Реконструкция системы теплоснабжения детского сада на о. Русский на основе возобновляемых источников энергии

Конищева Анастасия Владимировна

Реконструкция системы теплоснабжения детского сада на о. Русский на основе возобновляемых источников энергии

магистерская диссертация по направлению подготовки : 08.04.01 - Строительство

Строительство. Архитектура

Диссертации

Вуз: Дальневосточный федеральный университет (ДВФУ)

ID: 5b8eda497966e1073081be93

UUID: 16e45f10-92a5-0136-bd62-525400005860

Язык: Русский

Опубликовано: около 6 лет назад

Просмотры: 194

Конищева Анастасия Владимировна

Источник: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет»

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 5,6 МБ

Поделиться работой

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» Инженерная школа Кафедра инженерных систем зданий и сооружений Конищева Анастасия Владимировна РЕКОНСТРУКЦИЯ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ДЕТСКОГО САДА НА О.РУССКИЙ НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА по образовательной программе подготовки магистров по направлению подготовки 08.04.01 «Строительство» «Теплогазоснабжение населенных мест и предприятий» г. Владивосток 2018

Студент Руководитель ВКР _профессор, к.т.н._ ___________________ (должность, ученое звание) (подпись) «_____» ________________ 20____г. ____________________ А.С. Штым _ (подпись) (ФИО) «______»________________20___г. «Допустить к защите» Руководитель ОП канд.техн.наук, доцент (ученое звание) Назначен рецензент главный специалист систем теплоснабжения и вентиляции___ ООО «ПКК «Модерн инжиниринг_____ системс»____________________________ (ученое звание) ___________ ____ И.А. Журмилова_____ (подпись) (ФИО) _________________ А. А. Журмилов_ (подпись) «______»________________ 20____г (ФИО) «______»________________20___г Зав. кафедрой канд.техн.наук, доцент_ (ученое звание) ___________ (подпись) __ А.В. Кобзарь (ФИО) _ «______»________________ 20____г Защищена в ГЭК с оценкой ______________ Секретарь ГЭК ____________ ____ Н.С. Ткач _____ (подпись) (ФИО) «_____» ________________ 20____г. 2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА Кафедра инженерных систем зданий и сооружений ЗАДАНИЕ на выпускную квалификационную работу магистра студенту (ке) Конищевой Анастасии Владимировне группы (фамилия, имя, отчество) М3219б на тему: Реконструкция системы теплоснабжения детского сада на о. Русский на основе возобновляемых источников энергии Вопросы, подлежащие разработке (исследованию): 1. Аналитический обзор работ, посвященных использованию возобновляемых источников энергии. 2. Обзор нетрадиционных источников энергии, а именно солнечных коллекторов и тепловых насосов. 3. Обоснование применения солнечной установки. 4. Определение тепловой нагрузки существующих систем микроклимата в помещениях детского сада. 5. Расчеты для инженерных систем детского сада при использовании возобновляемых источников энергии. 6. Разработка схемы теплоснабжения и холодоснабжения на основе возобновляемых источников энергии. 7. Техникоэкономические показатели трех вариантов реконструкции источников теплоснабжения на основе возобновляемой энергии. Перечень графического материала: 1. Система отопления детского сада. 2. Система горячего водоснабжения детского сада. 3. Аксонометрическая схема системы отопления и горячего водоснабжения детского сада. 4. Система вентиляции детского сада. 5. Система теплого пола для игровых помещений детского сада. 6. Система кондиционирования. 7. Индивидуальный источник теплоснабжения. 8. Геотермальный теплообменник и солнечные коллектора. 9. Графики технико-экономических показателей. Основные источники информации и прочее, используемые для разработки темы Имеющиеся планы детского сада разработанны ООО «Энергосервис МКТ» Срок представления работы « » 20__ г. Дата выдачи задания « 20__ г. Руководитель ВКР Задание получил » (должность, уч.звание) ________________ (подпись) ________________ (подпись) (и.о.ф) (и.о.ф) 3

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА Кафедра инженерных систем зданий и сооружений ГРАФИК подготовки и оформления выпускной квалификационной работы студенту (ке) Конищевой Анастасии Владимировне (фамилия, имя, отчество) группы М3219б на тему: Реконструкция системы теплоснабжения детского сада на о. Русский на основе возобновляемых источников энергии. № п/п 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9 10 11 12 Выполняемые работы и мероприятия Глава 1. Аналитический обзор работ посвященных использованию возобновляемых источников энергии Глава 2. Теоретические предпосылки к использованию солнечных коллекторов и тепловых насосов и обоснование применения солнечной установки Глава 3. Определение тепловой нагрузки существующих систем микроклимата в помещениях детского сада Глава 4. Расчеты для инженерных систем детского сада при использовании возобновляемых источников Глава 5. Разработка схемы теплоснабжения и холодоснабжения на основе возобновляемых источников энергии Глава 6. Технико-экономические показатели трех вариантов реконструкции источников теплоснабжения на основе возобновляемой энергии Заключение. Список литературы Составление введения Написание автореферата и его оформление Оформление пояснительной записки, Сбор подписей. Получение отзыва. Получение рецензии. Оформление презентации Проверка на плагиат Предзащита ВКР Срок выполнения До 20.01.2018 Отметка о выполнении До 04.02.2018 До 01.03.2018 До 03.04.2018 До 05.05.2018 До 01.06.2018 До 05.06.2018 До 15.06.2018 До 25.06.2018 До 25.06.2018 До 18.06.2018 До 5.06.2018 4

Руководитель ВКР Задание получил (должность, уч.звание) ________________ (подпись) ________________ (подпись) (и.о.ф) (и.о.ф) 5

Аннотация Целью данной диссертации является повышение эффективности работы системы теплоснабжения детского сада на о. Русский за счет возобновляемых источников энергии, при использовании солнечных коллекторов в комбинированной схеме с тепловым насосом. В работе выполнен анализ существующих типов оборудования, использующих возобновляемые источники энергии (тепловые насосы и солнечные коллектора). Определена тепловая нагрузка существующих систем микроклимата в помещениях детского сада, на основании этого выполнены использовании расчеты для возобновляемых инженерных источников систем энергии. детского сада Запроектирована при и разработана схема солнечной установки для детского сада. Данный проект реализован и внедрен. Для улучшения комфортных условий и снижения эксплуатационных затрат, запроектирована схема обеспечения тепло- и холодоснабжения на базе солнечных коллекторов и теплового насоса. Произведен технико-экономический расчет трех вариантов инвестиций в создание установки тепло- холодоснабжения для детского сада. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы из 52 источников и приложений. Работа изложена на 152 страницах и 9 плакатах, содержит 40 рисунков и 23 таблиц. 6

Annotation The aim of this thesis is increasing of the kindergarten’s heating system efficiency on the Russian Island by renewable energy sources, using solar collectors in a combined scheme with a heat pump. Working analysis of the existing equipment types which use renewable energy sources (heat pumps and solar collectors) has been carried out. The thermal load of the existing microclimate systems in the premises of the kindergarten has been determined; on the basis of this, calculations have been made for the engineering systems of the kindergarten using renewable energy sources. The scheme of a solar installation for a kindergarten has been designed and developed. This project is realized and implemented. A scheme for providing heat and cold supply based on solar collectors and a heat pump was designed to improve comfort conditions and reduce operating costs. The technical and economic calculation of three investment options for the kindergarten’s construction of a heat and cold supply has been carried out as well. The thesis consists of an introduction, six chapters, a conclusion and a list of literature from 52 sources and applications. The work is presented on 152 pages and 9 posters, contains 40 drawings and 23 tables. 7

Введение Актуальность темы. Потребление энергии в нашей стране, неуклонно возрастает и, прежде всего для создания комфортных условий в помещениях зданий и сооружений. В настоящее время всё большую популярность набирают установки для тепло- и холодоснабжения, работающие на возобновляемых источниках энергии, а именно, энергии солнца и тепла земли. Такие установки способны работать как по отдельности, так и совместно, что значительно повышает их эффективность. Для климатических условий города Владивостока и Приморского края применение таких гибридных установок на базе возобновляемых источников энергии становится особенно актуально, так как в данном регионе наблюдается большое количество солнечных дней в году, использовав которые, можно значительно сократить потребление органического топлива и снизить количество вредных выбросов в окружающую среду. Поиск экологически безопасных, возобновляемых и экономически выгодных источников энергии является актуальной проблемой на сегодняшний день. На о. Русский расположено четыре детских сада, имеющих индивидуальные твердотопливные котельные. воздуха (+ При нормативном значении температуры наружного ) в детских садах перестают работать котельные и отключают системы отопления, поэтому микроклимат в помещениях особенно в утренние часы не соответствует нормам [1]. В данном проекте рассмотрена возможность использования солнечных коллекторов и теплового насоса для отопления и горячего водоснабжения в детском саду № 81 в г. Владивостоке, о. Русский, пос. Экипажный. Одной из основных причин раннего завершения отопительного периода на о. Русский являются большие эксплуатационные затраты на индивидуальный тепловой источник, которым является твёрдотопливный котел для отопления и электрический водонагреватель для горячего водоснабжения. Поэтому для обеспечения требуемой тепловой нагрузки на систему отопления и горячего 8

водоснабжения, предлагается использовать в качестве источника энергии солнечные коллекторы и тепловой насос. Цель и задачи исследования. Цель работы: повышение эффективности работы системы теплоснабжения детского сада за счет возобновляемых источников энергии, при использовании солнечных коллекторов в комбинированной схеме с тепловым насосом. Задачи, которые надо решить для достижения поставленной цели:  Выполнить анализ существующих типов оборудования, использующих возобновляемые источники энергии (солнечные коллектора и тепловые насосы).  Обосновать возможность применения солнечной установки на основе графиков температур наружного воздуха г. Владивостока.  Произвести поверочный расчет системы отопления.  Запроектировать систему теплого пола для игровых помещений; а также систему фанкойлов для игровых помещений и спален, чтобы использовать солнечные коллектора и тепловой насос.  Произвести расчет системы горячего водоснабжения.  Запроектировать систему вентиляции с механическим побуждением и рекуперацией тепла.  Произвести расчет теплопотерь здания по второму этапу энергосбережения.  Запроектировать схему обеспечения тепло- и холодоснабжения на базе солнечного коллектора и теплового насоса.  Произвести технико-экономический расчет инвестиций в создание установки тепло- холодоснабжения на базе солнечного коллектора и теплового насоса. Объект исследования – системы тепло- холодоснабжения и горячего водоснабжения в помещениях детского сад № 81 в г. Владивостоке, о. Русский, пос. Экипажный. Методы исследования – в работе используются теоретические и аналитические методы исследования. 9

Научная новизна данной работы заключается в оптимизации работы системы отопления и горячего водоснабжения при снижении температур наружного воздуха в переходный период, и создание в детском саду комфортных условий за счет использования возобновляемых источников энергии, а именно солнечных коллекторов в комбинированной схеме с тепловым насосом. Практическое значение результатов работы:  Проведен сравнительный анализ по технико-экономическим параметрам различных вариантов теплоснабжения здания;  Разработан проект теплоснабжения детского сада на основе солнечных коллекторов в комбинированной схеме с тепловым насосом. Публикации. Опубликованы статьи в электронных изданиях «Молодежь и научно-технический прогресс 2016», «Молодежь и научно-технический прогресс 2017». Сделан доклад на региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и научно-технический прогресс» -2016. 10

Глава 1. Аналитический обзор работ, посвященных использованию возобновляемых источников энергии 1.1 Научные работы, посвященные солнечным коллекторам Большое количество научных работ посвящено исследованиям в области нетрадиционной энергетики и повышению эффективности систем с возобновляемыми источниками энергии. В работе Томаша Юда рассмотрены способы определения эффективности работы солнечных коллекторов и водонагревательных установок в климатических условиях Польши и разработана методика их тепловых испытаний [2]. Проведены натурные испытания теплотехнических характеристик солнечного коллектора с оценкой возможности квазистационарных их проведения методик по с использованием теплотехническим существующих испытаниям солнечного коллектора в климатических условиях Польши. Разработана инженерная методика оценки эффективности работы солнечной водонагревательной установки в различных регионах исследований Польши, солнечной методики проведения водонагревательной установки экспериментальных и определения эффективности её работы в других регионах страны. Для проведения натурных испытаний тепловых характеристик солнечного коллектора и определения эффективности работы солнечной водонагревательной установки в климатических условиях г. Кракова, создан экспериментальный теплогидравлический стенд. Получены универсальные уравнения суточных производительностей солнечной водонагревательной установки в зависимости от дневных сумм солнечного излучения для отдельных месяцев и периодов времени, которые позволили провести расчет суточных производительностей солнечной водонагревательной установки для других регионов Польши. По результатам исследования установлено, что солнечные водонагревательные установки могут активно использоваться в климатических условиях различных регионов Польши и на основе технико-экономического 11

анализа рассчитан срок окупаемости таких установок, что позволяет сделать вывод о необходимости их внедрения. В 2006 году Трошкина Г.Н. представила кандидатскую диссертацию тему: на «Математическое моделирование процессов теплообмена в системе «солнечный коллектор – аккумулятор тепла»» [3]. Целью данной работы является разработка методики прогноза тепловой производительности систем солнечного отопления и горячего водоснабжения с учетом местных метеоусловий. Автором получены:  формула для расчета результирующей энергетической освещенности наклонной поверхности с учетом облачности;  формулы для расчета теплопроизводительности солнечных коллекторов с учетом диффузного излучения, учитывающие зависимость коэффициента пропускания от угла наклона;  формулы для расчета потерь тепла в грунт за сутки через боковые стены и дно аккумулятора тепла. Экспериментально исследованы теплоизоляционные свойства прозрачной сотовой теплоизоляции для применения в конструкции солнечных коллекторов, в результате чего было установлено, что данный материал дает возможность наиболее эффективно использовать солнечную энергию. Разработан нестационарный метод расчета аккумулятора тепла и выполнен расчет теплопотерь из заглубленного межсезонного аккумулятора тепла в одномерном приближении. А с помощью разработанного комплекса программ выполнено полное компьютерное моделирование процессов теплообмена в системе «солнечный коллектор – аккумулятор тепла». В диссертации использования Чудинова Д. М. на тему: «Определение эффективности солнечных систем теплоснабжения», разрабатывалось теоретическое и экспериментальное обоснование эффективности использования солнечных систем теплоснабжения [4]. Основная идея – экспериментальное исследование зависимости доли тепловой мощности системы теплоснабжения здания, обеспечиваемой за счет солнечной энергии, от конструктивных параметров 12

(площади солнечного коллектора, угла его наклона к горизонту, объема бакааккумулятора). В результате чего получены уравнения, позволяющие рассчитывать эффективность систем солнечного теплоснабжения, в зависимости от конструктивных характеристик составляющих эту систему. Автор в этой работе предлагает усовершенствование, за счет подбора оптимальных площадей к объему бака-аккумулятора, выставление оптимального угла наклона панелей к горизонту на основании полученных уравнений. Однако поступление солнечной радиации на солнечный коллектор в утренние и вечерние часы не зависит от конструктивных параметров, составляющих систему сбора солнечной теплоты, и в эти периоды дня, а также в периоды пасмурных дней и зимнего времени года КПД таких систем будет невелик. В работе Сулейманова М. Ж. разработан и создан экспериментальный теплогидравлический стенд для проведения теплотехнических испытаний солнечных коллекторов и солнечных водонагревательных установок (СВУ) по отечественным возможности и международным использования стандартам известных [5]. методик Апробация натурных и оценка испытаний в климатических условиях г. Москвы, а также разработка новых конструкций солнечных коллекторов и солнечных водонагревательных установок с применением новых материалов (теплостойкие пластмассы) и проведение их испытаний с использованием отобранных методик. В своей работе автор сделал упор на сравнительный анализ спектральных характеристик поликарбоната и стекла, благодаря которому показал целесообразность использования полимерных материалов в качестве светопрозрачных покрытий солнечных коллекторов. Разработаны новые конструкции плоских солнечных коллекторов и солнечных водонагревательных установок из теплостойких и стойких к ультрафиолету пластмасс, эффективно преобразующих энергию солнечного излучения в теплоту. Одни из привлекательных факторов солнечных коллекторов из полимерных материалов – это снижение удельного веса до 7-8 кг/м2 и удельной стоимости до 6070 $/ м2 при сохранении относительно высоких показателей их теплотехнического совершенства. 13

Для тепловых исследований солнечных коллекторов и солнечных водонагревательных установок в натурных условиях г. Москвы разработан и создан экспериментальный стенд, который также дает возможность организации сертификационных испытаний гелиотехнического оборудования отечественных производителей. В диссертации Гричковской Н. В. на тему: «Оценка потенциала солнечной энергии для разработки энергоэффективных зданий в условиях муссонного климата» выполнено исследование потенциала солнечной энергии на основе увеличенного объема информационной базы данных для учета его при разработке энергоэффективных зданий в условиях муссонного климата на примере территории юга Дальнего Востока России [6]. Автором выявлены климатические характеристики, используемые в гелиотехнических расчетах различных типов солнечных преобразователей, а также закономерности пространственно-временного распределения основных составляющих радиационного режима, с помощью статистических методов обработки информации. Предложены практические рекомендации для проектирования энергоэффективных зданий и систем горячего водоснабжения в различных районах юга Дальнего Востока. Также рассчитана экономическая целесообразность проектирования солнечных водонагревательных установок и оценен срок окупаемости данных систем для континентальных районов и побережья юга Дальнего Востока. Целью работы Бегдая С. Н. на тему: «Повышение тепловой эффективности одноэтажных зданий с гелиоколлектором» является – повышение теплозащитных характеристик ограждающих конструкций зданий и не рабочих поверхностей коллектора [7]. Основная идея работы состоит в применении рациональной толщины теплоизоляционного материала с внешней стороны ограждающей конструкции здания, для снижения потерь теплоты из помещения и уточнения рациональной толщины теплоизоляционного материала нерабочих поверхностей гелиоколлекторов в условиях Краснодарского края. 14

Повышения теплоизоляционного слоя солнечного коллектора приведет к снижению коэффициента тепловых потерь F(UL) и увеличит КПД солнечного коллектора. Однако КПД всей системы увеличится не значительно, ввиду наступления периодов малой активности солнечной радиации. В диссертации Матвеева А.В. на тему: «Методика определения энергетической эффективности гелиоводонагревательных систем с плоскими коллекторами» выполнено [8]:  комплексное исследование технических характеристик типового плоского солнечного коллектора;  систем создание на его основе математической модели, описывающей работу солнечного горячего водоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя, позволяющей определить их производительность;  энергетический и экономический анализ эффективности работы водогрейной гелиоустановки для ряда регионов РФ. Автором проведены исследования эффективности плоского солнечного коллектора с принудительной циркуляцией теплоносителя при искусственном освещении, получена гидравлическая характеристика солнечного коллектора с каналами овального профиля при движении теплоносителя в диапазоне Re от 25 до 270. На основе обобщения теоретических и опытных данных, а также многолетней информации натурных исследований автором разработано уравнение, позволяющее определить приход солнечной энергии и эксергии на поверхность солнечного коллектора, обращенного на юг, юго-восток в любой момент времени в течение суток, также разработана методика сезонной и годовой энергетической и эксергетической производительности солнечных водогрейных гелиоустановок. На основании эксперимента, разработанной математической модели и мониторинга солнечной обстановки выполнен энергетический и эксергетический анализ эффективности водогрейной гелиоустановки с естественной циркуляцией теплоносителя в зависимости от энергетического потенциала территорий РФ. 15

1.2 Научные работы, посвященные тепловым насосам В работах Ададурова Е.А. изучаются вопросы повышения эффективности использования аккумуляторов теплоты с возобновляемыми источниками энергии [9]. Разработаны основы долго- и краткосрочного аккумулирования теплоты для систем, основанных на использовании альтернативных источников энергии, математическая модель теплообмена между теплоносителем и породой подземного аккумулятора. Выполнен расчет процесса теплообмена в аккумуляторе с пористой матрицей типа «гравий». Методом численного моделирования определены поля температур в процессе зарядки и разрядки. Выполнены расчеты ряда режимных вариантов систем аккумулирования теплоты с твердым теплоаккумулирующим материалом грунтовых аккумуляторов теплоты. Целью работы Пустовалова С.Б. является создание высокоэффективных водонагревателей (газоохладитель, ГО ТНСО2) тепловых насосов ТНСО2, работающих на диоксиде углерода (R744) в качестве рабочего вещества. Автором определены основные особенности работы и требования к ГО ТНСО2; предложены конструкции ГО ТНСО2 малой и большой тепловой мощности. Разработана методика расчета реальных ГО ТНСО2 [10]. Вопросы тепло- и массопереноса в контактных конденсаторах пароводяных тепловых насосов рассмотрены в работе Виноградова Д.В. [11]. Задача исследования заключается в разработке рекомендаций и обоснованных методов расчета контактных конденсаторов пароводяных тепловых насосов с регулярной плоскопараллельной насадкой с турбулизаторами. В ходе исследований были получены опытные данные, для аппарата с плоскопараллельной насадкой с турбулизаторами, по сопротивлению двухфазного потока при орошении и тепломассобмену при конденсации водяного пара в отсутствии неконденсирующихся газов. Результаты этих данных обобщены критериальными зависимостями, на основе которых разработана методика расчета конденсаторов пароводяных тепловых насосов, при конденсации водяного пара, в отсутствии неконденсирующихся газов. 16

В диссертации (2006 год) Петракова Г. Н. рассмотрена тема повышения эффективности работы теплового насоса в системах теплоснабжения за счет модернизации конденсатора [12]. Целью работы является повышение эффективности теплового насоса за счет оптимизации термодинамического цикла и усовершенствования конструкции теплового насоса, создание инженерной методики расчета оптимального распределения тепловой нагрузки между основным и пиковым источниками теплоты в системах теплоснабжения. Автором проведен анализ термодинамического цикла теплового насоса на основе эксергетического метода, в ходе которого было выявлено, что наибольшие технические потери эксергии возникают в конденсаторе и составляют 10,4% всех потерь эксергии в тепловом насосе и 34,7% от суммарных технических потерь эксергии во всех его элементах. В связи с этим разработаны принципиальная схема двухцелевого теплового насоса и конструкция его конденсатора, отличающегося тем, что он состоит из двух теплообменников, предназначенных для охлаждения перегретых паров рабочего тела и их последующей конденсации. Также автором разработана инженерная методика расчета и оптимизации децентрализованных систем теплоснабжения на базе теплового насоса и двухцелевого теплового насоса, в которой в качестве целевой функции принят расход топлива, а в качестве параметров оптимизации – температура конденсации рабочего тела. В 2006 году Дуванов С. А. представил кандидатскую диссертацию на тему: «Исследование работы тепловых насосов на режимах, отличных от номинального, при сохранении выходных параметров» [13]. В работе Дуванова С. А. выполнено исследование работы тепловых насосов на режимах, отличных от номинального, при сохранении выходных параметров. Проведено обобщение термодинамических, технических и технико-экономических характеристик отечественных и зарубежных тепловых насосов с целью анализа свойств теплового насоса на режимах, отличных от номинального. Произведено обоснование энергетической модели работы тепловых насосов на основе системы уравнений, которая позволяет определить все основные параметры теплового насоса. В модели учтены: 1.Тепловые балансы теплообменников горячего и холодного теплоносителей; 17

2. Энергетические преобразования в тепловом насосе; 3.Соотношение между верхней и нижней абсолютной температурами рабочего вещества и действительным коэффициентом преобразования; 4. Потери в цикле и компрессоре, и определенные дополнительные условия. На основе данной модели разработаны варианты работы тепловых насосов на режимах, отличных от номинального, при сохранении выходных параметров – тепловой мощности и температуры горячего теплоносителя, и получены зависимости. В некоторых работах исследования посвящены усовершенствованию схем систем, использующих возобновляемые источники энергии. В работе Маринченко А.Ю. на тему: «Оптимизационные исследования комбинированных теплопроизводящих установок с тепловыми насосами» решены следующие задачи [14]: 1.Разработана установки с методика оптимизации пакомпрессионным тепловым параметров насосом, теплопроизводящей учитывающая ее функционирование в течение расчетного периода с переменной тепловой нагрузкой; 2.Разработаны математические модели комбинированных теплопроизводящих установок с тепловым насосом, использующих в качестве низкопотенциального источника теплоту сбросной воды и наружного воздуха, ориентированных на конструкторские и поверочные расчеты; 3.Исследование и оптимизация технико-экономических показателей установок. Для построения математических моделей технологических схем комбинированных теплопроизводящих установок, автор использовал программновычислительный комплекс «Система машинного построения программ» (СМПП). Основными параметрами для разработки методики оптимизации комбинированных теплопроизводящих установок на базе теплонасосных установок были приняты: давление рабочего тела теплонасосных установок на входе и выходе компрессора, концевые температурные напоры в конденсаторе и 18

испарителе теплонасосных установок, расход органического топлива или электроэнергии на пиковом источнике тепла и др. Разработанный автором методологический подход может быть применен как на стадии проектирования новых, так и при реконструкции существующих систем теплоснабжения и теплоисточников. С помощью данной методики и разработанных математических моделей возможно проведение технико-экономических исследований комбинированных теплопроизводящих установок с тепловыми насосами с учетом региональных особенностей. Основная цель работы Буртасенкова Д. Г. - решение вопросов повышения качества и эффективности централизованного теплоснабжения путём использования тепловых насосов [15]. Для решения данных вопросов автор разработал комбинированную теплоснабжающую установку, включающую в себя тепловые насосы и ветроэнергетические установки. Для повышения эффективности централизованного теплоснабжения и экономии энергоресурсов на энергогенерирующих предприятиях предлагается использовать комбинированную работу абсорбционного теплового насоса с ветроэнергетической установкой, расположенных непосредственно на теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и включенных в основной цикл. Для оптимизации режимов работы комбинированной теплоснабжающей установки был проведен эксергетический анализ. Также усовершенствован способ регулирования температуры прямой сетевой воды, отпускаемой на нужды теплоснабжения, учитывающий скорость ветра в реальный момент времени. Научные работы, посвященные комбинированным схемам. 1.3 Бутузов В. А. в своей работе исследует повышение эффективности систем на основе возобновляемых источников [16]. Научная новизна заключается в разработке методологии циклического регулирования систем геотермального отопления по температурам наружного и внутреннего которой обеспечивает существенную экономию воздуха, применение теплоносителя. Автором предложены методы определения себестоимости солнечного коллектора, его энергетической окупаемости, применение которых позволяет разработать 19

конструкцию солнечного коллектора с оптимальным соотношением его цены и энергетической эффективности. Конструкция такого солнечного коллектора разработана и произведена совместно с Ковровским механическим заводом (КМЗ), выпущено 2300 шт. солнечного коллектора для работы в Краснодарском крае. Повышение эффективности системы теплоснабжения с помощью тепловых насосов Бутузов В.А. предлагает осуществить за счет циклического регулирования работы теплового насоса, где источником теплоты для такой системы будет являться скважинное поле закрытого типа или несколько скважин открытого. Однако автор не взял во внимание то, что для устройства скважин необходимы большие затраты на бурение, что в два раза увеличивает стоимость такой системы. А так как протяженные петли грунтового теплообменника, подразумевают установку циркуляционного насоса с повышенной мощностью, то увеличивается и потребляемая электрическая энергия, а вместе с ней и эксплуатационные затраты. В результате чего устройство таких систем теряет привлекательность у потребителей. При высокой интенсивности солнечной радиации (что характерно для Краснодарского края) коллектор такого типа способен производить большое количество теплоты при оптимальном соотношении цены и эффективности. Однако, в условиях низкой плотности солнечной радиации, работа его является не эффективной в сравнении с другими моделями солнечного коллектора. В работе Сотниковой К.Н. теплоснабжения, сочетающие на тему: «Комбинированные системы традиционные и возобновляемые источники энергии» [17]. Разработаны схемы комбинированных систем теплоснабжения и представлено решение многоплановой задачи, заключающейся в разработке методики для определения эффективности применения комбинированных систем теплоснабжения, путем оптимизации работы традиционных источников теплоты, выполненной из условия обеспечения минимального расхода топлива на теплоисточниках. Обоснование комбинированной тепловой схемы системы теплоснабжения проведено на основании исследования взаимосвязи тепловых потоков от систем массового обслуживания и элементов грунтового и солнечного источников теплоты 20

с разработкой и решением математических моделей по расчету тепловых потоков от них, путем математического описания процессов теплопоступления от тепловых блоков. Расчет теплопоступлений от грунтового источника теплоты, являющегося основным альтернативным источником теплоснабжения, проведен на основании разработки и решения математической модели температурного поля грунтовой скважины, что позволило получить расчетную зависимость теплового потока, воспринимаемого испарителем грунтового источника теплоты. Полученная расчетная методика температурных полей является новой и учитывает физические и влажностные особенности грунтов, что позволяет использовать ее при расчете теплообмена в скважинных полях с различной глубиной залегания. Математическое описание преобразователей солнечной энергии и трансформаторов потенциала возобновляемого источника энергии выбрано традиционным и коррелируемым с функциональной моделью комбинированной системы теплоснабжения. Однако в работе не учтено тепловое воздействие массива грунта, определяющее шаг скважин в грунтовом теплообменнике и не отражено влияние степени промерзания массива грунта на эффективность работы этих систем. Из аналитического обзора сделан вывод, что данная работа является актуальной. Использование возобновляемых источников позволяет экономить органическое топливо и является безопасным для окружающей среды. Наиболее приемлемы, для климатических условий объекта проектирования, являются солнечные коллектора и тепловые насосы, а также их комбинация. 21

Глава 2. Теоретические предпосылки к использованию солнечных коллекторов и тепловых насосов и обоснование применения солнечной установки 2.1 Солнечные коллектора Энергия солнца является источником жизни на нашей планете, она может быть преобразована в теплоту или холод, движущую силу и электричество. Солнечная радиация - это электромагнитное излучение, сосредоточенное в основном в диапазоне волн длиной 0,28…3,0 мкм. Солнечный спектр состоит из: - ультрафиолетовых волн длиной 0,28…0,38 мкм, невидимых для наших глаз и составляющих приблизительно 2 % солнечного спектра; - световых волн в диапазоне 0,38… 0,78 мкм, составляющих приблизительно 49 % спектра; - инфракрасных волн длиной 0,78…3,0 мкм, на долю которых приходится большая часть оставшихся 49 % солнечного спектра. [18] Остальные части спектра играют незначительную роль в тепловом балансе Земли. Солнечное излучение в атмосфере Земли делится на так называемое прямое излучение и на рассеянное на частицах воздуха, пыли, воды, и т.п., содержащихся в атмосфере. Их сумма образует суммарное солнечное излучение. Солнечное излучение (глобальное) (Globaltot) вычисляется как сумма прямого (Dirtot) и рассеянного (Diftot) излучения всех секторов солнечного освещения и воздушного пространства, соответственно. [19] Globaltot = Dirtot + Diftot (2.1.1) Количество энергии, падающей на единицу площади в единицу времени, зависит от ряда факторов: широты, местного климата, сезона года и угла наклона поверхности по отношению к Солнцу. 22

Величина, измеряемая количеством световой энергии, падающей на единицу поверхности тела за одну секунду, называется освещенностью [20]: (2.1.2) ,[Лк] Где: t – время, [с]; S - площадь тела, [м2]; - световая энергия [Лм*с]; Ф – световой поток, [Лм]. Количество солнечной энергии, падающей на поверхность Земли, изменяется вследствие движения Солнца. Эти изменения зависят от времени суток и времени года. Обычно в полдень на Землю попадает больше солнечной радиации, чем рано утром или поздно вечером. В полдень Солнце находится высоко над горизонтом, и длина пути прохождения лучей Солнца через атмосферу Земли сокращается. Следовательно, меньше солнечной радиации рассеивается и поглощается, а значит больше достигает поверхности. Основное уравнение расчета прямой солнечной радиации производится по углу падения солнечных лучей, точнее, по высоте стояния Солнца (h) [21]: Q' = Q · sin(h); (2.1.3) Где: Q' – солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность; Q – прямая солнечная радиация при параллельных лучах. Главные ограничения, связанные с использованием солнечной энергии, вызваны её непостоянством: солнечные установки не работают ночью и малоэффективны в пасмурную погоду. Однако есть и ещё одно обстоятельство продолжительности дня. Если для — это сезонные различия в тропической и экваториальной зоны длительность дня и ночи слабо зависит от времени года, то на широте 43 0 самый короткий день меньше самого длинного почти в 2 раза. В результате в летний день 23

солнечная установка под Владивостоком может произвести энергии не меньше, чем на экваторе (Солнце пониже, зато день длиннее). Солнечная энергия – наиболее мощный вид возобновляемой энергии, обладающий рядом достоинств: - «топливо» не ограничено и бесконечно во времени; - технология ее использования обладает экологической чистотой; - солнечная энергия это часть биосферы и ее использование не вызовет нарушений теплового баланса Земли; - доступность использования в любой точке Земли; Общее количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли в 6,7 раз больше мирового потенциала ресурсов органического топлива.[22] Типы солнечных коллекторов. Существует несколько видов солнечных коллекторов. И хотя предназначение у них одно - использование солнечной энергии, они отличаются друг от друга не только внешними, но и техническими характеристиками. Вакуумный солнечный коллектор. В этом виде солнечный коллекторов (рисунок 2.1.1) полосы абсорбера находятся в вакуумных ударопрочных стеклянных трубках. Жидкость - теплоноситель протекает через непосредственно абсорбер по трубе U-образной формы, или по прилегающей трубе в системе труба в трубе. Солнечный коллектор в этом случае состоит из множества маленьких соединенных друг с другом труб. В «теплом трубопроводе» коллектора, состоящего из труб, жидкость начинает испаряться уже при низких температурах, находясь в тепловой трубе. При нагреве жидкость испаряется. Пар поднимается по тепловой трубе и отдает большое количество тепла через теплообменник в сборную трубу, и жидкость – теплоноситель стекает вниз. Конденсированная жидкость затем течет обратно в тепловую трубу. Для того чтобы подобные процессы испарения – конденсации происходили, необходимо расположить трубки под небольшим углом к поверхности. Различают два типа подсоединения коллектора к солнечному циклу. Либо это происходит в 24

теплообменнике, к которому подведены все трубы (так называемое сырое соединение), либо проходит по сборной трубе (сухое соединение). [23] Рис. 2.1.1 Вакуумный солнечный коллектор Особенностью вакуумных коллекторов (рис. 2.1.2) является использование в качестве эффективного теплоизолятора вакуума. Вакуум поддерживается между наружным покрытием из стекла и теплопоглощающим слоем. Благодаря вакууму минимизируются тепловые потери и резко снижается зависимость КПД коллектора от разности температур между температурой коллектора и температурой наружного воздуха. Конструктивно вакуумные коллекторы могут выполняться трубчатыми, из отдельных герметичных труб, и плоскими, в этом случае вакуум поддерживается при помощи специальных насосов. Наиболее распространенными являются трубчатые вакуумные коллекторы. [24] Рис. 2.1.2 Вакуумный солнечный коллектор Для данных коллекторов характерен так называемый зеркальный эффект (рис.2.1.3), благодаря которому уменьшается зависимость теплоотдачи коллектора от высоты солнца. Это способствует выравниванию тепловой мощности коллектора как в течение дня, так и в течение всего года, что является существенным преимуществом такого типа коллекторов. [24] 25

Рис. 2.1.3 Зеркальный эффект Преимущества:  высокий КПД в течение всего года;  максимальный КПД в зимний период. Недостатки:  более высокая стоимость;  больший вес и габаритные размеры в сравнении с другими типами коллекторов;  пониженная эффективность работы в зимний период вследствие возможного образования инея и выпадения снега.  низкая надежность: высокая подверженность градобитию, постепенное исчезновение вакуума в некоторых из трубок. Плоские солнечные коллекторы. Плоский коллектор (рисунок 2.1.4) - самый распространенный вид солнечных коллекторов, используемых в бытовых водонагревательных и отопительных системах. Плоский солнечный коллектор состоит из: элемента, поглощающего солнечное излучение (абсорбер), прозрачного покрытия и теплоизолирующего слоя. В качестве прозрачного покрытия очень часто используется безосколочное стекло (в плоских коллекторах обычно используется матовое, пропускающее только свет, стекло с низким содержанием железа), которое обладает высоким коэффициентом пропускания коротковолнового излучения, благодаря которому сокращается отражение с поверхности стеклянного покрытия (парниковый эффект). К тому же прозрачное покрытие предотвращает отход тепла из абсорбера 26

через конвекцию. Совместно с корпусом прозрачное покрытие защищает абсорбер от неблагоприятных природных и погодных условий. Обычно для корпуса солнечного коллектора используют алюминий и оцинкованную сталь, правда, иногда и синтетические материалы. [24] Рисунок 2.1.4 Плоский солнечный коллектор Принцип действия плоского коллектора: солнечный свет, проходя через стекло, поглощается пластиной, которая нагревается и превращает солнечную радиацию в тепловую энергию. Затем это тепло передается теплоносителю - воде или антифризу, циркулирующему через солнечный коллектор. Теплоноситель нагревается и отдает свое тепло через теплообменник воде, находящейся в бакеаккумуляторе. В нем горячая вода находится до момента ее использования. Также в баке-аккумуляторе можно установить электрические тэны, чтобы в случае понижения температуры ниже установленной (например, из-за продолжительной пасмурной погоды) нагреть воду до заданной температуры. Важной характеристикой солнечных коллекторов является производство горячей воды с 1 кв. м поверхности. Преимущества:  высокая эффективность;  относительная простота конструкции;  надежность;  возможность эффективной эксплуатации на протяжении всего года;  длительный срок эксплуатации. Недостатки: 27

 более низкий КПД в сравнении с вакуумными коллекторами в периоды с низким уровнем солнечного излучения и в холодный период года. Плоский солнечный коллектор является технически достаточно простым устройством. Наиболее высокотехнологичным элементом в его конструкции является поглощающее покрытие. Очевидно, что для повышения эффективности работы необходимо, чтобы покрытие поглощало возможно большую часть энергии падающих солнечных лучей, а при нагреве излучало как можно меньшую часть поглощенной энергии в инфракрасном спектре. Подводя итог по солнечным коллекторам можно выделить их общие достоинства и недостатки. Преимущества солнечных коллекторов:  не производит шума, не выделяет загрязняющих веществ  автономны, почти не требуют электрической энергии (только на работу циркуляционного насоса)  обогревает здание, бассейны, воду для санитарных нужд.  важнейшее достоинство солнечных коллекторов - способность уловить и преобразовать в тепло более 90% попавшего на него солнечного излучения. Недостатки солнечных коллекторов:  среди недостатков солнечных коллекторов, прежде всего можно выделить их сезонность;  зимой, когда особенно нужна теплота, солнечный коллектор производит ее недостаточно;  если задаться целью, с помощью солнечных коллекторов отопить здание зимой, требуется увеличить площадь коллектора, что в результате приведет к избыткам тепла летом. Для детского сада № 81 в г. Владивостоке, о. Русский, пос. Экипажный, предпочтение отдано плоским солнечным коллекторам - Logasol SKN 4.0-s верт. v2. Особенности солнечных коллекторов Logasol SKN 4.0 (рисунок 2.1.5). 28

Солнечные коллектора Logasol SKN 4.0, имеют небольшой размер и вес, которые облегчают транспортировку и установку. Новая технология алюминиевой рамы облегчает монтаж системы и обеспечивает высокую прочность. Возможно подключение самых разных баков-водонагревателей. Также имеют уникальные TUV соединительные элементы с длительным сроком службы при больших нагрузках. Эти солнечные коллектора идеально подходят для нагревания питьевой воды. Нитевидные медные абсорберы снабжены селекционным, прочным покрытием из черного хрома, оно отлично пропускает солнечные лучи и удерживает тепло внутри. Кроме того, эффективность повышает и арфообразная форма абсорбера. Прочное защитное стекло отлично пропускает солнечный свет. Эти солнечные коллектора могут использоваться для монтажа на горизонтальных поверхностях. Рисунок 2.1.5 Солнечный коллектор Logasol SKN 4.0 Солнечные коллектора Logasol SKN 4.0 обладают следующими техническими характеристиками: Общая поверхность - 2,37м2; поверхность принимающая излучение - 2,25м2; поглощающая поверхность - 2,19м2; объем абсорбера -1,35л; вес - 41кг; максимальная рабочая температура - 120°С. максимальное избыточное рабочее давление - 6 бар. Физические и теплообменные процессы в солнечных коллекторах. Пластину абсорбера обычно окрашивают в черный цвет, так как темные поверхности поглощают больше солнечной энергии, чем светлые. Солнечный свет нагревает пластину абсорбера, проходя через остекленную поверхность. Тепловая энергия передается теплоносителю (жидкости), циркулирующей по трубкам (рисунок 2.1.6). 29

Рисунок 2.1.6 Солнечное излучение: прямое и рассеянное Парниковый эффект - подъем температуры на поверхности коллектора в результате тепловой энергии, которая появляется из-за нагревания. Стеклянное покрытие коллектора защищает поглотитель от воздействия окружающей среды и снижает потери тепла, создавая тем самым парниковый эффект. [25] Теплота накапливается поглотителе (абсорбере) под стеклом в поглощающей и нагревает жидкость-теплоноситель, пластине которая - в свою очередь греет воду в баке аккумуляторе (рисунок 2.1.7). Солнечная радиация улавливается поверхностью коллектора, поэтому чем больше площадь поверхности, тем больше теплоты накопит коллектор. В коллекторной системе протекают следующие процессы теплообмена: лучистого, конвективного и теплопроводности. Теплопроводность представляет собой процесс распространения тепловой энергии при непосредственном соприкосновении отдельных частиц тела, имеющих различные температуры. Теплопроводность обусловлена движением микрочастиц тела. Теплопроводность в чистом виде большей частью имеет место лишь в твердых телах. [26] 30

Рисунок 2.1.7. Парниковый эффект При лучистом тепловоспринимающей теплообмене (рисунок поверхности солнечных 2.1.8) происходит коллекторов, нагрев посредством распространения лучистой энергии Солнца, путем электромагнитных волн. Рисунок 2.1.8 Лучистый теплообмен Распределение теплоты осуществляется по всей поверхности за счет теплопроводности. Солнечный коллектор представляет собой теплообменный аппарат, который преобразует лучистую энергию солнца в тепловую. Конвекция теплоты всегда сопровождается теплопроводностью так, как при движении жидкости или газа неизбежно соприкосновение отдельных частиц, имеющих различные температуры. Совместный процесс конвекции и теплопроводности называется конвективным теплообменом. [26] Лучистый теплообмен подчиняется следующим законам: закону Планка, закону Релея-Джинса, закону смещения Вина, закону Стефана-Больцмана. 31

В силу общей природы электромагнитных волн основные законы, которым подчиняется излучение, являются для них общими. Эти законы получены применительно к идеальному телу, которым является абсолютное черное тело, и термодинамически равновесному излучению. [27] Равновесным называется излучение, при котором все тела, входящие в данную замкнутую излучающую систему, принимают одинаковую температуру. Тепловое равновесие имеет динамический характер: при одинаковых температурах каждое из тел испускает и поглощает одинаковое количество лучистой энергии. [27] Закон Планка является одним из основных законов излучения. Он устанавливает зависимость интенсивности излучения от температуры и длины волны: J c1  5 с2 (е Т 3  1) 1 , [Вт/м ], (2.1.4) Где: с1 = 0,321*10-15 [ккал*м2/ч] = 0,374*10-15[Вт*м2] – первая постоянная Планка; с2 = 1,4388*10-2 [м*0К] – вторая постоянная Планка; λ – длина волны, [м]; Т – абсолютная температура, [0К]. Закон Релея-Джинса. Закон Планка имеет два предельных случая. К одному из них относится случай, когда Т  с2 или с2  1. Т (2.1.5) Тогда (2.1.4) переходит в соотношение J c1T c 2 4 (2.1.6) Зависимость (2.1.6) выражает закон Релея-Джинса. [27] Закон смещения Вина. 32

Второй предельный случай соответствует малому значению произведения λТ. Тогда в зависимости (2.1.4) можно пренебречь единицей и она переходит в закон излучения Вина: J c1 е 5   с2 Т (2.1.7) максT  2,898 10 3 , [м* К] 0 (2.1.8) λмакс – длина волны, которой соответствует максимальная интенсивность излучения. Зависимость (2.1.8) выражает закон смещения Вина. Согласно этому закону максимальная величина спектральной интенсивности излучения с повышением температуры сдвигается в сторону более коротких волн. [27] Величина максимальной интенсивности излучения черного тела из закона Планка: Jмакс = с3Т5, [Вт/м3] (2.1.9) Где постоянная с3 = 1,307 [Вт/м3*(0К)5]. Следовательно, величина максимальной интенсивности излучения пропорциональна абсолютной температуре тела в пятой степени. [27] Закон Стефана-Больцмана. Закон Стефана-Больцмана устанавливает зависимость плотности интегрального полусферического излучения от температуры.[27] Т 4 2 Е0  с0 ( ) , [Вт/м ] 100 (2.1.10) Где с0 =5,670 [Вт/м2*(0К)4] – коэффициент излучения абсолютно черного тела. На основании приведенных уравнений можно определить располагаемое количество солнечной энергии. 2.2 Располагаемое количество солнечной энергии. Количество солнечной радиации поглощаемой любым телом существенно зависит от двух основных факторов: пространственной ориентации поверхности по отношению к падающему на нее излучению и степени ее «черноты». В большинстве литературных источников, как правило, приводятся результаты 33

измерений суммарных (часовых, суточных или годовых) величин прихода солнечной радиации на горизонтальную поверхность или наклоненную под определенным углом, «оптимальным» для заданной широты местности. В нашем случае, целесообразно построить математическую модель и выполнить сравнительную оценку изменения угла падения солнечных лучей, приходящихся на фиксированную горизонтальную и вертикальную поверхности, а так же рассмотреть варианты с различными углами наклона. Ведь, как известно максимум солнечной радиации приходит на поверхность перпендикулярную солнечным лучам. Наибольший практический интерес представляет оценка удельных тепловых потоков в наиболее длинный и короткий световой день года, а так же в дни равноденствия (рис 2.2.1). Рис. 2.2.1 – Схема изменения углового положения солнца в зимний, летний и переходный периоды года Для расчета располагаемого количества солнечной энергии, поступающей на наклонную лучепоглощающую поверхность, необходимо знать углы падения солнечных лучей на наклонную и горизонтальные поверхности в данном месте. Положение некоторой точки А на земной поверхности относительно солнечных лучей в данный момент времени определяется тремя основными углами – широтой местоположения точки φ, часовым углом ω и склонением Солнца δ (рис. 2.2.2). 34

Рис. 2.2.2 Схема кажущегося движения Солнца по небосводу Широта φ – это угол между линией соединяющей точку А с центром Земли О, и ее проекцией на плоскость экватора. Часовой угол ω – это угол, измеренный в экваториальной плоскости между проекцией линии ОА и проекцией линии, соединяющей центры Земли и Солнца. Угол ω=0 в солнечный полдень, а 1 ч соответствует 150. Склонение Солнца δ – это угол между линией, соединяющей центры Земли и Солнца, и ее проекцией на плоскость экватора. Склонение Солнца δ в течении года непрерывно изменяется – от -23027` в день зимнего солнцестояния 21 декабря до +23027` в день летнего солнцестояния 21 июня и равно нулю в дни весеннего и осеннего равноденствия (21 марта и 21 сентября). Склонение Солнца можно определить по приближенной формуле Купера [28] ( ) где n – порядковый номер дня, отсчитанный от 1 января. В качестве n обычно берется номер среднего расчетного дня месяца для I – XII месяцев года. Ниже приводятся данные для n и δ для среднего дня I – XII месяцев: месяц n δ,град 01 17 -20,92 02 47 -12,95 03 75 -2,42 04 105 9,41 05 135 18,79 06 162 23,09 07 198 21,18 08 228 13,45 09 258 2,22 10 288 -9,6 11 318 -18,91 12 344 -23,05 Наряду с тремя основными углами φ, ω и δ в расчетах солнечной радиации используют также зенитный угол z, угол высоты α и азимут а Солнца (рис. 2.2.3). 35

Рис. 2.2.3 Углы, определяющие положение точки А на земной поверхности относительно солнечных лучей Зенитный угол Солнца z – это угол между солнечным лучом и нормалью к горизонтальной плоскости в точке А. Угол высоты Солнца α – это угол в вертикальной плоскости между солнечным лучом и его проекцией на горизонтальную плоскость. Сумма α + z равна 90. Азимут Солнца а – это угол в горизонтальной плоскости между проекцией солнечного луча и направлением на юг. Азимут поверхности ап измеряется как угол между нормалью к поверхности и направлением на юг. Связь между дополнительными и основными углами устанавливаются уравнениями из источника [29]: Зенитный угол Угол высоты Солнца , поэтому Азимут Солнца В солнечный полдень (ω=0) a=0 при φ> δ и a=π при φ< δ. Максимальный угол высоты Солнца достигается в солнечный полдень при ω=0, т.е. | | При использовании этих формул необходимо помнить, что для северного полушария широта φ берется со знаком «+», а для южного – со знаком «-». Для лета (от весеннего и до осеннего равноденствия) склонение Солнца δ положительное, для остального времени года отрицательное. Часовой угол изменяется от 0 в солнечный полдень и до 1800 в полночь, при ω<900 он имеет знак «+», а при ω>900 – знак «-». Азимут Солнца а изменяется от 0 до 1800. 36

Для определения угла падения прямого солнечного излучения i на произвольно ориентированную поверхность в любое светлое время суток, имеющую азимут ап и угол наклона к горизонту β, с учетом широты местности, можно воспользоваться выражением [ ( ап ) ап [ ап ] ] Из данного выражения можно вывести частные случаи: Угол падения лучей на горизонтальную поверхность (β=0) Угол падения лучей на вертикальную поверхность (β=900) ( ап ап ) ап Если вертикальная поверхность ориентирована на юг, то ап=00, на западап=900, восток - ап= - 900, на север - ап=1800 Угол падения лучей на наклонную поверхность с южной ориентацией ( ) ( ) Как известно для улавливания максимального количества (за расчетный период) солнечной энергии коллектор устанавливают в наклонном положении с оптимальным углом наклона к горизонту. Среднемесячное суммарное количество солнечной энергии, поступающей на наклонную поверхность солнечного коллектора (Таблица 2.2.1), определяется по формуле: Ек Е Е – среднемесячное дневное суммарное количество солнечной энергии, поступающей на горизонтальную поверхность, МДж/(м2дни); R – отношение среднемесячных дневных количеств солнечной радиации, поступающей на наклонную и горизонтальную поверхности. Таблица 2.2.1 Среднемесячное суммарное количество солнечной энергии, поступающей на наклонную поверхность солнечного коллектора для широты 430 Месяц Значение Е а зависимости от β, 20 43 66 90 37

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Среднегодовое значение 296 426 507 563 616 372 371 553 530 451 306 276 363 510 537 534 545 324 330 510 543 514 376 352 391 541 514 448 419 248 263 411 489 510 404 391 374 510 437 312 251 153 178 266 370 436 384 383 438,92 438,17 419,08 337,83 Коэффициент пересчета количества солнечной энергии с горизонтальной поверхности на наклонную поверхность солнечного коллектора с южной ориентацией (Таблица 2.2.2) равен сумме трех составляющих, соответствующих прямому, рассеянному и отраженному солнечному излучению. ( Ер ) Е п Ер Е Ер – среднемесячное дневное количество рассеянного солнечного излучения, поступающего на горизонтальную поверхность, МДж/(м 2дни); Ер/Е среднемесячная дневная доля рассеянного солнечного излучения; Rп – - среднемесячный коэффициент пересчета прямого солнечного излучения с горизонтальной на наклонную поверхность; β – угол наклона поверхности солнечного коллектора к горизонту; ρ – альбедо (коэффициент отражения) поверхности Земли и окружающих тел, обычно принимается равным 0,7 для зимы и 0,2 для лета. Таблица 2.2.2 Среднемесячный коэффициент пересчета суммарного потока солнечной энергии горизонтальной плоскости на поверхность коллектора для широты 430 Месяц 1 2 3 4 Угол наклона СК к горизонту β, град 20 43 66 90 1,38 1,69 1,82 1,74 1,33 1,6 1,69 1,6 1,15 1,22 1,16 0,99 1,04 0,99 0,83 0,58 38

5 6 7 8 9 10 11 12 Среднегодовое значение 0,99 0,96 0,97 1,02 1,14 1,29 1,4 1,47 0,87 0,84 0,87 0,94 1,17 1,46 1,72 1,87 0,67 0,64 0,69 0,76 1,05 1,45 1,85 2,08 0,4 0,4 0,47 0,49 0,8 1,24 1,76 2,04 1,18 1,27 1,22 1,04 Среднемесячный коэффициент пересчета прямого солнечного излучения для поверхности наклонного коллектора с южной ориентацией имеет вид: ( ) з з з з ( ) п Где: φ – широта местности, град; β – угол наклона коллектора к горизонту, град; δ – склонение Солнца в средний день месяца, град. Часовой угол захода (восхода) Солнца для горизонтальной поверхности з ( ) На основании вышеизложенного произведен расчет в Excel для широты местности 430 - г. Владивосток, результаты которого приведены в приложении 12. Таким образом, выполненные теоретические расчеты показывают, что для максимального сбора солнечной энергии, необходимо менять угол наклона солнечного коллектора в зависимости от времени года (Рис. 2.2.4). И для того что бы солнечные лучи падали в полдень на поверхность строго перпендикулярно, необходимо эту поверхность ориентировать под углом (α - угол высоты Солнца) лишь в этом случае сможем получить максимальные теплосъем. Рис.2.2.4. Определение оптимального угла наклона поверхности (солнечного коллектора) для весеннего и осеннего равноденствия (а), для зимнего периода (б) и летнего периода (в). Стрелками показано направление падения солнечного излучения: 1 – при равноденствии, 2 – летом, 3 – зимой. 39

Анализ результатов расчета, приведенных в таблице 2.2.1, показывает, что зимой на вертикально ориентированные поверхности солнечной радиации поступает в 2 раза больше, чем на горизонтальные участки. А с апреля по сентябрь, наоборот, максимум приходится на горизонтальные поверхности. Графическая интерпретация результатов расчета показана на рис.2.2.5, из которого видно, что, например, для условий Владивостока величины уровней потоков солнечной радиации, приходящиеся на горизонтальную и вертикальную поверхности в дни зимнего и летнего солнцестояния противоположны, а в дни весеннего (и осеннего) равноденствия практически совпадают между собой. Зависимость Е от β 800 600 400 200 0 1 2 3 20 град А) 4 5 6 43 град 7 8 9 66 град 10 11 90 град 12 Зимнее (21.12) и летнее (21.06) солнцестояние МДж/м2100 350 300 250 200 SI ЗС 150 S ЗС 100 S ЛС 50 SI ЛС 0 6 Б) 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Время, ч 40

Название оси Осеннее (21.09) и весеннее (21.03) равноденствие 350 300 250 200 150 100 50 0 SI ОР S ОР S ВР SI ВР 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Рис. 2.2.5. Среднемесячное суммарное количество солнечной энергии (МДж/м2). А) поступающей на поверхности при различном угле наклона; Б) в определенные дни года. SI часовые суммы прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность (МДж/м*2)*100; S часовые суммы прямой солнечной радиации на вертикальную поверхность (МДж/м*2)*100. ЗС- зимнее солнцестояние, ЛС - летнее солнцестояние, ОР – осеннее равноденствие, ВР – весеннее равноденствие. Существенное значение для эксплуатационных качеств здания имеет правильная ориентация окон по отношению к солнечной стороне, а так же стен, в случае монтажа солнечного коллектора, это способствует использованию благоприятного действия солнечных лучей, а в некоторых случаях предохраняет от перегрева (Рис. 2.2.6). А) Б) В) Г) Рис. 2.2.6. Варианты расположения здания и продолжительность инсоляции. А) меридиональная; Б) широтная; В) диагональная ориентация здания. (время от восхода солнца до заката показано светлым) 41

При меридиональной ориентации здания обеспечивается инсоляция обоих продольных фасадов, на поверхности ориентированные на восток и на запад, во время равноденствия проникают горизонтальные лучи; к летнему солнцестоянию угол падения лучей увеличивается. Широтная ориентация здания наиболее пригодна для игровых комнат, т.к. солнечные лучи будут попадать только на южный фасад. И только с южной стороны можно применить солнечные коллекторы, инсоляция при таком расположении будет круглогодичная. Юговосточный и юго-западный фасады обеспечены инсоляцией и зимой и летом. На северо-восточный и северо-западный фасады солнечные лучи зимой не попадают, зато обеспечивается интенсивная инсоляция весной и осенью. На приход солнечной радиации влияет ряд факторов, таких как туман, облачность, осадки, пыль и, конечно же, периодическая затененность. Опытным путем, в условиях г. Владивостока, были получены значения фактического прихода солнечной энергии и произведено их сравнение с данными, полученными в Приморском УГМС [30], и представленными в справочном издании [31] показателями для 430 широты (Рис. 2.2.7). 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Приморское УГМС полученные с установки дек. ноя. окт. сен. авг. июл. июн. май. апр. мар. фев. янв. справочные Рис. 2.2.7. Интенсивность солнечной радиации Из графика видно, что кривая интенсивности солнечной радиации, построенная по практическим данным существенно отстает от данных полученных в Приморском УГМС и не значительно от данных за период 1960-1980гг. взятых из научноприкладного справочника по климату СССР, и лишь в период с мая по июль интенсивность примерно одинакова. Столь существенное расхождение данных 42

Приморского УГМС и полученных практическим путем можно объяснить отличием устройств снимающих показания, а так же места наблюдения. Например, экспериментальные данные были сняты в реальных условиях, т.е. солнечный коллектор располагался на стенобатной части института в городе Владивосток, с восточной стороны в утренние часы на коллектор падала тень от здания института, что влияет на продолжительность солнечного сияния и эффективность работы установки. И только примерно к 12-14 часам коллекторы полностью освещаются солнцем и могут в полной мере воспринимать солнечную радиацию. Так же они находятся рядом с автомобильной дорогой, и по этой причине быстро загрязняются, что негативно отражается на интенсивности солнечной радиации. Наблюдения Приморскгидромета проводятся на станциях и на конечные данные влияют только метеорологические факторы. Интенсивность солнечного излучения на поверхности Земли зависит от времени года, времени суток, проницаемости атмосферы и ее озонового слоя, высоты над уровнем моря (с увеличением высоты на 300 м она возрастает на 4%), географической широты (чем дальше от экватора, тем она ниже), погодных условий (облачность, туманы), атмосферных загрязнений. [32] 2.3 Тепловые насосы Тепловой насос – это устройство, с помощью которого происходит перенос тепловой энергии от источника с низкопотенциальной энергией (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой при подводе извне механической энергии для привода компрессора. Источниками низкопотенциальной теплоты могут являться грунт, воздух, вода, хозяйственнобытовые стоки, промышленные сбросы и др. Энергоносители, которые переносят тепловую энергию с низкой температурой для осуществления теплонасосного цикла, называются источниками теплоты. Они отдают тепловую энергию путем теплопередачи. Энергоносители, воспринимающие тепловую энергию повышенного потенциала, называются приемниками тепла. Они воспринимают тепловую энергию путем теплопередачи, конвекции и (или) излучения. Энергоноситель, который является источником 43

теплоты, поступает в испаритель, где испаряется жидкий хладагент. Теплота испарения, необходимая для этого, отбирается от источника тепла, так как испарение хладагента происходит при низкой температуре. В круговом цикле пары испарившегося хладагента всасываются компрессором и сжимаются до высокого давления. При сжатии их температура повышается, что создает возможность отдачи тепловой энергии теплоприемнику. Пары хладагента при повышенном давлении поступают в конденсатор, через который протекает энергоноситель, служащий приемником тепла. Его температура ниже температуры паров хладагента при повышенном давлении. При конденсации пара выделяется тепловая энергия, воспринимаемая теплоприемником. Из конденсатора жидкий хладагент через регулирующий вентиль (дроссельный клапан) поступает обратно в испаритель, и круговой цикл замыкается. В регулирующем вентиле высокое давление, при котором находится хладагент на выходе из конденсатора, снижается до давления в испарителе. Одновременно снижается его температура [33]. Схема работы теплового насоса представлена на рисунке 2.3.1: Рис. 2.3.1 Принцип работы теплового насоса Тепловые насосы широко распространены в основном из-за того, что тепловая энергия получается непосредственно на месте установки оборудования. Протяженные тепловые сети до потребителей, как в случае с централизованными 44

системами теплоснабжения, не требуются. Источник тепловой энергии располагается прямо на месте потребителя или недалеко от него. Термодинамические циклы теплового насоса. Цикл Карно. В 1824 г. Карно впервые использовал термодинамический цикл для описания процесса, и этот цикл остается фундаментальной основой для оценки эффективности тепловых насосов [34]: Рис. 2.3.2 Идеальный теплонасосный цикл Карно Тепло изотермически подводится при температуре TL и изотермически отводится при температуре TH. Сжатие и расширение производятся при постоянной энтропии, а работа подводится от внешнего двигателя. Таким образом, коэффициент преобразования можно найти по формуле (2.3.1): ( ) ( (2.3.1) ) Цикл с механической компрессией пара. Рис. 2.3.3 Цикл с механической компрессией пара Рассмотрим цикл с сухой компрессией пара и расширением в дроссельном клапане. Этот клапан представляет собой либо регулируемое сопло или отверстие, либо капиллярную трубку. Отсутствие расширительной машины в цикле означает, что некоторое количество полезной работы теряется, и коэффициент 45

преобразования уменьшается. Как правило, это оправдано тем, что стоимость расширительной машины не окупается полученной на ней работой. Процесс расширения в сопле необратим (на рисунке 2.3.3 он показан пунктиром). Обычно он рассматривается как адиабатический, то есть проходящий без подвода или отвода теплоты при расширении рабочего тела. Реальный цикл. Рабочие циклы, описанные раннее, существенно идеализированы. Предполагалось, что КПД всех элементов составляет 100%. Теперь рассмотрим, чем реальная машина отличается от идеальной. Рис. 2.3.4 Реальный парокомпрессионный цикл Главным компонентом теплового насоса служит компрессор. Рабочее тело входит в него в состоянии 5’ вместо состояния 5. Так как компрессор должен сжимать более разреженный пар при неизменном расходе, создается некоторое увеличение компрессора, благодаря чему перегрев создает зону безопасности для уменьшения попадания капель жидкости в компрессор. Другим существенным отклонением от идеального цикла является КПД компрессора. Благодаря теплообмену между рабочим телом и компрессором и необратимости течения в компрессоре, повышение энтальпии в нем больше, чем в идеальном цикле, вследствие чего повышается выходная температура (точка 1 на рисунке 2.3.4). Повышение энтальпии оценивается изоэнтропическим КПД компрессора и в реальном компрессоре обозначается W’, а при идеальном – W. Изоэнтропический КПД будет равен отношению W/W’. На практике это составляет около 70%. 46

Потери имеются и в других элементах рабочего цикла. Когда рабочее тело проходит через теплообменник, давление падает. Скорость стараются поддерживать высокой. Влияние падения давления проявляется в отклонении от изотермических условий при теплообмене, которое отмечается в испарителе и конденсаторе. В идеальном цикле дросселирование начинается от точки 3 на левой пограничной кривой. Но любые потери в трубопроводах между конденсатором и дросселем вызывают испарение, что плохо влияет на работу дросселя. Желательно вести переохлаждение до точки 3. Переохладитель не влияет непосредственно на коэффициент преобразования, так как избыток энтальпии, полученный при высокой температуре между точками 3 и 3’, не отдается потребителю, а используется внутри цикла между точками 5 и 5’ [34]. Классификация тепловых насосов по принципу работы. Тепловые насосы отличаются друг от друга по принципу работы. Они подразделяются на:  Компрессионные тепловые насосы;  Сорбционные тепловые насосы: o Абсорбционные; o Адсорбционные; o Насосы Vuilleumier. Компрессионные тепловые насосы. Принцип действия парокомпрессионного теплового насоса во многом схож с принципом действия обычного холодильника. В нем морозилка (испаритель) забирает тепло из охлаждаемых продуктов. Это тепло и выделяется в помещение из радиатора (конденсатора), расположенного на задней стенке снаружи холодильника. «Перекачиваемое» тепло в несколько раз превосходит затраченную энергию. Точно так же и парокомпрессионный тепловой насос отбирает тепло из природного источника теплоты (вода, грунт, воздух) и, затрачивая некоторую энергию на свою работу, преобразует энергию низкого потенциала в высокопотенциальную тепловую энергию, пригодную для потребителей. 47

Принципиальная схема парокомпрессионного теплового насоса типа «водавода» приведена на рисунке 2.3.5 [35]: Рис. 2.3.5. Принципиальная схема парокомпрессионного теплового насоса: К – компрессор; КД – конденсатор; П – переохладитель; РТ – регенеративный теплообменник; РУ – регулирующее устройство; И – испаритель; Ts1 и Ts2 – низкотемпературная вода; Tw1 и Tw2 – нагреваемая вода В межтрубное пространство испарителя И поступает вода с низкой температурой, где она охлаждается за счет кипения (испарения) хладагента (рабочего тела, которым являются низкокипящие фторхлор-содержащие углеводороды). Пары хладагента из испарителя И постоянно вытягиваются компрессором К и, проходя регенеративный теплообменник РТ, подогреваются благодаря теплообмену с протекающим внутри труб жидким хладоном. Компрессор К сжимает подогретые пары хладагента до давления конденсации и направляет их в межтрубное конденсатора пространство КД конденсатора поступает КД. нагреваемая вода В трубное теплосети. пространство На наружной поверхности труб в межтрубном пространстве КД пары хладагента охлаждаются и конденсируются, превращаясь в жидкость, которая затем поступает в переохладитель П, где охлаждается за счет теплообмена с обратной водой теплосети. Затем жидкий хладагент проходит внутри труб регенеративного теплообменника РТ, охлаждаясь дополнительно за счет теплообмена с парами хладагента, и дросселируется в регулирующем устройстве РУ, понижая свое давление и температуру до давления и температуры в испарителе И. 48

Парожидкостная смесь, образующаяся вследствие дросселирования, кипит (испаряется) в испарителе, получая тепло через стенки труб с низкотемпературной водой. Образующиеся пары хладагента вытягиваются компрессором, цикл рабочего тела парокомпрессионного теплового насоса замыкается [35]. Таким образом, хладагент постоянно циркулирует в замкнутом контуре теплового насоса, претерпевая изменения агрегатного состояния в его аппаратах и перенося теплоту от возобновляемого низкотемпературного источника теплоты к потребителю. Количество теплоты, передаваемой тепловым насосом источнику с более высокой температурой согласно формуле (2.3.2), складывается из двух частей: количества теплоты, подведенной к тепловому насосу от источника с низким потенциалом, кВт (Qh), и количества механической работы, совершаемой в компрессоре в тепловом эквиваленте, кВт (Аа): (2.3.2) Эффективность работы теплового насоса определяется коэффициентом преобразования, т. е. отношением переданного количества теплоты к среде с высокой температурой к мощности в тепловом эквиваленте, затраченной на привод компрессора. Коэффициент преобразования определится по формуле (2.2.3): (2.3.3) Достоинства компрессионных тепловых насосов: Главным достоинством парокомпрессионных тепловых насосов является высокая эффективность, самая высокая среди современных тепловых насосов. Соотношение подведённой извне и перекачанной энергии у них может достигать, к примеру, 1:3 — то есть на каждый кВт подведённой энергии, из зоны охлаждения будет откачано 3 кВт. Недостатки компрессионных тепловых насосов: К недостаткам парокомпрессионных тепловых насосов можно отнести, вопервых, наличие компрессора, который создает шум и подвержен износу, а во- 49

вторых, необходимость использования специального хладагента и соблюдение абсолютной герметичности на всём его рабочем пути. Сорбционные тепловые насосы. Сорбция относится к действию абсорбции или адсорбции: Абсорбция – объёмное слияние двух веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях (например: жидкости, абсорбирующиеся твёрдыми телами или газами, газы, абсорбирующиеся жидкостями и т.д.), то есть это явление, при котором происходит поглощение сорбата всем объёмом сорбента. Абсорбция, как правило, означает поглощение газов в объёме жидкости или реже твёрдого тела. Адсорбция – физическое сцепление ионов и молекул на поверхности тела другого агрегатного состояния (например, реагенты адсорбируются к целой поверхности катализатора), то есть это явление поглощения адсорбата всем объёмом адсорбента. Под адсорбцией часто понимают поглощение примеси из газа или жидкости твёрдым веществом. Абсорбционные тепловые насосы. Схема абсорбционного теплового насоса представлена на рисунке 2.3.6 [36]: Рис. 2.3.6 Принципиальная схема абсорбционного теплового насоса: 1 – генератор (кипятильник); 2 – конденсатор; 3, 6 – дроссельные вентили; 4 – испаритель; 5 – абсорбер; 7 – насос В генераторе 1 происходит кипение раствора за счет подвода теплоты от внешнего греющего источника. Процесс кипения протекает при постоянном давлении и непрерывном уменьшении концентрации раствора и повышении температуры его кипения. Образующийся при этом пар летучего компонента поступает в конденсатор 2, где конденсируется вследствие отвода от него теплоты источником, имеющим одинаковую температуру с окружающей средой. В случае, 50

когда пары летучего компонента не содержат паров абсорбента, конденсация протекает при постоянной температуре и постоянном давлении. Жидкость, образовавшаяся в конденсаторе, дросселируется в вентиле 3 от давления в конденсаторе до давления в испарителе 4 и поступает в последний. Давление в испарителе зависит от температуры кипения жидкости и определяется температурой охлаждаемого источника. Вследствие подвода теплоты от охлаждаемого источника в испарителе происходит кипение жидкости. Образовавшийся при этом пар поступает в абсорбер 5. Слабый (по летучему компоненту) раствор из генератора через дроссельный вентиль 6 также подается в абсорбер. В генераторе поддерживается давление, соответствующее давлению в конденсаторе, а в абсорбере – давлению в испарителе, так как эти аппараты по паровому пространству соединены между собой попарно. В абсорбере слабый раствор поглощает пар, в результате чего концентрация раствора повышается и достигает значения, равного начальному при кипении в генераторе. Процесс абсорбции сопровождается выделением теплоты абсорбции, которая отводится источником, имеющим температуру окружающей среды. Крепкий раствор из абсорбера насосом 7 перекачивается в генератор. Именно так осуществляется непрерывная работа абсорбционного теплового насоса. Достоинства абсорбционных тепловых насосов: Главное достоинство данного типа тепловых насосов — это возможность использовать для работы не только дорогое электричество, но и любой источник тепла достаточной температуры и мощности — перегретый или отработанный пар, пламя газовых, бензиновых и любых других горелок, солнечную энергию. Второе достоинство этих насосов — это возможность создания конструкций, не содержащих движущихся деталей, что практически не будет создавать шум. Недостатки абсорбционных тепловых насосов: Главный недостаток — более низкая эффективность по сравнению с компрессионными тепловыми насосами. Также конструкция самого агрегата довольно сложна, создается высокая коррозионная нагрузка от рабочего тела, что требует использования дорогих коррозионно-стойких материалов, иначе срок 51

службы агрегата уменьшается вплоть до 7 лет. В результате стоимость теплового насоса получается гораздо выше, чем у компрессионных установок той же производительности. Адсорбционные тепловые насосы. В отличие от абсорбционных тепловых насосов адсорбционные используют твердые вещества, например, активированный уголь, силикагель или цеолит. Цеолит – это минерал, который впитывает водяной пар, адсорбирует его и отдает тепло до 300°C. Адсорбционные тепловые насосы работают аналогично другим тепловым насосам – циклично, однако, поглотив определенное количество газов, насос достигает насыщения и прекращает свою работу. В так называемой фазе десорбции к теплообменнику, который покрыт слоем силикагеля или цеолита, подходит тепло, например, от источника газового горения. Жидкая часть твердого материала (силикагеля или цеолита) превращается в пар и поступает во второй теплообменник. Этот теплообменник в первой фазе отдает тепло, которое высвобождается при конденсации пара, в систему отопления. Когда цеолит обезвожен, желаемое высыхание достигнуто, и вода конденсируется во втором теплообменнике, первая фаза заканчивается и горелка выключается. Во второй фазе теплообменник выполняет функцию испарителя, он доставляет к воде тепло окружающей среды. В этой фазе соотношение давлений составляет примерно 6 миллибаров, так что хладагент при поступлении тепла из окружающей среды выпаривается. Водяной пар снова поступает в теплообменник, где снова адсорбируется в силикагели или цеолит. Тепло, которое при этом отдают силикагель и цеолит, поступает в систему отопления. Весь цикл заканчивается тогда, когда весь пар адсорбируется. Как и абсорбционные тепловые насосы, насосы этого вида уже давно используются как хорошие холодильные машины. Тепловые насосы Vuilleumier. Данный тепловой насос был создан в 1918 году во Франции и был назван так в честь французского инженера Рудольфа Vuilleumier. Тепловой насос Vuilleumier, аналогично абсорбционному тепловому насосу, работает на газе. Он работает в 52

термическом, приходящем в движение благодаря циркуляции газа, процессе. Рабочая среда – гелий. Для этого вида тепловых насосов можно использовать два источника тепла с разными температурами. Цикл непрерывен благодаря процессу горения газа, в то время как по теплообменнику также поступает тепло, например, из воздуха. Достоинством системы является следующее: даже при температуре окружающей среды минус 20 °C температура запуска достигает уровня 75 °C, так что ее можно использовать и при санации здания. Испытания показали, что по сравнению с техникой, работающей на газе, расходы на первичную энергию можно сократить до 44 процентов. Тепловые насосы Vuilleumier вполне могут дать от 15 до 45 кВт термической энергии. Таким образом, тепловые насосы Vuilleumier в сравнении с компрессионными и абсорбционными насосами с энергетической точки зрения являются интересной альтернативой [37]. Рис. 2.3.7. Схема теплового насоса Vuilleumier Исходя из обзора возобновляемых источников энергии, а именно солнечных коллекторов и тепловых насосов, и представленного обзора достоинств и недостатков каждого типа устройств, для детского сада № 81 в г. Владивостоке, о. Русский, пос. Экипажный, предпочтение отдано плоским солнечным коллекторам Logasol SKN 4.0-s верт. v2. и тепловому насосу Mammoth вода-вода 2в1/J100WLES. 53

2.4 Обоснование применения солнечной установки. Анализ температур наружного воздуха в переходный период Анализируя графики температур г. Владивосток можно отметить, что средняя температура в апреле поднимается выше плюс только с 24 апреля. Именно в этот период происходит отключение отопления в детском саду. В мае средняя температура не поднимается выше плюс плюс до плюс , в июне средняя температура - от . Только в июле и августе не требуется подогрев помещения благодаря высоким температурам наружного воздуха. С 26 сентября температура становится ниже плюс , а с 15 октября опускается ниже плюс , в это время начинается отопительный период. температура за Апрель 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 температура за Апрель средняя температура за Апрель 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Рис. 2.4.1 Температурный график за Апрель 54

температура за Май 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 температура за Май средняя температура за Май 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 Рис. 2.4.2 Температурный график за Май температура за Июнь 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 температура за Июнь средняя температура за Июнь 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Рис. 2.4.3 Температурный график за Июнь температура за Сентябрь 21 20 19 18 17 температура за Сентябрь 16 средняя температура за Сентябрь 15 14 13 12 11 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Рис 2.4.4 Температурный график за Сентябрь 55

температура за Октябрь 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 температура за Октябрь средняя температура за Октябрь 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 Рис. 2.4.5 Температурный график за Октябрь Расчет дневной и ночной потери теплоты на примере игровой комнаты Таблица 2.4.1 Расчет дневной потери теплоты (игровая комната) Апрель 2015 (tн=10) день Огр. Констр. № пом. Размеры помещения F м м2 НС1 7,325 НС2 ОК1 Ориентац ия 1/R Вт/ tв-tн n q0 °C м2 Вт Ю 0,94 1 13,71 З 0,94 1,44 Ю 2,08 1,2 1,44 Ю 2,08 1,2 1,2 1,44 З 2,08 ОК4 1,2 1,2 1,44 З Пл 1 зона 7,12 5,42 25,08 ПЛ 2 зона 4,92 2,88 13 игровая 3 19,095 5,53 3 1,2 1,2 ОК2 1,2 ОК3 ПЛ 3 зона k q qвент Qт.п. Qп Вт Вт Вт Вт 825,668 1,1 908,235 1 592,82 1,15 681,743 1 137,779 1,1 151,557 1 137,779 1,1 151,557 1 137,779 1,15 158,446 2237,49 2,08 1 137,779 1,15 158,446 - 0,47 1 542,23 1 542,23 15,6 - 0,23 1 165,048 1 165,048 3,94 - 0,12 1 21,7488 1 21,749 33 Qп день= F*(1/R)*(tв-tн)*n, (Вт) 5176,5 (2.4.1) Где: F – площадь наружного и внутреннего ограждений, м2; 1 Rо – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2·К/Вт, (таблица 3.1.5); 56

n – коэффициент принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху(см справочник по теплоснабжению и вентиляции Щёкин Р.В.1ч стр47). [38]; ∆t - разность температур внутреннего и наружного воздуха; tн=100С – средняя дневная температура наружного воздуха за Апрель 2015г; tв= 230С - температура воздуха внутри помещения днем. Qп день=5176,5 Вт – потери тепла днем за Апрель Таблица 2.4.2 Расчет ночной потери теплоты (игровая комната) Апрель 2015 (tн=5,7) ночь (tв= 13,11) Огр. Констр. № пом. 13 игровая Размеры помещения F м м2 Ориентац ия 1/R Вт/ м2 tв-tн n °C q0 k Вт q Q вент Вт Вт НС1 7,325 3 19,095 Ю 0,94 1 825,668 1,1 908,235 НС2 5,53 3 13,71 З 0,94 1 592,82 1,15 681,743 ОК1 1,2 1,2 1,44 Ю 2,08 1 137,779 1,1 151,557 ОК2 1,2 1,2 1,44 Ю 2,08 1 137,779 1,1 151,557 1 137,779 1,15 158,446 ОК3 1,2 1,2 1,44 З 2,08 ОК4 1,2 1,2 1,44 З 2,08 1 137,779 1,15 158,446 Пл 1 зона 7,12 5,42 25,08 - 0,47 1 542,23 1 542,23 ПЛ 2 зона 4,92 2,88 15,6 - 0,23 1 165,048 1 165,048 3,94 - 0,12 1 21,7488 1 21,749 ПЛ 3 зона 19 Q т.п Вт 1275,37 Qп ночь = F*(1/R)*(tв-tн)*n, (Вт) Qп Вт 4214,38 (2.4.2) Где: F – площадь наружного и внутреннего ограждений, м2; 1 Rо – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2·К/Вт, (таблица 3.1.5); n – коэффициент принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху(см справочник по теплоснабжению и вентиляции Щёкин Р.В.1ч стр47) [38]; ∆t - разность температур внутреннего и наружного воздуха; tн=5,70С – средняя ночная температура наружного воздуха за Апрель 2015г; tв= 13,110С - температура воздуха внутри помещения ночью. 57

Qп ночь =4214,38 Вт – потери тепла ночью за Апрель Потери теплоты необходимые на нагрев помещения утром (до прихода детей): Qп догрев =Qп день- Qп ночь ,(Вт) (2.4.3) Qп догрев =5176,5 - 4214,38 = 962,12 Вт Теплопроизводительность бака-аккумулятора при минимальной температуре в баке 300С: Qб-а=с*m*(tmax-tmin), (Вт) (2.4.4) Где: с – удельная теплоемкость теплоносителя [Дж/кг*К]; m - масса воды в баке [кг]; (бак-аккумулятор на ГВС 200л и на отопление и тех. ГВС 500л); tmax – максимальная температура воды в баке [0С]; tmin – минимальная температура воды в баке[0С]. Qб-а=4200*(200+500) *(60-30) = 88 200 кДж = 24 500 Вт. Расчет времени затраченного на нагрев помещения утром (до прихода детей): Qб-а (30) / Qот = 24 500/46549,44 = 0,53ч. = 32 мин (2.4.5) За время, равное 32 минутам игровая комната будет нагреваться до 230С. Исходя из этого расчета, можно сделать вывод: Так как время, требуемое на нагрев помещения, составляет 32 минут, то систему отопления следует включать в 6 часов 30 минут утра. Температура в помещении к приходу детей становится нормативной – плюс 230С. После этого система переключается за счет автоматики на систему горячего водоснабжения, в случае необходимости включаются электрические тэны и нагревают воду в баке-аккумуляторе до 450С. 58

Глава 3. Определение тепловой нагрузки существующих систем микроклимата в помещениях детского сада 3.1 Расчет теплопотерь существующих ограждающих конструкций детского сада Характеристика объекта Производится поверочный расчет системы отопления для двухэтажного здания детского сада № 81 в г. Владивостоке, о. Русский, пос. Экипажный. Климатологические данные  район строительства: г. Владивосток;  назначение здания: общественное;  число этажей - два;  ориентация здания – юго-восточная;  чердака нет;  подвал нет. Климатические характеристики района строительства представлены в таблице 3.1.1. [39] Таблица 3.1.1 Климатические характеристики района строительства Наименование климатологической характеристики Значение, единица измерения Средняя температура наиболее холодной пятидневки -23 ºС Средняя температура отопительного периода Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее холодного месяца Относительная влажность наружного воздуха для самого холодного месяца Расчетная скорость ветра для холодного периода года -4,3 ºС Продолжительность отопительного периода 198 сут 8,7 ºС 61 % 9 м/с Расчетные параметры наружного воздуха в соответствии с требованиями СП131.13330.2012 представлены в таблице 3.1.2. [39] 59

Таблица 3.1.2 Расчётные параметры наружного воздуха (г. Владивосток) Город Владивосток Расчетная географ. широта Барометрическое давление 44 993 Параметры А Период Параметры Б t0C I кДж/кг , м/с Среднесуточная амплитуда 4,2 25 67,7 4,2 5,6 5,2 -23 -22,4 5,2 7,5 t0C I кДж/кг , м/с Теплый 22 57,4 Холодный -16 -14,7 Параметры внутреннего воздуха, выбранные в соответствии с ГОСТ 30494, представлены в таблице 3.1.3. [40] Таблица 3.1.3 Параметры внутреннего воздуха Оптимальные параметры Допустимые параметры tв, °C φв, % Vв, м/с tв, °C φв, % Vв, м/с Назначение помещения Период года 1 2 3 4 5 6 7 8 Холодный 21-23 54-30 0,1 20-24 60 0,15 Теплый 23-25 60-30 0,15 18-28 65 0,25 Таблица 3.1.4 Детский сад Параметры внутреннего воздуха нерасчетных помещений Категория Температура в Номер Наименование помещения по холодный и помещения помещения ГОСТ 30494- переходный о 2011 период, С Температура в теплый период, оС 101 Тамбур 6 18 24 103 Коридор Кабинет директора 6 20 3а Столовая Кухня Кладовая Прачечная Сан.узел Раздевалка Игровая Спальня Актовый зал Мед.кабинет 3а 3в 6 6 6 5 4 5 4 5 23 19 18 15 18 22 21 23 24 19 22 24 24 104 105 106 107 110 111 112 113 114 219 221 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 Теплофизические характеристики ограждающих конструкций 60

Расчет сопротивления теплопередаче наружных ограждений должен соответствовать методике, приведенной в СП 50.13330.2012. [41] Градусо-сутки отопительного периода, °С·сут/год, определяют по формуле: ГСОП = ( tв- tот.пер.)* zот.пер. (3.1.1) Где: tв – расчетная температура внутреннего воздуха, оС, (таблица 3.1.3); tот.пер. – средняя температура отопительного периода, оС, (таблица 3.1.1); zот.пер. – продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 оС, сут, (таблица 3.1.1); Для города Владивосток: ГСОП = (18 –(-4,3) )* 198 = 4415,4 ˚С По СНиП 11-3-79* по таблице 1а* находим требуемое сопротивление теплопередаче методом интерполяции значений, в соответствии с градусосутками отопительного периода (ГСОП) [42]: Ro(гсоп) = 1,48 м2К/Вт ( для наружной стены) Ro(гсоп) = 2,45 м2К/Вт (для покрытия) Ro(гсоп) = 2,12 м2К/Вт (для перекрытия над подвалом) Ro(гсоп) =0,42 м2К/Вт ( для входной двери) Ro(гсоп) = 0,42 м2К/Вт ( для окна). Так как детский сад построен до 1990 года термическое сопротивление R, м2·К/Вт, слоя многослойной ограждающей конструкции выбрано по справочнику теплоснабжения и вентиляции Р.В. Щёкин. 1ч. таблицы 1.13; 1.15. [38] Таблица 3.1.5 Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций Ограждающая конструкция Толщина, мм Однослойная золобетонная плита с фактурным слоем толщиной 25 мм и 350 внутренней штукатуркой Железобетонное перекрытие из сборных ребристых плит с 150 утеплителем-трепелом Пол по грунту I зона ( ) ( 1,24 0,81 1,29 0,77 ( 2,15 ) ( ) ) 0,465 61

II зона III зона Нормируемое 4,3 8,6 значение 0,233 0,116 сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции для окон и дверей R , (м² ·°С)/Вт принимаем по таблице 5 СП 23-1012004. [43]: Таблица 3.1.6 Сопротивление теплопередаче для окон и дверей ( Двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете с межстекольным расстоянием 8 мм. ) ( 0,48 ) 2,08 Для того чтобы найти мощности отопительной установки системы производят расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции, которые зависят от конструкции и теплофизических свойств материалов ограждений и от архитектурно-планировочного решения здания. Большое влияние на величину теплопотерь оказывает воздействие ветров. В помещениях зданиях в холодный период года создают и поддерживают тепловой режим, соответствующий задаваемым тепловым условиям. Qпом = Qok+Qинф-Qбыт (3.1.2) Где: Qпом - общие теплопотери помещения; m - коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери сверх основных через ограждение; Если фасад здания ориентирован на север, восток, северо-запад, северо-восток, то m = 0,1; если фасад здания ориентирован на запад, юго-восток, то m = 0,05; надбавка на угловое помещение m = 0,05; надбавка на ветер m = 0,05. Надбавка через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами, при высоте зданий H, м, от средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты в размере: 0,27 H - для двойных дверей с тамбурами между ними; 62

1+∑m = К К – коэффициент надбавок Теплопотери за счет ограждающих конструкций Нумеруем помещения по часовой стрелке. Определяем размеры, ориентацию и площадь ограждающих конструкций помещений. Температурный перепад между температурой внутри помещения и за ограждающей конструкцией. Qо = F*(1/R)*(tв-tн)*n, (Вт) (3.1.3) Где: F – площадь наружного и внутреннего ограждений, м2; 1 Rо – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м2·К)/Вт, (таблица 3.1.5); n – коэффициент принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху (см справочник по теплоснабжению и вентиляции Щёкин Р.В.1ч стр.47) [38]; ∆t - разность температур внутреннего и наружного воздуха. Теплопотери за счет инфильтрации наружного воздуха через ограждение При определении расчетных теплопотерь в помещениях учитываются теплозатраты Qинф, Вт связанные с инфильтрацией наружного воздуха в помещение через наружное ограждение. Количество наружного воздуха, поступающего в помещение в результате инфильтрации, зависит от следующих факторов: - от конструктивно-планировочного решения здания; - от температуры воздуха; - от направления и скорости ветра; - от герметичности конструкции; - от длины и вида окон, дверей и ворот. Qi  0, 28  Ln    c  (t р  ti )  k , Вт (3.1.4) 63

Lп =1,5*Fпол - м3/ч, расход удаляемого воздуха, не компенсируемый подогретым приточным воздухом; для жилых зданий - удельный нормативный расход 3 м3/ч на 1 м2 площади жилых помещений. Ρ = γр / 9.8 = 11,9 / 9.8 = 1,2 кг/м3; ρ - плотность приточного воздуха при tн, кг/м3; C - теплоёмкость воздуха (= 1,005 кДж/кг ˚С); tв, tн - расчетные температуры воздуха, С, соответственно в помещении и наружного воздуха в холодный период года (параметры Б). Суммарные теплопотери здания составляют Q = 46549,44 Вт. Расчет теплопотерь помещений приведен в приложении 1. 3.2 Гидравлический расчет существующей системы отопления Расчет трубопроводов системы водяного отопления сводится к определению экономических сечений труб при заданных тепловых нагрузках. Перед началом гидравлического расчета необходимо: 1. На плане промежуточного этажа зданию производится размещение нагревательных приборов и стояков. 2. На плане вычерчивается разводка подающих и обратных магистралей, тепловой узел. 3. Вычертить аксонометрическую схему каждой ветви системы отопления, на которой должны быть нанесены все нагревательные приборы, запорно-регулировочная арматура, уклон. Необходимо так же указать тепловую нагрузку на каждый нагревательный приборы и на весь стояк. 4. На плане, и на аксонометрической проекции необходимо указать все размеры трубопроводов. 5. Разбить на гидравлические участки каждую из ветвей системы отопления. Гидравлический расчет производится методом динамических давлений с переменным перепадом температур. Потери на участках определяются: 64

Руч = Рl+Рξ (3.2.1) ξпр =∑ξ+lλ/d (3.2.2) Где: Pl - потери по длине, Па; Рξ - потери на сопротивление, Па, Где: ∑ξ - сумма сопротивлений местных на участке; l - длина трубопровода на участке, м; λ - коэффициент трения; d - условный диаметр трубопровода, мм. Значения  d принимаются в зависимости от диаметра. В этом методе температурный перепад при значении температуры теплоносителя 75/50, t  16  32 на стояк. Расход теплоносителя на стояк определяется по формуле G 0.86  QСТ t (3.2.3) Где: QСТ - тепловая нагрузка на стояк, (Вт); о t - температурный перепад, С. Выбор диаметра стояка осуществляется методом логических умозаключений. Суть метода заключается в том, что для самого удаленного стояка и самого нагруженного принимается самый большой диаметр d = 20-25 мм, а для самого ближнего и менее нагруженного самый маленький диаметр d = 20 мм. Исходя из тепловых нагрузок, задаются диаметры остальных участков. На первом участке, зная расход и диаметр, находим динамическое давление и считаем давление на участке. Так как второй участок гидравлически параллелен первому, то потери давления второго стояка равна потерям давления первого стояка, то есть Руч1 = Руч2 65

Отсюда находим значение динамического давления. Рд = Руч/ξпр (3.2.4) И в зависимости от значения диаметра и динамического давления находим по таблице №64 расход и считаем температурный перепад . tСТ  0,86  Qуч G . (3.2.5) Температурный перепад не должен выходить за заданный предел. Следующий участок трубопровода рассчитывается следующим образом: зная сумму расходов первого и второго стояка и диаметр, а также l d находим потери давления. Третий стояк рассчитывается аналогично второму и так далее. После окончания гидравлического расчета ветви необходимо произвести проверку температурного перепада стояков; t ср   G t G cn ст ст В результате гидравлического расчета получен расход системы G=1564,27 кг/ч, суммарные потери давления в системе Pc=4793,19 Па. Гидравлический расчет системы отопления приведен в приложении 2. Выбор типа отопительных приборов При выборе вида отопительных приборов следует, прежде всего, учитывать давление в системе, качество теплоносителя (например, стальные панельные радиаторы могут применяться только в системах водяного отопления с химически подготовленной деаэрированной водой, а также состав воздушной среды помещений. Стальные приборы без защитного покрытия нельзя применять при наличии в воздухе помещений веществ, агрессивных по отношению к металлу). Принимают также во внимание назначение и архитектурно-технологическую планировку здания, особенности теплового режима помещений, места и длительность пребывания на них людей. Отопительные приборы должны обеспечивать равномерное обогревание помещений. Вертикальные приборы размещают, прежде всего под световыми проемами, причем желательно, чтобы под 66

окнами длина приборов составляла не менее 50% длины проемов (как правило, не меньше 75% в больницах, детских учреждениях, школах, домах престарелых и инвалидов). При размещении приборов под окнами вертикальные оси оконного проема и прибора совмещают (допустимо отклонение не более 50 мм). Для ориентировки при размещении приборов используются данные о номинальном тепловом потоке и длине приборов. Вертикальные отопительные приборы в детских садах радиаторы следует устанавливать на расстоянии не менее 100 мм от пола и 60 мм от поверхности стены. Установка отопительных приборов во входных тамбурах с наружными дверями недопустима. Отопительные приборы размещают так, чтобы были обеспечены их осмотр, очистка и ремонт. Тепловой поток вертикальных приборов зависит от расположения мест подачи и отвода из них теплоносителя воды. Теплопередача возрастает при подаче теплоносителя воды в верхнюю часть и отводе воды из нижней части прибора (направление движения сверху – вниз). К установке принимаем отопительные приборы секционные RIFAR Base-200. Поверочный расчет поверхности отопительного прибора. Расчёт поверхности нагревательных приборов через номинальный тепловой поток. Методика расчёта: 1.Определяем t вых –температуру теплоносителя на выходе из отопительного прибора: tвых = tвх-0,86Qпом/Gст (3.2.6) Температуру выхода в первый прибор по ходу движения теплоносителя равна температуре теплоносителя в подающей магистрали tвх = t0; Gсм – расход теплоносителя в стояке (из гидравлического расчета), кг/час. Важно соблюсти одно условие: температурный перепад по стояку должен равняться температурному перепаду, взятому из гидравлического расчёта. 2. Рассчитываем теплоотдачу труб (вертикальных и горизонтальных участков). Qтр = qг lг + qвер lвер, (Вт) (3.2.7) 67

Величины qг и qвер приведены в справочнике Староверова И.Г. «Внутренние санитарно-технические устройства». [44] 3. Рассчитываем тепловую нагрузку на отопительный прибор, учитывая теплоотдачу труб с вертикальных и горизонтальных участков. Qпр  Qп  Qтр , 4. Рассчитываем tср (Вт) (3.2.8) по формуле: tcр  (tвх  tвых )  tв 2 (3.2.9) 5. Коэффициенты р, n, с и Ψ принимаем согласно таблице 9.1 и 9.2 (справочник Староверова И.Г. «Внутренние санитарно-технические устройства»). [44] 6. Коэффициент b = 1 (принимается в зависимости от барометрического давления). 7. Рассчитываем  k по формуле:  t  k   ср  70 1 n    р  Gпр.     b   с  360  (3.2.10) 8. Рассчитываем действительную нагрузку на прибор с учётом его коэффициентов n, р, с и b. 9. Определяем количество секций радиатора по формуле: N Qпр.  3 QН .У .   4  к (3.2.11) β4 - коэффициент, учитывающий способ установки радиатора (открытая установка, установка в нишах и др.) β3 - коэффициент учёта числа секций в приборе (до 16 секций β3=1) В результате расчета отопительных приборов суммарное количество секций составило N=230. Расчет отопительных приборов приведен в приложении 3. 68

3.3 Расчет теплопотребления на горячее водоснабжение Расчет тепловых нагрузок горячего водоснабжения должен соответствовать методике, приведенной в СНиП 2.04.01 – 85. [45] Таблица 3.3.1 Нормы расхода воды потребителями, приложение 3 СНиП 2.04.01 – 85 для детских садов Расход воды прибором холодной или горячей литров в секунду [л/с]= 0,14 qc0, qh0 литров в час [л/ч]= 60 qc0,hr, qh0,hr Расход воды прибором общий (холодной и горячей) литров в секунду [л/с]= 0,2 qtot0 литров в час [л/ч]= 100 qtot0,hr в час наибольшего водопотребления горячей [л] = общая (в том числе горячей) [л] = горячей[л] = общая (в том числе горячей) [л] = горячей [л] = общая (в том числе горячей) [л] = 8 qhhr,u 18 qtothr,u 35 qhu 105 qtotu 25 qhu,m 75 qtotu,m Норма расходы воды, л в сутки наибольшего водопотребления в средние сутки Исходные данные: Количество водопотребителе: U=40 чел; Количество водоразборных приборов: N=26шт; Количество водоразборных приборов, с подводкой горячей воды: N=14шт; Расчетное время потребления воды: Т=12ч. Вероятность работы санитарно-технических приборов Р на участках сети, при одинаковых водопотреблениях определяется по формуле: P q q 0 hr ,u U N  3600 , (3.3.1) Где: qhr,u — норма расхода горячей воды в час наибольшего водопотребления, U - количество водопотребителей; N - количество водоразборных приборов. Ph  8  40  0,045 ; 0,14  14  3600 N  P h  14  0,045  0,635 ;   0,755 Pс  (18  8)  40  0,031 ; 0,14  26  3600 N  P h  26  0,031  0,794 ;   0,849 69

P tot  18  40  0,038 ; 0,14  26  3600 N  P h  26  0,038  1,000 ;   0,969 Где: α - подбирается по приложению 4 СНиП 2.04.01 – 85. [45]; P h - вероятность действия санитарно-технических приборов горячей воды; Pc - вероятность действия санитарно-технических приборов холодной воды; P tot - вероятность действия санитарно-технических приборов общего расхода воды. Максимальный секундный расход воды на расчетном участке сети q (qtot, qh, qc), л/с, следует определять по формуле: q  5 q0  , (3.3.2) Где: q 0  tot , h , c , q q0 q0   0 - секундный расход воды, величину которого берется согласно таблице 3.3.1; α - берется из формулы 3.3.1. q с  5  0,14  0,849  0,594[ л / с] ; q h  5  0,14  0,755  0,529[ л / с] ; q tot  5  0,2  0,969  0,969[ л / с] . Вероятность действия санитарно-технических приборов Phr в течение расчетного часа, при одинаковых водопотребителях определяется по формуле: Phr  3600 P q q 0 ., (3.3.3) 0 , hr Где : qo,hr —часовой расход воды прибором берется согласно таблице 3.3.1; P ( P h P c P tot ) - вероятность действия санитарно-технических приборов; q 0  tot , h , c , q q0 q0   0 - секундный расход воды, величину которого берется согласно таблице 4.4.1 P h hr  3600  0,045  0,14  0,529 ; 60 N  P h  14  0,529  5,333 ;   1,95 70

P c hr  3600  0,031 0,14  0,256 ; 60 P tot hr  N  P h  26  0,256  6,667 ;   2,73 3600  0,038  0,2  0,277 ; 100   2,73 N  P h  26  0,277  7,200 ; Где: α - подбирается по приложению 4 СНиП 2.04.01 – 85. [45]; Максимальный часовой расход воды qhr м3/ч, следует определять по формуле: q hr  0,005 q 0, hr  hr , (3.3.4) Где: hr — коэффициент, определяемый в зависимости от общего числа приборов N, обслуживаемых проектируемой системой, и вероятности их использования Phr, берется из формулы 3.3.3. q hr 3  0,005  60 1,95  0,585 м /ч; q hr q hr  0,005  60  2,73  0,819  0,005  100  2,73  1,365 Средний часовой расход воды qт м3/ч; м3/ч м3/ч, за период (сутки, смена) максимального водопотребления Т, ч, надлежит определять по формуле: i q T  q U u ,i 1 i , 1000 T (3.3.5) Где: qu —норма расхода воды в сутки, следует определять по таблице 3.3.1. q hT  35  40  0,116[ м 3 / ч] 1000  12 qсT  (105  35)  40  0,23.[ м 3 / ч] 1000  12 ; q tot T  105  40  0,35[ м 3 / ч] 1000  12 ; Максимальный суточный расход воды qu м3/сут, следует определять по формуле: qu  qu U . 1000 (3.3.6) Где : qu- секундный расход воды в сутки наибольшего водопотребления, величина которого берется согласно таблице 3.3.1; 71

U - количество водопотребителей. qhu  35  40 (105  32)  40 105  40 .  1,4[ м 3 / ч] q гс   2,8.[ м 3 / ч] q tot u   4,2.[ м 3 / ч] 1000 1000 1000 ; ; Определение теплового потока на нужды ГВС Расчет ГВС Расход воды G л/с Темпер подающ ая Темпер обратная Теплоемкость Мощность ГВС, кВт м3/с d трубы, мм S трубы, м2 V воды, м/с Расчет ТС Темпер подающ ая Темпер обратная Теплоемкость Расход воды ТС G кг/ч м3/с d трубы, мм S трубы, м2 V воды, м/с 0,529 5 45 4,187 27,7569333 0,0005285 50 0,0019635 0,27 45 5 4,187 621 0,0001726 50 0,0019635 0,09 Тепловой поток на нужды ГВС в час максимального водопотребления определяется по формуле: ( ( ) ) ( )[ ] (3.3.7) Где: qhr - максимальный часовой расход воды; qu - максимальный суточный расход воды; tc =50C; th =450C. =1,163 * (0,585+(1,4/24)*0,2) * (45-5) =27,75 [кВт]. (3.3.8) Расход воды ТС G [кг/ч] находится по формуле: G=( /( ( )))/0,96*3600, [кг/ч] (3.3.9) Где: 72

- тепловой поток на нужды ГВС, [кВт]; с - теплоемкость горячей воды, кДж/(кг·К). G=( /( ( ))) / 0,96*3600=621[кг/ч] Тепловая нагрузка системы горячего водоснабжения= 28 КВт. 4 Тепловая нагрузка системы горячего водоснабжения= 0,024 Гкал/ч. 0 Все расчеты представлены в приложении 4. Существующие теплопотери здания составляю Q = 46549,44 Вт. Для снижения теплопотерь ограждающих конструкций здания и соответственно снижения энергозатрат, рекомендуется провести следующие мероприятия: утеплить ограждающие конструкции здания и заменить окна. А также для комфортного микроклимата в помещениях детского сада рекомендуется установить систему теплого пола и систему фанкойлов в спальни и игровые. 73

Глава 4. Расчеты для инженерных систем детского сада при использовании возобновляемых источников 4.1 Расчет теплопотерь при утепленных ограждающих конструкциях и современном остеклении оконных проемов Для расчета теплопотерь, был произведен расчет приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций по второму этапу энергосбережения. Расчет сопротивления теплопередаче наружных ограждений должен соответствовать методике, приведенной в СП 50.13330.2012. [41] Градусо-сутки отопительного периода, °С·сут/год, определяют по формуле: ГСОП = ( tв- tот.пер.)* zот.пер. (4.1.1) Где: tв – расчетная температура внутреннего воздуха, оС, (таблица 3.1.3); tот.пер. – средняя температура отопительного периода, оС, (таблица 3.1.1); zот.пер. – продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 оС, сут, (таблица 3.1.1); Для города Владивосток: ГСОП = ( 18 –(-4,3) )* 198 = 4415,4 ˚С По СНиП 11-3-79* по таблице 1б* находим требуемое сопротивление теплопередаче методом интерполяции значений, в соответствии с градусосутками отопительного периода (ГСОП) [42]: Ro(гсоп) = 2,95 м2К/Вт ( для наружной стены) Ro(гсоп) = 4,41 м2К/Вт (для покрытия) Ro(гсоп) = 3,89 м2К/Вт (для перекрытия над подвалом) Ro(гсоп) =0,48 м2К/Вт ( для входной двери) Ro(гсоп) = 0,48 м2К/Вт ( для окна). Для утепления ограждающих конструкций, был произведен расчет толщины слоя утеплителя по формуле: R=δ\λ, (4.1.2) 74

Где: R - сопротивление теплопередаче, (м2*К)/Вт. δ - толщина слоя, м. λ – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м2*0С). Значение сопротивления теплопередаче для утеплителя второго этапа энергосбережения найдем из равенства: Rтр(2 этап) = Rстены(1 этап)+ Rут (4.1.3) 2,95=1,24+ Rут Rут=2,95-1,24=1,71 (м2К)/Вт. Толщина утеплителя находится по формуле: δ = Rут* λ, (4.1.4) Где: λ - расчетный коэффициент теплопроводности минераловаты. δ = 1,71*0,048 = 81,6 м – для стены, δ = 2,59*0,048 = 124,3 – для перекрытия. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции для окон и дверей R , (м² ·°С)/Вт принимаем по таблице 5 СП 23-1012004 [43]: Таблица 4.1.1 Сопротивление теплопередаче для окон и дверей ( ) (Тройное остекление). 0,6 ( ) 1,7 Суммарные теплопотери здания составляют Q = 31 513 Вт, что на 15 кВт меньше расчёта существующих теплопотерь здания. Расчет теплопотерь помещений по второму этапу энергосбережения приведен в приложении 5. 4.2 Расчет теплопотребления на вентиляцию Исходные данные: Количество людей:  кухня – 4. 75

Оборудование для кухни:  Электрическая плита, ЭП-2ЖШ  Жарочный шкаф, Rada ШЭЖ-922  Пищеварочный котел КПЭ-60нг2  Мармит, МЭН-6/4Н Климатические данные и расчетные метеорологические условия в помещениях. Расчетные параметры наружного воздуха при проектировании данного общественного здания расположенного в г. Владивосток (географическая широта – 44º) приняты в соответствии с СП 131.133300.2012 Строительная климатология и сведены в таблицу 4.2.1. Таблица 4.2.1 Расчетные параметры наружного воздуха Температура наружного воздуха tн, Энтальпия наружного воздуха Iн, Скорость ветра ν, ˚С кДж/кг м/с Теплый 24,5 57,4 4,2 Холодный -23 -25,3 5,2 Периоды года Допустимые параметры (температура, относительная влажность, подвижность) воздуха в рабочей зоне помещений, отвечающие санитарногигиеническим требованиям, принимаются в зависимости от периода года и назначения помещений и сведены в таблицу 4.2.2. Таблица 4.2.2 Наименование помещения Кухня Расчетные параметры внутреннего воздуха Допустимые параметры Период Относительная года Температура, ˚С влажность φ, % Теплый 25 60 Скорость движения воздуха ν, м/с 0,2 Холодный 18 60 0,2 Расчет выделений вредностей – кухня. Для расчета помещения необходимо рассчитать такие вредности (тепло, влага и CO2) как 76

 от людей  от освещения (солнечной радиации и от искусственного освещения)  от оборудования  от освещения. Расчет вредностей от людей (теплота, влага и CO2) [46]  поступление явной теплоты ( Q яв ): Qяв  n  q яв ,Вт  (4.2.1) поступление влаги ( Wл ): Wл  n  m , г/час  (4.2.2) поступление СО2 ( M CO ): 2 M CO2  n  mCO2 , л/час (4.2.3) Где: n – количество людей в помещении, для кухни зависит от количества оборудования (работа средней тяжести); q яв , qпол – количество теплоты явной и полной выделяемой человеком, Вт; m – количество влаги выделяемой человеком, г/час; mCO2 – объем углекислого газа выделяемого человеком, л/час. Расчет поступления теплоты от искусственного освещения [46] Если суммарная мощность источников освещения неизвестна, то тепловыделения от источников искусственного освещения определяем по формуле: , (4.2.4) Где: Е – нормируемая освещенность помещения, Лк; qосв – удельные тепловыделения от ламп, Вт/(м2Лк); F – площадь пола помещения, м2; 77

ηосв – доля теплоты, поступающей в помещение (для ламп, пустановленных на некотором расстоянии от потолка ηосв = 1, для встроенных в подвесной потолок ηосв = 0,4). Расчет поступления от солнечной радиации) [46] Q рад  Qостекл  Qтепл , Вт Qостекл  q рад  F , Вт (4.2.5) (4.2.6) Где: F – площадь световых проемов, м2; qрад – удельные теплопоступления через 1 м2 вертикального окна, Вт/м2. q рад  (qпв  К инс  q вр  К обл )  К отн  2 (4.2.7) Где: qп, qр – прямая и рассеянная солнечная радиация через стандартный оконный проем в расчетный час суток, Вт/м2; Котн – коэффициент относительного проникания солнечной радиации через заполнение светового проема, отличающееся от обычного одинарного остекления; Кобл– коэффициент облучения. К обл  К обл.г  К обл.в (4.2.8) Где: 2 – коэффициент затенения светового проема переплетами; Кинс – коэффициент инсоляции, учитывающий долю солнечной радиации прошедшей через световой проем.  L  ctg   a   Lв  tgAс.о.  С  К инс  1  г   1   H В     (4.2.9) Где: Lг, Lв – размеры горизонтального и вертикального выступающих элементов затенения (откосов); Н, В – высота и ширина светового проема; 78

а, с – соответственно расстояние от горизонтального и вертикального элементов затенения до откоса светового проема; Ас.о. – солнечный азимут остекления;  - угол между вертикальной плоскостью остекления и проекцией солнечного луча на вертикальную плоскость, перпендикулярную рассматриваемой плоскости остекления. Расчет вредностей от оборудования (теплота, влага) [47] Поступление теплоты в помещение от оборудования Явная теплота, поступающая в помещение: Qк = 1550*k₀*ƩNОБ*kЗ, Вт (4.2.10) Где: NОБ – установленная мощность электрического оборудования; k₀ - коэффициент одновременности работы; kЗ – коэффициент загрузки помещения. Поступление влаги в помещение от оборудования [48] Влага, поступающая от оборудования: Моб = Ʃm*n*kЗ +Ʃm*F, кг/час (4.2.11) Где: m – влаговыделение, [кг/ч]; n – количество котлов, [шт]; kЗ – коэффициент загрузки; F – площадь поверхности оборудования, [м2]. Расчет расхода воздуха, удаляемого местным отсосом: (∑ ( ) (4.2.12) Где: Lкi - конвективный поток воздуха над индивидуальным кухонным оборудованием. Lki = k*(QK^1/3)*((z+1,7D)^5/3)*r (4.2.13) Где: 79

k - экспериментальный коэффициент; Qк - доля конвективных тепловыделений кухонного оборудования; z - расстояние от поверхности кухонного оборудования до местного отсоса; D – гидравлический диаметр поверхности кухонного оборудования; r - поправка на положение источника теплоты по отношению к стене. D = (2A*B)/(A+B) (4.2.14) Где: А, В - длина и ширина кухонного оборудования; Lri - объемный расход продуктов сгорания кухонного оборудования. Lri = 3.75*(10^-7)*QТ*k₀ (4.2.15) электрическая плита,ЭП-2ЖШ А 0,329 z 1,1 В 0,595 r 0,8 D 0,196 Kko 0,3 Lki 0,150379 a 1,25 Lri 0,000968 жарочный шкаф, Rada ШЭЖ-922 А 0,85 z 1,1 В 0,915 r 0,8 D 0,778 Kko 0,3 Lki 0,349488 a 1,25 Lri 0,002025 пищеварочный котел КПЭ-60нг А 0,95 z 1,1 В 0,7 r 0,8 D 0,67 Kko 0,3 Lki 0,328143 a 1,25 Lri 0,000844 мармит, МЭН-6/4Н А 0,57 z В 0,365 r D 0,21 Kko Lki 0,085416 a Lri 0,001463 1,1 0,8 0,3 1,25 Уравнения теплового баланса для горячего цеха, где работают местные отсосы: по избыткам явной теплоты 0,28*с*GПР*tПР+QИЗБЯ = 0,28*с*GМ.В.*tР.З. + 0,28*с*GУВ.З.* tУ (4.2.16) по избыткам влаги 103*GПР*dПР+W = 103*GМ.В.*dР.З. + 103*GУВ.З.* dУ (4.2.17) 80

Воздухообмен tпр= 25,5 Е= 14291 tуд.в= 30 Gя.пр= 5307,99 Gм.в= 793,78 4423 м3/ч Расчет вредностей представлен в приложении 6. Расчет воздухообменов по кратности для остальных помещений [46] Для остальных помещений общественного здания воздухообмен определяем по нормативным кратностям: (4.2.18) Где: n – нормативная кратность воздухообмена в 1 час; зависит от назначения помещения и приводится в соответствующих нормативных документах; Vn – объем помещения, м3. Результаты расчета сводим в таблицу 4.2.3. 81

Таблица 4.2.3 Расчет воздухообменов по кратности. Этаж № пом. 1 2 3 1 этаж 2 этаж 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Тамбур Тамбур Коридор Кабинет директора Столовая Кухня Кладовая Коридор Кабинет Прачечная С/Узел Раздевалка Игровая Спальня С/Узел Коридор Кладовая Коридор Актовый зал Кабинет Мед. Кабинет Кабинет С/Узел Раздевалка Игровая Спальня С/Узел Площадь Высота Объем 1,7 1,9 8,5 3 3 3 5,1 5,7 25,5 13,7 22,12 13,90 4,25 5,85 5,37 15,10 2,50 12,18 44,60 41,47 14,06 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 41,1 66,36 41,7 12,75 17,55 16,11 45,3 7,5 36,54 133,8 124,41 42,18 11,7 4,3 7,50 46,70 2,40 6,90 6,14 2,50 12,30 35,18 32,80 11,3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 35,1 12,9 22,5 140,1 7,2 20,7 18,42 7,5 36,9 105,54 98,4 33,9 Кратность Воздухообмен Приток Вытяжка Приток Вытяжка 1,5 217,07 - 0,5 - 1,5 по расчету 1 0,5 5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 итог 1 этаж 1 1,5 0,5 1 0,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 итог 1 этаж 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 - 20,55 99,54 12,75 205,14 200,70 186,62 809,52 165,41 8,06 226,50 50,00 54,81 200,70 186,62 200,00 809,52 12,90 146,51 158,31 147,6 617,82 1427,34 210,15 3,60 20,70 9,21 50,00 55,35 158,31 147,60 100,00 617,82 1427,34 Организация воздухообменов в помещениях Во всех помещения воздух подается и удаляется сверху приточными и вытяжными решетками АМН 200х200 и АМН 150х150. На кухне воздух удаляется из рабочей зоны вытяжными зонтами - Кобор ЗПВ-60/80, NAYMAN ЗВП-212/0507, Кобор ЗВП-70/80. 82

Рис. 4.2.1 Решетки АМН Рис. 4.2.2 Вытяжные зонты Подбор и расчет приточных и вытяжных решеток Подбор приточных и вытяжных решеток производился по каталогу АРКТОС. Подбор расчета приточных и вытяжных решеток сводит в таблицу 4.2.4: 83

Таблица 4.2.4 Подбор вентиляционных решеток 1 этаж 2 этаж 1 этаж 2 этаж Приток воздуха Fтр nр 0,03015 0,837 0,02849 0,791 0,02788 0,774 № 3 8 13 L 217,1 205,1 200,70 14 186,62 2 200х200 0,036 0,02592 16 18 25 26 165,4 146,5 158,31 147,6 2 2 2 2 200х200 200х200 200х200 200х200 0,036 0,036 0,036 0,036 0,02297 0,02035 0,02199 0,02050 № 4 5 7 9 10 12 13 14 17 19 20 21 22 24 25 26 L 20,6 99,5 12,8 8,1 226,5 54,8 200,7 186,6 12,9 210,2 3,6 20,7 9,2 55,4 158,3 147,6 V реком. 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 тип 150х150 150х150 150х150 150х150 200х200 150х150 200х200 200х200 150х150 200х200 150х150 150х150 150х150 150х150 200х200 200х200 f 0,02 0,02 0,02 0,02 0,036 0,02 0,036 0,036 0,02 0,036 0,02 0,02 0,02 0,02 0,036 0,036 V реком. тип 2 200х200 2 200х200 2 200х200 f 0,036 0,036 0,036 nтр 1 1 1 Fр 0,036 0,036 0,036 Vрас 1,67 1,58 1,55 тип решетки АМН АМН АМН 0,720 1 0,036 1,44 АМН 0,638 0,565 0,611 0,569 1 1 1 1 0,036 0,036 0,036 0,036 1,28 1,13 1,22 1,14 АМН АМН АМН АМН nтр Fр 0,020 0,020 0,020 0,020 0,036 0,020 0,036 0,036 0,020 0,036 0,020 0,020 0,020 0,020 0,036 0,036 Vрас 0,29 1,38 0,18 0,11 1,75 0,76 1,55 1,44 0,18 1,62 0,05 0,29 0,13 0,77 1,22 1,14 тип решетки АМН АМН АМН АМН АМН АМН АМН АМН АМН АМН АМН АМН АМН АМН АМН АМН Удаление воздуха Fтр nр 0,00285 0,143 0,01383 0,691 0,00177 0,089 0,00112 0,056 0,03146 0,874 0,00761 0,381 0,02788 0,774 0,02592 0,720 0,00179 0,090 0,02919 0,811 0,00050 0,025 0,00288 0,144 0,00128 0,064 0,00769 0,384 0,02199 0,611 0,02050 0,569 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Аэродинамический расчет систем вентиляции с механическим побуждением Потери давления в системах вентиляции складываются из потерь давления на трение и потерь давления в местных сопротивлениях, Па Pсети  Pтр.  Z (4.2.19) Ртр.  R  l  n (4.2.20) Потери давления на трение, Па Где: R – удельные потери на трение, Па/м; l – длина участка воздуховода, м; n – поправочный коэффициент, который зависит от абсолютной эквивалентной шероховатости воздуховодов. 84

Pд    2 (4.2.21) 2 Потери давления в местных сопротивлениях, Па Z     Pд (4.2.22) Где:   - сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке воздуховода, коэффициенты на границе двух участков относят к участку с меньшим расходом. Аэродинамический расчет систем с механическим побуждением приведен в приложении 7. Подбор вентиляционного оборудования Была подобрана приточно-вытяжная установка Mitsubishi Lossnay LGH200RX5-E с рекуперацией тепла и влаги, производительностью 2000м3/ч. Ее технические характеристики приведены в таблице 4.2.5. Таблица 4.2.5 Технические характеристики Mitsubishi Lossnay LGH-200RX5-E Был подобран водяной воздухонагреватель Systemair VBC 250-3, теплообменник из медных труб с алюминиевым оребрением установлен в корпусе с алюцинковым покрытием. Съемная панель облегчает чистку нагревателя. Водяной воздухонагреватель VBC устанавливается в горизонтальных и вертикальных воздуховодах с произвольным направлением воздуха. Технические характеристики приведены в таблице 4.2.6. 85

Таблица 4.2.6 Технические характеристики Systemair VBC 250-3 Был подобран клапаны для круглых воздуховодов КВК-250М и КВК-400Р. Воздушные клапаны КВК предназначены для перекрывания воздушных каналов и/или регулирования расхода воздуха. Корпус и заслонка клапанов изготавливаются из стального оцинкованного листа. Заслонка клапанов КВК-...M снабжена резиновым уплотнением, обеспечивающим плотное перекрывание канала; заслонка регулирующего клапана КВК-...Р (не предназначена для перекрывания канала) выполнена усеченной с боков, благодаря чему получена линеаризованная зависимость расхода воздуха через клапан в зависимости от угла поворота заслонки. Корпус клапана снабжён резиновыми уплотнениями для подсоединения воздуховодов или других элементов вентиляционной системы. Управление воздушными клапанами осуществляется вручную с помощью рукоятки, позволяющей фиксировать заслонку в нужном положении или с помощью электрического привода. Клапаны сохраняют работоспособность и могут эксплуатироваться вне зависимости от их пространственной ориентации. Технические характеристики приведены в таблице 4.2.7 и 4.2.8. Таблица 4.2.7 Технические характеристики КВК-250М 86

Таблица 4.2.8 Технические характеристики КВК-400Р Был подобран вентилятор KORF WNK 200/1. ― Прочный легкий пластиковый корпус, имеющий эстетичный внешний вид, не подвергающийся коррозии, а также более эффективно снижающий шум по сравнению с традиционным стальным корпусом. ― Однофазные асинхронные двигатели с внешним ротором и назад загнутыми лопатками. ― Надёжная защита от перегрева электродвигателя вентилятора при помощи встроенных термоконтактов с автоматическим перезапуском. ― Регулирование оборотов изменением подаваемого напряжения. ― Рабочий диапазон температуры воздуха: от –40 до +40° С. ― Монтаж в любом положении с помощью быстроразъёмных хомутов и кронштейнов для потолочного или стенового крепления. Технические характеристики вентилятора KORF WNK 200/1: Число оборотов двигателя: 2600 мин-1. Напряжение: 220 В. Максимальная мощность: 157 Вт. Максимальный ток: 0,72 А. 87

Был подобран SCr 315/600. шумоглушитель для круглых воздуховодов SHUFT Шумоглушитель для круглых воздуховодов предназначен для снижения шума от вентилятора в приточных и вытяжных воздуховодах при непосредственной установке в канал систем вентиляции и кондиционирования. Перемещаемый воздух не должен содержать твердых, клеящихся или агрессивных примесей. Шумоглушители изготавливаются из оцинкованной стали с шумопоглощающим материалом из минерального волокна. Характеристики шумоглушителя представлены в таблице 4.2.9. Таблица 4.2.9 Ключевые характеристики: Октавные полосы частот, Гц Шумоглушение, дБ 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 1 3 11 14 19 8 7 d - 315мм; D - 417 мм; L - 600 мм; Вес - 9 кг. Рис. 4.2.3 Технические характеристики SHUFT SCr 315/600 Был подобран вентилятор канальный энергосберегающий SHUFT CMFD 400. Применяются для перемещения воздуха в круглых каналах систем приточной и вытяжной вентиляции жилых, общественных и производственных помещений. Преимущества:  Повышенный КПД вентилятора гарантирует низкое энергопотребление.  Высокоэффективное диагональное мотор-колесо со спрямляющим механизмом. 88

 Встроенная термозащита (CMFE 250, CMFE 315) или встроенные термоконтакты.  Регулирование скорости 0–100% путем изменения напряжения для моделей CMFE (тиристорные и автотрансформаторные регуляторы) и изменения частоты питания для моделей CMFD (частотные регуляторы).  Высококачественные шариковые подшипники, не требующие обслуживания.  На корпус вентилятора установлена устойчивая опора для монтажа.  Корпус из оцинкованной стали у однофазных вентиляторов и из алюминия у трехфазных.  Степень защиты IPX4 Рис. 4.2.4 Технические характеристики SHUFT CMFD 400 4.3 Расчет энергопотребления на кондиционирование Расчет энергопотребления на кондиционирование для игровой и спальни. Количество людей – 20. Оборудование – телевизор 200 Вт. Расчетные параметры наружного воздуха приведены в таблице 3.1.1. Допустимые параметры (температура, относительная влажность, подвижность) воздуха в рабочей зоне помещений, отвечающие санитарногигиеническим требованиям, принимаются в зависимости от периода года и назначения помещений и сведены в таблицу 4.3.1. 89

Таблица 4.3.1 Наименование помещения Игровая Спальня Расчетные параметры внутреннего воздуха Допустимые параметры Период Температура, Относительная года ˚С влажность φ, % Теплый 24 60 Скорость движения воздуха ν, м/с 0,2 Холодный 23 60 0,2 Теплый 24 60 0,2 Холодный 24 60 0,2 Для расчета помещения необходимо рассчитать такие вредности (тепло, влага и CO2) как:  от людей  от освещения (солнечной радиации и от искусственного освещения)  от оборудования  от освещения. Методика расчета выделения вредностей приведена в п.4.2. Расчет предоставлен в приложении 8. Подбор фанкойлов Были подобраны напольно-потолочные фанкойлы для игровых - Daikin FWM35DFN, для спален - Daikin FWM02DTN. Рис. 4.3.1 Фанкойл Daikin FWM35DFN Рис. 4.3.2 Фанкойл Daikin FWM02DTN 90

Таблица 4.3.2 Технические характеристики Daikin FWM35DFN, Daikin FWM02DTN Гидравлический расчет фанкойлов производится методом динамических давлений с переменным перепадом температур. Потери на участках определяются: Руч = Рl+Рξ (4.3.1) ξпр =∑ξ+lλ/d (4.3.2) Где: Pl - потери по длине, Па; Рξ - потери на сопротивление, Па. Где: ∑ξ - сумма сопротивлений местных на участке; 91

l - длинна трубопровода на участке, м; λ - коэффициент трения; d - условный диаметр трубопровода, мм. Значения  d принимаются в зависимости от диаметра. В этом методе температурный перепад при значении температуры теплоносителя 75/50, t  5 . Расход теплоносителя на стояк определяется по формуле G 0.86  QСТ t (4.3.3) Где: QСТ - тепловая нагрузка на стояк, (Вт); о t - температурный перепад, С. Выбор диаметра стояка осуществляется методом логических умозаключений. На первом участке, зная расход и диаметр, находим динамическое давление и считаем давление на участке. Так как второй участок гидравлически параллелен первому, то потери давления второго стояка равна потерям давления первого стояка, то есть Руч1 = Руч2 (4.3.4) Отсюда находим значение динамического давления. Рд = Руч/ξпр (4.3.5) И в зависимости от значения диаметра и динамического давления находим по таблице расход и считаем температурный перепад . tСТ  0,86  Qуч G (4.3.6) Температурный перепад не должен выходить за заданный предел. Следующий участок трубопровода рассчитывается следующим образом: зная сумму расходов первого и второго участка и диаметр, а также l  d находим потери давления. Третий участок рассчитывается аналогично второму и так далее. 92

После окончания гидравлического расчета ветви необходимо произвести проверку температурного перепада стояков; t ср   G t G cn ст (4.3.7) ст В результате гидравлического расчета получен расход системы G=982кг/ч, суммарные потери давления в системе Pc=15758,1 Па. Гидравлический расчет системы кондиционирования приведен в приложении 9. 4.4 Система теплого пола для игровых помещений Для комфорта детей в игровых помещениях было принято решение установить коллекторный теплый пол. Расчет трубопроводов системы водяного отопления сводится к определению экономических сечений труб при заданных тепловых нагрузках. Гидравлический расчет производится методом динамических давлений с переменным перепадом температур, методика расчета изложена в п. 4.3. Температурный перепад при значении температуры теплоносителя 50/40, t  10 на полянке. При проектировании были применены полипропиленовые трубы диаметром 25 мм. Коллектор диаметром 25 и 32 мм. Диаметры трубок коллектора 15 мм. В результате гидравлического расчета получен расход системы G=205 кг/ч, суммарные потери давления в системе Pc=344Па. Гидравлический расчет системы отопления приведен в приложении 10. На основании приведенных расчетов запроектирована система теплоснабжения с применением гибридной установки на базе солнечных коллекторов и теплового насоса. 93

Глава 5. Разработка схемы тепло- и холодоснабжения на основе возобновляемых источников энергии. На основании проведенных расчетов была запроектирована и разработана схема солнечной установки для детского сада №81 в г. Владивостоке, о. Русский, пос. Экипажный (рис.5.1). Которая, включает в себя следующее оборудование: солнечные коллектора Logasol SKN 4.0, два бака-аккумулятора системы горячего водоснабжения (ГВС) на 200 литров Logalux SU200/5E W (один работает на умывальники, которыми пользуются дети, а второй работает на кухню и другие умывальники) и бака-аккумулятора для системы отопления на 500л. Через солнечный коллектор циркулирует теплоноситель. Теплоноситель нагревается в солнечном коллекторе энергией солнца и отдает затем тепловую энергию воде через теплообменник, вмонтированный в бак-аккумулятор. В баке-аккумуляторе хранится горячая вода до момента ее использования, поэтому он должен иметь хорошую теплоизоляцию. Если происходит понижение температуры внутреннего воздуха в помещениях детского сада, в баках-аккумуляторах установлены электрические тэны, которые автоматически включаются и нагреваю воду в баках до нормативной температуры (например, продолжительная пасмурная погода или малое количество часов солнечного сияния зимой). 94

Рис. 5.1 Схема индивидуального теплового источника, разработанная на основе солнечных коллекторов Основной задачей солнечных коллекторов является нагрев воды для горячего водоснабжения и отопления. При благоприятных погодных (солнечных) условиях, в течение дня вода в баках-аккумуляторах нагревается до 6 С. Дневная температура в помещениях детского сада достигает 24-2 С, за счёт юго-западной ориентация игровых помещений. Согласно графику температур, утром температура наружного воздуха низкая, поэтому в начинается циркуляция горячей воды в системе отопления и за 30 минут температура в помещении к приходу детей становится нормативной (прием детей в детский сад начинается с до ). Когда температура в помещении 95

достигает нормативного значения, система переключается за счет автоматики на систему горячего водоснабжения, включаются электрические тэны и нагревают воду в баке-аккумуляторе до 450С. В контуре солнечных коллекторов и баковаккумуляторов установлены датчики для определения температуры, количества теплоты теплоносителя и солнечной радиации. За счет системы – солнечных коллекторов температура воздуха в помещении повышается, и дети приходят в теплое помещение. Данный проект реализован и внедрен, но, к сожалению, имеет отклонение от проекта, так как использованы вакуумные солнечные коллектора вместо предусмотренных в проекте плоских солнечных коллекторов (рис.5.2). Рис. 5.2 Солнечная установка В данной работе рассматривалась возможность еще снизить эксплуатационные затраты, но это требует дополнительных капиталовложений, если применить тепловой насос. Но, используя комбинированную систему тепло- и холодоснабжения, мы обеспечиваем необходимые нагрузки для системы теплоснабжения детского сада и в то же время эта система требует минимальных затрат на эксплуатацию после монтажа. Была разработана и запроектирована схема тепло- и холодоснабжения на основе возобновляемых источников энергии, которая включает в себя следующее оборудование: солнечные коллектора Logasol SKN 4.0, запроектированные на 96

нагрузку ГВС и отопление, бак-аккумулятор системы горячего водоснабжения (ГВС) на 200 литров Logalux SU200 и бак-аккумулятор для системы отопления на 500л, тепловой насос водо-водяной Mammoth J100WLES запроектирован на нагрузку отопления и ГВС. Водо-водяной тепловой насос марки Mammoth J100WLES (рис.5.3). Для теплосъема низкопотенциальной энергии грунта используются вертикальные скважины глубиной 55 м, в которые погружаются U-образные пластиковые трубы диаметром 32 мм. Удельный теплосъем такого зонда равен 50 Вт/м. Расстояние между скважинами должно быть не менее 5 м. Общая длина коллектора по расчетам получилась равной 633 м. Количество скважин – 12. Расчёт гидравлики для скважинного поля приведен в приложении 11. Рис. 5.3Тепловой насос Mammoth J100WLES Основные характеристики: Мощность на нагрев: 31,5 кВт Питание: 380V/3N 50Hz Мощность на охлаждение: 30,0 кВт Мощность потребления на охлаждение: 6,52 кВт Мощность потребления на нагрев: 9,00 кВт Водяной поток - первичный контур: 6,27 м3/ч Водяной поток - вторичный контур: 5,15 м3/ч Источник тепла: Грунтовый теплообменник, водяные скважины, открытые воды Отапливаемая площадь: 300 м2 Фреон: R410А 97

Тип: вода-вода Функционал: Отопление, охлаждение, ГВС Вследствие чего была разработана схема обеспечения тепло- и холодоснабжения на базе солнечного коллектора и теплового насоса (Рис.5.4). Где получили 12 скважин, которые будет обеспечивать отопление и холодоснабжения, и 6 солнечных коллекторов, обеспечивающих нагрузку на ГВС и отопление. В этом случае можно отказаться от твердотопливной котельной. Принцип работы теплового насоса основан на сборе низкопотенциальной тепловой энергии грунта, посредством циркуляции незамерзающей жидкости по трубопроводам (зондам), расположенным в вертикально пробуренных скважинах, и передаче тепла в систему отопления и горячего водоснабжения здания. В Приморском крае на глубине более 8 м от поверхности земля имеет стабильную температуру +7,2 °С независимо от времени года [49]. Незамерзающая жидкость, находясь в трубопроводах скважинного поля, отбирает тепло у грунта и попадает в испаритель теплового насоса через капиллярное отверстие. Здесь за счет резкого уменьшения давления происходит процесс испарения, незамерзающая жидкость отбирает тепло у внутренних стенок испарителя, а испаритель отбирает тепло у земляного контура, тем самым охлаждаясь. Затем уже пары испарившегося хладагента попадают в компрессор, где сжимаются, за счет чего их температура резко увеличивается. Далее, в конденсаторе теплового насоса, пары хладагента отдают свое тепло отопительному контуру, конденсируются, и незамерзающая жидкость вновь поступает в трубопроводы скважинного поля для повторения цикла. Данный способ сбора тепла обеспечивает высокую эффективность работы теплового насоса и малый расход электроэнергии. Летом тепловой насос может работать и на кондиционирование. В этом случае процесс будет происходить наоборот – циркулирующая жидкость будет забирать тепло из внутреннего воздуха здания, тем самым охлаждая его, и сбрасывать в скважинное поле грунта. 98

Главной задачей солнечных коллекторов является нагрев воды в бакахаккумуляторах для нужд горячего водоснабжения и отопления детского сада. Нагрев производится при падении температуры воды в баке до 40°С и продолжается, пока температура воды не достигнет 75 °С. Если вода имеет достаточную температуру для отопления, и больше нагревать ее не требуется, то избыточная теплота от солнечных коллекторов сбрасывается в грунт через грунтовый теплообменник скважинного поля. Процесс продолжается до тех пор, пока не возникнет потребность в нагреве воды в баке-аккумуляторе. Теплота от солнечников, сбрасываемая летом, аккумулируется в грунте, что благоприятно влияет на работу теплового насоса в отопительный период. 99

100 Рис. 5.4 Схема обеспечения тепло и холодоснабжения на базе солнечного коллектора и теплового насоса.

Описание режима работы системы теплоснабжения детского сада №81 в г. Владивостоке, о. Русский, пос. Экипажный. • Через солнечный коллектор циркулирует теплоноситель – незамерзающая жидкость. При благоприятных погодных (солнечных) условиях, теплоноситель нагревается в солнечном коллекторе энергией солнца и отдает затем тепловую энергию воде через теплообменник, вмонтированный в бак-аккумулятор, в течение дня вода в баках-аккумуляторах нагревается до 7 С. В баке-аккумуляторе хранится горячая вода до момента ее использования, поэтому он должен иметь хорошую теплоизоляцию. Во второй половине дня, в помещениях детского сада температура воздуха достигает 24-2 С, так как ориентация игровых помещений детского сада на юго- запад. В это время солнечные коллектора переключаются за счет автоматики на аккумуляцию тепловой энергии, подаваемой в систему отопления, за счет этого, утром температура воздуха в помещении повышается, и дети приходят в теплое помещение. • При недостающем количестве теплоты от солнечных коллекторов, автоматически подключаются тепловой насос. Он выполняет отбор тепла от скважин, и трансформирует его в высокопотенциальное тепло для системы теплоснабжения. • В пасмурный день и ночью работает тепловой насос. Он выполняет отбор тепла от подземного теплообменника в систему отопления и ГВС. При недостатке энергии для нужд теплоснабжения автоматически включается дополнительный источник тепла, встроенный в эту систему (электрический котел). Применение данной гибридной установки обеспечивает бесперебойную подачу тепла в систему отопления и горячего водоснабжения детского сада. А самое главное применение данной гибридной установки позволяет сократить эксплуатационные затраты и она безопасна для окружающей среды. Используемые источники являются возобновляемыми, что, несомненно, является достоинством разработанной системы. 101

Глава 6. Технико-экономические показатели трех вариантов реконструкции источников теплоснабжения на основе возобновляемой энергии. Для детского сада № 81 в г. Владивостоке, о. Русский, пос. Экипажный, проведено сопоставление, с точки зрения экономической эффективности, запроектированной комбинированной системы тепло-холодоснабжения на базе солнечного коллектора и теплового насоса, с существующей системой на базе твердотопливного котла и электрического водонагревателя. При проведении оценки экономической эффективности выполнено сравнение только основного оборудования системы тепло- холодоснабжения, без учета внутренних систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, так как принимается, что для всех вариантов внутренние инженерные системы одинаковы.  Начальные капиталовложения для устройства системы тепло- холодоснабжения на базе солнечного коллектора и теплового насоса складываются из следующих величин: стоимость и монтаж теплового насоса; стоимость и монтаж солнечных коллекторов; стоимость бурения скважин. Стоимость теплового насоса Mammoth вода-вода 2в1/J100WLES - 460 874 руб. Стоимость солнечного коллектора Logasol SKN 4.0 - 37 654 руб. Стоимость бурения 1 метра скважины на данный момент составляет около 1800 руб/м., тогда: КСКВ. = 1800*55*12 = 1 188 000руб. Стоимость трубопроводов U- образного грунтового теплообменника, принимаемая в расчетах, составляет 350 руб/м. Глубина скважины составляет 55м, общая длина коллектора по расчетам получилась равной 633 м., а количество скважин – 12. Стоимость трубопроводов составляет: КТР  633 * 350  221550 руб. Стоимость монтажных работ, исходя из сложившихся на рынке Приморского края цен, как правило, составляет 25% - 35% стоимости оборудования. Для 102

расчетов принято среднее значение стоимости монтажных работы 30% от стоимости оборудования. КМ.=0,3*( КТ.Н.+6*КС.К.+ КТР) = = 0,3*(460 874+6*37 654+221 550) = 272 504,4 руб. Единовременные затраты на устройство источника на базе теплового насоса и солнечного коллектора: К1  1,3  КТ .Н .  КТР  К М  К С.К .   К СКВ. (6.1) Где: КТ.Н.– стоимость теплового насоса, руб.; КТР. – стоимость трубопроводов скважинного поля, руб.; КМ. – стоимость монтажа, руб.; КС.К. – стоимость солнечных коллекторов, руб.; КСКВ. – стоимость бурения скважин, руб. К1  1,3  460 874  221550  272 504,4  225924  1188000  2723108,1руб. Из полученного результата видно, что 57 % денежных затрат, при создании комбинированного источника тепло- холодоснабжения на базе теплового насоса и солнечного коллектора, приходится на бурение скважин для грунтовых теплообменников.  Начальные капиталовложения для устройства источника теплоснабжения на базе твердотопливного котла и электрического водонагревателя складываются из следующих величин: стоимость и монтаж твердотопливного котла; стоимость и монтаж электрического водонагревателя. Стоимость твердотопливного котла ZOTA "Carbon" 50 кВт – 76 500 руб. Стоимость водонагреватель Thermex Flat Plus IF 50V – 36 987 руб. Стоимость монтажных работ: КМ.=0,3*( КТ.К.+КЭ.В.) = 0,3*(76 500+36 987) = 34 046 руб. Единовременные затраты на устройство источника на базе твердотопливного котла и электрического водонагревателя: 103

К 2  1,3  КТ .К .  К Э.В.  К М  (6.2) Где: КТ.К. – стоимость твердотопливного котла, руб.; КЭ.В. – стоимость электрического водонагревателя, руб.; КМ. – стоимость монтажа, руб. К 2  1,3  76500  36987  34046  191793 руб. При определении эксплуатационных затрат источника тепло- холодоснабжения на базе теплового насоса и солнечного коллектора, учитывались стоимость потребляемой тепловыми насосами электроэнергии (тариф на электроэнергию в Приморском крае 2,66 руб./кВт·ч на 2018 г.), амортизационные отчисления (приняты равными 3% в год от суммы единовременных затрат [50]), затраты на сервисное обслуживание (приняты равными 3,5% в год от затрат на амортизацию [50]) и прочие эксплуатационные затраты (приняты равными 3% в год от общей суммы эксплуатационных затрат [50]), в результате получено С1 = 86 644,8 руб./год. Эксплуатационные затраты источника тепло- холодоснабжения на базе твердотопливного котла и электрического водонагревателя, равные С 2=367279,4 руб./год, определены с учетом потребления котлом бурого угля (средняя стоимость бурого угля для г. Владивостока равна 6100 руб./т), потребляемой электроэнергии для электрического водонагревателя, амортизационные отчисления (приняты равными 3% в год от суммы единовременных затрат [50]), затраты на сервисное обслуживание (приняты равными 3,5% в год от затрат на амортизацию [50]) и прочие эксплуатационные затраты (приняты равными 3% в год от общей суммы эксплуатационных затрат [50]). Приведенные затраты для рассматриваемых вариантов определяются по формуле: Пi = Сi·Тн+ Кi (6.3) Где: Пi – приведенные затраты, руб./год; 104

Сi – эксплуатационные затраты, руб./год; Кi – единовременные затраты, руб.; Тн – нормативный срок окупаемости требуемых капитальных вложений за счёт уменьшения эксплуатационных затрат, год (равный 10 лет для солнечнотеплонасосных систем тепло- холодоснабжения [51]). Проведя сравнение затратным методом, установлено, что при данных параметрах экономически целесообразным является источник тепло- и холодоснабжения на базе теплового насоса и солнечного коллектора: П1 = 86 644,8·10 + 2 723 108,1 = 3 589 556,1 руб./год; П2 = 367 279,4·10 + 191 793 = 3 864 587 руб./год. Для окончательного принятия решения об экономической эффективности применения наиболее целесообразного окупаемости единовременных затрат варианта (6.4) и определен коэффициент простой срок сравнительной эффективности (6.5), при этом сравнение производится по нормативным значениям Тн=10 лет и Ен=10 %. Срок окупаемости без учета фактора времени равен: К  К2 Тф  1 С2  С1 (6.4) Фактический коэффициент экономической эффективности определяется по формуле: Еф  С2  С1 К1  К 2 (6.5) По результатам расчета получен простой срок окупаемости Тф=9 лет, что не превышает нормативного Тн=10 лет, и по фактическому коэффициенту экономической эффективности Еф=0,11≥Ен=0,01, условие также выполняется. Соответственно эффективность капитальных вложений для источника тепло- и холодоснабжения на базе теплового насоса и солнечного коллектора без приведения результатов к году оценки по сроку окупаемости обеспечена. 105

Используя методику [52], рассчитан экономический эффект при реализации первого варианта источника тепло- и холодоснабжения для детского сада, в сравнении со вторым, в ценах 2018 года: Эф = (С2-С1)*10 + (К2-К1) (6.6) Эф=(367 279,4 – 86 644,8)·10 + (191 793 – 2 723 108,4) = 275 030,4 руб./год Полученное значение свидетельствует о незначительном экономическом эффекте, это объясняется большими единовременными затратами, необходимыми при создании источника тепло- и холодоснабжения на базе теплового насоса и солнечного коллектора, что безусловно является недостатком таких систем. Снижение единовременных затрат возможно за счет применения более дешевых аналогов тепловых насосов, солнечных коллекторов, например, производства Китай. Технико-экономический расчет системы теплоснабжения на базе солнечного коллектора и резервного электрического котла.  Начальные капиталовложения для устройства системы теплоснабжения на базе солнечного коллектора и электрического котла складываются из следующих величин: стоимость и монтаж электрического котла; стоимость и монтаж солнечных коллекторов. Стоимость солнечного коллектора Logasol SKN 4.0 - 37 654 руб. Стоимость электрического котла Zota-48 LUX (48 квт) - 41 700 руб. Стоимость монтажных работ: КМ.=0,3*( КЭ.К.+ 8*КС.К.) = 0,3*(41 700+8*37 654) = 102 879,6 руб. Единовременные затраты на устройство источника на базе солнечного коллектора и электрического котла: К3  1,3  К Э.К .  К М  КС.К .  (6.7) Где: КЭ.К.– стоимость электрического котла, руб.; КМ. – стоимость монтажа, руб.; КС.К. – стоимость солнечных коллекторов, руб.; 106

К3  1,3  41700  102879,6  8 * 37654  579555руб. При определении эксплуатационных затрат источника теплоснабжения на базе солнечного коллектора и электрического котла, учитывались стоимость потребляемой электрическим котлом электроэнергии (методика расчета как для теплового насоса), в результате получено С3=256914,5 руб./год. Приведенные затраты для рассматриваемого варианта: П3 = 256 914,5·10 + 579 555 = 3 148 700 руб./год. Срок окупаемости без учета фактора времени равен: Тф  К3  К 2 С 2  С3 (6.8) Фактический коэффициент экономической эффективности определяется по формуле: Еф  С 2  С3 К3  К 2 (6.9) По результатам расчета получен простой срок окупаемости Тф=3,5 лет, что не превышает нормативного Тн=10 лет, и по фактическому коэффициенту экономической эффективности Еф=0,28≥Ен=0,01, условие также выполняется. Соответственно эффективность капитальных вложений для источника теплоснабжения на базе солнечного коллектора и электрического котла без приведения результатов к году оценки по сроку окупаемости обеспечена. Рассчитан экономический эффект при реализации третьего варианта источника теплоснабжения для детского сада, в сравнении со вторым, в ценах 2018 года: Эф=(367 279,4 – 256 914,5)·10 + (191 793 – 579 555) = 715 887 руб./год На основании экономического расчета можно сделать выводы: Нагрузка на отопление и горячее водоснабжение больше обеспечивается водо-водяным тепловым насосом. Так как солнечные коллекторы в зимний период и пасмурные дни работают менее эффективно. Задачей этого раздела являлось нахождение оптимального варианта комбинации источников тепло и холодоснабжения для данного объекта, которое 107

обеспечивало бы необходимые нагрузки и в то же время требовало минимальных начальных капиталовложений и минимальных затрат на эксплуатацию после монтажа. Результаты технико-экономического расчета показали, что при принятых условиях расчета, ценах на оборудования, тарифах на электроэнергию, внедрение энергосберегающих технологий показывают следующие результаты: Единовременные затраты Сравнивая варианты по единовременным затратам (рис. 6.1) видно, что для системы теплоснабжения на базе твердотопливного котла и электрического водонагревателя самый низкий уровень затрат, а наиболее высокие затраты являются у теплового насоса с солнечным коллектором. Но следует учесть, что при этом расчете 57% единовременных затрат является бурение скважин. Рис. 6.1 График единовременных затрат. Эксплуатационные затраты Эксплуатационные затраты (рис.6.2), связанные с поддержанием в работоспособном состоянии используемого оборудования, механизмов. Если рассматривать эту диаграмму в сравнении с диаграммой единовременных затрат, то явно видно, что позиции поменялись. По эксплуатации наиболее выгодным является тепловой насос с солнечным коллектором, когда твердотопливный котёл и 108

электрический водонагреватель несет за собой очень большие затраты. Так как большую часть затрат идет на топливо и электроэнергию, когда при нетрадиционной системе затраты на топливо отсутствуют. Рис. 6.2 График эксплуатационных затрат. Приведенные затраты График приведенных затрат (рис. 6.3) схож с графиком эксплуатационных затрат. Наиболее выгодным является тепловой насос с солнечным коллектором, когда твердотопливный котёл и электрический водонагреватель несет за собой очень большие затраты. 109

Рис. 6.3 График эксплуатационных затрат. Исходя из расчетов - более выгодной является комбинированная система тепло-холодоснабжения на базе солнечного коллектора и теплового насоса. В данной дипломной работе рассматривается комплексная система тепло и холодоснабжения работающая от нескольких источников. Оборудование подобрано таким образом, чтобы обеспечить стопроцентное резервирование источника. То есть тепловые насосы и солнечные коллекторы могут полностью покрыть нужды детского сада. 110

Заключение Совместное использование солнечных коллекторов с тепловым насосом позволяет значительно сократить количество вредных выбросов в окружающую среду, а в условиях постоянно растущих цен на энергоносители и электроэнергию, является экономически и экологически эффективным решением для энергосбережения на объекте. В результате аналитического обзора существующих типов оборудования, использующие возобновляемые источники энергии, выбраны солнечные коллектора Logasol SKN 4.0 и водо-водяной тепловой насос Mammoth J100WLES. Приведено обоснование применения солнечной установки для отопления в переходный период времени и горячего водоснабжения круглогодично. Выполненный поверочный расчет существующих систем отопления и горячего водоснабжения показал, что при капитальном ремонте детского сада необходимо утепление ограждающих конструкций, поэтому расчет теплопотерь помещений здания с ограждающими конструкциями, соответствующими второму 111

этапу энергосбережения, показал, на сколько потребуется их утепление, что снизит теплопотери здания и соответственно энергозатраты. Для комфортного микроклимата в помещениях детского сада были рассчитаны и запроектированы системы: теплый пол; фанкойлов; вентиляции с механическим побуждением и рекуперацией тепла. Разработана схема солнечной установки для детского сада №81 в г. Владивостоке, о. Русский, пос. Экипажный и выполнен проект установки, совмещенной с системами отопления и горячего водоснабжения. Данный проект реализован и внедрен. Для улучшения комфортных условий и снижения эксплуатационных затрат разработана схема обеспечения тепло- и холодоснабжения на базе солнечного коллектора Logasol SKN 4.0 и водо-водяного теплового насоса Mammoth J100WLE. Подобрано сопутствующее оборудование: бак-аккумулятор для системы горячего водоснабжения (ГВС) на 200 литров Logalux SU200 и бак-аккумулятор для системы отопления на 500л, скважинное поле, состоящее из 12 геотермальных скважин. Это схема требует дополнительных капиталовложений, но холодоснабжения, будут используя обеспечены комбинированную необходимые систему нагрузки для тепло- и системы теплоснабжения детского сада и снижение затрат на эксплуатацию после монтажа. А самое главное данная гибридная установка безопасна для окружающей среды. На основании произведенного технико-экономического расчета трех вариантов инвестиций в создание установки тепло- холодоснабжения для детского сада сделан вывод, что наиболее выгодной является комбинированная система тепло- холодоснабжения на базе солнечного коллектора и теплового насоса. 112

Список использованных источников 1. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные/ Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1996. 2. Томаш Юда, Эффективность работы солнечных коллекторов и водонагревательных установок в климатических условиях Польши и разработка методики их тепловых испытаний {Текст}: дис. … канд. тех. наук / Томаш Юда. – Москва., 2004. – 140 с. 3. Трошкина Г. Н., Математическое моделирование процессов теплообмена в системе «солнечный коллектор – аккумулятор тепла {Текст}: дис. … канд. тех. наук / Трошкина Галина Николаевна. – Барнаул., 2006. – 193 с. 4. Чудинов Д.М., Определение эффективности использования солнечных систем теплоснабжения {Текст}: дис. … канд. тех. наук / Чудинов Дмитрий Михайлович. – Воронеж., 2007. – 181 с. 5. Сулейманов М. Ж., Экспериментальное исследование теплотехнических характеристик солнечных коллекторов и водонагревательных установок {Текст}: дис. … канд. тех. наук / Сулейманов Муси Жамалуттинович. – Москва., 2007. – 130 с. 6. Гричковская Н. В., Оценка потенциала солнечной энергии для разработки энергоэффективных зданий в условиях муссонного климата {Текст}: дис. … канд. тех. наук / Гричковская Надежда Вячеславовна. – Владивосток., 2007. – 170 с. 7. Бегдай С.Н., Повышение тепловой эффективности одноэтажных зданий с гелиоколлектором {Текст}: дис. …канд. тех. наук / Бегдай Станислав Николаевич. – Волгоград., 2008. –131 с. 8. Матвеев А. В., Методика определения энергетической эффективности гелиоводонагревательных систем с плоскими коллекторами {Текст}: дис. …канд. тех. наук / Матвеев Андрей Валентинович. – Москва., 2008. – 167 с. 9. Ададуров Е. А., Повышение эффективности использования аккумуляторов теплоты с возобновляемыми источниками энергии {Текст}: дис. … канд. тех. наук /Ададуров Евгений Анатольевич. – Краснодар., 2004. – 178 с. 113

10. Пустовалов С. Б., Разработка и исследование водонагревателей тепловых насосов, работающих на R744 в качестве рабочего вещества {Текст}: дис. … канд. тех. наук / Пустовалов Станислав Борисович. – Москва., 2004. – 105 с. 11. Виноградов Д. В., Тепло- и массоперенос в контактных конденсаторах пароводяных тепловых насосов {Текст}: дис. … канд. тех. наук / Виноградов Дмитрий Владимирович. – СПб., 2004. – 92 с. 12. Петраков Г. Н., Повышение эффективности работы теплового насоса в системах теплоснабжения за счет модернизации конденсатора {Текст}: дис. … канд. тех. наук / Петраков Геннадий Николаевич. – Воронеж., 2006. – 206 с. 13. Дуванов С. А., Исследование работы тепловых насосов на режимах, отличных от номинального, при сохранении выходных параметров {Текст}: дис. … канд. тех. наук / Дуванов Сергей Александрович. – Астрахань., 2006. – 196 с. 14. Маринченко А. Ю., Оптимизационные исследования комбинированных теплопроизводящих установок с тепловыми насосами {Текст}: дис. … канд. тех. наук / Маринченко Андрей Юрьевич. – Иркутск., 2004. – 120 с. 15. Буртасенков Д. Г., Повышение эффективности централизованного теплоснабжения путём использования тепловых насосов {Текст}: дис. … канд. тех. наук / Буртасенков Дмитрий Геннадьевич. – Краснодар., 2006. – 130 с. 16. Бутузов В.А., Повышение эффективности систем теплоснабжения на основе использования возобновляемых источников энергии {Текст}: дис. …докт. тех. наук / Бутузов Виталий Анатольевич. – Москва., 2007. –297 с. 17. Сотникова К. Н., Комбинированные системы теплоснабжения, сочетающие традиционные и возобновляемые источники энергии {Текст}: дис. … канд. тех. наук / Сотникова Ксения Николаевна. – Воронеж., 2009. – 200 с. 18. http://www.rea.org.ua/dieret/Solar/solar.html 19. https://pro.arcgis.com/ru/pro-app/tool-reference/spatial-analyst/how-solar- radiation-is-calculated.html 20. http://osiktakan.ru/problems/quants.html 21. http://www.libsid.ru/klimatologiya-i-meteorologiya/klimatologiya-i- meteorologiya/pryamaya-solnechnaya-radiatsiya 114

22. https://www.eprussia.ru/epr/11/423.htm 23. http://www.ppu21.ru/article/631.html 24. http://www.journal.esco.co.ua/cities/2013_7/art209.pdf 25. https://ria.ru/eco/20090922/186036199.html 26. Абук Магомедов. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии, – Махачкала, Издательско-полиграфическое объединение «Юпитер», 1996. 27. Исаченко В. П. Теплопередача / В. А. Осипова, А. С. Сухомел – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: «Энергия», 1969. 28. Шаргут Я., Петела Р. Эксергия. – М.: Энергия, 1968. 29. Термодинамические диаграммы i-lgP для хладагентов. М.: АВИСАНКО, 2003. – 50 с. 30. http://www.dpva.info/Guide/GuideMedias/Antifreeze/GuideEPAntifreesesA ndWater/ 31. www.agesystems.com 32. Путилина Е. О. Магистерская диссертация на тему: «Влияние солнечных коллекторов на эффективность работы комбинированной системы теплоснабжения». Владивосток, 2011 г. 33. Хайнрих Г., Найорк Х., Нестлер В. Теплонасосные установки для отопления и горячего водоснабжения. Москва Стройиздат 1985. 34. Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы. 1982 г. 35. Справочник промышленного оборудования ВВТ №2 сентябрь-октябрь 2004 г. Тепловые насосы. Аналитический обзор - Горшков В. Г., Нижний Новгород. 36. http://solarb.ru/kak-vybrat-solnechnye-paneli-i-chem-oni-otlichayutsya 37. Тепловые насосы. Виды. Компрессия. Сорбция. http://www.ppu21.ru/article/210.html?mc=210 38. Щекин Р.В. Справочник по теплогазоснабжению и вентиляции. Кн. 1. Отопление и теплоснабжение/ С.М. Кореневский, Г.Е. Беем и др. – 4-е изд., перераб. и доп. – Киев: Будивельник, 1976. 39. СНиП 23-01-99. Строительная климатология / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2000. 115

40. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные/ Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1996. 41. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий / Минстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2003. 42. СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника/ Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1998. 43. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты здания/ Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2004. 44. Староверов И.Г. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч. 1. 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. 45. СНиП 2.04.01 – 85. Внутренний водопровод и канализация в здании/ Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1986. 46. Хрусталев Б. М. Теплоснабжение и вентиляция/ Ю. Я. Кувшинова, В. М. Копко - 3-е изд., исправ. и доп. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008. 47. Стомахина Г. И. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: Справочное пособие/ И.И. Бобровицкий, Е.Г. Малявина, Л.В. Плотникова - М.: под редакцией ОАО «МОВЕН», 2003. 48. Краснов Ю.С. Системы вентиляции и кондиционирования: Рекомендации по проектированию, испытаниям и наладке/ А.П. Богисоглебская, А.В. Антипов – М.: ТЕПМОКУЛ, 2004. 49. Официальный сайт Администрации Приморского края Http://primorsky.ru/authorities/executiveagencies/departments/energy/structure/saving/ge othermal-heat-pump.php 50. Экономика систем ТГСиВ: метод. указания / А.А. Ильин, Д.В. Попов. - Владивосток: ДВГТУ, 2007. - 54 с. 51. Рекомендации по технико-экономическому обоснованию применения нетрадиционных солнечных и солнечно-теплонасосных систем 116

теплохладоснабжения на гражданских и промышленных объектах / Ф.М. Гусакова, Э.В. Сарнацкий, Е.П. Антонов, Р.А. Хачатурян, Р.И. Карагезов. - М.: Госкомитет по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР, 1987. - 53 с. 52. Ерёмкин, А.И. Экономика энергосбережения в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха: учебное пособие / А.И. Ерёмкин, Т.И. Королёва, Г.В. Данилик, В.В. Бызеев, А.Г Аверкин. – М.: Ассоциации строительных вузов, 2008. – 184 с. 117

Содержание Введение .............................................................................................................................. 8 Глава 1. Аналитический обзор работ, посвященных использованию возобновляемых источников энергии ............................................................................ 11 1.1 Научные работы, посвященные солнечным коллекторам ........................ 11 1.2 Научные работы, посвященные тепловым насосам ................................... 16 1.3 Научные работы, посвященные комбинированным схемам. ................... 19 Глава 2. Теоретические предпосылки к использованию солнечных коллекторов и тепловых насосов и обоснование применения солнечной установки ........................ 22 2.1 Солнечные коллектора .................................................................................. 22 2.2 Располагаемое количество солнечной энергии. ......................................... 33 2.3 Тепловые насосы ............................................................................................ 43 2.4 Обоснование применения солнечной установки. ....................................... 54 Глава 3. Определение тепловой нагрузки существующих систем микроклимата в помещениях детского сада .............................................................................................. 59 3.1 Расчет теплопотерь существующих ограждающих конструкций детского сада................................................................................................................................... 59 3.2 Гидравлический расчет существующей системы отопления .................... 64 3.3 Расчет теплопотребления на горячее водоснабжение ............................... 69 Глава 4. Расчеты для инженерных систем детского сада при использовании возобновляемых источников......................................................................................... 74 4.1 Расчет теплопотерь при утепленных ограждающих конструкциях и современном остеклении оконных проемов ............................................................... 74 4.2 Расчет теплопотребления на вентиляцию ................................................... 75 4.3 Расчет энергопотребления на кондиционирование .................................... 89 4.4 Система теплого пола для игровых помещений ......................................... 93 Глава 5. Разработка схемы тепло- и холодоснабжения на основе возобновляемых источников энергии. ........................................................................................................ 94 Глава 6. Технико-экономические показатели трех вариантов реконструкции источников теплоснабжения на основе возобновляемой энергии. ........................... 102 Список использованных источников ........................................................................... 113 Приложение 1 (Расчет теплопотерь здания при существующих ограждающих конструкциях) ................................................................................................................. 120 Приложение 2 (Гидравлический расчет трубопроводов существующей системы отопления) ....................................................................................................................... 125 Приложение 3 (Поверочный расчет отопительных приборов) ................................. 126 Приложение 4 (Нагрузка на горячее водоснабжение) ............................................... 128 Приложение 5 (Расчет теплопотерь в помещениях по 2 этапу энергосбережения) 132 118

Приложение 6 (Расчет теплопоступлений (кухня) ..................................................... 137 Приложение 7 (Аэродинамический расчет) ................................................................ 140 Приложение 8 (Расчет теплопоступлений (игровая).................................................. 143 (Расчет теплопоступлений (спальня) ................................................. 145 Приложение 9 (Гидравлический расчет системы фанкойлов) .................................. 147 Приложение 10 (Расчет теплого пола) ......................................................................... 148 Приложение 11 (Гидравлический расчет скважинного поля) ................................... 149 Приложение 12 (Углы паления солнечных лучей ) ................................................ 14950 Приложение 12 (Спецификация оборудования) ....................................................... 1503 119

Приложение 1 Расчет теплопотерь здания при существующих ограждающих конструкциях 1-й этаж № пом. 1 1 тамбур 2 тамбур 3 коридор 4 кабинет директора 5 столовая Огр. Констр. 2 Размеры м 3 НС Дв Пл 1 зона 1,435 0,800 1,435 3,000 2,000 1,195 НС Дв Пл НС ОК ПЛ 1 зона ПЛ 2 зона НС1 1,670 0,800 1,670 2,855 0,900 3,000 2,000 1,195 3,000 1,200 НС2 F м2 4 Ориен 1/R тация Вт/м2 5 6 2,705 1,600 1,715 Ю Ю - 0,94 2,08 0,47 4,495 3,410 1,600 1,996 7,485 1,080 5,220 3,300 3,000 13,485 Ю Ю Ю Ю Ю 0,94 2,08 0,47 0,94 2,08 0,47 0,23 0,94 2,700 3,000 В 0,94 6,660 tв-tн °C 7 41 41 43 n q0 Вт 9 8 k 10 q Вт 11 1 104,47584 1 136,66667 1 32,701314 1,05 2,67 1 109,700 364,900 32,701 1 1 1 1 1 1 1 1 131,70521 136,66667 38,056581 303,19707 96,548857 104,4 33 584,35063 1,05 2,67 1 1,05 1,05 1 1 1,1 138,290 364,900 38,057 318,357 101,376 104,400 33,000 642,786 1 288,60031 1,15 331,890 qвент Вт 12 Qт.п. Вт 13 46 ОК Пл 1 зона ПЛ 2 зона НС ОК1 ОК2 Пл 1 зона ПЛ 2 зона ПЛ 3 зона 1,200 4,300 2,036 4,620 1,200 1,200 1,200 1,440 2,280 13,160 0,263 0,535 3,000 10,980 1,200 1,440 1,200 1,440 9,039 11,036 2,052 В В В В - 2,08 0,47 0,23 0,94 2,08 2,08 0,47 0,23 0,12 42 Qп Вт 14 507,30 541,25 557,13 1420,34 1 1 1 1 1 1 1 1 1 137,7131 281,56279 5,7282623 434,42655 125,73805 125,73805 176,57581 107,79349 10,021395 1,15 1 1 1,1 1,1 1,1 1 1 1 158,370 281,563 5,728 477,869 138,312 138,312 1556,37 243,397 176,576 107,793 10,021 2361,86

6 кухня НС1 3,260 3,000 9,780 В 0,94 НС2 4,015 3,000 10,605 С 0,94 ОК 1,200 1,200 1,440 С 3,560 1,550 1,715 0,800 1,520 1,520 1,040 2,800 12,720 0,800 1,240 3,000 3,545 2,000 1,600 2,000 3,040 0,800 1,216 0,760 0,790 3,090 1 377,73519 1,15 434,395 1 409,59935 1,2 491,519 2,08 1 122,74428 1,2 147,293 С С - 0,47 0,23 0,94 2,08 0,47 0,23 0,47 0,23 1 1 1 1 1 1 1 1 242,56744 11,823256 126,90086 126,66667 53,730233 10,746047 15,808 30,9 1 1 1,15 2,77 1 1 1 1 2,760 - 0,12 1 13,8 1 13,800 Пл 1 зона 2,070 - 0,47 1 44,288372 1 44,288 ПЛ 2 зона НС 2,835 3,000 3,300 4,745 С 0,23 0,94 1 35,302326 1 183,26723 1 1,15 35,302 210,757 10% север, 5% ветер ОК1 0,900 1,200 1,080 С 2,08 1 92,058212 1,15 105,867 10% север, 5% ветер ОК2 ДВ Пл 1 зона ПЛ 2 зона ПЛ 2 зона 0,900 0,800 4,720 4,720 1,200 2,000 2,000 1,200 1,080 1,600 9,440 5,664 1,200 С С - 2,08 2,08 0,47 0,23 0,23 1 92,058212 1 136,66667 1 180,0186 1 54,005581 1 12,55814 1,15 2,77 1 1 1 1,300 6,720 1,440 5,440 5,440 1,300 Ю Ю - 0,12 0,94 2,08 0,47 0,23 0,12 1 1 1 1 1 1 1 1,05 1,05 1 1 1 105,867 586,00 166,144 378,567 180,019 54,006 12,558 188,41 6,802 292,466 138,378 111,330 55,665 6,651 Пл 1 зона ПЛ 2 зона НС 7 ДВ кладовая Пл 1 зона ПЛ 2 зона ПЛ 1 зона 8 ПЛ 2 зона коридор ПЛ 3 зона 9 кабинет 10 прачечная 11 с/узел 5% восток, 5% ветер, 5% угловое 10% север, 5% ветер, 5% угловое 10% север, 5% ветер, 5% угловое ПЛ 3 зона НС ОК 12 Пл 1 зона раздевалка ПЛ 2 зона ПЛ 3 зона 2,720 1,200 3,000 1,200 41 38 43 46 41 45 44 6,8023256 278,53943 131,7888 111,33023 55,665116 6,6511628 324,00 153,56 242,567 11,823 145,936 350,867 92,00 53,730 10,746 15,808 30,900 1498,04 653,28 10% север, 5% ветер 10% север, 5% ветер 60,51 79,59 1454,94 10% север, 5% ветер 10% север, 5% ветер 207,77 5% ветер 5% ветер 604,49 121

13 игровая 14 спальня 15 с/узел НС1 7,325 3,000 19,095 Ю 0,94 1 827,45089 1,1 910,196 НС2 ОК1 ОК2 5,530 1,200 1,200 3,000 13,710 1,200 1,440 1,200 1,440 З Ю Ю 0,94 2,08 2,08 1 594,10064 1 137,7792 1 137,7792 1,15 1,1 1,1 683,216 151,557 151,557 ОК3 1,200 1,200 1,440 З 2,08 1 137,7792 1,15 158,446 3118,93 ОК4 1,200 1,200 1,440 З 2,08 1 137,7792 1,15 158,446 Пл 1 зона 7,120 5,420 25,080 - 0,47 1 536,59535 1 536,595 ПЛ 2 зона ПЛ 3 зона 4,920 2,880 15,600 3,940 - 0,23 0,12 1 166,88372 1 21,074419 1 1 166,884 21,074 46 НС1 5,490 3,000 16,470 З 0,94 1 729,216 1,15 838,598 НС2 7,325 3,000 19,095 С 0,94 1 845,43895 1,2 1014,527 ОК1 1,200 1,200 1,440 С 2,08 1 140,7744 1,2 168,929 2962,12 ОК2 Пл 1 зона 1,200 7,120 1,200 1,440 5,400 25,040 С - 2,08 0,47 1 140,7744 1 547,38605 1,2 1 168,929 547,386 ПЛ 2 зона ПЛ 3 зона НС ОК Дв Пл 1 зона ПЛ 2 зона ПЛ 3 зона 4,920 2,870 15,580 0,855 3,000 6,120 1,200 1,080 1,200 0,960 2,000 5,440 2,000 5,440 1,170 3,182 С С С - 0,23 0,12 0,94 2,08 2,08 0,47 0,23 0,12 1 1 1 1 1 1 1 1 2,720 0,900 0,800 2,720 2,720 2,720 47 45 170,29302 4,6726744 259,43506 101,0395 90 113,86047 56,930233 16,652093 1 1 1,15 1,15 2,77 1 1 1 170,293 4,673 298,350 116,195 249,300 1059,78 113,860 56,930 16,652 6056,90 5875,45 1911,06 5% ветер, 5% угловое 5% запад, 5% угловое,5% ветер 5% ветер, 5% угловое 5% ветер, 5% угловое 5% запад, 5% угловое,5% ветер 5% запад, 5% угловое,5% ветер 5% запад, 5% угловое,5% ветер 10% север, 5% угловое,5% ветер 10% север, 5% угловое,5% ветер 10% север, 5% угловое,5% ветер 10% север, 5% ветер 10% север, 5% ветер 10% север, 5% ветер 122

2 этаж № пом. 1 16 коридор 17 кладовая 18 коридор 19 актовый зал 20 кабинет 21 мед. кабинет 22 кабинет 23 c/узел Огр. Констр. 2 Пер НС ОК1 ОК2 Пер Размеры м 3 F м2 4 Ориен 1/R tв-tн тация Вт/м2 °C 5 6 7 3,620 0,900 0,900 3,620 3,000 1,200 1,200 1,195 11,712 8,700 1,080 1,080 4,326 Ю Ю Ю - 0,94 0,94 2,08 2,08 0,94 НС ОК Пер НС1 2,245 0,900 2,245 4,590 3,000 5,655 1,200 1,080 3,370 7,566 3,000 13,770 Ю Ю Ю 0,94 2,08 0,94 0,94 НС2 10,570 3,000 31,710 В 0,94 НС3 5,725 3,000 15,735 С 0,94 ОК Пер 1,200 1,200 1,440 46,685 С - 2,08 0,94 2,421 6,345 1,080 1,080 6,903 4,590 1,080 6,143 С С С С С - 0,94 0,94 2,08 2,08 0,94 0,94 2,08 0,94 2,484 - 0,94 Пер НС ОК1 ОК2 Пер НС ОК Пер Пер 2,835 0,900 0,900 2,835 1,890 0,900 1,890 3,000 1,200 1,200 2,435 3,000 1,200 3,250 43 38 43 42 46 45 46 45 n q0 Вт 9 8 k q Вт 11 10 0,75 355,81604 1 311,43512 1 85,3632 1 85,3632 0,75 116,14114 1 1,05 1,05 1,05 1 355,816 327,007 89,631 89,631 116,141 1 229,06872 1 96,5952 0,75 229,84798 1 544,81363 1,05 1,05 1 1,1 240,522 101,425 229,848 599,295 1 1254,6144 1,15 1442,807 1 622,55937 1,2 747,071 1 125,7984 0,75 1385,3281 1,2 1 150,958 1385,328 0,75 1 1 1 0,75 1 1 0,75 78,682585 268,97312 101,088 101,088 219,47777 198,90021 103,28482 199,63146 1 1,15 1,15 1,15 1 1,15 1,15 1 0,75 78,975085 1 qвент Вт 12 Qп Вт 14 Примечание 15 355,82 5% ветер 5% ветер 622,41 5% ветер 5% ветер 571,80 5% ветер 374,00 78,683 309,319 116,251 600,00 116,251 219,478 228,735 118,778 307,00 199,631 78,975 Qт.п. Вт 13 187,20 5% ветер, 5% угловое 5% восток, 5% ветер, 5% угловое 10% север, 5% ветер, 5% 4699,46 угловое 10% север, 5% ветер, 5% угловое 78,68 10% север, 5% ветер 10% север, 5% ветер 1361,30 10% север, 5% ветер 10% север, 5% ветер 854,14 10% север, 5% ветер 266,18 123

24 раздевалка 25 игровая 26 спальня 27 с/узел НС ОК Пер НС1 2,720 1,200 2,720 7,325 3,000 6,720 1,200 1,440 4,530 12,322 3,000 19,095 Ю Ю Ю 0,94 2,08 0,94 0,94 НС2 ОК1 ОК2 5,530 1,200 1,200 3,000 13,710 1,200 1,440 1,200 1,440 З Ю Ю 0,94 2,08 2,08 ОК3 1,200 1,200 1,440 З ОК4 Пер 1,200 1,200 1,440 35,182 З - 1 1 0,75 1 278,53943 131,7888 383,04146 827,45089 1,05 1,05 1 1,1 292,466 138,378 383,041 910,196 1 594,10064 1 137,7792 1 137,7792 1,15 1,1 1,1 683,216 151,557 151,557 2,08 1 137,7792 1,15 158,446 2,08 0,94 1 137,7792 0,75 1143,4162 1,15 1 158,446 1143,416 НС1 5,490 3,000 16,470 З 0,94 НС2 7,325 3,000 19,095 С 0,94 44 46 1 729,216 1,15 838,598 1 845,43895 1,2 1014,527 47 ОК1 1,200 1,200 ОК2 Пер НС ОК Дв Пер 1,200 1,200 2,720 0,900 0,800 1,440 С 2,08 1,440 32,833 3,000 6,120 1,200 1,080 1,200 0,960 11,347 С С С С - 2,08 0,94 0,94 2,08 2,08 0,94 2459,21 2344,91 1 140,7744 45 5% ветер 813,89 5% ветер 1 0,75 1 1 1 0,75 140,7744 1090,2709 259,43506 101,0395 90 360,76099 1,2 1,2 1 1,15 1,15 2,77 1 168,929 168,929 1090,271 298,350 116,195 855,14 249,300 360,761 5% ветер, 5% угловое 5% запад, 5% угловое,5% ветер 5% ветер, 5% угловое 5% ветер, 5% угловое 5816,05 5% запад, 5% угловое,5% ветер 5% запад, 5% угловое,5% ветер 5% запад, 5% угловое,5% ветер 10% север, 5% угловое,5% ветер 5626,17 10% север, 5% угловое,5% ветер 10% север, 5% угловое,5% ветер 10% север, 5% ветер 10% север, 5% ветер 1879,74 10% север, 5% ветер Суммарные теплопотери здания составляют Q = 46 549 Вт. 124

Приложение 2 Гидравлический расчет трубопроводов существующей системы отопления № участка Q участка Д участка 1 2-3а 2-3б 1-2 3-1` 1-1`с 1-1`д 1`-0` Вт 2 14135,84 8809,78 22945,63 14447,91 9155,91 46549,44 мм 3 25 20 32 25 20 40 /d l 4 1,4 1,8 1 1,4 1,8 0,8 м 5 30,13 28,44 6 30,13 28,44 8 ξ зам ξ 6 7 42,182 100,52 51,192 110,56 6 7,6 42,182 100,52 51,192 97,74 6,4 2,5  приведенное 8 142,702 161,752 13,6 142,702 148,932 8,9 Pg Па 9 28 24,70 23,50 30,24 28,97 53,70 Р участка G Па кг/г 10 11 3995,66 486,27 3995,66 278,00 319,60 764,27 4315,26 498,00 4315,26 302,00 477,93 1564,27 4793,19 t С 12 25,00 27,25 25,82 24,95 26,07 25,59 Примечание 13 0% 0% 125

Приложение 3 Поверочный расчет отопительных приборов № отоп. прибора Q п. 1 2-3а 27 с/у 26 спальня 25 игровая 24 раздевалка 2-3б 22 каб 23 с/у 21 мед.каб 20 каб 19 акт зал 18 коридор 17 кладовая 16 коридор 1-1`с 10 прачечная 9 кабинет 11 с/у 7 кладовая Q тр. Q пр. tвх. tвых. Δtср G пр. P n b Ψ C Вт Вт Вт ⁰С ⁰С ⁰С кг/ч Па - - - - 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 0 0 0,3 0,3 0,3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0,67 155,63 11,857 0,53 197,74 28,163 0,38 270,22 21,217 12 28 22 50 29,72 486,27 25 8809,79 Δtср= 27,25 1120,32 0,1 60 0,45 47 27,2 1093,2 75 71,53 50,27 278 0 0,3 1 1 1 0,33 316,74 2,5132 4 0 0,3 1 1 1 0,65 159,95 6,8343 8 1439,98 0,1 58 0,45 44 25,6 1414,4 71,53 67,08 47,31 278 0 0,3 1 1 1 0,6 173,08 8,1716 8 4699,46 571,8 978,23 0,4 47 1,8 37 85,4 4614,1 0,1 35 0,45 25 14,8 557,05 0,1 38 0,45 28 16,4 961,83 67,08 52,54 40,81 52,54 50,77 31,66 50,77 47,75 34,26 278 278 278 0 0 0,3 0,3 1 1 1 1 1 1 0,5 209,73 22 0,36 291,77 1,9092 22 4 0 0,3 1 1 1 0,39 263,29 3,6531 4 302 0 0,3 1 1 1 0,72 143,93 11,679 12 14135,85 1879,74 5626,17 5816,05 813,89 lг Q 0,1 0,2 0,4 qг lв qв п. Δtср= 25 74 0,45 60 34,4 1845,3 75 71,68 51,34 486,27 65 0,9 49 57,1 5569,1 71,68 61,73 42,7 486,27 45 1,8 36 82,8 5733,3 61,73 51,44 33,58 486,27 0,1 39 0,45 31 17,9 796,04 14 Q н.т. N` N Вт шт. шт. 15 16 17 27,25 Δtср= 18,71 9155,92 1742,3 51,44 Iк 0,2 68 0,9 53 61,3 1681 75 70,04 54,52 126

6 кухня 5 столовая 4 каб. Директ 3 коридор 1 тамбур 2 тамбур 8 коридор 1-1`д 15 с/у 14 спальня 13 игровая 12 раздевалка 2151,32 2175,77 0,1 60 0,45 46 26,7 2124,6 0,2 55 0,9 42 48,8 2127 1420,34 1666,19 0,1 36 0,45 26 15,3 0,1 34 0,45 24 14,2 70,04 63,91 48,98 63,91 57,72 44,81 302 302 0 0 0,3 0,3 1 1 1 1 1 1 0,63 165,46 12,841 0,56 185,7 11,454 14 12 31,3 302 302 0 0 0,3 0,3 1 1 1 1 1 1 0,37 279,8 5,0215 0,35 296,12 5,5788 6 6 26,07 14447,9 Δtср= 18,37 1911,06 0,1 74 0,45 60 34,4 1876,7 75 71,7 51,35 5875,45 0,2 65 0,9 49 57,1 5818,4 71,7 61,55 42,63 6056,9 0,4 44 1,8 35 80,6 5976,3 61,55 51,09 33,32 498 498 498 0 0 0 0,3 0,3 0,3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0,67 155,58 12,062 0,52 198,19 29,358 0,38 272,95 21,895 12 30 22 604,49 498 0 0,3 1 1 1 0,33 4 230 1405 1652 0,1 39 0,45 31 17,9 586,64 57,72 53,67 32,69 53,67 48,93 51,09 50,05 29,57 24,95 318,8 1,8401 127

Приложение 4 Нагрузка на горячее водоснабжение Расчет расходов холодной и горячей воды согласно СНиП 2.04.01-85* различными приборами, обслуживающими одинаковых водопотребителей Детский сад Исходные данные: Количество потребителей: U= Количесвто приборов: N= то же, с подводкой горячей воды N= расчетное время потребления воды Т= Нормы расхода воды потребителями литров в секунду [л/с]= Расход воды прибором холодной или горячей литров в час [л/ч]= литров в секунду [л/с]= Расход воды прибором общий (холодной и горячей) литров в час [л/ч]= в час наибольшего водопотребления Норма расходы воды, л в сутки наибольшего водопотребления в средние сутки горячей = общая (в.т.ч горячей)= горячей = общая (в.т.ч горячей)= горячей = общая (в.т.ч горячей)= 40 26 14 12 0,14 60 0,2 100 8 qc0, qh0 qc0,hr, qh0,hr qtot0 qtot0,hr qhhr,u 18 qtothr,u 35 qhu 105 qtotu 25 qhu,m 75 qtotu,m <<< данные из таблицы прил.3 СНиП 2.04.01-85

Расчет вероятности действия санитарно-технических приборов (P) при одинаковых водопотребителях, подбор коэффициента - α P= h 0,045 NP = с 0,031 NP = P= tot P = 0,038 h 0,635 с 0,794 tot NP = подбор по прил.4 СНиП 1,000 α= 0,755 α= 0,849 α= 0,969 Расчет максимального секундного расхода воды на на расчетном участке сети [л/с] q = с q= h 0,529 0,594 tot 0,969 q = Расчет вероятности использования санитарно-технических приборов (Phr) в течении расчетного часа при одинаковых водопотребителях, подбор коэффициента - αhr h hr= 0,381 NP hr= h 5,333 с hr= 0,256 NP hr= с 6,667 0,277 NP tot 7,200 P P tot P hr= hr= подбор по прил.4 СНиП α= 1,95 α= 2,73 α= 2,73 3 Расчет максимального и среднего часового расхода воды [м /ч] h q hr= с q hr= q tot hr= h 0,585 0,819 1,365 q Т= с q Т= q tot Т= 0,116 0,23 0,35 3 Расчет суточного расхода воды [м /сут] h q u= с q u= q tot u= 1,4 2,8 4,2 129

Расчет расходов холодной и горячей воды согласно СНиП 2.04.01-85* различными приборами, обслуживающими одинаковых водопотребителей Детский сад Максимальный секундный расход воды [л/с] q = с q= h 0,529 0,594 tot 0,969 q = - горячая вода - холодная вода - общий на вводе 3 Максимальный часовой расход воды [м /ч] h q hr= с q hr= q tot hr= 0,585 0819 1,365 - горячая вода - холодная вода - общий на вводе 3 Расчет суточного расхода воды [м /сут] q u= h 1,4 с q u= tot q u= 2,8 4,2 - горячая вода - холодная вода - общий на вводе 130

Расчет потребности в тепловой энергии Расчет ГВС Расход воды G л/с Темпер подающ ая Темпер обратная Теплоемкость Мощность ГВС, кВт м3/с d трубы, мм S трубы, м2 V воды, м/с Расчет ТС Темпер подающ ая Темпер обратная Теплоемкость Расход воды ТС G кг/ч м3/с d трубы, мм S трубы, м2 V воды, м/с 0,529 5 45 4,187 27,7569333 0,0005285 50 0,0019635 0,27 45 5 4,187 621 0,0001726 50 0,0019635 0,09 ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА СИСТЕМЫ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ= 28 кВт ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА СИСТЕМЫ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ= 0,024 Гкал/ч 131

Приложение 5 Расчет теплопотерь в помещениях по 2 этапу энергосбережения 1-й этаж № пом. 1 1 тамбур 2 тамбур 3 коридор 4 кабинет директора 5 столовая Огр. Констр. 2 Размеры м 3 НС Дв Пл 1 зона 1,435 0,800 1,435 3,000 2,000 1,195 НС Дв Пл НС ОК ПЛ 1 зона ПЛ 2 зона НС1 1,670 0,800 1,670 2,855 0,900 3,000 2,000 1,195 3,000 1,200 НС2 F м2 4 Ориен 1/R тация Вт/м2 5 6 2,705 1,600 1,715 Ю Ю - 0,34 1,67 0,47 4,495 3,410 1,600 1,996 7,485 1,080 5,220 3,300 3,000 13,485 Ю Ю Ю Ю Ю 0,34 1,67 0,47 0,34 1,67 0,47 0,23 0,34 2,700 3,000 В 0,34 6,660 tв-tн °C 7 41 41 43 n q0 Вт 9 8 k 10 q Вт 11 qвент Вт 12 Qт.п. Вт 13 1 37,722789 1 109,33333 1 32,701314 1,05 2,67 1 39,609 291,920 32,701 1 1 1 1 1 1 1 1 47,554422 109,33333 38,056581 109,47449 77,4 104,4 33 210,9898 1,05 2,67 1 1,05 1,05 1 1 1,1 49,932 291,920 38,057 114,948 81,270 104,400 33,000 232,089 1 104,20408 1,15 119,835 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,15 1 1 1,1 1,1 1,1 1 1 1 126,960 281,563 5,728 172,543 110,880 110,880 1556,37 243,397 176,576 107,793 10,021 46 ОК Пл 1 зона ПЛ 2 зона НС ОК1 ОК2 Пл 1 зона ПЛ 2 зона ПЛ 3 зона 1,200 4,300 2,036 4,620 1,200 1,200 1,200 1,440 2,280 13,160 0,263 0,535 3,000 10,980 1,200 1,440 1,200 1,440 9,039 11,036 2,052 В В В В - 1,67 0,47 0,23 0,34 1,67 1,67 0,47 0,23 0,12 42 Qп Вт 14 15 364,23 5% ветер 5% ветер 379,91 5% ветер 5% ветер 333,62 766,17 110,4 281,56279 5,7282623 156,85714 100,8 100,8 176,57581 107,79349 10,021395 Примечание 2001,67 5% ветер 5% ветер 5% ветер, 5% угловое 5% восток, 5% ветер, 5% угловое 5% восток, 5% ветер, 5% угловое 5% восток, 5% ветер 5% восток, 5% ветер 5% восток, 5% ветер 132

6 кухня НС1 3,260 3,000 9,780 В 0,34 НС2 4,015 3,000 10,605 С 0,34 ОК 1,200 1,200 1,440 С 3,560 1,550 1,715 0,800 1,520 1,520 1,040 2,800 12,720 0,800 1,240 3,000 3,545 2,000 1,600 2,000 3,040 0,800 1,216 0,760 0,790 3,090 1 136,38776 1,15 156,846 1 147,89286 1,2 177,471 1,67 1 98,4 1,2 118,080 С С - 0,47 0,23 0,34 1,67 0,47 0,23 0,47 0,23 1 1 1 1 1 1 1 1 242,56744 11,823256 45,819728 101,33333 53,730233 10,746047 15,808 30,9 1 1 1,15 2,77 1 1 1 1 2,760 - 0,12 1 13,8 1 13,800 Пл 1 зона 2,070 - 0,47 1 44,288372 1 44,288 ПЛ 2 зона НС 2,835 3,000 3,300 4,745 С 0,23 0,34 1 35,302326 1 66,171769 1 1,15 35,302 76,098 10% север, 5% ветер ОК1 0,900 1,200 1,080 С 1,67 1 73,8 1,15 84,870 10% север, 5% ветер ОК2 ДВ Пл 1 зона ПЛ 2 зона ПЛ 2 зона 0,900 0,800 4,720 4,720 1,200 2,000 2,000 1,200 1,080 1,600 9,440 5,664 1,200 С С - 1,67 1,67 0,47 0,23 0,23 1 73,8 1 109,33333 1 180,0186 1 54,005581 1 12,55814 1,15 2,77 1 1 1 1,300 6,720 1,440 5,440 5,440 1,300 Ю Ю - 0,12 0,34 1,67 0,47 0,23 0,12 1 1 1 1 1 1 1 1,05 1,05 1 1 1 Пл 1 зона ПЛ 2 зона НС 7 ДВ кладовая Пл 1 зона ПЛ 2 зона ПЛ 1 зона 8 ПЛ 2 зона коридор ПЛ 3 зона 9 кабинет 10 прачечная 11 с/узел 5% восток, 5% ветер, 5% угловое 10% север, 5% ветер, 5% угловое 10% север, 5% ветер, 5% угловое ПЛ 3 зона НС ОК 12 Пл 1 зона раздевалка ПЛ 2 зона ПЛ 3 зона 2,720 1,200 3,000 1,200 41 38 43 46 41 45 44 6,8023256 100,57143 105,6 111,33023 55,665116 6,6511628 324,00 153,56 242,567 11,823 52,693 280,693 92,00 53,730 10,746 15,808 30,900 84,870 586,00 166,144 302,853 180,019 54,006 12,558 188,41 6,802 105,600 110,880 111,330 55,665 6,651 877,23 489,86 10% север, 5% ветер 10% север, 5% ветер 60,51 79,59 1202,57 10% север, 5% ветер 10% север, 5% ветер 207,77 5% ветер 5% ветер 390,13 133

13 игровая 14 спальня 15 с/узел НС1 7,325 3,000 19,095 Ю 0,34 1 298,76531 1,1 328,642 НС2 ОК1 ОК2 5,530 1,200 1,200 3,000 13,710 1,200 1,440 1,200 1,440 З Ю Ю 0,34 1,67 1,67 1 1 1 214,5102 110,4 110,4 1,15 1,1 1,1 246,687 121,440 121,440 ОК3 1,200 1,200 1,440 З 1,67 1 110,4 1,15 126,960 3118,93 ОК4 1,200 1,200 1,440 З 1,67 1 110,4 1,15 126,960 Пл 1 зона 7,120 5,420 25,080 - 0,47 1 536,59535 1 536,595 ПЛ 2 зона ПЛ 3 зона 4,920 2,880 15,600 3,940 - 0,23 0,12 1 166,88372 1 21,074419 1 1 166,884 21,074 46 НС1 5,490 3,000 16,470 З 0,34 1 263,29592 НС2 7,325 3,000 19,095 С 0,34 1 ОК1 1,200 1,200 1,440 С 1,67 1 ОК2 Пл 1 зона 1,200 7,120 1,200 1,440 5,400 25,040 С - ПЛ 2 зона ПЛ 3 зона НС ОК Дв Пл 1 зона ПЛ 2 зона ПЛ 3 зона 4,920 2,870 15,580 0,855 3,000 6,120 1,200 1,080 1,200 0,960 2,000 5,440 2,000 5,440 1,170 3,182 С С С - 2,720 0,900 0,800 2,720 2,720 2,720 1,15 302,790 305,2602 1,2 366,312 112,8 1,2 135,360 2962,12 1,67 0,47 1 112,8 1 547,38605 1,2 1 135,360 547,386 0,23 0,12 0,34 1,67 1,67 0,47 0,23 0,12 1 1 1 1 1 1 1 1 47 45 170,29302 4,6726744 93,673469 81 72 113,86047 56,930233 16,652093 1 1 1,15 1,15 2,77 1 1 1 170,293 4,673 107,724 93,150 199,440 1059,78 113,860 56,930 16,652 4915,61 4624,29 1647,53 5% ветер, 5% угловое 5% запад, 5% угловое,5% ветер 5% ветер, 5% угловое 5% ветер, 5% угловое 5% запад, 5% угловое,5% ветер 5% запад, 5% угловое,5% ветер 5% запад, 5% угловое,5% ветер 10% север, 5% угловое,5% ветер 10% север, 5% угловое,5% ветер 10% север, 5% угловое,5% ветер 10% север, 5% ветер 10% север, 5% ветер 10% север, 5% ветер 134

2-й этаж № пом. 1 16 коридор 17 кладовая 18 коридор 19 актовый зал 20 кабинет 21 мед. кабинет 22 кабинет 23 c/узел Огр. Констр. 2 Пер НС ОК1 ОК2 Пер Размеры м 3 F м2 4 Ориен 1/R тация Вт/м2 5 6 3,620 0,900 0,900 3,620 3,000 1,200 1,200 1,195 11,712 8,700 1,080 1,080 4,326 Ю Ю Ю - 0,26 0,34 1,67 1,67 0,26 НС ОК Пер НС1 2,245 0,900 2,245 4,590 3,000 5,655 1,200 1,080 3,370 7,566 3,000 13,770 Ю Ю Ю 0,34 1,67 0,26 0,34 НС2 10,570 3,000 31,710 В 0,34 НС3 5,725 3,000 15,735 С 0,34 ОК Пер 1,200 1,200 1,440 46,685 С - 1,67 0,26 2,421 6,345 1,080 1,080 6,903 4,590 1,080 6,143 С С С С С - 0,26 0,34 1,67 1,67 0,26 0,34 1,67 0,26 2,484 - 0,26 Пер НС ОК1 ОК2 Пер НС ОК Пер Пер 2,835 0,900 0,900 2,835 1,890 0,900 1,890 3,000 1,200 1,200 2,435 3,000 1,200 3,250 tв-tн °C 7 43 38 43 n q0 Вт 9 8 46 45 46 45 q Вт 11 10 0,75 97,348454 1 112,44898 1 68,4 1 68,4 0,75 31,775296 1 1,05 1,05 1,05 1 97,348 118,071 71,820 71,820 31,775 1 82,709184 1 77,4 0,75 62,884591 1 196,71429 1,05 1,05 1 1,1 86,845 81,270 62,885 216,386 453 1,15 520,950 1 224,78571 1,2 269,743 1 100,8 0,75 379,01482 1,2 1 120,960 379,015 1 42 k 0,75 1 1 1 0,75 1 1 0,75 21,526933 97,117347 81 81 60,047382 71,816327 82,8 54,61759 1 1,15 1,15 1,15 1 1,15 1,15 1 0,75 21,606959 1 qвент Вт 12 Qп Вт 14 Примечание 15 97,35 293,49 5% ветер 5% ветер 5% ветер 5% ветер 231,00 5% ветер 374,00 21,527 111,685 93,150 600,00 93,150 60,047 82,589 95,220 307,00 54,618 21,607 Qт.п. Вт 13 187,20 5% ветер, 5% угловое 5% восток, 5% ветер, 5% угловое 10% север, 5% ветер, 5% 1881,05 угловое 10% север, 5% ветер, 5% угловое 21,53 10% север, 5% ветер 10% север, 5% ветер 958,03 10% север, 5% ветер 10% север, 5% ветер 539,43 10% север, 5% ветер 208,81 135

24 раздевалка 25 игровая 26 спальня 27 с/узел НС ОК Пер НС1 2,720 1,200 2,720 7,325 3,000 6,720 1,200 1,440 4,530 12,322 3,000 19,095 Ю Ю Ю 0,34 1,67 0,26 0,34 НС2 ОК1 ОК2 5,530 1,200 1,200 3,000 13,710 1,200 1,440 1,200 1,440 З Ю Ю 0,34 1,67 1,67 ОК3 1,200 1,200 1,440 З 1,67 ОК4 Пер 1,200 1,200 1,440 35,182 З - 1,67 0,26 НС1 5,490 3,000 16,470 З 0,34 НС2 7,325 3,000 19,095 С 0,34 44 46 1 100,57143 1 105,6 0,75 104,79711 1 298,76531 1,05 1,05 1 1,1 105,600 110,880 104,797 328,642 1 1 1 214,5102 110,4 110,4 1,15 1,1 1,1 246,687 121,440 121,440 1 110,4 1,15 126,960 1 110,4 0,75 312,82964 1,15 1 126,960 312,830 1 263,29592 1 305,2602 1,15 302,790 1,2 366,312 47 ОК1 1,200 1,200 ОК2 Пер НС ОК Дв Пер 1,200 1,200 2,720 0,900 0,800 1,440 С 1,67 1,440 32,833 3,000 6,120 1,200 1,080 1,200 0,960 11,347 С С С С - 1,67 0,26 0,34 1,67 1,67 0,26 2459,21 2344,91 1 45 5% ветер 321,28 5% ветер 112,8 1,2 1 112,8 0,75 298,2895 1 93,673469 1 81 1 72 0,75 98,701353 1,2 1 1,15 1,15 2,77 1 135,360 135,360 298,289 107,724 93,150 855,14 199,440 98,701 5% ветер, 5% угловое 5% запад, 5% угловое,5% ветер 5% ветер, 5% угловое 5% ветер, 5% угловое 3844,17 5% запад, 5% угловое,5% ветер 5% запад, 5% угловое,5% ветер 5% запад, 5% угловое,5% ветер 10% север, 5% угловое,5% ветер 3583,02 10% север, 5% угловое,5% ветер 10% север, 5% угловое,5% ветер 10% север, 5% ветер 10% север, 5% ветер 1354,15 10% север, 5% ветер Суммарные теплопотери здания составляют Q = 31 513 Вт. 136

Приложение 6 Расчет теплопоступлений (кухня) tв ХП= tв ТП= 18 25 tн ХП= -23 I ХП= -25,3 tн ТП= 24,5 I ТП= 57,4 1. Теплопоступления от людей ТП Qяв= n*q*k 221 Вт n Кол-во людей q Кол-во теплоты от 1 человека k 1. Теплопоступления от людей ХП Qяв= n*q*k 367,2 Вт n Кол-во людей q Кол-во теплоты от 1 человека k 2. Теплопоступления от искуственного освещения Qосв= E*F*q*n 222,4 Вт E норм.освещенность q удельное тепловыделение F площадь пола n доля теплоты 3. Теплопоступления через заполнения световых проемов qпр= (qп*Кинс+qр*Кобл)*Котн*tao 49 qп кол-во теплоты прямой радиации Q= qпр*F 70 Вт qр кол-во теплоты рассеянной радиации Qостекл= Q*an 27 Вт Kинс коэфф. Инсоляции Qтп= (tн-tв)/(0,5*F) -0,69 Вт Кобл коэфф. Облучения Qео= Q+Qтп 69 Вт Котн коэфф.отн.проникания сол.рад. 4 65 0,85 4 108 0,85 200 0,08 13,9 1 42 77 0,527 0,8 0,83 137

tao Lг Lв Мл= Мл= МСО2= Qэл.об.= Мэл.об.= коэфф. Учит. Затенение гориз. размер затен.эл. вертик. размер затен.эл. угол м/д верт. Плоск. И проекц. beta Солн.луча с расст. От вертик. Эл. До откоса a расст. От гориз. Эл. До откоса Ac.o солнечный азимут остекл. Н высота светового проема B ширина светового проема F площадь светового проема an показатель поглощ. Тепл. Потока Ас азимут солнца, град h высота, град 4. Влагосодержания от людей ТП n*m*kл 391 г/ч n Кол-во человек 0,391 кг/ч m Кол-во влаги на человека kл 4. Влагосодержания от людей ХП n*m*kл 227,8 г/ч n Кол-во человек m Кол-во влаги на человека kл 5. Теплопоступления СО2 n*m 180 г/ч n Кол-во человек m Кол-во CO2 на человека 6. Теплопоступления от электрического оборудования Общая установленная мощность эл. 1000*Ко*Nоб 5660 Вт Nоб оборудования Коэффициент одновременности Ko работы оборудования m*n*Kз+m*F 1,5 кг/ч m влаговыделения от технол. обор. 1500 г/ч n число варочных котлов Kз коэффициент загрузки 0,7 0,2 0,3 15 0 0,05 69 1,2 1,2 1,44 0,39 111 9 4 115 0,85 4 67 0,85 4 45 28,3 0,2 5 1 0,3 138

вид вред. Выд. Qя М СО2 7. Итого кухня тп 6172,76 1891,00 180 хп 6318,96 1727,80 180 кухня ТП ХП qя= 148 qя= 152 139

Приложение 7 Аэродинамический расчет № уч L 3 м /ч l м D мм F 2 м V м/с dэ м R Па/м R*l Па ∑ᶓ Pg Па Pg*∑ᶓ Па Pуч Па Pветки Pреш Па 2,8 3,1 1,8 3,1 3,0 2,8 2,8 1,8 2,8 2,5 1,5 0,98 8,93 0,84 3,80 14,92 1,57 5,86 1,84 6,97 25,62 32,62 2,74 27,69 1,51 11,79 44,76 4,41 16,42 3,32 19,51 64,05 48,93 6,60 41,86 4,77 19,42 53,07 9,73 24,34 8,17 26,74 72,45 52,07 12,34 54,20 9,28 28,71 107,27 18,14 42,48 15,48 42,23 114,68 166,74 6,68% Приток воздуха 1-2 2-5 3-4 4-5 5-11 6-7 7-10 8-9 9-10 10-11 11-12 158,31 305,91 146,51 311,91 617,82 200,70 387,32 217,07 422,21 809,52 1427,34 8,32 7,759 3,17 6,87 7,33 8,32 7,759 4,686 5,35 4,56 1,36 200 160 200 200 200 200 200 200 200 200 250 0,03 0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,05 1,40 4,23 1,30 2,76 5,46 1,77 3,42 1,92 3,73 7,16 8 0,20 0,16 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,25 0,1025 1,44 0,083 0,67448 1,13298 0,159 0,505 0,1821 0,604 1,8432 2,3044 0,85 11,17 0,26 4,63 8,30 1,32 3,92 0,85 3,23 8,40 3,13 3 3 3 3 4 4 4 4 решетка,поворот (3) решетка,поворот (2), переход - сужение, тройник решетка,поворот решетка,поворот (2), переход - сужение, тройник тройник, переход, поворот (2) решетка,поворот (3) решетка,поворот (2), тройник решетка,поворот решетка,поворот (2), тройник тройник, переход, поворот тройник, поворот 140

№ уч L 3 м /ч l м D мм F 2 м V м/с dэ м R Па/м R*l Па ∑ᶓ Pg Па Pg*∑ᶓ Па Pуч Па Pветки Pреш Па 1,3 2,1 2,1 1,8 1,7 1,3 1,2 1,8 1,3 1,8 1,2 2,2 2,3 1,3 1,8 1,2 1,3 1,8 2,2 1,8 1,3 1,8 1,2 1,2 2,2 1,73 2,08 2,15 0,01 2,32 0,02 2,57 0,98 1,78 0,85 5,10 14,92 0,04 0,56 0,02 0,69 5,05 0,01 5,28 1,57 2,55 1,36 7,64 25,62 32,62 2,24 4,37 4,51 0,01 3,95 0,02 3,09 1,76 2,32 1,53 6,12 32,83 0,09 0,73 0,03 0,83 6,56 0,01 11,61 2,83 3,32 2,45 9,17 30,74 71,77 6,44 6,52 7,13 2,08 5,45 2,19 3,39 3,98 4,56 4,93 7,28 40,54 2,34 4,91 1,11 0,92 11,86 1,08 16,56 6,17 5,64 7,12 10,76 37,72 78,89 12,68 19,21 26,33 4,09 31,78 4,21 35,17 7,74 12,30 9,46 19,58 75,71 4,43 9,34 2,14 10,26 22,12 2,09 38,68 12,01 17,65 13,57 28,41 76,41 155,29 0,91% Вытяжка воздуха Удаление воздуха 1-2 2-3 3-5 4-5 5-9` 5`-9` 9`-9 6-7 7-8` 8-8` 8`-9 9-19 10-11 11-11` 12-11` 11`-13 13-14` 14-14` 14`-18 15-16 16-17` 17-17` 17`-18 18-19 19-20 210,15 230,85 234,45 9,21 243,66 12,90 256,56 158,31 213,66 147,60 361,26 617,82 20,55 120,09 12,75 132,84 359,34 8,06 367,40 200,70 255,51 186,62 442,13 809,52 1427,34 1,14 0,73 3,06 1,71 6,77 4,8 1,23 2,11 1,34 4,74 2,64 6,81 6,84 2,96 2,36 1,218 2,966 1,79 8,2 2,12 1,34 4,74 2,64 3,8 4 200 200 200 160 200 160 200 200 200 200 200 200 160 200 160 200 200 160 200 200 200 200 200 200 250 0,03 0,03 0,03 0,02 0,03 0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,02 0,03 0,02 0,03 0,03 0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,05 1,86 2,04 2,07 0,13 2,15 0,18 2,27 1,40 1,89 1,31 3,19 5,46 0,28 1,06 0,18 1,17 3,18 0,11 3,25 1,77 2,26 1,65 3,91 7,16 8,08 0,20 0,20 0,20 0,16 0,20 0,16 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,16 0,20 0,16 0,20 0,20 0,16 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,25 0,1716 0,201 0,201 0,036 0,22169 0,036 0,247 0,1025 0,1758 0,083 0,439 1,1329 0,036 0,0598 0,036 0,0735 0,439 0,036 0,604 0,159 0,2401 0,1405 0,604 1,8368 1,78 0,20 0,15 0,62 0,06 1,50 0,17 0,30 0,22 0,24 0,39 1,16 7,72 0,25 0,18 0,08 0,09 1,30 0,06 4,95 0,34 0,32 0,67 1,59 6,98 7,12 4 2 2 2 2 2 2 3 2 4 1 4 1 3 2 4 решетка тройник, решетка тройник, решетка решетка, поворот тройник, поворот решетка тройник решетка, поворот решетка решетка, поворот тройник тройник, поворот(2) решетка, поворот(2) решетка решетка, поворот тройник решетка решетка, поворот тройник, поворот(2) решетка, поворот решетка решетка, поворот тройник тройник тройник, поворот(2) 141

№ уч L 3 м /ч l м D мм F 2 м V м/с dэ м R Па/м R*l Па ∑ᶓ Pg Па Pg*∑ᶓ Па Pуч Па Pветки Pреш Па Вытяжкавоздуха воздуха (кухня) Удаление (кухня) 1-2 2-3 3-4 4-5 1095,25 2190,50 3285,75 4381,00 4381 1095,25 № уч L 3 м /ч 1,21 2,035 1,784 5,95 315 315 400 400 0,08 0,08 0,13 0,13 3,90 7,81 7,26 9,68 0,32 0,45672 0,55 0,32 0,80612 1,64 0,40 0,8458 1,51 0,40 1,4374 8,55 2,3 2,7 2,3 2,7 7,62 30,48 26,38 46,89 17,53 82,30 60,67 126,61 l м D мм F V м/с dэ м ∑ᶓ Pg Па Pg*∑ᶓ Па Pуч Па 1,56 2,15 0,24 2,44 6,25 2,81 6,01 0,43 5,62 10,63 9,37 13,12 7,87 12,96 12,44 2 м R Па/м R*l Па 18,08 35,61 83,94 119,55 62,18 181,73 135,17 261,78 решетка, переход расширение решетка, тройник, переход расширение, поворот решетка, тройник, переход расширение тройник, поворот (3) Pветки Pреш Па Удаление (с.узел) Вытяжкавоздуха воздуха (с.узел) 1-2 2-3 4-5 5-3 3-6 50,00 150,00 50,00 250,00 400,00 7,25 3,56 7,25 0,737 3,4 100 160 160 200 200 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03 1,77 2,07 0,69 2,21 3,54 0,10 0,16 0,16 0,20 0,20 0,49 0,31 0,75 0,456 0,5314 3,55 1,10 5,44 0,34 1,81 1,8 2,8 1,8 2,3 1,7 15,18 28,30 36,17 25,58 23,07 10,11% 3 6 2 7 решетка, поворот решетка, поворот, расширение решетка, поворот решетка, расширение тройник, поворот 142

Приложение 8 Расчет теплопоступлений (игровая) tв ХП= tв ТП= Qяв= Qяв= Qосв= qпр= Q= Qостекл= Qтп= Qео= 23 24 tн ХП= -23 I ХП= -25,3 tн ТП= 24,5 I ТП= 57,4 1. Теплопоступления от людей ТП n*q*k 990 Вт n Кол-во людей q Кол-во теплоты от 1 человека k 1. Теплопоступления от людей ХП n*q*k 1080 Вт n Кол-во людей q Кол-во теплоты от 1 человека k 2. Теплопоступления от искуственного освещения E*F*q*n 844,8 Вт E норм.освещенность q удельное тепловыделение F площадь пола n доля теплоты 3. Теплопоступления через заполнения световых проемов (qп*Кинс+qр*Кобл)*Котн*tao 231 qп кол-во теплоты прямой радиации qпр*F 1331 Вт qр кол-во теплоты рассеянной радиации Q*an 519 Вт Kинс коэфф. Инсоляции (tн-tв)/(0,5*F) 0,17 Вт Кобл коэфф. Облучения Q+Qтп 1331 Вт Котн коэфф.отн.проникания сол.рад. tao коэфф. Учит. Затенение Lг гориз. размер затен.эл. Lв вертик. размер затен.эл. угол м/д верт. Плоск. И проекц. beta Солн.луча с расст. От вертик. Эл. До откоса a расст. От гориз. Эл. До откоса Ac.o солнечный азимут остекл. Н высота светового проема 20 66 0,75 20 72 0,75 300 0,08 35,2 1 398 109 0,78 0,8 0,83 0,7 0,2 0,3 9,59 0 0,05 66 1,2 143

Мл= Мл= МСО2= Qэл= вид вред. Выд. Qя М СО2 B ширина светового проема F площадь светового проема an показатель поглощ. Тепл. Потока Ас азимут солнца, град h высота, град 4. Влагосодержания от людей ТП n*m*kл 720 г/ч n Кол-во человек 0,72 кг/ч m Кол-во влаги на человека kл 4. Влагосодержания от людей ХП n*m*kл 690 г/ч n Кол-во человек m Кол-во влаги на человека kл 5. Теплопоступления СО2 n*m 800 г/ч n Кол-во человек m Кол-во CO2 на человека 6. Теплопоступления от электрического оборудования N*n*0,3 60 Вт n Кол-во телевизоров N мощность телевизора 7. Итого кухня тп хп 3225,70 3315,70 720,00 690,00 800 800 1,2 5,76 0,39 111 68 20 48 0,75 20 46 0,75 20 40 1 200 кухня ТП ХП qя= 31 qя= 31 Vпом= 105,6 144

Расчет теплопоступлений (спальня) tв ХП= tв ТП= Qяв= Qяв= Qосв= qпр= Q= Qостекл= Qтп= Qео= 24 24 tн ХП= -23 I ХП= -25,3 tн ТП= 24,5 I ТП= 57,4 1. Теплопоступления от людей ТП n*q*k 990 Вт n Кол-во людей q Кол-во теплоты от 1 человека k 1. Теплопоступления от людей ХП n*q*k 990 Вт n Кол-во людей q Кол-во теплоты от 1 человека k 2. Теплопоступления от искуственного освещения E*F*q*n 787,2 Вт E норм.освещенность q удельное тепловыделение F площадь пола n доля теплоты 3. Теплопоступления через заполнения световых проемов (qп*Кинс+qр*Кобл)*Котн*tao 48 qп кол-во теплоты прямой радиации qпр*F 138 Вт qр кол-во теплоты рассеянной радиации Q*an 54 Вт Kинс коэфф. Инсоляции (tн-tв)/(0,5*F) 0,35 Вт Кобл коэфф. Облучения Q+Qтп 139 Вт Котн коэфф.отн.проникания сол.рад. tao коэфф. Учит. Затенение Lг гориз. размер затен.эл. Lв вертик. размер затен.эл. угол м/д верт. Плоск. И проекц. beta Солн.луча с расст. От вертик. Эл. До откоса a расст. От гориз. Эл. До откоса Ac.o солнечный азимут остекл. Н высота светового проема 20 66 0,75 20 66 0,75 300 0,08 32,8 1 42 77 0,5 0,8 0,83 0,7 0,2 0,3 8,57 0 0,05 69 1,2 145

Мл= n*m*kл Мл= n*m*kл МСО2= n*m вид вред. Выд. Qя М СО2 B ширина светового проема F площадь светового проема an показатель поглощ. Тепл. Потока Ас азимут солнца, град h высота, град 4. Влагосодержания от людей ТП 720 г/ч n Кол-во человек 0,72 кг/ч m Кол-во влаги на человека kл 4. Влагосодержания от людей ХП 720 г/ч n Кол-во человек m Кол-во влаги на человека kл 5. Теплопоступления СО2 800 г/ч n Кол-во человек m Кол-во CO2 на человека 7. Итого 1,2 2,88 0,39 111 68 20 48 0,75 20 48 0,75 20 40 кухня тп 1915,76 720,00 800 хп 1915,76 720,00 800 кухня ТП ХП qя= 19 qя= 19 Vпом= 98,4 146

Приложение 9 Гидравлический расчет системы фанкойлов Qсум Dу l расч. /d l*/d  пр Pд Pуч G t Примеч. Вт мм м - - - - Па Па кг/ч К - 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2-а-2’ 2 1420 20 5,72 1,8 10,29 519,8 530,11 19,5 10337,2 244 5,00 2-2' 2720 20 0,72 1,8 1,30 520,8 522,12 19,8 10337,2 247 5,00 1-2-2’-1’ 4140 20 6,47 1,8 11,64 8,0 19,64 74,6 1465,0 491 5,00 № уч 1 1-1' 11802,2 3-б-3’ 1420 20 5,72 1,8 10,29 519,8 530,11 19,5 10337,2 244 5,00 3-3' 2720 20 0,72 1,8 1,30 520,8 522,12 19,8 10337,2 247 5,00 1-3-3’-1’ 4140 20 1,85 1,8 3,33 6,0 9,33 74,6 1465,0 491 5,00 982 5,00 1-1' 0-1-1’-0’ 0-0' 11802,2 8280 25 14,89 1,4 20,85 13,0 33,85 116,9 3956,0 15758,1 147

Приложение 10 Расчет теплого пола Гидравлический расчёт теплого пола 1 этаж 2 этаж № уч Qсум Dу l расч. /d l*/d  пр Pд Pуч G t Примеч. 1 Вт 2 мм 3 м 4 5 6 7 8 Па 9 Па 10 кг/ч 11 12 13,0 0-1 1189 20 6,6 1,8 11,844 5,5 17,3 3,2 56,0 102 10,00 одна тр. 32 10 4,0 3,6 14,4 4,5 18,9 0,02 0,4 3 10,00 коллектор 594 20 5,8 1,8 10,44 81 91,4 0,8 73,9 51 10,00 0'-1' 1189 20 4,3 1,8 7,74 6 13,7 3,2 44,4 102 10,00 0-1 1189 20 9,7 1,8 17,388 4,5 21,9 3,2 70,7 102 10,00 одна тр. 32 10 4,0 3,6 14,4 4,5 18,9 0,02 0,4 3 10,00 коллектор 594 25 5,8 1,4 8,12 81 89,1 0,32 28,2 51 10,00 0'-1' подача обратка 1189 2378 2378 20 25 25 7,3 11,5 11,4 1,8 1,4 1,4 13,194 16,072 15,96 6 6 6 19,2 22,1 22,0 3,2 5,1 5,1 62,0 111,8 111,2 102 205 205 10,00 10,00 10,00 174,8 161,4 447,9 447,3 незвязки 7,95% 336 0,51% 148

Приложение 11 Гидравлический расчет скважинного поля Гидравлический расчёт 1 ветка 2 ветка № уч Qсум Dу l расч. /d l*/d  пр Pд Pуч G t Примеч. 1 Вт 2 мм 3 м 4 5 6 7 8 Па 9 Па 10 кг/ч 11 12 13,0 незвязки 0-6 15837 40 27,5 0,8 22 2,4 24,4 244,2 5959,4 3405 4,00 одна скв. 2640 25 55,9 1,4 78,19 1,5 79,7 39,00 3107,6 567 4,00 коллектор 7919 40 5,8 0,8 4,64 6 10,6 61,1 649,7 1702 4,00 0'-6' 15837 40 4,3 0,8 3,44 2,1 5,5 244,2 1353,1 3405 4,00 11069,7 0,00% 0-6 15837 40 27,5 0,8 22 2,4 24,4 244,2 5959,4 3405 4,00 одна скв. 2640 25 55,9 1,4 78,19 1,5 79,7 39,00 3107,6 567 4,00 коллектор 7919 40 5,8 0,8 4,64 6 10,6 61,1 649,7 1702 4,00 0'-6' подача обратка 15837 31674 31674 40 40 40 4,3 8,7 8,9 0,8 0,8 0,8 3,44 6,952 7,096 2,1 1,5 1,5 5,5 8,5 8,6 244,2 976,9 976,9 1353,1 8257,2 8397,8 3405 6810 6810 4,00 4,00 4,00 11069,7 30396,6 30537,2 22139 1,69% 149

Приложение 12 Углы паления солнечных лучей Таблица 1. Углы падения солнечных лучей во время зимнего солнцестояния (21 декабря) Часовой угол, ω Время, час Зенитный угол, z Угол высоты Солнца, α Угол падения лучей на горизонтальную поверхность (β = 0) Угол падения лучей на вертикальную поверхность (β = 90) Юг с β= 43 66 20 56 66 7,36 89,6 0,4 60 8 86,0 4,0 45 9 77,9 12,1 30 10 71,5 18,5 15 11 67,4 22,6 0 12 66,0 24,0 -15 13 67,4 22,6 -30 14 71,5 18,5 -45 15 77,9 12,1 -60 16 86,0 4,0 -66 16,24 89,6 0,4 0,4 4,0 12,1 18,4 22,5 24,0 22,5 18,4 12,1 4,0 0,4 32,7 36,8 46,8 56,0 63,1 66,0 63,1 56,0 46,8 36,8 32,7 22,0 29,8 11,1 26,9 27,4 35,2 15,7 32,4 40,6 48,7 26,5 46,2 52,9 62,4 35,5 59,8 62,8 76,2 41,7 72,6 67,0 90,0 44,0 80,0 62,8 76,2 41,7 72,6 52,9 62,4 35,5 59,8 40,6 48,7 26,5 46,2 27,4 35,2 15,7 32,4 22,0 29,8 11,1 26,9 150

Таблица 2. Углы падения солнечных лучей во время летнего солнцестояния (21 июня) Часовой угол, ω Время, час Зенитный угол, z Угол высоты Солнца, α Угол падения лучей на горизонтальную поверхность (β = 0) Угол падения лучей на вертикальную поверхность (β = 90) Юг с β= 43 66 20 56 113 4,28 89,8 0,2 105 5 84,7 5,3 90 6 74,6 15,4 75 7 63,9 26,1 60 8 52,9 37,1 45 9 42,1 47,9 30 10 31,8 58,2 15 11 23,5 66,5 0 12 20 70 -15 13 23,5 66,5 0,2 5,2 15,4 26,1 37,1 47,9 58,1 66,4 70 66,4 58,1 47,9 37,1 26,1 15,4 5,2 1,6 9,1 14,9 18,7 20 18,7 14,9 9,1 1,6 27,4 15,7 35,2 21,1 40,6 26,5 48,7 33,1 52,9 35,5 62,4 43,5 67 44 90 54 62,8 41,7 76,2 51,1 27,4 15,7 35,2 21,1 8,8 13,8 3,8 21,8 8,3 62,8 41,7 76,2 51,1 -30 14 31,8 58,2 52,9 35,5 62,4 43,5 -45 15 42,1 47,9 40,6 26,5 48,7 33,1 -60 16 52,9 37,1 -75 17 63,9 26,1 -90 18 74,6 15,4 -105 19 84,7 5,3 -113 19,32 89,8 0,2 0,2 13,8 3,8 21,8 8,8 8,3 151

Таблица 3. Углы падения солнечных лучей в дни весеннего и осеннего равноденствия (21 марта и 21 сентября) Часовой угол, ω Время, час Зенитный угол, z Угол высоты Солнца, α Угол падения лучей на горизонтальную поверхность (β = 0) Угол падения лучей на вертикальную поверхность (β = 90) Юг с β= 43 66 20 56 90 6 90,0 0,0 75 7 79,1 10,9 60 8 68,6 21,4 45 9 58,9 31,1 30 10 50,7 39,3 15 11 45,1 44,9 0 12 43 47 -15 13 45,1 44,9 -30 14 50,7 39,3 -45 15 58,9 31,1 -60 16 68,6 21,4 -75 17 79,1 10,9 -90 18 90,0 0,0 0,0 10,9 21,4 31,1 39,3 44,9 47 44,9 39,3 31,1 21,4 10,9 0,0 0,0 10,1 19,9 28,8 36,2 41,2 43 41,2 36,2 28,8 19,9 10,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 15,0 13,8 13,8 14,6 30,0 27,4 27,4 29,2 45,0 40,6 40,6 43,5 60,0 52,9 52,9 57,5 75,0 62,8 62,8 70,2 90 67 67 77 75,0 62,8 62,8 70,2 60,0 52,9 52,9 57,5 45,0 40,6 40,6 43,5 30,0 27,4 27,4 29,2 15,0 13,8 13,8 14,6 0,0 0,0 0,0 0,0 152

154

155

Студент /7 » /4^/^ . (подпись) 20 Руководитель ВКР (должность, профессор, к.т.н. ученое звание) А.С. Штым г. (подпись) « «Допустить к защите» Руководитель ОП канд.техн.наук, доцент (ученое звание) (подпись) И.А. Журмилова (ФИО) » 20^ г ' » б^НРлс^ (ФИО) 20-^. Назначен рецензент главный специалист систем теплоснабжения и вентиляции ООО «ПКК «Модерн инжиниринг системе» (ученое звание) А. А. Журмилов (ФИО) _20^г Зав. кафедрой канд.техн.наук, доцент ^ - ^ ^ (ученое звание) А.В. Кобзарь СХ^ (ФИО) 20 / / г Защищена в ГЭК с оценкой « О'^Л^^^ЖО УТГЕРЖДАЮ Директор 11:*ж^нерной школы (Лодпись), атериалах данной выпускч> Г: ьггалифнк-я' • ,ержатся сведения, сос!;)с.п.,:: аие госуда}^ :ведения, подлежащие ^^успорчному контрол! Уполномоченный по экспортному контролю Ф.И.О. / 11СДПИСЬ /« » • 1 аос» ы не :и тайну. 201 г.

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв