
Класс энергосбережения, определяемый по [1, табл. 14], зависит от
величины отклонения расчётного значения удельной характеристики расхода
Р
ТР
тепловой энергии на отопление и вентиляции ( qОТ
) от нормируемого ( qОТ
),
указанного в [1, табл. 13].
Задача №2
Расчёт срока окупаемости дополнительного утепления стен
2.1.
Задание
Для заданной конструкции стены и климатических условий определить
срок окупаемости дополнительного утепления стен за счёт снижения затрат на
отопление.
2.2.





Исходные денные
влажностный режим помещения [1, таб. 1];
стоимость утеплителя SУТ , р./м3;
стоимость монтажа утеплителя, S МОНТ , р./м2 ;
климатические данные t В , t ОП , t Н , Z ОП (см. задачу 1);
сопротивление теплопередаче стены:
ПОСЛЕ УТЕПЛ
 после утепления RСТ
, м 2  С  Вт (см. значение из 1 задачи);
2
 до утепления R ДО УТЕПЛ  R ПОСЛЕ УТЕПЛ / 2 , м  С  Вт ;
СТ
СТ
 тариф на тепловую энергию, SТЕПЛ , р./ГДж.
2.3.
Расчётные зависимости
Одной из составляющих теплового баланса здания, определяющих расход
теплоты на отопление, являются потери теплоты через ограждающие конструкции
QСТ , Вт, рассчитываемые по формуле
QСТ  FСТ  KСТ  tВ  tН  ,
(2.1)
7
где FСТ – расчётная площадь ограждающей конструкции, м2; t В , t Н – см.
исходные данные; K СТ – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·°C).
Коэффициент теплопередачи K СТ , Вт м 2  С, определяется по формуле
(2.2)
K СТ  1 RСТ ,


где RСТ – сопротивление теплопередаче стены, м 2  С Вт .
Так как при утеплении стен коэффициент теплопередачи K СТ уменьшается,
то снижаются потери теплоты. Величина снижения теплопотерь QСТ , Вт,
вычисляется по формуле
QСТ  FСТ  KСТДО УТЕПЛЕН  KСТПОСЛЕ УТЕПЛЕН  t В  t Н  ,
(2.3)
ДО УТЕПЛЕН
ПОСЛЕ УТЕПЛЕН
где FСТ , t В , t Н – см. формулу (2.1); K СТ
, KСТ
– коэффициент
2
теплопередаче стены до и после утепления, Вт м  С  , (см. формулу (2.2)).
Годовая экономия теплоты QГОД , Вт  ч год , определяется по формуле
t t
(2.4)
QГОД  24  zОТ  В ОТ  QСТ ,
tВ  tН
где t В , t Н , tОТ , zОТ – см. исходные данные; QСТ – см. формулу (2.3).
Стоимость сэкономленной теплоты за год Sгод
тепл , р. год , рассчитывается по
формуле
6
ГОД
SТЕПЛ
= QГОД · SТЕПЛ ·3,6 ·10 ,
(2.5)
где QГОД – годовая экономия теплоты, Вт  ч год ; SТЕПЛ – стоимость тепловой
энергии, р. ГДж .
Затраты на утепление КУТ, р., можно рассчитать по формуле
KУТ  SМОНТ  FСТ  SУТ  VУТ ,
(2.6)
где S МОНТ , SУТ – см. исходные данные; VУТ – объём утеплителя, м3, вычисляемый
по формуле
VУТ  УТ F СТ ,
(2.7)
где F СТ – см. формулу (2.1);  УТ – толщина утеплителя, м.
Толщина утеплителя δ, м, определяется по формуле
после ут
до ут
УТ  Rст
 Rст
  ут / r
(2.8)


где Rстпосле ут , Rстдо ут – см. исходные данные, м2·°С/Вт; λут – коэффициент
теплопроводности утеплителя [1, Приложение Т], r – коэффициент
теплотехнической однородности (r принимаем равным 1).
Срок окупаемости TОК , год, определяется по формуле
ГОД
TОК  КУТ / SТЕПЛ
,
ГОД
где SТЕПЛ , КУТ – см. формулы (2.5) и (2.6) соответственно.
8
(2.9)
2.4.






Порядок работы
Произвести расчёт в следующей последовательности:
по формуле (2.2.) рассчитать два значения коэффициента теплопередачи
стены («до» и «после» утепления);
используя формулы (2.3), (2.4.), (2.5) определить стоимость теплоты,
сэкономленной на отопление за год;
определить зону влажности района строительства по [1, Приложение В];
определить условия эксплуатации ограждающей конструкции по [1, табл.2],
затем коэффициент теплопроводности материала, используя данные
[1, Приложение Т] и формулу (2.6);
по формулам (2.7) и (2.8) вычислить затраты на возведение утепления стены;
по формуле (2.9) рассчитать срок окупаемости дополнительного утепления
стен.
Задача №3
Определение оптимальных размеров здания по минимуму теплопотерь
3.1.
Задание
Для заданного объёма здания и некоторых геометрических параметров
определить оптимальную этажность здания, обеспечивающую наименьшие
теплопотери через наружные ограждающие конструкции.
3.2.
Исходные данные
 наружный объём здания V, м3;
 коэффициент остекления фасада здания f;
 коэффициенты теплопередачи: стены kСТ, окна kОК, покрытия верхнего
этажа kПОК, перекрытия подвала kЦОК , Вт м 2  С ;
 высота этажа h, м;
 ширина здания А, м.

3.3.

Расчётные зависимости
Средний коэффициент теплопередачи вертикальных ограждений
Вт м 2  С, определяем по формуле
kВЕРТ  kСТ  f  kОК  kСТ  ,
где kСТ , kОК , f – см. исходные данные.
Средний коэффициент теплопередачи горизонтальных ограждений
Вт м 2  С, определяем по формуле
k ГОР   1  k ПОК  2  k ЦОК ,
9
k ВЕРТ ,
(3.1)
k ГОР ,
(3.2)
где ψ1, ψ2 – понижающие коэффициенты, равные соответственно 0,9 и 0,6;
k ПОК , k ЦОК – см. исходные данные.
Удельные теплопотери здания qОТ , Вт (м3  С) определяются по формуле
qОТ  kВЕРТ  P S   k ГОР H ,
(3.3)
2
где Р – периметр здания, м; S – площадь здания в плане, м ; Н – высота
здания, м; k ВЕРТ , k ГОР – из формул (3.1) и (3.2).
Для вычисления геометрических параметров используемых в формуле (3.3)
применяются следующие зависимости:
(3.4)
H  N  h , S  V / H , B  S / A , P  2( A  B ) ,
где N – количество этажей, шт.; В – длина здания, м; h, A – см. исходные данные.
3.4.
Порядок работы
Для нескольких значений этажности (3, 5, 9, 12, 16 этажей) произвести расчёт
по формулам (3.1) – (3.4) величины qОТ . Результаты свести в таблицу (см. прил. 2).
По результатам расчётов построить график зависимости удельных
теплопотерь здания от этажности. Выбрать из рассчитываемых вариантов здание с
этажностью, соответствующей минимальным теплопотерям.
Задача №4
Определение экономически выгодной толщины теплоизоляции
трубопровода тепловой сети
4.1.
Задание
Для заданных значений диаметра трубопровода и температуры
теплоносителя
рассчитать
экономически
целесообразную
толщину
теплоизоляции с учётом капитальных и эксплуатационных затрат.
4.2.
Исходные данные
 наружный диаметр трубопровода d Н , м;
 среднегодовая температура теплоносителя  СР ,°С;
 коэффициент теплопроводности теплоизоляции ИЗ , Вт  м  С ;
 стоимость теплоизоляционного материала S ИЗ , р. м 3 ;
 стоимость защитного покрытия S ЗП , р. м 2 ;
 коэффициент теплоотдачи от поверхности трубопровода к наружному
воздуху  Н ТР , Вт ( м 2  С ) ;
 стоимость теплоты SТЕПЛ , р. ГДж ;
 среднегодовая температура окружающей среды t0 , °С.
10
4.3.
Расчётные зависимости
Наружный диаметр изолированного трубопровода d ИЗ , м, определяем по
формуле
d ИЗ  d Н  2 ИЗ ,
(4.1)
где d Н – наружный диаметр трубопровода, м;  ИЗ – толщина теплоизоляции, м.
Термическое сопротивление теплопередаче трубопровода R, (м  С) Вт ,
определяем по формуле:
d
1
1
(4.2)
R

 ln ИЗ ,
   Н ТР  d ИЗ 2  ИЗ
dН
где  Н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности трубопровода,
Вт (м 2  С) , (  Н =11,3 Вт (м 2  С) ); d ИЗ – наружный диаметр изолированного
трубопровода, м; ИЗ , d Н – см. исходные данные.
Годовые потери теплоты одним метром трубопровода q ГОД ,
(Вт  час) (м  год) определяем по формуле
qГОД  (  СР  t0 )  n R ,
(4.3)
где  СР , tО – см. исходные данные; n – продолжительность работы тепловой
сети в течение года, час; R – см. формулу (4.2).
Годовую стоимость тепловых потерь Sгод
тепл , р. (год  м) определяем по
формуле
ГОД
(4.4)
SТЕПЛ
 qГОД SТЕПЛ  3,6  10 6 ,
где q ГОД – см. формулу (4.3); SТЕПЛ – см. исходные данные.
Объём изоляции VИЗ , м3, вычисляется по формуле
2
VИЗ  l  ( d ИЗ
 d Н2 )   4 ,
(4.5)
где d ИЗ – диаметр изолированного трубопровода, м; d Н – см. исходные данные.
Площадь поверхности изоляции FЗП , м2, определяется по формуле
FЗП    d ИЗ  l ,
(4.6)
где l – длина трубопровода, м.
Капитальные затраты К, р., определяем по формуле
K  S ИЗ VИЗ  SЗП  FЗП ,
(4.7)
где S ИЗ , S ЗП – см. исходные данные; VИЗ – объём изоляции, м3;
FЗП – площадь покрытия, м2.
Приведённые годовые затраты П, р. год , определяются по формуле
ГОД
П  ЕН  рН   К  SТЕПЛ
(4.8)
где ЕН – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений,
равный 0,12; рН – годовые амортизационные отчисления от стоимости
ГОД
изоляции, равные 0,08; SТЕПЛ
– см. формулу (4.4); К – см. формулу (4.5).
11
4.4.
Порядок работы
Задаёмся несколькими значениями толщины теплоизоляционного слоя
δиз=0,05; 0,07; 0,08; 0,1; 0,12; 0,14 м. Проводим расчёт по формулам (4.1) – (4.8) для
одного метра трубопровода. Результаты расчета сводим в таблицу (см. прил. 3).
По результатам таблицы (см. прил. 3) построить график зависимости
приведенных годовых затрат П, р. год , от толщины теплоизоляции
трубопровода, δиз, м.
Задача №5
Обоснование экономической целесообразности применения
энергосберегающей светодиодной лампы освещения
5.1.
Задание
Рассчитать срок окупаемости энергосберегающей светодиодной лампы
освещения за счёт экономии электроэнергии по сравнению с лампой накаливания.
5.2.
Исходные данный
 потребляемая мощность лампы накаливания N H , Вт;
 потребляемая мощность энергосберегающей светодиодной
N Э = N H / 85 , Вт;
 тариф на электрическую энергию S Э .Э , р. кВт  ч ;
 среднее время работы освещения t, ч/сут;
 стоимость лампы накаливания K H , р;
 стоимость энергосберегающей лампы K Э , р.
5.3.
лампы
Расчётные зависимости
Стоимость сэкономленной электроэнергии за один час работы освещения,
SЧ , р. ч , рассчитывается по формуле
SЧ  ( N Н  N Э )  10 3  SЭ .Э ,
(5.1)
где N H , N Э , SЭ .Э – см. исходные данные.
Количество часов работы освещения, за которое окупится
энергосберегающая светодиодная лампа, tОК , час, рассчитывается по формуле
tОК  K Э  K Н  SЧ ,
(5.2)
где K H , K Э – см. исходные данные; SЧ – см. формулу (5.1).
Годовые эксплуатационные затраты на освещение ЭГОД , р. год ,
определяется по формуле
ЭГОД  N  10 3  t  365  SЭ .Э . ,
(5.3)
где N , t, SЭ .Э – см. исходные данные.
12
Годовая экономия ЭГОД , р., рассчитывается по формуле
Н
Э
ЭГОД  ЭГОД
 ЭГОД
,
Н
(5.4)
Э
где ЭГОД , ЭГОД – годовые эксплуатационные затраты при использовании лампы
накаливания и энергосберегающей светодиодной лампы соответственно,
рассчитанные по формуле (5.3).
Срок окупаемости TОК , лет, при среднесуточном времени работы
освещения t , ч/сут., определяется по формуле
TОК  K Э  K Н  ЭГОД ,
(5.5)
где K H , K Э – см. исходные данные; ЭГОД – см. формулу (5.4).
5.4. Порядок работы
Для заданных исходных данных рассчитать срок окупаемости
энергосберегающей светодиодной лампы, используя формулы (5.1) – (5.5).
Задача №6
Расчёт оплаты за отопление по показаниям радиаторных
распределителей теплоты
6.1.
Задание
Рассчитать оплату за отопление для двух квартир в жилом доме,
оборудованном радиаторными распределителями тепла.
6.2.








Исходные данные
показания общедомового счётчика N СЧ , ГДж год ;
сумма показаний всех распределителей ЕОБЩ , ед.;
стоимость тепловой энергии SТЕПЛ , р. ГДж ;
оплата за отопление по нормативу S НОРМ , р. ( год  м 2 ) ;
площадь квартир FКВ1 , м2 , FКВ 2 ,м2;
сумма единиц потребления, зафиксированных распределителями
теплоты квартир, ЕКВ1 , ед., ЕКВ1 , ед.;
площадь
квартир,
по
которым
отсутствуют
показатели
2
распределителей FОТС , м ;
общая отапливаемая площадь FОБЩ , м2.
6.3.
Расчётные зависимости
Сумма для распределения S, руб год , рассчитывается по формуле
S  NСЧ  SТЕПЛ  S НОРМ  FОТС ,
13
(6.1)
где N СЧ – показания общедомового счётчика, ГДж год ; SТЕПЛ – стоимость
тепловой энергии; S НОРМ – оплата за отопление по нормативу, р. (год  м2 ) ;
FОТС – площадь квартир, по которым отсутствуют показатели распределителей, м2.
Разделим сумму S, рассчитанную по формуле (6.1) на регулируемую
( S Р ) и нерегулируемую ( S Н ) части, р. год :
S Р  0 ,7  S , S Н  0 ,3  S .
(6.2)
где S – см. формулу 6.1, руб/год.
Р
Удельный показатель оплаты регулируемой части затрат SУД
, р. /(ед.год) ,
вычисляется по формуле
Р
(6.3)
SУД
 S Р / ЕОБЩ ,
где ЕОБЩ – сумма показаний всех распределителей, ед.
Н
Удельный показатель оплаты нерегулируемой части затрат SУД
,
р. (м 2  год) , определяется по формуле
Н
SУД
 S Н / FОБЩ  FОТС ,
(6.4)
– площадь квартир, по
где FОБЩ – общая отапливаемая площадь, м2; FОТС
которым отсутствуют показатели распределителей, м2 .
Оплата за отопление отдельный квартиры Sкв , р./год, рассчитывается по
формуле
S КВ  SУДР  ЕКВ  SУДН  FКВ
(6.5)
где FКВ – площадь квартиры, м2; ЕКВ – сумма единиц потребления,
Р
Н
зафиксированных распределителями теплоты квартиры, ед; SУД
, SУД
– см.
формулы (6.3), (6.4).
6.4.
Порядок работы
Используя формулы (6.1) – (6.5) рассчитать оплату за отопление с учётом
показаний радиаторных распределителей для двух квартир.
Задача №7
Расчёт экономии электроэнергии при установке
частотно-регулируемого привода в системе водоснабжения
7.1.
Задание
Рассчитать предполагаемую экономию электрической энергии при
установке частотно-регулируемого привода (ЧРП) у насосов системы
водоснабжения, характеризующейся неравномерным водоразбором в течение
суток.
14
7.2.
Исходные данные
 график подачи воды по часам суток;
 потребляемая электрическая мощность насоса N НАС , кВт ;
 стоимость электрической энергии SЭ .Э , р. кВт  ч .,
7.3.
Расчётные зависимости
Количество оборотов электродвигателя насоса n определяет расход G,
напор Н и потребляемую электрическую мощность Р. Эти величины связаны
между собой соотношениями:
2
3
G1 n1 H 1  n1  P1  n1 
(7.1)
  ,
  .
 ,
G2 n2 H 2  n2  P2  n2 
Численные значения вышеперечисленных величин, рассчитанные по
формуле (7.1) приведены в прил. 4.
Относительная экономия электрической энергии при установке ЧРП,
Э , %, рассчитывается по формуле:
Э   100  Рi  t i  t i ,
(7.2)
где Рi – относительная потребляемая мощность насоса, при соответствующем
расходе Gi (см. прил. 4); t i – продолжительность периода работы насоса с
расходом Gi , ч.
Стоимость сэкономленной электрической энергии за год S Э , р. год ,
рассчитывается по формуле
SЭ  N НАС  24  365    SЭ .Э . / 100 ,
(7.3)
N НАС – потребляемая электрическая мощность насоса, кВт;
где
Э – относительная экономия энергии при установке ЧРП, %; SЭ .Э – стоимость
электрической энергии, р. кВт  ч .
Среднесуточный относительный расход GСР.СУТ , %, можно определить по
формуле
GСР.СУТ   Gi  ti  ti ,
(7.3)
где Gi , ti – значение относительного расхода насоса и время работы с таким
расходом соответственно (см. рис. 7.1)
K СУТ
Коэффициент суточной неравномерности водопотребления
определяется по формуле
KСУТ  GМАХ GСР.СУТ ,
(7.4)
15
где GМАХ – максимальный расход за сутки, %; GСР.СУТ – см. формулу (7.3).
7.4.
Порядок работы
На заданном графике подачи воды кривую заменить на ступенчатую
гистограмму по среднему расходу за двухчасовые интервалы времени
(рис. 7.1). Над «ступеньками» гистограммы написать цифры, соответствующие
среднему расходу за каждый двухчасовой промежуток времени.
Рис. 7.1. График расхода холодной воды:
1 – кривая расхода воды в течении суток; 2 – ступенчатая гистограмма
Выполнить вычисления, используя формулы (7.1) – (7.4). По полученным
результатам расчётов с различными исходными данными построить график,
отражающий зависимость относительной экономии электрической энергии от
коэффициента суточной неравномерности.
Задача №8
Расчёт экономической целесообразности установки
электрического бойлера
8.1.
Задание
Рассчитать себестоимость горячей воды при установке в квартире
электрического ёмкостного водонагревателя (бойлера) и сделать вывод о
целесообразности децентрализованного горячего водоснабжения (с установкой
бойлера) в сравнении с централизованным горячем водоснабжением.
8.2.




Исходные данные
тариф на горячую воду S ГВ , р. м 3 ;
тариф на электрическую энергию S ЭЭ , р. / кВт  ч ;
тариф на холодную воду S XВ , р. м 3 ;
температура холодной воды t ХВ , С ;
16
 температура горячей воды t ГВ , С .
8.3.
Расчетные зависимости
Количество теплоты, требуемое для нагрева воды, QГВ , кДж м3 ,
определяется по формуле
QГВ  G  c  t ГВ  t ХВ  ,
(8.1)
3
где G – масса 1 м нагреваемой воды, принимаем равной 1000 кг; с – удельная
теплоёмкость воды, кДж/(кгС); t ГВ , t ХВ – см. исходные данные.
Стоимость электрической энергии Z ЭЭ , р./м3, необходимой для нагрева
горячей воды, рассчитывается по формуле
Z ЭЭ  QГВ  SЭЭ / 3600 ,
(8.2)
где QГВ – см. формулу (8.1); S ЭЭ – см. исходные данные.
3
Стоимость горячей воды при нагреве электрическим бойлером ZГВ , р. / м ,
определяется по формуле
Z ГВ  Z ЭЭ  S ХВ
(8.3)
3
где S XВ – см. исходные данные, р. / м .
8.4.
Порядок работы
Провести расчёты по формулам (8.1) – (8.3). Полученное значение
стоимости горячей воды Z ГВ сравнить с тарифом на горячую воду при
централизованном теплоснабжении. Сделать вывод о целесообразности установки
электрического бойлера.
По результатам расчёта всей группы построить график зависимости
стоимости горячей воды Z ГВ от разности температур t ГВ  t ХВ  .
Задача №9
Расчёт солнечных коллекторов
9.1.
Задание
Рассчитать требуемую площадь солнечных коллекторов, предназначенных
для нагрева горячей воды для заданного климатического района.
9.2.
Исходные данные
 район строительства;
 расчётная температура холодной воды t ХВ , С ;
 расчётная температура горячей воды t ГВ , С ;
17
 расход воды на одного человека qГВ , л /( сут  чел ) ;
 количество человек m, чел.
9.3. Расчётные зависимости
Среднесуточная плотность потока солнечной радиации I, Вт м 2 ,
рассчитывается по формуле
E  10 6
(9.1)
I
 E  0 ,386 ,
30  24  3600
где Е – суммарная солнечная радиация, МДж м 2 , приходящаяся на
горизонтальную поверхность [4].
Перепад температур между средней температурой теплоносителя в
коллекторе и температурой окружающей среды ΔТ, °С, определяется по формуле
(9.2)
T  0 ,5  ( t ХВ  t ГВ )  tСР ,
где t ГВ , t ХВ – см. исходные данные; tСР – среднемесячные температуры
наружного воздуха, °С [2].
КПД солнечного коллектора (зависит от диаметров, от температуры
окружающей среды, величины солнечного потока) ориентировочно может быть
рассчитан по формуле
  о  k1  ( T I )  k2  ( T 2 I ) ,
(9.3)
где ηо – КПД коллектора при T  0 (измеряется производителем, зависит от
пропускной способности стекла и поглощательной способности абсорбента). В
расчёте принимаем ηо=0,78, k1=3,56, k2=0,0146 – для плоских коллекторов,
ηо=0,7, k1=1,33, k2=0,007 – для вакуумных коллекторов.
Расход теплоты на горячее водоснабжение за месяц QГВ , МДж мес .,
рассчитывается по формуле
QГВ  m  qГВ  c  ( t ГВ  t ХВ )  10 3  30 ,
(9.4)
где m, q ГВ – см. исходные данные; с – удельная теплоёмкость воды,
кДж (кг  С) .
Требуемая площадь солнечных коллекторов Ai , м2, рассчитывается для
положительных значений η по формуле
(9.5)
Ai  QГВ ( Е  ) ,
где Е, η, QГВ – см. формулы (9.1), (9.3), (9.4) соответственно.
Расчётная площадь коллекторов АР , м2, определяется по формуле
N
АР  a  (  Аi N ) ,
i 1
18
(9.6)
N
где  Аi – сумма требуемых площадей солнечных коллекторов для каждого
i 1
месяца, м2; N – количество месяцев эффективной работы солнечных
коллекторов; а – рекомендуемая доля солнечной энергии в подготовке воды для
горячего водоснабжения (а = 0,5).
9.4.
Порядок работы
Из справочника [4, табл. 3] выписать данные по суммарной солнечной
радиации Е, МДж/м2 (по месяцам). В случае установки коллекторов под углом
производится пересчёт в зависимости от ориентации и угла наклона.
Для рассматриваемого города выписать среднемесячные температуры
наружного воздуха, tСР , °С [2, табл. 5].
Произвести вычисления по формулам (9.1) – (9.5), результаты занести в
таблицу (см. прил. 5).
На основе полученных вычислений определить расчётную площадь для
двух типов коллекторов по формуле (9.6).
Библиографический список
1. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная
редакция СНиП 23-02-2003 – М.: Минрегион России, 2012. – 95 с.
2. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная
версия СНиП 23-01-99* – М.: Минрегион России, 2012. – 109 с.
3. СП
54.13330.2011
Здания
жилые
многоквартирные.
Актуализированная редакция СНиП 31-01-2003 – М.: Минрегион России,
2011. – 35 с.
4. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3.
Многолетние данные. Часть 1–6, вып. 1–34. – СПб: Гидрометеоиздат,
1989–1998. – 112 с.
19
Приложение 1
Энергетический паспорт здания
Таблица 1.1
Общая информация
Дата заполнения (число, месяц, год)
Адрес здания
Разработчик проекта
Адрес и телефон разработчика
Шифр проекта
Назначение здания, серия
Этажность, количество секций
Количество квартир
Расчетное количество жителей или служащих
Размещение в застройке
Конструктивное решение
Таблица 1.2
Расчетные условия
Наименование расчетных параметров
Обозначение
параметра
Ед. изм.
Расчетная температура наружного воздуха для
проектирования теплозащиты
Средняя температура наружного воздуха за
отопительный период
tН
°С
tОТ
°С
Продолжительность отопительного периода
zОТ
Сут год
ГСОП
С Сут год
tН
С
Расчетная температура чердака
tчерд
С
Расчетная температура техподполья
tподп
С
Градусо-сутки отопительного периода
Расчетная температура внутреннего воздуха для
проектирования теплозащиты
Расчетное
значение
Таблица 1.3
Показатели геометрические
Обозначение
и ед. изм.
АОТ , м2
Показатель
Сумма площадей этажей здания
Площадь жилых помещений
АЖ , м2
Расчетная площадь (общественных зданий)
АР , м2
Отапливаемый объем
Коэффициент остекленности фасада здания
Показатель компактности здания
VОТ , м3
f
k КОМП
20
Расчетное
значение
Окончание таблицы 1.3
Показатель
Общая площадь наружных ограждающих конструкций здания, в т.ч.
Обозначение и
ед. изм.
АСУМ , м2
стен (раздельно по типу конструкции)
АСТ
окон и балконных дверей
АОК
входных дверей и ворот (раздельно)
АВД
покрытий (совмещенных)
перекрытий над техническими подпольями или над
неотапливаемыми подвалами (эквивалентная)
АПОК
Расчетное
значение
АЦОК
Таблица 1.4
Показатели теплотехнические
Обозначение
и ед. изм.
Показатель

Приведенное сопротивление теплопередаче наружных
ограждений, в т.ч.
Расчетное значение

R, м 2  С Вт
стен (раздельно по типу конструкции)
RСТ
окон и балконных дверей
RОК
входных дверей и ворот (раздельно)
RВД
покрытий
RПОК
перекрытий над техническими подпольями или над
неотапливаемыми подвалами (эквивалентное)
RЦОК
Таблица 1.5
Показатели вспомогательные
Обозначение
показателя и ед. изм.
Показатель
Расчетное
значение
К ОБЩ , Вт м 2  С
Приведённый трансмиссионный коэффициент
Средняя кратность воздухообмена здания за отопительный
период при удельной норме воздухообмена
Удельные бытовые тепловыделения в здании
nВ , ч-1
qБЫТ , Вт м 2
Таблица 1.6
Удельные характеристики
Обозначение
показателя и ед. изм.
Показатель
Удельная теплозащитная характеристика здания
kОБ , Вт м 3  С
Удельная вентиляционная характеристика здания
k ВЕНТ , Вт м 3  С
21
Расчетное значение
Окончание табл. 1.6
Обозначение
показателя и ед. изм.
Показатель
Удельная характеристика бытовых
тепловыделений здания
k БЫТ , Вт м 3  С
Удельная характеристика теплопоступлений в
здание от солнечной радиации
k РАД , Вт м 3  С
Расчетное значение
Таблица 1.7
Коэффициенты
Обозначение Нормативное
показателя
значение
и ед. изм.
показателя
Показатель
Коэффициент эффективности авторегулирования отопления
Коэффициент, учитывающий снижение теплопотребления жилых зданий
при наличии поквартирного учета тепловой энергии на отопление
ζ
ξ
Коэффициент эффективности рекуператора
kЭФ
Коэффициент, учитывающий снижение использования
теплопоступлений в период превышения их над теплопотерями
v
Коэффициент учета дополнительных теплопотерь системы отопления
h
Таблица 1.8
Комплексные показатели расхода тепловой энергии
Показатель
Обозначение
Единица
измерений
Расчётная удельная характеристика расхода тепловой
энергии на отопление и вентиляцию за отопительный период
Р
qОТ
кВт м 3  С
Нормируемая удельная характеристика расхода тепловой
энергии на отопление и вентиляцию за отопительный период
ТР
qОТ
кВт м 3  С
Расчетное
значение




Класс энергосбережения
Таблица 1.9
Энергетические нагрузки здания
Показатель
Удельный расход тепловой энергии на отопление и
вентиляцию здания за отопительный период
Расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания
за отопительный период
Общие теплопотери здания за отопительный период
22
Обозначение
Единица
измерений
q
кВт  ч м 2  год
ГОД
QОТ
кВт  ч год
ГОД
QОБЩ
кВт  ч год
Расчетное
значение
Приложение 2
Расчёт удельных теплопотерь здания
Этажность, N Высота Н, м Площадь S, м Периметр Р, м

qh , Вт м3  С

3
5
9
12
16
Приложение 3
Результаты расчета приведенных затрат для различной толщины
теплоизоляции трубопровода
Наименование параметра, обозначение,
ед. измерения
Наружный диаметр изоляции dиз, м
Термическое сопротивление теплопередачи
трубопровода R, (м 2  С) Вт
Годовые потери теплоты одним метром
трубопровода qн, Вт  час  м  год
Годовую стоимость тепловых потерь Sгод
тепл ,
Значение толщины теплоизоляции  из , м
0,05 0,07 0,08
0,1
0,12 0,14
р.
год  м 
Капитальные затраты К, р.
Приведенные годовые затраты П, р. год
Приложение 4
Соотношение значений расхода, напора и потребляемой электрической
мощности насоса при установке ЧРП
Количество
оборотов n, %
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Расход G , %
Напор Н, %
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1
4
9
16
25
36
43
64
81
100
23
Потребляемая
мощность Р, %
0,1
0,8
2,7
6,4
12,5
21,6
34,3
51,2
72,9
100
Приложение 5
Определение требуемой площади солнечных коллекторов
Месяц
Плоский коллектор
Вакуумный коллектор
t cp ΔТ,
Е,
I,
2
,
Ai ,
Ai ,
T
T
T 2
T
k

Дж/м2 Вт/м2 °С °С k1 
η
η
k

k2 
1
2
2
I
I
I
м
м2
I
Январь
Февраль
…..
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
24
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 3
Задача №1 Составление энергетического паспорта здания .................................. 3
Задача №2 Расчёт срока окупаемости дополнительного
утепления стен...................................................................................................... 7
Задача №3 Определение оптимальных размеров здания по
минимуму теплопотерь ......................................................................................... 9
Задача №4 Определение экономически выгодной толщины
теплоизоляции трубопровода тепловой сети ..................................................... 10
Задача №5 Обоснование экономической целесообразности
применения энергосберегающей светодиодной
лампы
освещения............................................................................................................ 12
Задача №6 Расчёт оплаты за отопление по показаниям
радиаторных распределителей теплоты .............................................................. 13
Задача №7 Расчёт экономии электроэнергии при установке
частотно-регулируемого
привода
в
системе
водоснабжения ................................................................................................... 14
Задача №8 Расчёт экономической целесообразности
установки электрического бойлера ................................................................... 16
Задача №9 Расчёт солнечных коллекторов ...................................................... 17
Библиографический список ............................................................................... 19
Приложение 1 Энергетический паспорт здания ............................................... 20
Приложение 2 Расчёт удельных теплопотерь здания ...................................... 23
Приложение 3 Результаты расчета приведенных затрат для
различной толщины теплоизоляции трубопровода ......................................... 23
Приложение 4 Соотношение значений расхода, напора и
потребляемой электрической мощности насоса при
установке ЧРП .................................................................................................... 23
Приложение 5 Определение требуемой площади
солнечных коллекторов ..................................................................................... 24
25
Ресурсоэнергосбережение
Методические указания
к практическим занятиям для студентов,
обучающихся по программе подготовки бакалавров,
направление 270800 «Строительство»
для всех форм обучения
Составители: Исанова Анна Владимировна
Кононова Марина Сергеевна
Семенов Максим Викторович
Подписано в печать ______. Формат 6084. 1/16. Уч.-изд.л. 1,6 Усл.-печ.л. 1,7.
Бумага писчая. Тираж 100 экз. Заказ № 38.
Отпечатано: отдел оперативной полиграфии
Издательства учебной литературы учебно-методических пособий
Воронежского ГАСУ
394006, Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
27
Размер файла
775 Кб
Теги
ресурсоэнергосбережение, 165, 310
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа