Введение 8
1 Состояние вопроса и обоснование темы
1.1 Технико - экономическое обоснование темы проекта 10
1.2 Природно-климатическая характеристика района 12
1.3 Энергетическое состояние РК и перспектива
использования возобновляемых источников энергии 12
1.4 Виды источников энергии тепловых насосов 14
1.5 Теория тепловых насосов 17
2 Тепловой баланс дома 19
2.1 Планировка дома 19
2.2 Теплотехнический расчет наружных стен 21
2.3 Теплотехнический расчет пола первого этажа 24
2.4 Теплотехнический расчет чердачного перекрытия 25
2.5 Теплотехнический расчет световых проемов 26
2.6 Теплотехнический расчет наружных дверей 27
2.7 Определение потерь теплота наружными ограждениями здания 28
2.8 Потребность в теплоте на нагревание инфильтрующего воздуха 31
2.9 Расход теплоты на нагревание вентиляционного воздуха 33
2.10 Определение бытовых тепловыделений 34
2.11 Составление балансов тепла по помещениям
2.12 Расход тепла на нагрев воды для горячего водоснабжения
2.13 Необходимая мощность теплового насоса 36
3 Система отопления
3.1 Обоснование выбора системы отопления 36
3.2 Конструкция системы отопления 37
3.3 Предварительный тепловой расчет системы напольного отопления 39
3.4 Гидравлический расчет контуров системы напольного отопления 42
3.5 Выбор теплового насоса 44
3.6 Выбор резервного источника тепла 47
3.7 Источник низкотемпературного потенциала 47
3.8 Дополнительное оборудование вторичного контура ТНУ 57
3.9 Система автоматического регулирования 61
3.10 Выбор хладагента в системе ТНУ 66
4 Электроснабжение жилого дома
4.1 Определение расчетной электрической нагрузки на вводе 70
4.2 Выбор автоматических выключателей и УЗО 73
4.3 Выбор сечения кабеля 76
4.4 Выбор счетчика электрической энергии 78
5 Безопасность труда
5.1 Общая характеристика 79
5.2 Защитные мероприятия 80
5.3 Заземляющее устройство 80
5.4 Мероприятия по молниезащите 83
5.5 Устройство защитного отключения 84
5.6 Мероприятия по пожарной безопасности 88
5.7 Техника безопасности при работе с этиленгликолем
6 Технике - экономический расчет
6.1 Составление сметы капитальных вложений 89
6.2 Технико-экономическое сравнение различных вариантов
отопления 90
7 Экология 95
Заключение 97
Литература 99
Приложение
Системы теплоснабжения в Казахстане развивались длительное время централизованно, на основе строительства теплоэлектроцентралей, районных и квартальных котельных. Централизованное теплоснабжение требует прокладки разветвленной сети подземных теплопроводов, резко удорожающей строительство и усложняющей эксплуатацию систем, а также неприемлемо для индивидуальных домов, как правило из за значительной удаленности от теплоэлектроцентралей. Наиболее рациональными системами для множества частных жилых домов следует считать местные системы теплоснабжения. Для поддержания в различные периоды времени стабильных, комфортных температур воздуха в отапливаемых помещениях, процесс обогрева можно газифицировать, либо электрифицировать. Уровень газификации Костанайской области на 2013год составляет 54,7%. Обогревать электричеством - это не соизмеримые затраты даже для небольших индивидуальных домов, да и старые электросети порой не рассчитаны на такую большую нагрузку [1].
В Казахстане, как и в России, наконец пришло время энергоэффективных решений, а вместе с ним и пришло время тепловых насосов. В наших странах в ближайшие несколько лет будут развиваться технологии, которые давно показали себя на западе. Применение теплового насоса позволяет снизить расходы на электроэнергию примерно в четыре раза по сравнению с электрообогревом. Таким образом, при потреблении тепловым насосом, например 1 кВт электрической энергии, в зависимости от условий работы и конструкции теплового насоса, обеспечивается получение 3 - 5 кВт тепловой энергии. Производство и использование низкопотенциальной энергии не сопровождается экологическим ущербом, не загрязняются воздух, вода, почва. Однако при всех достоинствах, цена тепловых насосов на сегодняшний день, достаточно высока[2].
Современная система теплоснабжения должна быть автоматизирована. Автоматизация диктуется жизненной необходимостью и требованиями строительных норм и правил (СНиП). Автоматизация обеспечивает в различные периоды времени стабильные, комфортные или пониженные температуры воздуха в отапливаемых помещениях на уровнях, заданных самим потребителем, а также поддержание требуемой температуры горячей воды в системе горячего водоснабжения.
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, горячее и холодное водоснабжение, система вентиляции 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.
В выпускной квалификационной работе будет рассчитан тепловой баланс отдельно взятого дома, спроектированы система отопления, горячее водоснабжение и электрификация дома, выбран оптимальный источник низкопотенциального тепла, сделан подбор компрессорной установки и необходимого оборудования, а также проведем оценку экономической эффективности ТНУ (теплонасосной установки) относительно других источников энергии.
Применение возобновляемых источников энергии в наше время- одно из приоритетных направлений . Это энергия солнца, ветра, подземных и поверхностных вод и т.д. Преобразовать эту энергию до уровня, необходимого для теплоснабжения позволяет тепловой насос.
В дипломной работе был проанализирован опыт использования тепловых насосов в Казахстане, в России и за рубежом. Использование теплонасосных установок широко распространено во всем мире. В Казахстане, как и в России, применение источников низкопотенциальной энергии только начинает развиваться. Это направление перспективно в связи с тем, что устраняет недостатки традиционной энергетики, такие как увеличение энергетической, экономической и экологической эффективности.
Нами рассмотрена возможность теплоснабжения индивидуального дома с использованием теплового насоса. Тепловые потери рассчитываются путем составления теплового баланса жилого дома. Предлагаемый метод основан на методе расчета тепловых потерь через отдельные ограждающие конструкции с использованием коэффициента теплопередачи.
Тепловые насосы наиболее эффективно работают в системах низкотемпературного отопления, поэтому нами была выбрана для компенсации тепловых потерь напольная система отопления, включающая в себя тепловой насос и дополнительный источник - ТЭНовый водонагреватель, работающий в режиме как аварийного, так и пикового догрева.
Поскольку в Казахстане нет серийного выпуска ТН, по рекомендации Конструкторского Экспериментального предприятия «Лаборатория Вариаторов» г.Челябинск, занимающейся исследованиями в области холодильного оборудования, был выбран спиральный компрессорный агрегат Copeland ZH9.9KVE-TWD.
Источником низкопотенциальной энергии были выбраны водоносные скважины, также была рассчитана теплоотдача от теплоносителя и длина самих скважин . Расчет экономического эффект показал, что несмотря на то, что стоимость теплонасосного оборудования значительно превышает стоимость установки любого другого, экономия суммарных затрат существенна.
В разделе безопасность труда была рассмотрено устройство автоматического защитного отключения. Таким образом, использование теплонасосных установок совместно с напольным отоплением для автономного теплоснабжения в условиях Южного Урала и Северного Казахстана является возможным и экономически эффективным. Задачи, поставленные в данном дипломном проекте, выполнены. Спроектированные системы отопления и горячего водоснабжения, а также выбранное оборудование отвечает правилам техники безопасности, обеспечивает комфортный микроклимат помещений и является экономически оправданным.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
