close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

poyasnitelnaya zapiska(41)

код для вставкиСкачать
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГОУ ВПО
ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Факультет Электрификация и автоматизация с.х. Кафедра Тепловодогазоснабжения с.х. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЖИЛОГО ДОМА В ПОСЕЛКЕ УВИЛЬДЫ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ С РАЗРАБОТКОЙ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
(Выпускная квалификационная работа)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
ТВГС.ОВИД.00.000 ПЗ
Дипломник А.А. Лебедев
Руководитель старший преподаватель Р.И. Булгакова
Консультанты:
по экономической части
к.с.х.н., доцент В.Р. Казадаев
по безопасности труда
к.т.н., доцент А.В. Зайнишев по электроснабжению
к.т.н., доцент С. К. Шерьязов
Нормоконтролер к.т.н.,доцент Г.П. Попов
Зав. кафедрой к.т.н., доцент О.С. Пташкина-Гирина Декан к.т.н., доцент А.С. Знаев
Челябинск 2008ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет ЭАСХП Кафедра ТВГССХ . Специальность 110302 . УТВЕРЖДАЮ:
Зав. кафедрой
"21" 03 2008г.
ЗАДАНИЕ
ПО ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ СТУДЕНТА
Лебедев Алексей Анатольевич
(фамилия, имя, отчество)
1. Тема проекта (работы) Энергообеспечение индивидуального жилого дома в поселке Увильды Челябинской области с разработкой систем отопления и . вентиляции .
утверждена приказом по университету от "27" 03 2008г. №176 2. Срок сдачи студентом законченного проекта (работы) 02. 06. 2008 г. 3. Исходные данные к проекту (работе) Проект дома, СНиПы, ГОСТы, . альбомы технических решений, техническая литература .
4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)
1. Актуальность темы . 2. Задание на дипломный проект .
3. Характеристика объекта проектирования .
4. Расчет теплового баланса объекта .
5. Расчет отопительной сети и выбор оборудования .
6 Расчет системы вентиляции объекта .
7. Электроснабжение .
8. Безопасность труда .
9. Экономика . 10. Экология .
11. Выводы .
5. Перечень графического материала ( с точным указанием обязательных чертежей)
1. Генплан .
2. План дома. Вентиляция .
3. Система отопления. Терморегулрующий клапан . 4. План котла. Обвязка котла. Препускной клапан .
5. Теплопорери. Ограждающие конструкции .
6. Электроснабжение. Схемы .
7. Электроснабжение. Таблицы .
8. Схема защиты стержневого молниетвода. Схема заземления в . двухслойном грунте .
9. Технико-экономический расчет .
6. Консультанты по проекту (работе) с указанием относящихся к ним разделов проекта
РазделКонсультантЗадание выдал (подпись, дата)Задание принял (подпись, дат)ЭлектроснабжениеШерьязов С.К.Безопасность труда
Зайнишев А.В.ЭкономикаКазадаев В.Р.
7. Дата выдачи задания 21 . 03 . 2008 г. . Руководитель . . (подпись) Задание принял к исполнению . .
(подпись)
№ п-пФормат
ОБОЗНАЧЕНИЕ
НАИМЕНОВАНИЕКол-во листов
ПримечаниеДокументация общая1А4ТВГС.ОВИД.00.000ПЗПояснительная записка1012А1 ТВГС.ОВИД.00.000Д1№ п-пФормат
ОБОЗНАЧЕНИЕ
НАИМЕНОВАНИЕКол-во листов
Приме-чаниеФорматЗонаПоз.
ОБОЗНАЧЕНИЕ
НАИМЕНОВАНИЕКол-во
Приме-чаниеФорматЗонаПоз.
ОБОЗНАЧЕНИЕ
НАИМЕНОВАНИЕКол-во
Приме-чание
РЕФЕРАТ
В дипломном проекте разработана система отопления и вентиляции индивидуального жилого дома. Произведён расчёт теплового баланса здания, выбрана схема системы отопления, тип и мощность отопительных приборов. Приведена схема размещения магистралей, стояков и других элементов системы. Произведён гидравлический расчёт системы отопления. Рассчитана система вентиляции, выбраны диаметры воздуховодов. Спроектировано электроснабжение дома. Определены параметры внутренней силовой сети, выбрана защитная аппаратура, сечение электропроводки. Рассмотрены вопросы безопасности труда при монтаже и эксплуатации котлов, перечислены меры электробезопасности. В дипломном проекте предложена конструкция наружной стены, обеспечивающая уменьшение теплопотерь через ограждающие конструкции, по - сравнению с изначально планируемой конструкцией стены дома. Уменьшение теплопотерь позволило выбрать для установки в местном тепловом пункте менее дорогостоящего оборудования и обеспечить более экономичное использование топлива. В результате технико-экономического расчета получено, что срок окупаемости выбранного оборудования котельной составляет 5,76 лет.
Пояснительная записка составляет 101 страницу, содержит 16 иллюстраций, 24 таблиц. Графическая часть состоит из 9 листов формата А4.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 8
1 Технико-экономическое обоснование темы дипломного проекта 1.1 Технико-экономическое обоснование темы проекта 10
1.2 Выбор автономного источника теплоснабжения 12
2 Исходные данные для проектирования 13
3 Теплотехнический расчет наружных ограждений 3.1 Теплотехнический расчет наружных стен 16 3.2 Теплотехнический расчет пола первого этажа 21
3.3 Теплотехнический расчет чердачного перекрытия 22
3.4 Теплотехнический расчет световых проемов 23
3.5 Теплотехнический расчет наружных дверей 23
3.6 Составление балансов тепла по помещениям 24
3.7 Расход тепла на горячее водоснабжение 27
3.8 Определение удельной тепловой характеристики здания 28
4 Выбор системы отопления 4.1 Тип системы отопления 29
4.2 Выбор и размещение отопительных приборов 29
4.3 Гидравлический расчет системы отопления 31
5 Выбор автономного источника теплоснабжения 5.1 Выбор котла 37
5.2 Выбор циркуляционных насосов 39
5.3 Выбор расширительного бака 40
5.4 Выбор газовой горелки 41
5.5 Автоматика котла 41
6 Выбор и расчет системы вентиляции
6.1 Определение воздухообмена в помещениях 43 6.2 Выбор системы вентиляции 44
6.3 Расчет системы вентиляции 44
6.4 Расположение дымоходов 48
7 Электроснабжение жилого дома 7.1 Определение расчетной электрической нагрузки на вводе 49
7.2 Выбор сечения проводов наружной сети 0,38 кВ 49
7.3 Расчет токов короткого замыкания 55
7.4 Выбор оборудования подстанции ТП1 61
7.5 Расчет внутренней сети 0,38 кВ 62 8 Безопасность труда
8.1 Общая характеристика 68
8.2 Защитные мероприятия 69
8.3 Расчет заземляющего устройства 69
8.4 Мероприятия по молниезащите 74
8.5 Безопасность труда при монтаже и эксплуатации газового котла 76
8.6 Устройство защитного отключения 78
9 Технико-экономический расчет
9.1 Составление сметы капитальных вложений 81
9.2 Технико-экономическое сравнение 84
10 Экология 89
Заключение 91
Литература 92
Приложение А Теплотехнический расчет наружных ограждений 95
Приложение Б Расчет теплопотерь помещений при изначально 96 планируемой конструкции наружной стены Приложение В Расчет теплопотерь помещений при предлагаемой 98 конструкции наружной стены
Приложение Г Определение воздухообмена в помещениях 100
Приложение Д Результаты расчета системы вентиляции 101
ВВЕДЕНИЕ
Системы теплоснабжения в нашей стране развивались длительное время централизованно, на основе строительства теплоэлектроцентралей, районных и квартальных котельных. При этом постоянно совершенствовался наиболее трудоемкий и ответственный процесс - сжигание топлива, что позволяло экономить топливо. Вместе с тем централизованное теплоснабжение требует прокладки разветвленной сети подземных теплопроводов, резко удорожающей строительство и усложняющей эксплуатацию систем. Централизованное теплоснабжение неприемлемо для индивидуальных домов в сельской местности по ряду причин, в том числе из-за значительной удаленности от теплоэлектроцентралей. В силу этого наиболее рациональными системами для множества частных жилых домов следует считать местные системы теплоснабжения.
Источником тепловой энергии для теплоснабжения индивидуальных домов в большинстве случаев является собственный котел, работающий на газообразном или жидком топливе. Для приготовления воды на горячее водоснабжение используются индивидуальные водонагреватели, теплообменники или котлы со встроенными в них змеевиками. Современная система теплоснабжения должна быть автоматизирована. Автоматизация диктуется жизненной необходимостью и требованиями строительных норм и правил (СНиП). Автоматизация решает несколько задач.
а) Обеспечение в различные периоды времени стабильных, комфортных или пониженных температур воздуха в отапливаемых помещениях на уровнях, заданных самим потребителем.
1. Поддержание требуемой температуры горячей воды в системе горячего водоснабжения.
2. Экономия тепловой энергии или топлива, а также средств, расходуемых на их оплату, которая достигается путем максимального использования для отопления "бесплатных" теплопоступлений в помещениях от людей, освещения, солнечной радиации, электрических приборов, снижения температуры воздуха во временно эксплуатируемых помещениях, а также температуры горячей воды в системе горячего водоснабжения при ее длительном бездействии. 3. Упрощение эксплуатации системы теплоснабжения. Автоматизированная система не требует вмешательства человека для ее управления.
4. Охрана окружающей среды за счет исключения выбросов в атмосферу продуктов сгорания сэкономленного топлива.
Если дом предназначен для постоянного проживания, то в нем должен быть предусмотрен комплекс удобств, обеспечивающий жильцам нормальные условия жизнедеятельности. К комплексу удобств относятся система отопления, система вентиляции, горячее и холодное водоснабжение, газификация и электрификация дома. Системы отопления и вентиляции должны обеспечить поддержание нормального для жизнедеятельности микроклимата. Особое внимание уделяется обеспечению теплового режима в периоды резких похолоданий. Создание требуемого режима помещения важно не только для благоприятного пребывания в нем человека, но также необходимо для сохранения самого здания и расположенных в нем материальных ценностей. Водоснабжение дома является неотъемлемой частью нормальных условий хозяйственной деятельности. Горячее водоснабжение необходимо для комфортного ведения хозяйства и для гигиены человека. Освещение является одним из важнейших параметров микроклимата. От уровня освещенности и спектрального состава света зависят здоровье, самочувствие человека, его зрительная утомляемость. В дипломном проекте будут спроектированы система отопления, вентиляции, горячее водоснабжение и электрификация дома с учетом всех перечисленных условий и соблюдением требований СНиП.
1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ
ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
1.1 Технико-экономическое обоснование темы проекта
Так как проектируемый дом предназначен для постоянного проживания, то в нем должен быть предусмотрен комплекс удобств, обеспечивающий жильцам нормальные условия жизнедеятельности. К комплексу удобств относятся система отопления, система вентиляции, горячее и холодное водоснабжение, газификация и электрификация дома. Системы отопления и вентиляции должны обеспечить поддержание нормального для жизнедеятельности микроклимата. Особое внимание уделяется обеспечению теплового режима в периоды резких похолоданий. Лишь требуемое совокупное воздействие температуры внутреннего воздуха tв = 18°C, влажности в помещении φ=65% и скорости окружающего воздуха V в = 0,3 м/с обеспечивает комфортность среды. Создание требуемого режима помещения важно не только для благоприятного пребывания в нем человека, но также необходимо для сохранения самого здания и расположенных в нем материальных ценностей. Работу системы отопления будет обеспечивать газовый котел, установленный на кухне. Выбор газового котла основан на том, что газ является самым дешевым видом топлива. Температура воды в подающем трубопроводе системы отопления должна быть 90 °C.
Для получения требуемого вентилируемого воздуха предусматриваем установку деревянных окон, которые обеспечивают достаточный уровень инфильтрации. Объем вентилируемого воздуха в помещениях различного назначения должен соответствовать нормам, указанным в СНиП 2.08.01 - 89. Для жилых комнат он должен иметь тройную кратность.
Водоснабжение дома является неотъемлемой частью нормальных условий хозяйственной деятельности. Холодная вода будет поступать в дом из собственной водозаборной скважины, которая находится в 24 метрах от жилого дома, а горячую воду планируется получать от водонагревателя расположенного на котле отопления. Горячее водоснабжение необходимо для комфортного ведения хозяйства и для гигиены человека. Температура горячей воды, поступающей в кран должна составлять 55 °C, а холодной 5 °C. Газоснабжение производится централизованно от газораспределительной станции. Газ в проектируемом доме необходим для работы котла, а также для газовой плиты, используемой на кухне для приготовления пищи.
В доме необходимо спроектировать электрическую сеть. Свет является одним из важнейших параметров микроклимата. От уровня его освещенности и спектрального состава зависят здоровье, самочувствие человека, его зрительная утомляемость. Электричество, кроме осветительной сети, также требуется для включения в работу бытовых электроприборов и насосов.
Из вышеизложенного видна важность и обоснованность проектирования всех предложенных систем. Холодное водоснабжение, использование газа и электроэнергии не потребуют значительных затрат, в процессе эксплуатации, а будут иметь только первоначальные затраты при монтаже и покупке, которые можно считать относительно небольшими (около 50 тыс.руб.). Система вентиляции имеет затраты на покупку воздуховодов и жалюзийных решеток (10 тыс.руб.). В процессе эксплуатации система вентиляции дополнительных затрат не требует. Самой дорогостоящей используемой системой является система отопления, так как в ней используется газовый котел (52 тыс.руб.) и газовая горелка (34 тыс. руб.). Но, важно отметить, что это единичные затраты при установке оборудования. Так как в поселке и вблизи него нет котельной, то единственным решением остается использование автономного источника теплоснабжения, который в свою очередь, через определенное время окупит свою стоимость.
Таким образом, получаем, что все предусматриваемые в доме системы являются экономически обоснованными.
1.2 Выбор автономного источника теплоснабжения
Для отопления малоэтажных домов в настоящее время применяют водяное отопление с источниками теплоснабжения на жидком, твердом и газообразном топливе, а также электрические котлы.
Наиболее совершенно отопление от электрических котлов, так как оно более экологичное, безопасное и комфортное. Капитальные затраты на установку электрического котла значительно ниже, чем других источников тепла. Кроме того, электрический котел не требует оборудования дымохода, специального помещения, топливопроводов. Но, несмотря на все достоинства у электрических котлов есть недостатки, которые становятся решающими и заставляют отказаться от их использования. Первый недостаток - это высокая стоимость электроэнергии, второй - сложность с получением на объект дополнительной электрической мощности. Несмотря на то, что капитальные затраты на установку газового котла значительно превышают капитальные затраты на установку электрического, разница в стоимости газа и электроэнергии окупает газовые котлы в очень короткие сроки. Твердотопливные котлы работают на угле и дровах, жидкотопливные - на солярке. Для твердотопливных и жидкотопливных котлов запасы топлива необходимо постоянно пополнять, и где-то их хранить. Поэтому, лучше выбрать установку газового котла, несмотря на то, что подводка газовых трубопроводов обойдется несколько дороже, чем стартовые затраты на варианты с жидким и твердым топливами. Таким образом, выбор газового котла становится самым экономичным и самым доступным вариантом.
2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Проектируемый индивидуальный жилой дом расположен в поселке Увильды Челябинской области. Сообщение с городом осуществляется по автомобильному шоссе. По климатическим показателям землепользование поселка относится к четвертому агроклиматическому району, который характеризуется, как умерено теплый, незначительно засушливый. Продолжительность периода с температурой выше 10 °C составляет 130 - 135 дней, средняя продолжительность безморозного периода 110 - 120 дней. Средняя высота снежного покрова 30 сантиметров. За год выпадает около 300 - 400 миллиметров осадков.
Рельеф земель представляет собой слабоволнистую равнину с развитым микрорельефом. Равнинные и слегка возвышенные участки заняты почвами черноземного типа.
Землепользование приусадебного участка проектируемого жилого дома представлено единым земельным массивом общей площадью 1200 м2, в том числе площадь под зданием 136,08 м2 . Также на территории земельной площади расположены: хозпостройка, гараж, выгульная площадка, навозохранилище, компостная площадка, также предусмотрено расширение хозпостройки. Электроснабжение осуществляется по воздушной линии 0,38 кВ от комплектной трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ, расположенной в двухстах метрах от участка. Отопление и горячее водоснабжение всех потребителей поселка производится от собственных автономных котельных установок, расположенных в каждом доме. Водоснабжение осуществляется из автономной системы. Водоотведение производится в автономную систему канализации со сбором сточных вод в накопитель. Газоснабжение производится централизованно от газораспределительной станции.
Планировка проектируемого дома показана на рисунке 2.1. Главный фасад здания ориентирован на юг.
Проектируемый жилой дом представляет собой одноэтажное строение. На первом этаже расположена кухня, столовая, две спальни, общая комната, хозяйственная комната, передняя, шлюз, ванная, уборная, хозяйственный шкаф, тамбур, веранда и крыльцо.
А - общая комната; Б - спальня; В - спальня; Г - столовая; Д - кухня; Е - хозяйственная комната; Ж - передняя; И - шлюз; К - ванная; Л - уборная; М - хозяйственный шкаф; Н - тамбур; П - веранда; Р - крыльцо
Рисунок 2.1 - Планировка дома
Главный вход в дом расположен с западной стороны здания. С восточной стороны дома предусмотрен запасный выход. Пол первого этажа дома расположен на отметке +0,000. Расчетная температура наружного воздуха для Челябинской области -34 0С.
Для отопления проектируемого объекта применяется местная система отопления с установкой газового котла. Теплоперенос в данной системе отопления осуществляется теплоносителем - водой. Циркуляция теплоносителя - принудительная. Тепловой режим здания - постоянный.
3 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ
3.1 Теплотехнический расчет наружных стен
Первоначально в проектируемом доме планировалась конструкция стен, представленная на рисунке 3.1. В результате последующих расчетов были получены большие значения теплопотерь через ограждающие конструкции. Для уменьшения этих значений, а, следовательно, и стоимости устанавливаемого для отопления оборудования разработана новая конструкция наружных стен. Она представлена на рисунке 3.2. Параметры слоев стены занесены в таблицы 3.1 и 3.2.
Рисунок 3.1 - Изначально планируемая конструкция наружной стены
Таблица 3.1 - Первоначальная конструкция наружной стены
Наименование слояТолщина слоя
δ, мКоэффициент теплопроводности
λ, Вт/(мºС)1231Наружная штукатурка (цементно-песчанный раствор)0,030,762 Железобетон0,251,923 Пенополистирол0,20,0384 Внутренняя штукатурка0,020,7 Рисунок 3.2 - Предлагаемая конструкция наружной стены
Таблица 3.2 - Предлагаемая конструкция наружной стены
Наименование слояТолщина слоя
δ,мКоэффициент теплопроводности
λ, Вт/(м2С)1231 Железобетон0,251,922 Пенополистирол0,250,0383 Кирпичная кладка0,120,7 Расчет производим для холодного периода года, с учетом района строительства, условий эксплуатации, назначения здания и санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к ограждающим конструкциям и помещению, согласно СНиП ІІ-3-79. Рассмотрим расчет предлагаемой конструкции стены. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче Rотр, (м2 0С)/Вт, по формуле
, (3.1)
где tв - расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая по нормам проектирования соответствующих зданий, из [1] tв = 20 0С;
tн - расчетная наружная температура холодного периода, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки, из [2] tн = -34 0С; n - коэффициент, учитывающий положение наружного ограждения по отношению к наружному воздуху, из [3] n = 1;
Δtн -нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности наружной ограждающей конструкции, из [3] Δtн = 4 0С;
αв - коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждения, из [3] αв = 8,7 Вт/(м2оС).
(м2 0С)/Вт
Градусо-сутки отопительного периода ГСОП, оСсут, определяем по формуле
, (3.2)
где tоп - средняя температура отопительного периода, из [2] tоп=-7,5 оС;
Zоп - продолжительность отопительного периода, из [2] Zоп =218 суток.
Предварительная толщина слоя утеплителя δут , м, определяется по формуле
, (3.3)
где δi - толщина отдельных слоев конструкции, δ1 =0,25 м, δ2 =0,12 м;
λi - коэффициент теплопроводности отдельных слоев конструкции, из [3] λ1 = 1,92 Вт/(моС), λ2 =0,7 Вт/(моС);
λут - коэффициент теплопроводности утепляющего слоя, из [3] λут = 0,038 Вт/(м*оС);
αн - коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждения, из [3] αн =23 Вт/(м2оС);
r - коэффициент теплотехнической однородности, из [3] r =0,7. Округляем толщину утеплителя до стандартного значения, равного 0,25 метра. Тогда общая толщина панели составит 0,62 метра. Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций Rопр, Вт/(м2оС), определяется в зависимости от полученного значения ГСОП и типа здания или помещения, соответствующее высоким теплозащитным свойствам по [1] Rопр = 3,5 (м2∙0С)/Вт. Сравниваем Rотр =1,55 (м2∙0С)/Вт и Rопр = 3,5 (м2∙0С)/Вт и принимаем для дальнейших расчетов большее, то есть Rопр.
Уточняем фактическое общее сопротивление теплопередаче Rоф, (м2оС)/Вт, для всех слоев ограждения по формуле
(м2оС)/Вт Проверяем условие
, (3.4)
7,08 (м2оС)/Вт > 3,5 (м2оС)/Вт
Коэффициент теплопередачи принятого ограждения стены k, Вт/(м2оС) будет равен
3.2 Теплотехнический расчет пола первого этажа
Выполняется аналогично изложенному выше расчету, с помощью программы Microsoft Excel и результаты расчета сведены в приложение А. Выбранная конструкция пола показана на рисунке 3.3, а параметры материалов конструкции пола занесены в таблицу 3.3.
Рисунок 3.3 - Конструкция пола первого этажа
Таблица 3.3 - Слои ограждающих конструкций пола на первом этаже
Наименование слояТолщина слоя
δ,мКоэффициент теплопроводности
λ, Вт/(м2С)1231 Железобетонная плита без пустот0,251,922 Пароизолляция (битумная мастика)0,0030,273 Утеплитель (маты минерало- ватные)0,30,0644 Стяжка (цементно - песчанный раствор)0,050,765 Паркет0,0250,35
3.3 Теплотехнический расчет чердачного перекрытия
Выполняется аналогично расчету стен, результаты расчета сведены в таблицу 3.5. Выбранная конструкция чердачного перекрытия показана на рисунке 3.4, а материалы конструкции чердака занесены в таблицу 3.4.
Рисунок 3.4 - Конструкция чердачного перекрытия
Таблица 3.4 - Слои ограждающих конструкций чердачного перекрытия Наименование слояТолщина слоя
δ,мКоэффициент теплопроводности
λ, Вт/(м2С)1 Гипсокартон0,0120,192 Гидроизоляция - пергамин0,0050,173 Утеплитель - прошивные маты0,10,0364 Гидроизоляция - пергамин0,0050,175 Железобетонная плита без пустот0,251,92
3.4 Теплотехнический расчет световых проемов Требуемое термическое общее сопротивление теплопередаче Rотр, (м20С)/Вт, для световых проемов определяют в зависимости от величины ГСОП [3]. При ГСОП = 5951 оС сут сопротивление Rотр = 0,6 (м20С)/Вт. Для заполнения световых проемов выбираем трехслойные стеклопакеты в деревянных переплетах c приведенным сопротивлением Rоф =0,7 (м20С)/Вт, что удовлетворяет условию Rоф > Rотр.
Коэффициент теплопередачи остекления kок определен по формуле (3.6). Результаты расчета сведены в приложение А.
3.5 Теплотехнический расчет наружных дверей Требуемое сопротивление теплопередаче Rотр для наружных дверей должно быть не менее значения 0,6 Rотр для стен здания. Фактическое сопротивление теплопередаче принято Rофдв = Rотр . Фактическое сопротивление теплопередаче для наружных дверей Rофдв , (м2*оС) /Вт, определяется по следующей формуле
(3.5)
Аналогично расчету наружных стен определяем коэффициент теплопередачи наружных дверей. Результаты расчета сводим в приложение А.
3.6 Составление балансов тепла по помещениям
3.6.1 Расчет теплопотерь наружными ограждениями помещений
В отапливаемых зданиях, при наличии разности температур между внутренним и наружным воздухом, постоянно происходят потери тепла через ограждающие конструкции: наружные стены, покрытия, полы и проемы. Системы отопления должны восполнять эти потери, поддерживая в помещениях внутреннюю температуру, требующуюся по санитарным нормам [2]. Потери тепла определяются для каждого отапливаемого помещения последовательно, через отдельные ограждения. Расчет теплопотерь сводится в приложение А. Внутренняя температура воздуха в помещениях различного назначения принимается согласно [4]. Наименования ограждений обозначаются следующим образом: НС - наружная стена; ТО -тройное остекление; ПЛ - полы; ПТ - потолок; ДН - дверь наружная.
Для помещений первого этажа теплопотери определяются через наружные стены, остекление. Пол первого этажа рассчитывается по зонам шириной 2 метра.
Обмер площадей наружных ограждений, при подсчете потерь теплоты через них, должна вычисляться с соблюдением определенных правил. В основном, площади определяются по внешнему обмеру: площади окон и дверей измеряются по наименьшему строительному проему; площади потолка и пола измеряются между осями внутренних стен и внутренней поверхностью наружной стены; площади наружных стен измеряются на плане - по внешнему периметру между наружным углом и осями внутренних стен, а по высоте: на первом этаже - от поверхности пола до верха конструкции чердачного перекрытия. Площади санузлов и коридоров прибавляются к соответствующим расчетным площадям смежных помещений.
Коэффициент теплопередачи для окон и дверей принимается за вычетом коэффициента теплопередачи стен.
Добавка на ориентацию стен, дверей и световых проемов по сторонам света β1 принимаем по [1]. При наличии двух стен и более принимается добавка β2 = 0,05. Добавка на поступление холодного воздуха через наружные двери β3 определяется по формуле (3.6). Эта добавка не учитывается, если дверь является запасной.
β3 = 0,22 ∙Н , (3.6)
где Н - высота здания.
3.6.2 Расчет теплопотерь на инфильтрацию
Теплопотери на инфильтрацию Qн ,Вт, определяем по следующей формуле , (3.7)
где L - расход удаляемого воздуха, не компенсируемый приточным воздухом, определяемый по формуле (3.8) через площадь пола помещения, м3/ч;
с - удельная теплоемкость воздуха, с = 1 кДж/(кг °С);
kH - коэффициент, учитывающий влияние встречного теплового потока в конструкциях, kH = 0,7;
ρ - плотность наружного воздуха, ρ =1,477 кг/м3.
Рассмотрим расчет потерь тепла на нагрев инфильтрирующего воздуха для жилой комнаты на первом этаже при втором варианте конструкции стены. Расход удаляемого воздуха, не компенсируемый приточным воздухом, L , м3/ч, определяем по формуле
L = 3∙A , (3.8)
где А - площадь пола, м2.
L = 3∙A = 3∙19 = 57 м3/ч
Определим теплопотери на инфильтрацию жилой комнаты по формуле (3.7)
Qн = 0,28∙L∙ρ∙c∙(tв - tн)∙kн = 0,28∙57∙1,477∙(20-(-34))∙0,7=891,1 Вт
Аналогично производим расчет для каждого помещения. Результаты расчетов теплопотерь для первого варианта стены заносим в приложение Б, а для второго в приложение В. В помещениях без окон потери рассчитываются и прибавляются к потерям соседних помещений.
3.6.3 Определение бытовых тепловыделений
Бытовые тепловыделения Qб ,Вт, определяются из расчета двадцать один ватт на один квадратный метр площади пола по формуле (3.9)
Бытовые тепловыделения будут иметь место в комнатах, на кухне, в столовой, гостиной, санузле .
3.6.4 Составление балансов тепла по помещениям
Баланс тепла - это определение полных теплопотерь помещений. Полные теплопотери Qполн ,Вт, определяются по формуле
Qполн = ∑Qо + Qн - Qб (3.10)
Основные теплопотери вычисляются с точностью до 10 Вт. Далее суммируются полные теплопотери всех помещений.
В тамбуре, шлюзе, уборной, передней и хозкомнате устанавливать радиаторы не будем, поэтому полные потери тепла распределим по смежным помещениям № Г, К, Б и В. Все произведенные расчеты сводим в приложения Б и В.
3.7 Расход тепла на горячее водоснабжение Определим среднечасовой поток теплоты Qтh , кВт
, (3.11)
где qтh - средний часовой расход горячей воды, м3/ч; tс - температура холодной воды подводимой к смесителю, tс= 5 0С;
Кt - коэффициент учитывающий потери теплоты трубами, по [8] Кt =0,3.
Средний часовой расход горячей воды, , м3/ч, определим по формуле
, (3.12)
где qumh - расход воды в сутки на одного потребителя, по [8] qumh =190 л/сут; U - число потребителей, U=3 человека.
м3/ч
Определим среднечасовой поток теплоты по формуле (3.11)
кВт
Тогда полная потребность в теплоте и на горячее водоснабжение будет определена Qполн, кВт, по формуле
Qполн = ΣQo + Qтh = 8,3024+ 18,1 = 26,4024 кВт
3.8 Определение удельной тепловой характеристики здания Удельную тепловую характеристику здания qуд , Вт/(м2∙°С), определяем по формуле
qуд , (3.13)
где Q - потеря тепла помещениями отапливаемыми от котла, Q = 18441 Вт;
Ао-площадь помещений отапливаемых от котла , Ао = 111,6 м2.
qуд Вт/(м2∙°С)
4 ВЫБОР СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
4.1 Тип системы отопления
Система отопления - это совокупность технических элементов, предназначенных для получения, переноса и подачи количества теплоты во все обогреваемые помещения, необходимого для поддержания температуры на заданном уровне.
В проектируемом жилом доме применяется местная система отопления, которая подразумевает отопление помещений от автономного теплового пункта.
Принимаем двухтрубную схему соединения труб, в которой каждый отопительный прибор самостоятельно присоединен к подающему и обратному разводящим трубопроводам системы. В такой системе любое вмешательство в один из приборов отопления практически не сказывается на работе других приборов. В результате этого двухтрубная система является наиболее совершенной с точки зрения автоматического регулирования и унификации отопительных приборов. По положению труб, объединяющих отопительные приборы - вертикальная параллельная схема соединения. 4.2 Выбор и размещение отопительных приборов
Отопительные приборы должны обеспечивать температуру и равномерное нагревание воздуха в помещении, а также гидравлическую и тепловую устойчивость системы отопления, взрывопожарную безопасность.
Выбираем алюминиевые секционные радиаторы с эксплуатационным давлением 10 бар. В соответствии со СНиП, вне зависимости от каких либо условий, перед отопительными приборами системы отопления жилого здания следует устанавливать автоматические терморегуляторы. Эти приборы позволяют поддерживать в отапливаемом помещении постоянную температуру воздуха на уровне, задаваемом самим потребителем. Терморегуляторы состоят из двух частей: регулирующего клапана и привода. Регулирующий клапан устанавливается на прямом трубопроводе и меняет количество теплоносителя, проходящего через прибор отопления, под воздействием установленного на него привода, который, в свою очередь получает сигнал о необходимости изменения температуры воздуха в помещении от управляющего устройства. Отопительные приборы следует размещать под световыми проемами в местах, доступных для осмотра, ремонта и очистки. Длина отопительного прибора должна быть не менее 75% длины светового проема. При размещении приборов под окнами вертикальные оси прибора и оконного проема должны совпадать с отклонением не более чем на 50 мм. Магистраль системы отопления проложим на первом этаже. Предусматриваем регулирующую арматуру (вентили, задвижки, краны и т.д.). В принятой системе отопления теплоносителем является вода, поэтому удаление воздуха производим в верхних точках.
В соответствии с [7] трубопроводы располагаем на расстоянии 50 мм от стен и 50 мм от пола нижняя труба, между трубами расстояние 40 мм радиаторы - 60 мм от стен и 120 мм от пола. Данные о выбранных отопительных приборах заносим в таблицу 4.1. Схема системы отопления с нанесением радиаторов и трубопроводов изображена на рисунке 4.1.
Таблица 4.1 - Выбор отопительных приборов
ПомещениеПотребная теплота
Qот , ВтРадиаторыМощность
Qрад , ВтКол-во
N, штСуммарная мощность
∑Qрад , ВтРазмеры
ахв, мм123456А1566,766511775450х600111011000х450Б1345,285311518600х6006651600х450К467,56651665600х450Г1604,41110117751000х4506651600х450В1197,366521330600х450Д804,48531853600х600 4.3 Гидравлический расчет системы отопления
Задача гидравлического расчета состоит в обоснованном выборе экономичных диаметров труб с учетом принятых перепадов давлений и расходов теплоносителя. При этом должна быть гарантирована подача его во все части системы отопления для обеспечения расчетных тепловых нагрузок отопительных приборов. Правильный выбор диаметров труб обуславливает экономию тепла.
На основании расчета теплопотерь составляем аксонометрическую схему системы отопления, рисунок 4.1. Гидравлический расчет выполняем способом удельных линейных потерь давления.
Потери давления на участке трубопровода ∆р, Па, складываются из линейных и местных потерь и находятся по формуле
, (4.1)
где R - удельная линейная потеря давления на один метр трубы, Па/м;
l - длина рассчитываемого участка, м;
Z - местные потери давления на участке, Па.
Расход на каждом участке Gi, кг/ч, определяем по формуле
, (4.2)
где Qi - тепловая нагрузка участка;
с - удельная массовая теплоемкость воды, с = 4,19 кДж/(кгК);
tп - температура воды в прямой магистрали, tг = 90 0С;
tо - температура воды в обратной магистрали, tо = 70 0С;
β1 , β2 -поправочные коэффициенты, учитывающие дополнительную теплоотдачу в помещение, β1 = 1,03, β2=1,02.
Рисунок 4.1 - Схема системы отопления
Определим расход воды на участке 1-2 по формуле (4.2)
кг/ч
Принимаем ориентировочный диаметр трубопровода d = 20 мм. Зная расход воды и диаметр труб, по [7] определяем скорость воды в трубах VСт1-2 = 0,04 м/с и удельные линейные потери давления R1-2 = 1,49 Па/м.
Длина участка 1-2 составляет 2х3,6 м, так как система двухтрубная. Значения коэффициентов местных сопротивлений определим по [8], их значения для каждого участка приводим в таблице 4.2. Потери давления на местные сопротивления принимаем по [8] в зависимости от скорости воды в трубах и суммы коэффициентов местных сопротивлений, Z1-2 = 8,92 Па. Таблица 4.2 - Значения коэффициентов местных сопротивлений
УчастокВид местного сопротивленияКоличество, nζζ∙ nΣζ1234561-2Терморегулятор13314,4Шаровой кран122Радиатор122Отвод под углом 90°40,62,4Тройник на проход212Трехходовой кран1333-4
4-5Терморегулятор13311,4Отвод под углом 90°40,62,4Шаровой кран122Радиатор122Тройник на проход2122-3Терморегулятор13312,2Шаровой кран122Радиатор122Отвод под углом 90°120,67,2Тройник на проход2126-7Терморегулятор13312,2Шаровой кран122Радиатор224Отвод под углом 90°20,61,2Тройник на проход2125-6Терморегулятор13310,2Шаровой кран122Радиатор122Отвод под углом 90°20,61,2Тройник на проход2127-8Терморегулятор13323Шаровой кран122Радиатор224Отвод под углом 90°200,612Тройник на проход2128-9Отвод под углом 90°40,62,49,4Терморегулятор133Шаровой кран122Радиатор122 Потери давления на данном участке трубопровода ∆р, Па, найдем по формуле (4.1)
Па
Расчет остальных участков произведен аналогично при помощи программы Microsoft Excel и сведен в таблицу 4.3.
Полные потери давления приведены в таблицах 4.2 и 4.3.
Таблица 4.3 - Результаты гидравлического расчета системы отопления
УчастокТепловая нагрузка Qуч, ВтРасход воды Gуч, кг/чДлина участка L,мДиаметр трубы d,ммУдельное сопротивление R, Па/мСкорость теплоносителя V, м/сСумма коэффициентов ∑ζПотери на трение R∙l, ПаПотери на местные сопротивления Z, ПаRl+Z, Па12345678910111-285338,53,6х2201,490,0414,410,738,9219,65
Окончание таблицы 4.3
УчастокТепловая нагрузка Qуч, ВтРасход воды Gуч, кг/чДлина участка L,мДиаметр трубы d,ммУдельное сопротивление R, Па/мСкорость теплоносителя V, м/сСумма коэффициентов ∑ζПотери на трение R∙l, ПаПотери на местные сопротивления Z, ПаRl+Z, Па3-466530,011,8х2201,350,03611,44,866,7911,654-5111028,374х2200,80,02311,46,44,210,65-666530,012,54х2200,80,02310,24,064,28,276-7133060,032,46х2202,20,02312,210,8218,229,027-8151868,512,89х2202,80,0232372,1819,2491,428-966530,012,36х2200,80,0239,43,784,27,98
Расхождение в расчетных потерях давления на параллельно соединенных участках допустимо до 15%. Если расхождение больше, то для регулировки давления на стояках с меньшими потерями необходимо установить дроссельные шайбы. Диаметр шайбы dш , мм, находим по формуле , (4.3)
где ΔРш - разница давлений между кольцами, Па.
5 ВЫБОР АВТОНОМНОГО ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
5.1 Выбор котла
Расчетная тепловая нагрузка котла равна полной потребности теплоты на отопление и горячее водоснабжение Q=26,402 кВт. Работа котлов допускается с перегрузкой или недогрузкой, не превышающей 25% средней нагрузки. Выбираем для установки в проектируемом доме стальной комбинированный котел "Unical" для отопления и ГВС под установку горелок типа MODAL B 26 мощностью 30,5 кВт.
Габаритные размеры котла показаны на рисунке 5.1, а основные технические характеристики котлов занесены в таблицу 5.1.
Таблица 5.1 - Основные характеристики котла MODAL B 26
Наименование величиныЕдиницы измеренияЗначениеНоминальная тепловая мощность кВт30,5Мощность горелкикВт34,8Объем котловой водыл13Объем бойлерал16Аэродинамическое сопротивлениемм.вод.ст.0,23Присоединение дымоходамм200Расход газам 3/ч3Избыточное давление в топкебар5Глубина топкимм720Массакг126 Так как данный котел комбинированный и рассчитан на отопление и ГВС, то не требуется дополнительная установка водонагревателя на ГВС. Что значительно снижает первоначальные затраты и благоприятно с экономической точки зрения.
а) б)
а) - вид спереди, б) - вид сбоку
Рисунок 5.1 - Габаритные размеры котла MODAL B 26
Вследствие того, что вода имеет свойство при нагреве расширяться, то во избежание разрыва системы отопления из-за увеличения в ней объема воды предусматриваем установку расширительных баков, куда будут поступать избытки теплоносителя - воды. Применяем мембранные баки, которые имеют закрытое исполнение и позволяют, по сравнению с открытыми, сэкономить на трубах. Управление системой отопления осуществляется с использованием комнатного термостата, который управляет электроприводом специального трехходового смесителя. Он подключает контур отопления к котлу или временно отключает от него, прекращая тем самым подогрев теплоносителя.
Схема подключения котла показана на рисунке 5.2.
Рисунок 5.2 - Схема подключения котла MODAL B 26
5.2 Выбор циркуляционных насосов
Так как применена система отопления с принудительной циркуляцией, то необходимо выбрать циркуляционные насосы. Использование циркуляционных насосов позволяет уменьшить диаметр труб по сравнению с естественной системой циркуляции. Циркуляционный насос не поднимает воду, а помогает ей преодолеть сопротивление труб. Для этого не требуется большой мощности, а значит, потребление электроэнергии будет незначительным. Выбираем циркуляционный насос на трубопровод системы отопления Т1. Из гидравлической ведомости определяем напор как сумму потерь давлений в контуре котельной и наибольшей потери давления из всех веток системы отопления. Получаем, что напор для насосов составляет 0,6м, а расход 0,06м 3/ч. Выбираем насос Wirbel HUP 20-1,5U с параметрами Н =0,9м, Q = 0,4 м3/ч, Р =28 Вт.
5.3 Выбор расширительного бака
Предусматриваем установку расширительных баков, куда будут поступать избытки воды. Объем расширительного бака V, л, найдем по формуле
, (5.1)
где Vс - емкость котла, всех труб и аккумуляторов тепла; на один киловатт мощности приходится пятнадцать литров, кВт∙л; % - коэффициент расширения жидкости, равный 4%;
Н - эффективность мембранного бака, Н = 0,45 кВт;
Емкость котла, всех труб и аккумуляторов тепла, л, найдем по формуле
Vс = Q∙15, (5.2)
где Q - расчетная тепловая нагрузка котла, кВт. Определим емкость котла, всех труб и аккумулятора тепла по формуле (5.2)
Vс = Q∙15 = 26,402 ∙15 = 396,04 л
Определим объем расширительного бака по формуле (5.1)
л
Выбираем расширительный бак марки Reflex 35 N, с объемом 35 литров.
5.4 Выбор газовой горелки Для сжигания природного газа в котле устанавливаем горелку марки Cuenod модель NC.4 GX 107/8. Она рассчитана на мощность 15-40 кВт и оснащена цифровым управлением.Длина пламенной трубки 120 мм. Устье горелки имеет диаметр 80 мм. На случай отключения централизованного газоснабжения предусматриваем установку двух газовых баллонов марки 8-50 ГОСТ 15860-70 объемом по 50 литров каждый. Баллоны обеспечат работу газового котла на время прекращения газоснабжения от газораспределительной станции и обеспечат надежность теплоснабжения дома.
5.5 Автоматика котла
Применяемая для котла автоматика показана на рисунке 5.2. Панель управления котла MODAL B 26 оснащена современным устройством автоматического регулирования, которое функционирует в зависимости от температуры наружного воздуха. Это не только делает управление системой отопления более комфортной, но и обеспечит экономию электроэнергии. Также панель оснащена съемным диалоговым модулем, который может устанавливаться в жилом помещении. Таким образом, пользователь имеет возможность удобного управления и контроля системы непосредственно из жилого помещения. Установлен регулятор ECL Comfort 100 M. Он подключен к насосу на трубопроводе системы отопления Т1 , к трехходовому смесителю и через датчик температуры к трубопроводу системы Т1. Регулятор в зависимости от показаний наружного термометра воздействует на насос и трехходовой смеситель. Смеситель подключает контур отопления к котлу, при уменьшении наружной температуры или временно отключает от него, при увеличении температуры прекращая тем самым подогрев теплоносителя. Насос получает команды от регулятора на увеличение или уменьшение подачи теплоносителя так же при изменениях температуры.
6 ВЫБОР И РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ
6.1 Определение воздухообмена в помещениях
В настоящее время в жилищном строительстве почти всегда применяется система вентиляции с естественным побуждением. В канальных системах естественной вытяжной вентиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах под действием естественного давления, возникающего вследствие разности давлений холодного наружного и теплого внутреннего воздуха. Приток наружного воздуха осуществляется через открывающиеся форточки, через не плотности в наружных ограждениях, главным образом оконного заполнения или специальные приточные устройства.
Внутренние двери жилых комнат, двери кухни и санитарных помещений должны иметь зазор снизу дверного полотна не менее чем на 0,02 м для перетекания воздуха. Вытяжные вертикальные каналы устраиваются во внутренних кирпичных стенах из специальных вентиляционных блоков в виде приставных каналов из гипсошлаковых или других плит. Вентиляционные решетки размещены на расстоянии 200 мм от потолка.
Нормирование воздухообмена производят исходя из минимально необходимого количества воздуха по гигиеническим требованиям. Под расчетным воздухообменом подразумевают возмещение удаляемого из квартир воздуха наружным в нормативном объеме. Данные приняты в соответствии с [10] и занесены в приложение Г.
В соответствии с расчетными условиями для проектирования естественной вытяжной вентиляции являются [5]: температура наружного воздуха + 5 0С, безветрие, температура внутреннего воздуха помещений + 20 0С, окна открыты. При этих условиях рассчитывается пропускная способность вентблоков. Задача расчета естественной вентиляции - подобрать сечения вытяжных решеток, вентиляционных каналов, которые обеспечивали бы необходимый воздухообмен при расчетном, естественном давлении.
6.2 Выбор системы вентиляции
Удаляемый воздух разделен на группы, в зависимости от назначения помещений из которых он удаляется. Таким образом, получилось три группы. К первой группе относится котел. Ко второй группе отдельно выделена кухня, из которой будет удаляться суммарный объем воздуха кухни и столовой. Третья группа объединила уборную и ванную комнату. Полученная система изображена на рисунке 6.1.
6.3 Расчет системы вентиляции
Естественное давление ∆ре , Па, определяется по формуле
, (6.1)
где h - высота воздушного столба, hВЕ = 4,54 м;
g - ускорение свободного падения, g=9,8 м/с2;
ρн , ρв - плотность наружного воздуха при t=5 0С и внутреннего при t=20 0С, ρн = 1,27 кг/м3, ρв = 1,2 кг/м3. Определим естественное давление ∆ре , Па, на примере второй группы, по формуле (6.1)
Па
Рисунок 6.1 - Группы системы вентиляции
Вычисляем предварительное живое сечение канала и вытяжной решетки f, м2
, (6.2)
где L- объем вентиляционного воздуха, L2 = 150 м3/ч;
v - скорость движения воздуха, предварительно принимаем для первого этажа v1 = 1,4 м/с.
Вычислим предварительное живое сечение канала и вытяжной решетки по формуле (6.2)
м2
Уточняем живое сечение канала по [1], f2 = 0,038 м2. Тогда размеры канала ахв = 140х270 мм. Определяем фактическую скорость движения воздуха v, м/с
м/с
Находим эквивалентный диаметр dэкв, мм, канала круглого сечения, равновеликий прямоугольному, по скорости воздуха и потерям давления на трение
, (6.3)
Вычисляем эквивалентный диаметр канала по формуле (6.3)
мм
Используя номограмму [1], по известным значениям скорости и диаметра определяем удельные потери давления на трение R = 0,12 Па/м, и динамическое давление рg = 0,6 Па. Затем находим потери давления на трение с учетом коэффициента шероховатости стенок канала β. Принимаем в соответствии с [1] β = 1,475.
Потери давления в местных сопротивлениях Z, Па определяем по формуле
, (6.4)
где Σζ - коэффициент местных сопротивлений на участках, ζ=3,3. Значения коэффициентов местных сопротивлений сведены в таблицу 6.2. Определим потери давления в местных сопротивлениях по формуле (6.4)
Па
Для нормального функционирования системы естественной вентиляции необходимо сохранение равенства
, (6.5)
где R - удельные потери давления на трение, R=0,12 Па/м;
l - длина воздуховодов, l=4,54 м;
Z - потери давления на местные сопротивления, Z=1,98 Па;
β - поправочный коэффициент на шероховатость поверхности, β=1,475;
α - коэффициент запаса, α=1,1.
3,06 ≤ 3,11
Таблица 6.2 - Значения коэффициентов местных сопротивлений
ГруппаУчастокВид местного сопротивленияnζ∑ζ∙n123456ВЕ11-0Вход в жалюзийную решетку с поворотом123,3Шахта с зонтом11,3ВЕ21-0Вход в жалюзийную решетку с поворотом123,3Шахта с зонтом11,3ВЕ31-0Тройник на проход10,63,9Вход в жалюзийную решетку с поворотом12Шахта с зонтом11,3Шахта с зонтом11,3
Условие выполняется, значит система ВЕ2 будет функционировать. Остальные системы рассчитываются аналогично, результаты расчетов сведены в приложение Д.
6.4 Расположение дымохода
Дымоход должен быть газонепроницаемым, чтобы угарный газ не проникал в комнаты, для этого применим оштукатуривание его изнутри.
Согласно [10] при наличии в домах газовых приборов, работающих с отводом продуктов сгорания, вентиляционные каналы могут чередоваться с дымовыми каналами, расположенными во внутренней кирпичной стене. Это благотворно отразится на работе тех и других каналов. Прогрев соседними дымовыми каналами улучшит тягу в вентиляционных каналах. В дымовых каналах уменьшится опасность выпадения конденсата на их внутренних стенках. В выбранном котле отвод продуктов сгорания производится в дымоход с диаметром 200 мм, минимальная требуемая тяга дымохода 2 Па, температура дымовых газов ≈ 100 0С. Высота дымохода составляет 7,0 метров. Таким образом, обеспечим хорошую тягу и исключим задувание.
7 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЖИЛОГО ДОМА
7.1 Определение расчетной электрической нагрузки на вводе
Потребителями электроэнергии в проектируемом жилом доме являются: электрическое освещение, бытовые электроприборы, компрессор, автоматика котла, погружной насос системы водоснабжения, насос системы отопления. Нагрузка дома на электрическое освещение и бытовые электроприборы (Рб) согласно заданию на проектирование составляет 5 кВт. Мощность погружного насоса 1,0 кВт, мощность потребляемая автоматикой котла 0,16 кВт, мощность циркуляционного насоса на систему отопления 0,028 кВт, мощность компрессора 5,5 кВт.
Мощность дневная максимальная Рд =9,8 кВт, вечерняя максимальная Рв =12,1 кВт. Для остальных домов примем Рд =2,7 кВт, Рв =5 кВт. 7.2 Выбор сечения проводов наружной сети 0,38 кВ Схема электроснабжения поселка
Рисунок 7.1 - Схема электроснабжения поселка
7.2.1 Определяем расчетные нагрузки на участках ВЛ 0,38 кВ
Так как все потребители однородны и соизмеряемой мощности, расчетные нагрузки Рд и Рв, кВт, определяем используя коэффициент одновременности
, (7.1)
, (7.2)
где Ко - коэффициент одновременности [11].
Определяем реактивные мощности и , квар, по формулам
, (7.3)
, (7.4)
где tg φ - коэффициент реактивной мощности сельскохозяйственных потребителей, =0,48, =0,4. Полная мощность сети , кВА, определяется по формуле
, (7.5)
, (7.6)
Определим активную нагрузку на участке 0-1 по формулам (7.1) и (7.2)
кВт
кВт
Определим реактивную мощность на участке 0-1 по формулам (7.3) и (7.4)
квар
квар
Определим полную мощность на участке 0-1 по формулам (7.5) и (7.6)
кВА
кВА
Расчет остальных участков производим аналогично. Результаты расчетов сведем в таблицу 7.1.
Таблица 7.1 - Расчетная нагрузка на участках линии 0,38 кВ
№ участка
КоАктивная нагрузкаРеактивная нагрузкаПолная нагрузкасуммарнаярасчетнаясуммарнаярасчетнаясуммарнаярасчетнаяРдРвРдРвQдQвQдQвSдSвSдSв12345678910111213140-10,5320,632,110,917,09,8912,85,246,822,936,312,118,31-20,5817,927,110,415,78,5910,84,986,2819,929,211,516,92-30,6215,222,19,4213,77,38,84,525,4816,923,810,514,83-40,7312,517,19,1312,56,06,84,385,013,918,410,113,54-519,812,19,812,14,74,844,74,8410,913,010,913,0
7.2.2 Рабочий ток в линии , А, определим по формуле
, (7.7)
Определим рабочий ток на участке 0-1 по формул (7.7)
А
А Расчет остальных участков производим аналогично. Результаты расчетов сведем в таблицу 7.2.
7.2.3 Выбор сечения провода
Выбираем сечение провода по экономическим интервалам нагрузок. При этом минимальное сечение проводов принимается исходя из их механической прочности. Согласно нормам технологического проектирования в зависимости от марки провода допускается минимальное сечение в линии 0,38 кВ - А 35 или СИП - 3×16+25 [11]. По экономическим интервалам нагрузок выбираем провод СИП- 3×16+25 .
Проверяем предлагаемое сечение по условию нагрева
Iр. max ≤ Iдоп , (7.8)
27,8 А < 100 А
Условие по нагреву удовлетворяется.
Проверим выбранное сечение проводов по потере напряжения при ΔUдоп%=8 %
Фактическая потеря напряжения , определяется в процентах от номинального значения
, (7.9)
где rо - удельное активное сопротивление провода, Ом/км, rо = 1,27 Ом/км [11];
xо - удельное индуктивное сопротивление провода, xо = 0,1 Ом/км [11]; L - длина участка.
Фактическая потеря напряжения на участке 0-1 определяется по формуле (7.9)
Расчет остальных участков производим аналогично. Результаты расчетов сведем в таблицу 7.2.
Таблица 7.2 - Сечения проводов и допустимые потери напряжения № участкадлина участка, кммарка проводасечение проводаIр. мах, АIдоп, Афактическая потеря U%12345670-10,04СИП1627,8100 0,621-20,04СИП1625,7100 0,572-30,04СИП1622,5100 0,50 Окончание таблицы 7.2
№ участкадлина участка, кммарка проводасечение проводаIр. мах, АIдоп, Афактическая потеря U%4-50,04СИП1619,8100 0,44Потери напряжения по всей длине линии на участке 0-52,58 Сравним фактическую потерю напряжения с допустимой
ΔUфакт%≤ ΔUдоп% , (7.10)
Выбранное сечение проводов проходит по допустимой потере напряжения
2,58% < 8%
7.3 Расчет токов короткого замыкания
7.3.1 Исходная схема для расчета токов КЗ
Расчет токов КЗ начинается с выбора расчетной схемы (рисунок 7.2), на которой указываются марки проводов и их сечение, длины участков линий электропередач. На расчетную схему наносят точки КЗ - у каждого потребителя.
7.3.2 Схема замещения для расчета токов КЗ
По исходной схеме составляется схема замещения (рисунок 7.3), на которой показаны индуктивные и активные сопротивления основных элементов электропередачи. На схеме расставляются точки КЗ, наносятся обозначения сопротивлений и их числовое значение приведенные к базисным условиям. Рисунок 7.2 - Расчетная схема электропередачи для расчета токов короткого замыкания
Для приведения сопротивлений к базисным условиям в простых распределительных сетях, чаще всего применяется система именованных единиц, в которой все сопротивления приводятся к базисному напряжению. За базисное напряжение принимается средненоминальное напряжение одной из ступеней, 10,5 или 0,4 кВ. Примем ΔUб =10,5 кВ.
Рисунок 7.3 - Схема замещения для расчетов токов КЗ
Сопротивление трансформатора Rтб и Xтб , Ом, определяем по формулам
, (7.11)
, (7.12)
Сопротивление линии Rб и Xб , Ом, определяем по формулам
, (7.13)
, (7.14)
Определим базисные сопротивления трансформатора по формулам (7.11) и (7.12) Ом
Ом
Определим базисные сопротивления линии по формулам (7.13) и (7.14)
Ом Ом 7.3.3 Результирующие сопротивления до точек КЗ
Для каждой точки КЗ суммируются все сопротивления от начала электропередачи и находятся полные сопротивления, Zб , Ом , (7.15) Определим полно базисное сопротивление до точки К1 по формуле (7.15)
Ом
7.3.4 Расчет токов КЗ
Ток трехфазного КЗ , А, определяется по формуле
, (7.16)
Ток однофазного КЗ , А, определяется по формуле
, (7.17)
где - минимальное фазное напряжение на шинах 0,4 кВ ТП;
- полное сопротивление трансформатора току замыкания на корпус, определяется по [11];
- полное сопротивление петли "фаза-нуль" от шин 0,4 кВ ТП до конца линии 0,38 кВ.
Определим минимальное фазное напряжение на шинах 0,4 кВ ТП, , (7.18)
Полное сопротивление петли "фаза-нуль" , Ом, определяется
, (7.19)
где , - активные сопротивления фазного и нулевого проводов;
- длина линии;
- индуктивное сопротивление току нулевой последовательности, = 0,6 Ом/км. Ударные токи , А, определяется по формуле
, (7.20)
где - ударный коэффициент.
, (7.21)
Определим ударный коэффициент для точки К1 по формуле (7.21)
Определим минимальное фазное напряжение на шинах 0,4 кВ ТП, по формуле (7.18)
Определим полное сопротивление петли "фаза-нуль" для точки К2 по формуле (7.19)
Ом
Определим токи КЗ и ударный ток для точки К1 по формулам (7.16), (7.17) и (7.20)
кА
кА
кА
7.3.5 Мощность КЗ , ВА, определяем по формуле
, (7.22)
Определим мощность КЗ в точке К1 по формуле (7.22)
МВА
Расчет остальных точек КЗ производится аналогично. Результаты сводим в таблицу 7.3.
Таблица 7.3 - Токи короткого замыкания и базисные сопротивления
Точки КЗНапряжение, кВСопротивление, ОмТоки КЗ, кА, МВА12345678910К10,421,75054,51,262,90,8725,172,01К20,456,752,7677,451,032,050,7312,991,42К30,491,755,54107,21,011,480,6122,111,03К40,4126,758,28139,51,001,140,5401,610,79К50,4161,761,04172,81,000,920,4821,30,64К60,4196,763,8206,81,000,770,4361,090,53
7.4 Выбор оборудования подстанции ТП1
Оборудование электроустановок выбирается исходя из условий нормального режима и проверяется на термическую и динамическую стойкость в режиме КЗ.
При выборе разъединителя должны удовлетворятся требования:
, (7.23)
10 кВ=10 кВ
, (7.24)
200 А > 27,8 А
где - номинальное напряжение и ток разъединителя.
Выбираем разъединитель РЛНД-10/200 В с приводом типа ПРН-10м. Проверяется разъединитель на термическую и динамическую стойкость
, (7.25)
250 кАс > 16,8 кАс
где - ток и время термической стойкости разъединителя, , ;
- эквивалентное время примерно равное времени протекания тока , =2с.
, (7.26)
20 кА > 5,17 кА
где - ток динамической стойкости разъединителя, .
7.5 Расчет внутренней сети 0,38 кВ
Расчет проводов, прокладываемых внутри помещения, ведется по условию нагрева. Электрический ток, проходя по изолированным проводам и токоведущим жилам кабеля, выделяет тепло, в результате чего их температура становится выше температуры окружающей среды. Допустимый нагрев для проводов и кабелей с резиновой изоляцией составляет 650С, так как при более высокой температуре резина размягчается. При коротком замыкании или значительной перегрузке электрическая проводка должна автоматически отключатся, в противном случае изоляция воспламенится и может возникнуть пожар. Для автоматического отключения сетей 0,38 кВ используем аппараты защиты: плавкие предохранители, автоматические выключатели [20].
В качестве аппарата защиты принимаем автоматический выключатель, который имеет тепловой и электромагнитный расцепители. Тепловой расцепитель отключает цепь с выдержкой времени при условии, когда протекающий ток в сети превышает номинальный ток расцепителя. Электромагнитный расцепитель отключает мгновенно (за время 0,05 с) при токах, превышающих уставку данного расцепителя. Расчетная схема внутренней сети показана на рисунке 7.4.
Рисунок 7.4 - Расчетная схема сети
7.5.1 Определяем рабочий ток циркуляционного насоса , А, определяем по формуле
, (7.27)
где Рн - номинальная мощность насоса, Рн = 0,028 кВт [21];
η - КПД , η = 0,55;
cos φ - коэффициент активной мощности, cos φ = 0,9.
Определим рабочий ток циркуляционного насоса по формуле (7.27)
А
7.5.2 Выбираем автоматический выключатель ВА47-63-1-С1 с Iн = 1 А, U = 220 В при этом должны выполнятся условия
, (7.28)
380 В > 220 В
, (7.29)
1 А > 0,22 А
7.5.3 Определяем номинальный ток теплового расцепителя
, (7.30)
где кнт = 1,1...1,3.
По неравенству (7.30) 0,8 А > А
0,8 А > 0,17 А
7.5.4 Проверяем выключатель по току срабатывания электромагнитного
расцепителя
, (7.31)
где =1,25...1,5.
По неравенству (7.31) 125 А > А
125 А > А
Окончательно принимаем для защиты циркуляционного насоса автомат ВА47-63-1-С1.
Аналогичен расчет для выбора автоматов защищающих линии питающие освещение, розетки, погружного насоса, автоматики котла и компрессора.
Для защиты линий освещения принимаем автомат ВА47-63-1-С16, для защиты автоматики котла - ВА47-63-1-С2, циркуляционного насоса выбираем автомат ВА47-63-1-С1, для бытовых розеток принимаем ВА47-63-1-С20, для погружного насоса принимаем автомат ВА47-63-3-С3 и для компрессора принимаем автомат ВА47-63-3-С16.
Вводной автомат ВА47-63-4-D50, УЗО: 4-63/30.
7.5.5 Выбираем сечение кабеля от защитной аппаратуры до циркуляционного насоса
Выбор сечения проводов и кабелей, защищенных автоматическими выключателями, также требует учитывать условия защиты сети. Согласно ПУЭ выполняем защиту сети от токов КЗ и перегрузок
, (7.32)
при этом обязательно выполнение условия
, (7.33)
По неравенству (7.32) А
По неравенству (7.33) проверим
170 А > 0,13 А
Согласно ПУЭ во внутренних сетях должны применятся проводники с медными жилами.
Выбираем провода в одной трубе марки ВВГ3 × 1,5.
Сечение кабеля для остальных участков сведем в таблицу 7.4.
Таблица 7.4 - Выбор защитной аппаратуры и сечения кабеля внутренней сети
ЭлектроприемникТип автоматического выключателяМарка и сечение проводаНоминальный ток, АТок теплового расцепителя, Анаименованиемощность Р, кВтрабочий ток I, АКомпрессор5,59,3ВА47-63-3-С16ВВГ 4×4 1212,8Освещение2,310,5ВА47-63-1-С16 ВВГ2×1,510,512,8Розетки2,712,3ВА7-63-3-С20ВВГ3×2,512,316Погружной насос
1,0
1,7
ВА47-63-3-С3
ВВГ4×2,5
2,6
2,7Автоматика котла
0,16
0,73
ВА47-63-1-С2
ВВГ3×1,5
0,73
1,6Циркуляционный насос
0,028
0,13
ВА47-63-1-С1
ВВГ3×1,5
0,22
0,8
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА
8.1 Общая характеристика
Проектируемый индивидуальный жилой дом находится в поселке Увильды Челябинской области и представляет собой здание площадью 136,1 м2 и высотой 7,45 метров. Преобладающий тип грунта - суглинистый. Район по ветру ІІ, это означает, что скорость ветра один раз в 5 лет может достигать 24 м/с, один раз в 10 лет - 25 м/ с и один раз в 15 лет - 30 м/с. Район по гололёду ІІ это означает, что толщина стенки гололёда может достигать 5 мм один раз в 5 лет и 10 мм один раз в 10 лет [2].
Электроснабжение жилого дома осуществляется от ТП 10/0,4 кВ. ТП расположена в двухстах метрах от дома. Теплоснабжение и горячее водоснабжение осуществляется от газового котла MODAL B 26. По обеспечению надёжности электроснабжения проектируемый дом относится к потребителям ІІI категории. Ввод в дом выполнен проводом СИП-3×16+25. От распределительного щита РЩ запитаны пять групп: освещение, компрессор, погружной насос, группу бытовых розеток, автоматику котла и циркуляционный насос. Проводка для компрессора выполнена проводом ВВГ 4х4, для освещения - ВВГ 2х1,5, для погружного насоса - ВВГ 4х2,5, для розеток - ВВГ 3х2,5 а для автоматики котла и циркуляционного насоса проводом ВВГ 3х1,5. Провод прокладываем в гибкой армированной трубе из поливинилхлорида. Все линии защищены автоматическими выключателями ВА47-63-3-С16, ВА47-63-1-С16, ВА47-63-3-С20, ВА47-63-3-С3, ВА47-63-1-С2 и ВА47-63-1-С1, а на вводе защиту обеспечивает автоматический выключатель ВА47-63-4-D50 и УЗО 4-63/30.
8.2 Защитные мероприятия
Защита электрических сетей напряжением до 1000 В в жилых зданиях должна выполнятся в соответствии с [22].
Номинальные токи комбинированных расцепителей автоматических выключателей для защиты групповых линий выбраны в соответствии с расчетными нагрузками. Сечения проводов выбраны в соответствии с [22] по условию нагрева длительным расчетным током и проверяются по потере напряжения, соответствию току выбранного аппарата защиты, условиям окружающей среды.
Для защиты от поражения электрическим током применяем УЗО. Для защиты от ударов молнии установим молниеотвод. Для предотвращения усиления возгораний предусматриваем наличие пенных огнетушителей ОП1, которые подходят для тушения электрооборудования напряжением до 1000 В.
8.3 Расчёт заземляющего устройства
Проектом предусмотрено защитное заземление для сети TN-C-S в соответствии с [22]. Металлические корпуса светильников, стационарных и переносных электроприемников и розетки должны быть заземлены. Для этого используется дополнительный защитный нулевой провод РЕ. При этом нулевой рабочий и защитный проводники на щитах не следует подключать под один контактный зажим.
Для защиты цепей выполним наружный контур повторного заземления. Данные для расчета защитного заземления заносим в таблицу 8.1. Таблица 8.1 - Данные для расчета защитного заземления
НаименованиеВеличинаЕд. измерения123Удельное сопротивление верхнего слоя грунта, ρ1580Ом ∙мУдельное сопротивление нижнего слоя грунта, ρ2360Ом ∙мТолщина верхнего слоя грунта, Н1,6мСезонный климатический коэффициент, Кс1,6-Заглубление вертикального заземлителя, Тверт1,25мДлина вертикального заземлителя, Lверт1,5мНаружный диаметр электрода, D0,03мШирина полосы, Впол0,05мЗаглубление полосы, Тпол0,5мРасстояние между электродами, Р2м
Расчетное удельное сопротивление грунта с учетом коэффициента сезонности, Rо расч, Ом ∙м, определяем по формуле
, (8.1)
Вычислим расчетное удельное сопротивление грунта по формуле (8.1)
Уточним максимально допустимое расчетное сопротивление группового заземлителя Rдоп.ут, Ом
, (8.2)
где Rдоп - нормируемое ПУЭ сопротивление, Rдоп = 30 Ом.
Определим максимально допустимое расчетное сопротивление группового заземлителя по формуле (8.2)
Ом
Сопротивление одного вертикального заземлителя Rверт, Ом, определяем по формуле
, (8.3)
Найдем сопротивление одного вертикального заземлителя по формуле (8.3)
Приблизительное количество вертикальных заземлителей без учета соединительной полосы и коэффициента использования N, шт, определим по формуле
. (8.4)
Найдем приблизительное количество вертикальных заземлителей без учета соединительной полосы по формуле (8.4)
шт
Сопротивление соединительной полосы Rпол, Ом, по формуле
, (8.5)
где Lпол - длина полосы; так как заземлителей два, то Lпол=2 м.
Вычислим сопротивление соединительной полосы по формуле (8.5)
Ом
Сопротивление вертикальных заземлителей вместе с соединительной полосой Rполн, Ом, определяем по формуле
, (8.6)
Определим сопротивление вертикальных заземлителей вместе с соединительной полосой по формуле (8.6)
Ом
Количество вертикальных заземлителей вместе с соединительной полосой и учетом коэффициента использования Nуточ, шт
, (8.7)
где Кисп - коэффициент использования электродов, Кисп=0,72.
Уточняем количество вертикальных заземлителей вместе с соединительной полосой по формуле (8.7)
шт
Схематическое изображение заземлителя показано на рисунке 8.1, а всего защитного заземления на рисунке 8.2.
Рисунок 8.1 - Заземлитель в двухслойном грунте
Рисунок 8.2 - Контур защитного заземления
8.4 Мероприятия по молниезащите
Атмосферные перенапряжения - одна из основных причин повреждений и аварийных отключений в сельских электрических установках. Проектируемый жилой дом принадлежит к ІІІ категории защиты зданий и сооружений [23].
Используем стальной молниеприемник длиной один метр, сечением 100 мм2, закрепленный на железобетонной опоре. Токоотводы и заземлители изготовленные из стальных стержней принимаем диаметром 10 мм. Все соединения выполнятся сваркой. Произведем расчет зоны защиты молниеотвода.
Ожидаемое количество ударов молний в год N, шт, определяем по формуле
, (8.8)
где n - среднегодовое число ударов молний в один км2 земной поверхности, n = 4;
h - высота молниеприемника над уровнем земли, h=28 м.
Определим ожидаемое количество ударов молнии по формуле (8.8)
шт
Радиус зоны защиты на уровне земли rо, м, определим по формуле
, (8.9)
Определим радиус зоны защиты на уровне земли по формуле (8.9)
м Тогда радиус зоны защиты на уровне защищаемого сооружения rx, м, будет определяться по формуле
, (8.10)
Определим радиус зоны защиты на уровне защищаемого сооружения по формуле (8.10)
м
Таким образом, если молниеотвод будет находиться на высоте 28 метров, то дом будет находиться в защитной зоне. Схематично зона защиты, создаваемая молниеприёмником показана на рисунке 8.3.
Рисунок 8.3 - Зона защиты создаваемая молниеотводом
8.5 Безопасность труда при монтаже и эксплуатации газового котла К работам по монтажу, вводу в эксплуатацию и техобслуживанию отопительного котла допускается только квалифицированный персонал. К работам над электрической частью отопительного котла допускаются только квалифицированные электрики.
Котел и необходимое вспомогательное оборудование должны устанавливаться и использоваться согласно проекта, который отвечает законным требованиям и техническим нормативам, а также рекомендациям Производителя. Необходимо проконтролировать соответствие типа котла требованиям потребителя.
При проведении электромонтажных работ следует руководствоваться местными нормами и предписаниями. Эксплуатация отопительного котла разрешается только в диапазоне мощности, заданном в технической документации. Применение отопительного котла в соответствии с назначением подразумевает его исключительное использование в водяных системах отопления.
Работы по подключению котла должен проводить электромонтер имеющий III группу по электробезопасности. Перед началом работ необходимо отсоединить котел от сетевого напряжения.
Металлические корпуса электрокотлов подлежат обязательному заземлению и занулению. Все металлические части здания, которые могут оказаться под напряжением, должны быть соединены в единый заземляющий контур.
Запрещается снимать, перемыкать или каким-либо другим образом выводить из работы предохранительные и контрольные устройства. Эксплуатация котла разрешается только в технически исправном состоянии. Все повреждения и неисправности, которые отрицательным образом сказываются или могут сказаться на безопасности работы, должны быть незамедлительно устранены специалистами.
При замене поврежденных частей и компонентов разрешается использовать только оригинальные запасные части.
Расстояние до стен или горючих материалов должно соответствовать предписаниям местных органов пожарной безопасности. Минимальное допустимое расстояние составляет 200 мм.
Работы по монтажу и обслуживанию котла должны производиться с применением необходимых средств электрозащиты.
Котел устанавливается на строительную основу, т.е. на пол или основание. Пол должен иметь достаточную несущую способность и не должен быть скользким. Уборка помещения должна проводиться только сухим способом (например, пылесосом). Котел должен размещаться на несгораемой подставке. В случае, если пол изготовлен из сгораемого материала, необходимо оснастить котел несгораемой, изоляционной подкладкой, которая превышает горизонтальную плоскость проекции котла по крайней мере на 100 мм.
Монтаж и эксплуатация отопительных котлов разрешается только в помещениях и котельных, удовлетворяющих требованиям местных органов пожарной безопасности.
Помещение котельной по степени опасности поражения электрическим током относится к особо опасным помещениям. В качестве основных защитных мероприятий применяется защитное заземление и защитное зануление металлических частей и корпусов электрооборудования и рабочих машин.
Для обеспечения электробезопасности в котельной приняты следующие меры: прокладка силовых кабелей осуществляется в водогазопроводных трубах; все электродвигатели и металлические корпуса электрооборудования заземлены и занулены.
При работе на газообразном топливе котельная оборудуется светильниками во взрывобезопасном исполнении, с выключателями, установленными снаружи у входа в рабочее помещение котельной. 8.6 Устройство защитного отключения
Устройство защитного отключения (УЗО) - это быстродействующий автоматический выключатель, реагирующий на дифференциальный ток (ток утечки), в проводниках, подводящих электроэнергию к защищаемой электроустановке. Применение УЗО является единственным способом обеспечения защиты при непосредственном прикосновении человека к токоведущим частям. Обязательное применение УЗО в электрощитах вновь строящихся и реконструируемых домов, мобильных (инвентарных) зданий из металла или с металлическим каркасом (торговые павильоны, АЗС, складские сооружения и т.п.), коттеджей, гаражей и др. предписывается требованиями ПУЭ и ряда стандартов и норм (ГОСТ Р 50669-94, комплекс стандартов ГОСТ Р 50571, НПБ 243-97, МГСН 3.01-96 и др.).
УЗО предназначено для: а) защиты людей от поражения электрическим током при неисправностях электрооборудования, повреждения изоляции проводников или при случайном непреднамеренном контакте человека с открытыми проводящими частями электроустановки;
б) предотвращения возгораний и пожаров, возникающих вследствие протекания токов утечки и развивающихся из них коротких замыканий, замыканий на корпус и замыканий на землю.
Сущность защитного отключения заключается в немедленном разрыве электрической цепи, как только появляется опасность поражения. Согласно ПУЭ полное время срабатывания защитного отключения не должно превышать 0,2 с. Зануление обеспечивает отключение поврежденного участка сети или электроприемника лишь через период времени, измеряемый единицами или десятками секунд.
УЗО, применяемые в электроустановках зданий на объектах Российской Федерации, должны отвечать требованиям действующих стандартов и в обязательном порядке пройти сертификационные испытания по утвержденной Госэнергонадзором и Госстандартом программе в аккредитованном по УЗО сертификационном центре.
Это означает, что все УЗО, применяемые в электроустановке здания, должны иметь российский сертификат соответствия с указанием его срока действия. Сертификат выдается на определенный срок, обычно 3 года, однако предприятие-изготовитель обязано ежегодно проходить регламентированный инспекционный контроль в сертификационном центре, выдавшем сертификат на изделие, с оформлением соответствующего протокола. В случае невыполнения условий, лежащих в основе выдачи сертификата, он отменяется (приостанавливается) органом по сертификации или центральным органом по сертификации. При проверке технической документации на УЗО необходимо обратить внимание на достоверность сертификата и его содержание - соответствие требованиям нормативных документов (обязательно ГОСТ Р 50807-95, ГОСТ Р 51326.1-99, ГОСТ Р 51326.1-99), основание выдачи (протокол испытаний, отчет об инспекционном контроле), перечень модификаций, на которые распространяется его действие, адреса изготовителя и продавца, номер контракта и объем партии (для импортных устройств). УЗО должны отвечать требованиям НПБ 243-97, пройти сертификационные испытания во Всероссийском научно-исследовательском институте противопожарной обороны МЧС России (ВНИИПО), иметь сертификат пожарной безопасности.
Испытания УЗО должен проводить только квалифицированный персонал, прошедший обучение и аттестацию с присвоением группы по электробезопасности не ниже третьей при работе в электроустановках до 1000 В с соблюдением требований ПТЭ и ПТБ.
9 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
9.1 Составление сметы капитальных вложений
Изначально предполагалась конструкция наружных стен толщиной 0,5 м (рисунок 3.1). При таких параметрах был произведен теплотехнический расчет. В итоге, полные теплопотери помещений составили 31052 Вт. В целях экономии средств на покупку оборудования и эксплуатационных затрат, была разработана иная конструкция наружных стен, толщина которых составила 0,62 м (рисунок 3.2). В этом случае, теплопотери снизились до 26402 Вт. Учитывая то, что стоимость стен в первом и во втором вариантах одинакова, произведем сравнительный расчет двух видов конструкций, чтобы обосновать принятый в проекте второй вариант.
С учетом мощности, необходимой для горячего водоснабжения, принимаем для установки газовые колы серии MODAL B. В первом варианте модели MODAL B37 мощностью 39,1 кВт и модели MODAL B26 мощностью 30,5 кВт во втором.
Смету капитальных вложений на установку газовых котлов сведем в таблицы 9.1 и 9.2.
Таблица 9.1 - Смета капитальных вложений на установку котла MODAL B37 Наименование оборудованияКоличествоЦена за единицу, руб.Стоимость, руб.1234Котел газовый MODAL B37 173724,973724,9Горелка NC.4 GX 110/8161042,661042,6Насос Wirbel HUP 25-1,5U12815,22815,2
Окончание таблицы 9.1
1234Бак расширительный Reflex 50 N115201520Манометр 0..10 бар5265,51312,5Предохранительный клапан MTR1192192Кран трехходовой 1379379Клапан обратный Вugatti1229229Вентиль2124248Термометр1157157Грязевик Вugatti1223223Регулятор ECL Comfort 100 M11091410914Датчик температуры119471947Прочие детали и инструменты--8560Монтаж котла газового184008400Итого171664,2
Таблица 9.2 - Смета капитальных вложений на установку котла MODAL B26
Наименование оборудованияКоличествоЦена за единицу, руб.Стоимость, руб.1234Котел газовый MODAL B26 151677,351677,3Горелка NC.4 GX 107/8133972,533972,5Бак расширительный Reflex 35 N11099,91099,9Насос Wirbel HUP 20-1,5U12498,322498,32Манометр 0..10 бар5262,51312,5Предохранительный клапан MTR1192192Кран трехходовой 1379379
Окончание таблицы 9.2
1234Клапан обратный Вugatti1229229Вентиль2124248Термометр1157157Грязевик Вugatti1223223Регулятор ECL Comfort 100 M11091410914Датчик температуры119471947Монтаж котла газового184008400Прочие детали и инструменты--8300Итого121549,52
Накладные расходы составляют 50%...100% от капиталовложений
, (9.1)
Определим накладные расходы по формуле (9.1)
тыс.руб.,
тыс.руб.
Плановые накопления составляют до 40% от суммы капиталовложений и накладных расходов
, (9.2)
Определим плановые накопления по формуле (9.2)
тыс.руб.,
тыс.руб.
Общие капиталовложения , тыс.руб., определяются как сумма капиталовложений на оборудования, накладных расходов и плановых накоплений.
, (9.3)
Определим общие капиталовложения по формуле (9.3)
тыс.руб.,
тыс.руб.
9.2 Технико-экономическое сравнение
Выбор лучшего варианта произведем по минимуму приведенных затрат Зпр , тыс.руб.
, (9.4)
где с - годовые эксплуатационные расходы, тыс.руб.;
Ен - нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений, Ен = 0,14;
- капитальные вложения, тыс.руб.
Годовые эксплуатационные расходы, с, тыс. руб., определяем по формуле
, (9.5)
где А - затраты на амортизацию оборудования, составляют 16,3% от капитальных вложений, тыс.руб.; ЗТР - затраты на текущий ремонт, составляют 80% от затрат на амортизацию оборудования, тыс.руб.;
Зпроч - прочие затраты, составляют 10% от суммы затрат на амортизацию и затрат на текущий ремонт, тыс.руб..
Определим годовые эксплуатационные расходы по формуле (9.5)
= 401,69∙(0,163+0,8∙0,163+0,1∙1,8∙0,163)=129,64 тыс.руб.,
= 284,43∙(0,163+0,8∙0,163+0,1∙1,8∙0,163)= 91,8 тыс.руб.
Тогда приведенные затраты на установку котлов Зпр, тыс.руб., будут равны
= 129,64 + 0,14∙401,69 = 185,88 тыс.руб.,
= 91,8 + 0,14∙284,43 = 131,62 тыс.руб.
Годовые затраты на газоснабжение Зг , тыс.руб., определяются по следующей формуле , (9.6)
где Q -расход газа, для MODAL B37 Q=4,48 м3/ч, для MODAL B26 Q=3,00 м3/ч;
24 - количество часов в сутках, ч;
218 - число дней отопительного периода;
Иг - стоимость одного м3 газа, Иг = 1,59 руб/м3.
Определим годовые затраты на газоснабжение по формуле (9.6)
= 4,48∙24∙218∙1,59 = 37,269 тыс.руб.,
= 3,00∙24∙218∙1,59 = 24,957 тыс.руб.
Дополнительный доход Ддоп, тыс.руб., получается за счет разницы затрат на газоснабжение при двух вариантах установки газовых котлов в местном тепловом пункте
=37,269 -24,957 = 12,312 тыс.руб.
Годовая экономия Эг, тыс.руб., определяется по следующей формуле
, (9.7)
Определим годовую экономию Эг, тыс.руб., по формуле (9.7)
= (129,64 -91,8) + 12,312 = 50,15 тыс.руб.
Сток окупаемости капитальных вложений Т, тыс.руб., находится как отношение капитальных затрат к годовой экономии, при этом должно выполняться следующее условие
< 6,7 лет , (9.8)
лет
Коэффициент экономической эффективности Ен, показывает сколько сэкономлено рублей на каждый вложенный рубль
Результаты расчетов сведем в таблицу 9.3. Таблица 9.3 -Технико-экономический расчет двух вариантов
ПараметрыКотел
MODAL B37 Котел
MODAL B26 Капитальные вложения на установку оборудования, тыс.руб.171,664121,55Накладные расходы, тыс.руб. 137,3397,24Плановые накопления, тыс.руб.92,765,64Общие капиталовложения, тыс.руб.401,69284,43Годовые эксплуатационные расходы, тыс.руб.129,6491,8Приведенные затраты на установку котлов, тыс.руб.185,88131,62Годовые затраты на топливо, тыс.руб.37,26924,957Окончание таблицы 9.3
ПараметрыКотел
MODAL B37 Котел
MODAL B26 Дополнительный доход, тыс.руб.12,312Годовая экономия, тыс. руб.50,15Срок окупаемости, лет5,67Коэффициент экономической эффективности0,18
10 ЭКОЛОГИЯ В настоящее время во всем мире возникли серьезные проблемы в связи с всевозрастающими потребностями человеческого общества - с одной стороны и наличием природных ресурсов - с другой стороны. Наиболее важные научные исследования последних десятилетий были направлены на разработку устройств и систем для утилизации энергии и выбросов, также большое значение в настоящее время занимают разработки экологически чистых материалов ограждающих конструкций. Хорошо известно, что одним из наибольших потребителей, например, тепловой энергии в большинстве развитых стран являются системы обеспечения требуемого микроклимата. Поэтому в этих системах все большее распространение находят установки с рекуперативными и регенеративными утилизаторами тепла, позволяющими существенно снизить расход энергии на обработку воздуха. Одновременно с этим все чаще стали применять топлива с наименьшими выбросами отходов.
Одновременно с этим происходит совершенствование и самих генераторов тепла. Это относится не только к котлам на газе и продуктам нефтепереработки, но и к печам на древесном топливе. Здесь следует упомянуть усовершенствование газовых и жидкотопливных горелок, применение конденсационных технологий в "хвостовых" поверхностях котельных агрегатов, от которых наименьшее экологическое загрязнение. Следует, в связи с этим, упомянуть также и использование "голубого" сжигания древесного топлива, в качестве которого все чаще применяют не только обычные дрова или отходы деревообрабатывающей промышленности, но и гранулированные растительные отходы.
Выбранный в дипломном проекте котел, MODAL B 26, обеспечивает достаточно полное сжигание газа с минимальным выбросом загрязняющих веществ в атмосферу. Для удаления продуктов сгорания от котла не требуется установки дополнительных утилизационных установок.
Также в настоящее время большое внимание уделяется чистоте воздуха в помещениях дома и равномерности поступления воздуха в помещения, обеспечиваемым системой вентиляции, а также к параметрам микроклимата помещения. В поселке Увильды Челябинской области воздух незначительно загрязнен и поэтому в дипломном проекте использована вентиляция с естественным побуждением, не требующим предварительной очистки воздуха поступающего в помещения. Воздухообмен в доме должен быть организован таким образом, чтобы не допускать распространения вредных веществ и неприятных запахов из одного помещения в другое, для этого предусмотрены вытяжные отверстия на кухне, в туалете и вытяжка от котла. В остальных комнатах вытяжные отверстия вентиляционных каналов не предусматриваются, а вентиляция обеспечивается через неплотности в стенах и форточки. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящем дипломном проекте разработана система отопления и вентиляции индивидуального жилого дома. В ходе проекта произведен теплотехнический расчет и определено требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций здания. Составлен тепловой баланс здания в холодный период года. Произведен выбор генераторов теплоты (котлов), схемы теплоснабжения. Выбраны типы отопительных приборов и приведена схема их размещения. Составлена гидравлическая схема теплосети и выполнен расчет циркуляционного кольца. Проведен расчет воздухообмена в помещениях. Разработана схема системы вентиляции и выбраны размеры воздуховодов. Составлена схема электроснабжения дома. Выбрана защитная аппаратура внутренней сети 0,38 кВ. В проекте также отражены вопросы безопасности труда. В проекте предложена конструкция наружной стены, позволяющая снизить теплопотери через ограждающие конструкции. Технико - экономический расчет доказал эффективность данного предложения, так как в этом случае имеют место меньшие капитальные вложения на установку газового котла, годовые эксплуатационные расходы и затраты на топливо. Срок окупаемости устанавливаемого оборудования местного теплового пункта равен 5,67 лет.
Задачи, поставленные в данном дипломном проекте, выполнены. Спроектированные системы отопления и вентиляции, а также выбранное оборудование отвечает правилам техники безопасности, обеспечивает комфортный микроклимат помещений и является экономически оправданным. ЛИТЕРАТУРА
1. А.И. Еремин и др. Отопление и вентиляция жилого здания: Учебное пособие. - 2-е издание. М.: Издательство АСВ, 2003 - 129 с.
2. СН и П 23 - 01 - 99. Строительная климатология. М.: ГОССТРОЙ России, 2000.
3. СН и П II - 3 - 79. Строительная теплофизика. - М.: Стройиздат, 1986.
4. СН и П 2.08.01 - 89. Жилые здания. - М.: Стройиздат, 1989.
5. СН и П 2.04.05 - 91 Отопление, вентиляция и кондиционирование. - М.: Стройиздат, 1992.
6. А.А. Захаров. Применение теплоты в сельском хозяйстве. - М.: Агропромиздат, 1986. - 288с.
7. Внутренние санитарно - технические устройства. В 3 ч. Ч. I. Отопление / В. Н. Богословский, Б. А. Крупнов, А. Н. Сканави и др.; под ред. И. Г. Староверова и Ю. И. Шиллера. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1990. - 344с.: ил.
8. Внутренние санитарно - технические устройства. В 3 ч. Ч. 2. Водопровод и канализация / Ю. Н. Саргин, Л. И. Друскин, И. Б. Покровская и др.; под ред. И. Г. Староверова и Ю. И. Шиллера. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1990. - 247 с.: ил.
9. Внутренние санитарно - технические устройства. В 3 ч. Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 2/Б. В. Баркалов, Н. Н. Павлов, С. С. Амирджанов и др.; под ред. Н. Н. Павлова и Ю. И. Шиллера. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1992. - 416 с.: ил.
10. К.Ю. Варягин . Справочное руководство по вентиляции газифицированных зданий. - М.: Стройиздат, 1986. - 235с.
11. Ю.П. Ильин, С.К. Шерьязов , Ю.И. Банников. Электроснабжение сельского хозяйства (сетевая часть): Учебное пособие. - Челябинск: ЧГАУ, 2006. 12. Л.Е. Лымбина, Н.Т. Магнитова. Отопление и вентиляция гражданского здания: Учебное пособие к курсовому проекту. Часть 1. Теплотехнический расчет конструкций. Теплоэнергетический баланс здания. - 2-е изд., перераб. и доп. - Челябинск: ЮУрГУ, 1998. - 49с.
13. Л.Е. Лымбина, Н.Т. Магнитова, И.С. Буяльская. Отопление и вентиляция гражданского здания: Учебное пособие к курсовому проекту. - Челябинск: ЧГТУ, 1994. - 32с.
14. Ю.П. Соснин, Е.Н. Бухаркин. Отопление и горячее водоснабжение индивидуального дома: Справочное пособие. - М.: Стройиздат, 1993. - 384с.: ил.
15. Отопление и вентиляция жилых зданий/Центр. науч. - исслед. и проект.-эксперим. ин-т инж. оборуд. - М.: Стройиздат, 1990. - 24 с.: ил.
16. Проектирование тепловой защиты зданий СП 23 - 101 - 2004. - М.: Стройиздат, 2004. - 140с.
17. Методические указания к разделу "Безопасность труда" в дипломных проектах. - Челябинск: ЧГАУ, 1994. 18. Стандарт предприятия проекты курсовые и дипломные общие требования к оформлению СТП ЧГАУ 2-2003. - Челябинск: ЧГАУ, 2003.
19. Г.А. Круглов, Р.И. Булгакова, Н.Т. Магнитова. Оформление текстовой и графической документации: Учебное пособие. - Челябинск, 2004. - 156 с.
20. Электротехническая компания "Флавир"/ Каталог электротехнической продукции, 2007.
21. Компания Wirbel/ Каталог циркуляционных насосов С.О., 2007.
22. Правило устройства электроустановок. - изд. 7-е, перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2003.
23. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений: РД 34.21,122-87/ Минэнерго СССР. - М.: Энегоатомиздат, 1989. 24. В.Т. Водяников. Экономическая оценка энергетики АПК: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. - М.: ИКФ "ЭКМОС", 2002. - 304с.
25. Компания "Данфосс"/ Каталог узлов управления вентиляционными установками, 2007.
26. Группа компаний ИНРОСТ/ Каталог котельного оборудования. - изд. 1-е., 2007.
27. Холдинг "ВЕСТА Трейдинг"/ Каталог все для ТеплоВодоСнабжения, 2006.
28. Автономные системы инженерного оборудования жилых домов и общественных зданий: Техническое решение. - М.: Торговый дом "Инженерное оборудование", 2001.
29. А.В. Бастрон, Т.Н. Бастрон, Я.А. Кунгс и др. Проектирование инженерных систем сельских жилых домов: Учебное пособие. - Красноярск: Красноярский Государственный Аграрный Университет, 2004. - 132 с.
Лебедев А.А.
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
834
Размер файла
1 468 Кб
Теги
poyasnitelnaya, zapiska
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа