міністерствоосвіти і науки Україні
Запорізькадержавна інженерна академія
кафедраенергетичного менеджменту
КОНТРОЛЬНАРОБОТА
По курсу:В«Енергозбереження в технологічних установкахВ»
Тема:В«Багатоповерховий житловий будинок з автономним тепло-та гарячим водопостачаннямВ»
Виконавст. гр. ЕМ-10зм Балюлін А.Г.
Прийнявдоцент Лохматов А.Г.
р. Запоріжжя
2010
Типовий одиницею ЖКГє житловий будинок. Наприклад, п'ятиповерховий трехпод'ездний житловий будинок розмірами 15Г— 90 м з кількістю мешканців 225 чол. в м. Києві. Такий будинок єнайбільш характерним для великих і малих міст України. Витрата тепла дляопалення (180 днів) складає 0.493 ГДж/(м 2 в€™ рік), щовідповідає потужності опалення N від = 201,1 кВт. Нормагарячого водопостачання (ГВП) 105 л/(чол в€™ добу), яка відповідає N р.в. = 54,7 кВт.
Енергія сонячноїрадіації, що досягає поверхні землі в Києві становить 1387 кВт * год/м 2 за рік, за 6 теплих місяців - 1026 кВт * год/м 2 , а це 74% відзагальнорічний (за даними на 2000 рік). Очевидно, що для використання надлишку теплалітніх місяців у зимовий період необхідно довгострокове акумулюваннятеплоти. Для цього найкраще підходить грунтової масив, який забезпечуємайже повне вилучення теплової енергії. Акумуляція - розрядка здійснюєтьсяза допомогою системи грунтових теплообмінників, розміщених в свердловинах.При витяганні теплоти їх температура піднімається тепловими насосами (ТН) донеобхідного рівня. Т. до 26% загальнорічного надходження сонячної радіаціїдоводиться на 6 холодних місяців року, то має сенс використовувати і її.
Технічні рішеннявиглядають так (рис.1). Дах замінюється сонячними колекторами (СК) 1 і 2.
Колектори 9 встановлюються і на козирках даху (можливий варіант установки встіні). Під середньою секцією будинку розташовується система грунтовихтеплообмінників 5, які утворюють теплообмінний масив 6. Щоб зменшитиглибину буріння свердловин під теплообмінник можна встановити теплоізоляційнийщит 4. У підвальному приміщенні середньої секції будинку монтується распределяющаясистема пучка грунтових теплообмінників і необхідне насосне 7 ітеплонасосних 8 обладнання, а також цілодобова регулююча ємністьгарячого водопостачання (ГВП) 3.
Рис.1 Розріз житловогобудинку:
1,2,9 - сонячніколектори; 3 - ємність ситеми ГВП; 4 - теплоізоляційний щит; 5 - грунтовітеплообмінники; 6 - грунтовий акумулятор; 7 - гідравлічний насос; 8 -тепловий насос.
Принципова схематеплопостачання будинку (рис.2) поділяється на 3 підсистеми:
а) грунтовогоакумулювання, яке включає елементи обладнання 1-3-14-12-1;
б) розрядки акумулятораз елементами 1-14-12-1, яка забезпечує теплопостачання для опалення;
в) ГВП 3-4-5-15-3.
Перехід відакумулювання до розрядки і назад здійснюється управлінням регулюючими вентилям2 і 13. Ці підсистеми забезпечують функціонування системи опалення9-10-11-8-9 і системи ГВП 7-16-15-6-7.
Рис. 2 Схематеплопостачання житлового будинку:
1 - грунтовийакумулятор; 2 - регулюючі вентилі; 3 - сонячні колектори; 4 - ємкістьтеплосистеми ГВП; 5 - насос теплосистеми ГВП; 6 - ємність системи ГВП; 7 -система ГВП; 8 - ємність системи опалення; 9 - система опалення; 10 - насоссистеми опалення; 11 - тепловий насос системи опалення; 12 - насос системиакумулювання - розрядки; 13 - регулюючі вентилі; 14 - ємність системиакумулювання - розрядки; 15 - тепловий насос системи ГВП; 16 - насос системиГВП.
Для максимальноговитягання отриманої СК теплоти необхідно прагнути одержати температурупроміжного теплоносія рівній температурі навколишнього повітря. Тодімінімізуються втрати енергії в СК і його ККД визначається оптичноюпроникністю захисного скла (О· С.К = 0,826). Такий режимлегко досягається для систем прямого ГВП. Природно, що найбільш несприятливимє грудень, коли необхідно задіяти 1837 м 2 площі СК.Середньорічне значення частини енергії, що підводиться до ТН ГВП = 14,7 кВт, що майжев 4 рази менше необхідної.
Однак ГВП нерівномірнопротягом доби (див. рис. 3).
Рис. 3 Графік добовогоспоживання ГВ (у відсотковому співвідношенні до середньодобовим витраті на годину).
Обсяг регулюючоїємності в даному випадку повинен становити 10,2 м 3 , як правило його розподіляютьміж 2-ма або 3-ма ємностями.
Організація опаленняділиться на 2 подцикла - спочатку грунтове акумулювання теплоти впродовж6-ти теплих місяців, потім її витяг в опалювальний сезон з підвищенням температуридо необхідної тепловими насосами.
Найбільш ефективнийспосіб опалення - це система В«тепла підлогаВ» з температурою теплоносія 25 -35 В° С. Для забезпечення кінцевої температури теплоносія ок. 30 0 С достатньона виході з теплового насоса мати 35 0 С. тепловода постачання житловий будинок
Перший цикл - грунтовеакумулювання теплоти. Вихідна температура грунтового масиву порядку 10 про С.Кінцева температура основний області акумулювання може бути обмежена 40 0 С.Температурний напір акумулювання - розрядки близько В± 7 В° С і характер зміниблизький до лінійного, тоді площа СК для опалення повинна бути 1422 м 2 .З урахуванням ГВП при максимальному навантаженні площа СК повинна бути 1808 м 2 .
Після проведеннярозрахунків за методиками, підтвердженим емпірично виявилося, що витрата енергіїдля опалення майже в 10 разів менше від необхідного. Загальна енергоефективністьопалення та ГВП теплоавтономного будинку припускає зменшення споживанняенергії в 6 разів.
Більш того будинок є теплоавтономним , тобто не вимагає витрат теплової енергіїззовні і являє собою енергогенеруючий об'єкт. Надлишки тепловоїенергії в пікових завантаженнях можуть передаватися наступним (по тепломережі)споживачам, які мають недолік теплової енергії.
Техніко-економічнийаналіз показує, що середній термін окупності 3,96 року (стабільність -криза), тобто через 4 роки цей проект буде давати щорічний прибуток 880 тис.грн. на період дії В«зеленого тарифуВ» (бл. 10 років) в цінах 2008 року.
