Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Декабря 2014 в 23:50, контрольная работа
Жилые и общественные здания в нашей стране потребляют до 50 % тепловой энергии, получаемой от сжигания твердого и газообразного топлива. Поэтому сбережение теплоты, уменьшение ее расходов в зданиях, а следовательно, и экономия топлива является одной из важнейших народнохозяйственных задач.
1. Экономия теплоты на отопление 3
1.1. Снижение энергопотребности отопления здания 3
1.2. Повышение эффективности отопления здания 4
1.3. Теплонасосные установки для отопления здания 5
1.4. Экономия теплоты при автоматизации работы систем отопления 7
1.5. Прерывистое отопление зданий 9
1.6. Нормирование отопления зданий 11
2. Энергосбережение в системах отопления 14
2.1. Системы низкотемпературного отопления 14
2.2. Системы низкотемпературного отопления 17
2.3. Системы геотермального отопления 20
2.4. Системы отопления с использованием сбросной воды 22
3. Горячее водоснабжение; качество воды. Горячее водоснабжение квартиры 23
Библиографический список 27
Экономия теплоты, получаемая при переменном тепловом режиме, зависит не только от теплозащитных свойств ограждающих конструкций помещений, но и от тепловой мощности системы отопления. Применение переменного теплового режима при повышенных теплозащитных свойствах ограждений обеспечивает дополнительную экономию теплоты вследствие сокращения продолжительности натопов и даже устранения промежуточных натопов в условиях длительного охлаждения помещений в воскресные и праздничные дни. Продолжительность периода охлаждения может быть в этих случаях увеличена вследствие относительного повышения минимальной температуры воздуха в помещениях.Повышение тепловой мощности системы прерывистого отопления (по сравнению с мощностью постоянно действующей системы) при прочих равных условиях позволяет в еще большей мере экономить теплоту.
Общая экономия теплоты в течение отопительного сезона при прерывистом отоплении различных зданий составляет 20-30 % по сравнению с теплозатратами на постоянное отопление. Система прерывистого отопления может быть чисто воздушной, когда установки приточной вентиляции используются в предрабочий период времени для натопа в рециркуляционном режиме.
Более гибкой в эксплуатации является двухкомпонентная система комбинированного отопления. Такая система состоит из базисной (фоновой) части в виде водяного отопления (особенно при расположении рабочих мест близ световых проемов) и догревающей части – воздушного отопления для натопа. Водяное нерегулируемое отопление предназначено для постоянного использования с выравниванием теплонедостатка в различно расположенных помещениях здания. Воздушное отопление осуществляется установкой приточной вентиляции в рециркуляционном режиме, что ограничивает ее тепловую мощность при натопе. Расчет двухкомпонентной системы прерывистого отопления заключается не только в определении тепловой мощности ее частей, но и в выявлении расчетного режима ее работы. Такой расчет проводят в суточном разрезе при различной температуре (через 5 °С) наружного воздуха в течение отопительного сезона. Работу догревающей части системы отопления автоматизируют с программным управлением для выдерживания расчетного режима. На случай неожиданного резкого понижения температуры наружного воздуха в контрольных помещениях устанавливают датчики минимальной температуры. По сигналу от них включается допревающая часть системы отопления в дополнительный режим натопа помещений (например, на 10 °С). Эти же датчики используются в воскресные и праздничные дни.
Жилые здания в городах страны являются одним из основных потребителей теплоты в системах централизованного теплоснабжения. Важной технико-экономической и социальной задачей становится нормирование теплозатрат на отопление этих зданий при обеспечении теплового комфорта в помещениях. Нормирование теплоподачи в жилые здания делают с целью упорядочения расхода теплоты на отопление и обеспечения экономии теплоты в течение отопительного сезона путем сокращения бесполезных теплопотерь. Нормирование можно проводить на основе существующей структуры управления жилищным хозяйством городов, используя ее основные элементы: информационно-вычислительный центр, центральный, районные и оперативные диспетчерские пункты жилых микрорайонов.
При проведении нормирования теплоподачи сравнивают фактическое теплопотребление на отопление жилых зданий за некоторый установленный предшествующий период времени с расчетной теплопотребностью зданий. Сравнение делают с учетом действительных климатических условий в течение контрольного периода времени и теплотехнических особенностей жилых зданий в микрорайоне. При этом выявляют и устраняют причины несогласования фактических теплозатрат и нормы теплопотребления. Расчет нормы теплопотребления за контрольный период отопительного сезона (не менее месяца) для группы жилых домов, обслуживаемых одним центральным тепловым пунктом (ЦТП), выполняют в информационно-вычислительном центре (ИВЦ), При этом используют данные об обогреваемом объеме жилых зданий, числе людей, проживающих в этих зданиях, расчетной мощности системы горячего водоснабжения, времени работы нежилых объектов в микрорайоне и др., а также о фактических климатических условиях.
Норма теплопотребления складывается из расходов теплоты на отопление и горячее водоснабжение. Норму теплоподачи на отопление зданий устанавливают, исходя из суточной нормы, определяемой по формуле:
Qсут = (∑1N(qот.N∙VN))∙(tB.опт – tн.ср)
где N – число групп жилых зданий с отличающимися теплотехническими характеристиками; qот.N – удельный показатель теплозатрат на отопление данной группы зданий, кДж/(сутмЗ∙°С); VN - общий отапливаемый объем зданий данной группы, м3; tB.опт – оптимальная температура внутреннего воздуха в жилых зданиях, принимаемая по СниП; tн.ср – среднесуточная температура наружного воздуха по данным срочных измерений на ближайшей к ДТП городской метеостанции, °С.
Фактические теплозатраты зданий за контрольный период времени определяют по показателям теплосчетчиков (тепломеров), установленных на вводах городских теплопроводов в ЦТП. Контрольный период выбирают в начале отопительного сезона при температуре наружного воздуха выше расчетной для отопления. Проведению измерений должна предшествовать тщательная наладка системы отопления в ходе подготовки зданий к работе в условиях отопительного сезона. При недоиспользовании расчетной нормы теплопотребления (при отсутствии жалоб населения на недогревание помещений) устанавливают источники дополнительной экономии теплоты. Опыт экономной эксплуатации может быть распространен на другие жилые микрорайоны. Превышение фактических теплозатрат за контрольный период времени над расчетной нормой теплопотребления будет свидетельствовать о перерасходе теплоты и имеющихся в жилых зданиях скрытых резервах для ее экономии. Тогда на основании обследований и последующего анализа состояния наружных ограждений, тепловыделяющего и теплопотребляющего оборудования составляют перечень мероприятий по сокращению теплозатрат на отопление зданий микрорайона.
В ходе обследования зданий устанавливают состояние оборудования ЦТП, внутриквартальных тепловых сетей, индивидуальных тепловых пунктов, тепловой изоляции в зданиях, их ограждающих конструкций (стен, окон, перекрытий), входных дверей и лестничных клеток. При обследовании систем отопления зданий после их приведения в проектное состояние необходимо проверить:
В ходе обследования учитывают, что перерасход теплоты может сопровождаться сверхнормативным снижением температуры в отдельных помещениях, причинами чего может быть вертикальная и горизонтальная разрегулировка систем отопления. Подтверждением эффективности мероприятий, проводимых эксплуатирующими организациями по сокращению бесполезных теплопотерь, служит последовательное сокращение фактических теплозатрат по сравнению с нормируемой теплоподачей на отопление зданий.
Низкотемпературными называются системы отопления, температура теплоносителя на входе в которые не превышает 70 °С. В таких системах могут использоваться как традиционные, так и нетрадиционные теплоисточники, среди которых могут быть солнечная радиация, теплота уходящих газов и воздуха, низкопотенциальных сред (воды, воздуха). Низкотемпературные системы отопления до сих пор не получили широкого распространения в России, несмотря на их экономические преимущества. Препятствием для распространения является увеличенный расход металла вследствие развития площади нагревательных поверхностей. Системы низкотемпературного отопления подразделяют в зависимости от способа нагревания теплоносителя на однокомпонентные, имеющие однотипные теплоприготовительные установки, и комбинированные, имеющие две разнотипные теплоприготовительные установки (например, солнечная теплонасосная установка и электрический теплообменник).Системы низкотемпературного отопления по виду применяемого теплоносителя могут быть водяными, паровыми и воздушными.
Низкотемпературные системы водяного отопления выполняют, как правило, насосными, из-за незначительности действующего гравитационного давления. По своей конструкции они не отличаются от обычных систем водяного отопления. Из-за малого перепада температуры воды низкотемпературные системы водяного отопления устраивают, как правило, только двухтрубными и желательно с открытым расширительным баком, который хорошо изолируют и снабжают циркуляционной линией. При отсутствии чердака возможна также установка закрытого расширительного бака. Для удаления воздуха из систем с нижней разводкой предусматривают воздушную линию или воздушные краны непосредственно у отопительных приборов.
При использовании нетрадиционных теплоисточников периодического действия (солнечная энергия, сбросная теплота технологического процесса) в систему низкотемпературного водяного отопления включают теплоаккумуляторы с жидкими и твердыми заполнителями, а также теплоаккумуляторы, использующие теплоту фазовых превращений, или термохимические. В теплоаккумуляторах с жидкими и твердыми заполнителями (вода, незамерзающие жидкости – водный раствор этиленгликоля, глизаптин, гравий и др.) теплота накапливается за счет теплоемкости материала заполнителя. В фазовых теплоаккумуляторах накопление теплоты происходит при плавлении или изменении кристаллической структуры заполнителя, а высвобождение – при его твердении. В термохимических аккумуляторах теплота накапливается при прохождении эндотермических реакций и высвобождается при экзотермических. Конструктивно теплоаккумуляторы выполняют в виде металлических емкостей, используя серийно выпускаемые аккумуляторы систем горячего водоснабжения или расширительные баки систем отопления. В случае значительной сезонной неравномерности в поступлении теплоты от нетрадиционных теплоисточников (солнечная энергия, атмосферный воздух и др.) можно использовать фунтовые, скальные сезонные теплоаккумуляторы, подземные озера. Грунтовые теплоаккумуляторы устраивают путем закладки в грунт горизонтальных трубных регистров с шагом труб 1,5-2 м. В скальный массив теплоту подают по трубам в скважины, пробуренные вертикально или наклонно на глубину 10-50 м. В подземные озера или заполненные водой горные выработки теплоту подают через гладкотрубные регистры, помещаемые на дне, а отбирают через аналогичные по конструкции теплообменники вблизи поверхности.
В системах низкотемпературного парового отопления используют теплоту конденсации паров теплоносителя, что, как известно, способствует уменьшению площади отопительных приборов. В квартирной системе отопления с одним отопительным прибором возможно использование его в качестве конденсатора теплового насоса, что уменьшает бесполезные теплопотери. С увеличением тепловой мощности системы и числа отопительных приборов (особенно отключаемых) затрудняется отвод конденсата. В качестве теплоносителя используют пары низкокипящих жидкостей, так как при водяном паре и средней температуре 30 °С давление в системе потребовалось бы снизить до 0,0043 МПа, что технически сложно. Используют пары хладона, который не горюч, не взрывоопасен, не ядовит и не имеет запаха. Низкая температура твердения хладона исключает замерзание теплоносителя в системе. Кроме того, хладон химически устойчив и не вызывает коррозии металлов.
В низкотемпературных системах парового отопления регулирование теплоотдачи отопительных приборов осуществляют воздействием на давление пара, причем расчет ведется на давление, соответствующее максимально возможной температуре. Конденсат из приборов без конденсатоотводчиков самотеком возвращается в испаритель под воздействием подпора в мокрых конденсатопроводах. Низкотемпературные системы парового отопления устраивают двухтрубными горизонтальными и вертикальными, с верхней и нижней разводками. Для регулирования теплоотдачи отопительных приборов применяют паровые мембранные или игольчатые вентили.
Применение низкотемпературных систем воздушного отопления малоэффективно при незначительном перепаде температуры теплоносителя, который к тому же обладает малой теплоемкостью. Для одинаковой теплопередачи площадь теплообмена приходится увеличивать в 2-2,5 раза по сравнению с традиционными системами. Поэтому низкотемпературные системы воздушного отопления применяют только с искусственным побуждением движения воздуха и при малых мощности и протяженности систем. Их используют в основном для отопления одноквартирных домов, причем устраивают централизованное или местное нагревание воздуха для групп помещений или одного большого помещения. При малом перепаде температуры воздуха основным способом регулирования теплоподачи в помещение является количественное регулирование. В системах низкотемпературного воздушного отопления применяют теплоаккумуляторы с твердыми заполнителями – гравием или галькой, обращая серьезное внимание на их антисептическую обработку, предотвращающую развитие микробов на их поверхности. В настоящее время ведутся экспериментальные разработки по применению в системах низкотемпературного воздушного отопления теплоаккумулирующих насадок, использующих теплоту фазовых переходов, что значительно сокращает объем теплоаккумулятора.
В том случае, когда температура теплоисточника ниже температуры обслуживаемого помещения, а также для снижения расхода металла на нагревательные поверхности, в низкотемпературные системы отопления включают тепловой насос. Применяют тепловые насосы практически всех типов, однако наибольшее распространение получили компрессионные тепловые насосы, работающие на хладоне, что позволяет получить температуру конденсации 60-80 °С. Для получения более высокой температуры используют смеси хладонов различных марок. При использовании в низкотемпературных системах отопления с тепловыми насосами теплоисточников периодического действия теплоаккумуляторы устанавливают, как правило, в контур испарителя теплового насоса, что стабилизирует температуру испарения и способствует более эффективной работе теплового насоса. Тепловую мощность системы при этом регулируют, изменяя теплоотдачу теплового насоса. В системах, работающих от теплоисточников со стабильными параметрами (геотермальные воды), теплоаккумуляторы устанавливают в контуре конденсатора теплового насоса. Использование того или иного теплоисточника вносит специфику в конструкцию низкотемпературных систем отопления. В связи с этим рассмотрим подробнее особенности использования наиболее распространенных нетрадиционных и, плавным образом, возобновляемых источников тепловой энергии, учитывая расширение в будущем области их применения.