Рассчитать приведенную на схеме рисунка 2.1 сеть и подобрать компрессор на потребление сжатого воздуха с рабочим давлением в ремонтном цехе химического комбината.
Рисунок 2.1 — Схема компрессорной сети
Длины участков АВ, ВС, СД, CF, BE вычисляем по формуле:
число из двух последних цифр номера зачетной книжки ();
порядковый номер участка.
Таблица 1. Исходные данные
1 Определяем длину участка сети ABCD:
2 Находим расчетный расход воздуха на участках:
3 Определяем расчетный расход компрессора суммированием расходов по участкам
4 Вычисляем величину потребного воздуха с учетом условий одновременности работы каждого вида оборудования и потерь сжатого воздуха от утечек.
Потребный расход по участкам
Потребный расход компрессора — это расход воздуха на участке АВ магистрали.
5 Расчет ориентировочных диаметров трубопроводов на каждом из участков сети:
6 Потери давления в сети от трения в сети и на местных сопротивлениях обычно не привышают 6-8% от среднего давления в трубопроводе.
Приведенные длины учкстков сети:
где эквивалентная длина, соответствующая наличию на участке длиной количеством m определенного вида местных сопротивлений с удельной характеристикой .
Приведенная длина магистрали:
7 Потери давления по магистрали:
Потребное давление Р, развиваемое компрессором, должно быть не менее
8 По основным параметрам Q и P подбираем тип и марку требуемого компрессора.
Таблица 2.6 — Технические характеристики компрессора
4 Емкость воздухосборника V:
где производительность компрессора, .
5 Определяем потери:
производительность компрессора и расчетная производительность ;
конечное давление и расчетное давление компрессора, МПа;
Т — время эксплуатации в год (5000 ч);
С — стоимость . Принимаем С=0,5 грн.
Определяем цену перерасхода электрической энергии в год:
Полученные данные свидетельствуют о довольно больших потерях энергии при работе компрессора.
Для повышения энергоэффективности гидравлической системы необходимо:
— увеличение диаметра нагнетающих воздуховодов, дает экономию 6%;
— уменьшения количества отводов, колен;
— можно эффективно использовать тепло от компрессорной системы сжатого воздуха для отопления производственных помещений, а также для подогрева воды на технологические нужды. Это повышает энергетический КПД компрессора на 4-5%.;
— так как нагрузка компрессора не постоянная по времени, то его производительность должна контролироваться;
— целесообразна установить ресивер
Основным производителем сжатого воздуха на ОАО “Монди СЛПК” является компрессорная станция № 2. Так за I -е полугодие 2010 г. выработка сжатого воздуха составила 83,3 %. коэффициент рабочего времени за 2009 г. ? 98,77 %, за 2010 г. — 98,37 %, в то время как для КС № 1: выработка ? 16,7 %, коэффициент ? 38,45 %.
Цеховая себестоимость по КС № 1? 287,33 руб/ тыс.м3, КС № 2 ? 42,38 руб/ тыс.м3.
В настоящее время КС № 1 выступает в роли вспомогательной компрессорной станции для покрытия пиковых нагрузок воздухоснабжения ЛПК, на ней установлены малопроизводительные и энергозатратные поршневые компрессоры. Основной же станцией является компрессорная станция № 2, оснащенная более производительными центробежными компрессорами К — 250 (4 шт.).
Практически КС № 2 находится постоянно в работе (к = 98,77 % за 2010 год ).
Выполненное инструментальное обследование компрессоров КС № 2 летом 2010 г. и термодинамический анализ их работы показывает, что компрессоры № 1 и № 2 имеют худшие термодинамические показатели, а именно изотермический КПД, и удельные расходы электроэнергии (соответственно: № 1 ? 60,91 %; 125,913 и № 2 ? 61,98 %; 124,659 кВтч/тыс. м3 ), чем компрессоры № 3 и № 4 (соответственно: № 3 ? 67,28 %; 115,023 и № 4 ? 65,17 %; 117,427кВтч/тыс. м3 ).
По результатам зимнего обследования центробежных компрессоров КС № 2 установлено, что лучшие показатели имеет компрессор № 3: КПД = 62,56 %, удельный расход электрической энергии 105,686 кВтч/ 1000 м3. Поскольку производительность каждого поршневого компрессора не измеряется, в только их общая, поэтому работоспособность этих компрессоров оценили по удельной работе сжатия. В летний период года она находится в интервале 228-263 кДж/кг, а в зимний — 238-277 кДж/кг при необходимом давлении 8,5 9 кгс/см2. Все это говорит об удовлетворительной работе поршневых компрессоров. Однако цеховая себестоимость КС № 1 больше цеховой себестоимости КС № 2 в 6 раз. На основании вышеизложенного КС № 1 нужно держать в резерве.
Для компрессора К-250 паспортные данные: изотермический КПД ? 65 %,удельный расход электроэнергии 106,666 кВт ч/ тыс.м3. Учитывая большой срок эксплуатации этих компрессоров, более 30 лет, необходим их капитальный ремонт с заменой роторов.
Существующая вентиляторная градирня (3 секции) работает не эффективно, наблюдается большой физический износ. Температурный перепад 3, 1 оС, что меньше паспортного
(8 оС). Причины недоохлаждения: недостаток разбрызгивателей, засорение, недостаточная поверхность орошения. Необходимое охлаждение воздуха в ВО осуществляется в данном случае за счет большого расхода воды 1115 м3/ч (по результатам обследования) вместо 744 м3/ч (паспортные данные компрессоров). На основании изложенного требуется новая градирня.
Обследование охладителей воздуха компрессоров КС № 2 и его анализ показывает, что только 1 ВО компрессора № 4 соответствует нормативу: температура воздуха на входе в секцию компрессора t/н = tw + 13 оС, т.е охлаждается вода до 37-38 оС, обеспечивая минимальную работу сжатия в секции. Воздухоохладители остальных компрессоров не обеспечивают необходимое охлаждение и дают температуру воздуха 45-56 оС.
Проанализировано влияние температуры атмосферного воздуха на производительность КС № 2. Так для компрессора К-250 производительность компрессора изменяется на 27 % от 14,2 тыс. м3/ч (- 30 оС) до 10,29 тыс. м3/ч (+ 30 оС), Таким образом в летнее время при Т= 25-30 оС компрессор может создать производительность 10 тыс. м3/ч.
Исследовано влияние температуры атмосферного воздуха на работу 4-х компрессоров К-250 в тех же интервалах температур. Минимальная производительность в летний период
35 тыс. м3/ч, а максимальная в зимний — 54 тыс. м3/ч. Получены аналитические зависимости изменения производительности КС № 2 от температуры воздуха при заданном давлении.
Рассмотрено влияние влажности воздуха на работу центробежных компрессоров. Установлено, что влажность воздуха практически не влияет на работу сжатия компрессора.
Определено количество выпадающей влаги в компрессорах КС № 2 (охладители воздуха), агрегатах воздушного охлаждения, блоках осушки воздуха (1421,6 кг/ч), а также количество водяных паров, уносимых в трубопроводы технологического воздуха (185,8 кг/ч).
В разделе аэродинамического расчёта системы воздухоснабжения были построены графики потребления сжатого воздуха за последние три года ( 2008-2010 г.). По графикам не выявлено сезонное изменение потребления. По максимальным расходам сжатого воздуха рассчитывалась аэродинамика сетей, составлен генеральный план предприятия с нанесением воздухопроводов. Разница между потреблением и выработкой осушенного воздуха составила 5%. Существующая схема воздухопроводов сжатого воздуха рассчитывалась от компрессорных. На некоторых участках скорость сжатого воздуха высока (до 18 м/с). Несмотря на это падение давления на большинстве участков магистральных воздухопроводов не высокие. И при существующей схеме давления у многих потребителей должна соответствовать технологическому регламенту. Более низкие реальные давления у потребителей обусловлены утечками сжатого воздуха, несанкционированными врезками. Предполагаемый первый этап реконструкции — отключение сторонних потребителей. При поддержании давления в рамках технологического регламента у потребителей в результате расчетов получено необходимое избыточное давление у компрессорных станций, которое составило для осушенного воздуха:
— компрессорной №1 — 6,42 кг/см,
— компрессорной №2 — 6,16 кг/см2.
Второй вариант реконструкции предполагает включение новых потребителей по программе «STEP», при этом использованы в работе обе компрессорные станции. В результате расчетов получили избыточные давления для осушенного воздуха:
— компрессорной №1 — 6,42 кг/см2
Последний третий этап реконструкции предполагает перенос всех нагрузок на вторую компрессорную станцию, при этом потребители такие же как и при втором этапе реконструкции. В результате аэродинамического расчета получили давления для осушенного воздуха:
— компрессорной №2 — 6,46кг/см2.
По результатам аэродинамического расчёта можно сделать следующие выводы:
— для увязки давления у потребителей необходимо установить в цеховую сеть сжатого воздуха регуляторы давления (в настоящее время ближние от компрессорных станций имеют давления, превышающие давления по технологическому регламенту, а дальние — недостаток).
— необходимо установить расходомеры перед всеми потребителями, чтобы иметь реальную картину распределения сжатого воздуха по предприятию. По реальной разнице между выработкой на компрессорных станциях и потреблением можно судить о величине потерь в сетях и принимать соответствующие оперативные действия.
— децентрализация системы воздухоснабжения не даёт экономического эффекта за счёт экономии электроэнергии, но периодическое использование сжатого воздуха и удалённость потребителей (перемерзание воздухопроводов, большие утечки через неплотности) говорит в пользу применения данного мероприятия.
На основании вышеизложенного предлагается вариант реконструкции КС № 2 с установкой в существующем здании компрессора К — 500 и новой 4-х секционной вентиляторной градирни по 500 м3/ч воды, т.е. на 2000 м3/ч, рядом с существующей. Выполненное ТЭО по этому варианту показывает, что себестоимость производства воздуха после установки нового оборудования составит 73,76 руб/тыс. м3 вместо 83,27 до реконструкции, планируемый годовой экономический эффект 5232,5 тыс руб/год, срок окупаемости капитальных вложений в реконструкцию 4,2 года; чистый годовой доход от реконструкции 5064,7 тыс. руб/год; чистый дисконтированный доход от проведения реконструкции 2905 тыс. руб, индекс доходности (при ставке дисконта 20 %) PI = 1,13.
Таким образом, расчеты показывают, что проведение реконструкции для данных условий экономически целесообразно.
Технико-экономические расчеты, выполненные по реконструкции КС № 2 с импортными компрессорами Comeron моделей ТА 20 000 и ТА 9 000 (2 шт.), показали нецелесообразность применения этих вариантов в связи с большой стоимостью оборудования.
Ввод в эксплуатацию компрессора К-500 позволит отказаться от услуг КС № 1, что даст возможность исключить попадание масла в сжатый воздух, более рационально распределить воздухопотоки к потребителям, перейти на децентрализацию воздухоснабжения отдаленных потребителей, тем самым обеспечить надежное и качественное воздухоснабжение основных потребителей.
- Определение энергоэффективности системы сжатого воздуха
- Расчёт компрессорной сети, выбор компрессора
- Расчет холодопроизводительности компрессора
- Расчёт конденсатора
- Расчет испарителя
- Расчет мощности электропечи
- Теплотехнический калькулятор
- Что нужно вычислить?
- Каково функциональное назначение здания и помещения?
- Структура теплоизолирующей конструкции
Определение энергоэффективности системы сжатого воздуха
Рассчитать приведенную на схеме (рис. 2.1) сеть и подобрать компрессор на потребление сжатого воздуха с рабочим давлением Р0=0,5МПа в ремонтном цехе промышленного предприятия.
Длины , м участков AB, BC, CD, CF, BE вычислять как:
где n — число из двух последних цифр номера зачётной книжки (n=53);
V — вариант задания (V=7);
В соответствии со схемой в сети имеются семь колен (поворотов потока), два тройника и пять вентилей. Количество потребителей сжатого воздуха, места их присоединения, а также расход воздуха на единицу оборудования приведены в табл. 2.1.
В соответствии со схемой в сети имеются семь колен (поворотов потока), два тройника и пять вентилей. Количество потребителей сжатого воздуха, места их присоединения, а также расход воздуха на единицу оборудования приведены в табл.2.1.
Таблица 2.1- Количество и характеристика потребителей сжатого воздуха
Расчёт компрессорной сети, выбор компрессора
Вычисленные длинны участков сети приведены в табл.2.2.
Таблица 2.2 — Длинны участков сети
1 В качестве магистрали выберем участок ABCD и определим его длину:
2 Определим расчетный расход воздуха на участках, где присоединены потребители:
-удельный расход воздуха.
3 Определим расчетный расход компрессора Q(р), суммируя расходы по участкам:
4 Определим потребный расход на участках:
где -коэффициент одновременности работы (учитывает уменьшение расхода воздуха при периодической остановки отдельных видов оборудования). В зависимости от числа потребителей z ориентировочно можно принять при z<10 ;
— коэффициент утечки ( ).
Определим потребный расход компрессора как сумму потребных расход на участках:
По условию донного задания потребный расход компрессора Q будет расходом на участке АВ магистрали.
5 Определим ориентировочно диаметры di на каждом из участков трубопровода:
Значения диаметров трубопроводов на каждом из участков сети (округляем до ближайших стандартных значений) приведены в табл. 2.3.
Таблица 2.3 -Диаметры трубопроводов на участках сети.
6 Определим приведенные длинны участков сети:
где -длинна i-го участка;
— эквивалентная длинна i-го участка, которая определяется по формуле:
где m- количество местных сопротивлений определенного вида;
Определим приведенную длину магистрали:
Таблица 2.4- Действительные потери давления на участках сети
Тогда определим потери давления по магистрали:
Таблица 2.5- Технические характеристики компрессора
9 Определим ориентировочно емкость W воздухосборника
где -производительность компрессора;
10 Определим потери
где Qk Qр — производительность компрессора и расчетная производительность соответственно;
Pk Pр — конечное давление компрессора и расчетное соответственно;
зk — коэффициент полезного действия компрессора;
Т- расчетное время работы компрессора ;
С-стоимость 1кВт электроэнергии (С=0,75 грн.).
11 Полученные данные свидетельствуют о довольно больших потерях энергии при работе компрессора. Для уменьшения потерь можно предложить следующие мероприятия по энергосбережению в системе сжатого воздуха:
11.1 Увеличение диаметра нагнетающих воздуховодов на отдельных участках даёт экономию до 6%.
11.2 Уменьшение количества отводов приведёт к уменьшению местных сопротивлений в сети, что сократит потери давления, а соответственно уменьшит потребление электроэнергии.
11.3 Так как нагрузка компрессора не постоянна по времени, то его продуктивность должна контролироваться и управляться.
11.4 Снижение нагрузки путём отключения пневмоинструмента, который не используется.
11.5 Регулярная очистка всасывающего фильтра на входе в компресор.
11.6 Усовершенствование системы управления работой сети компрессора для достижения оптимальной приоритетности процессов включения и выключения.
11.7 Вероятно, в отдельных случаях есть смысл изучить возможность замены пневмоинструмента, например, инструментом с электроприводом. Его эксплуатация на 90% дешевле. Заменим пневматические подъёмники электрическими, что обеспечит экономию в 3-4 раза.
11.8 Можно эффективно использовать тепло от компрессоров системы сжатого воздуха для отопления производственных помещений, а также для подогрева воды на технологические нужды. Это увеличит энергетический КПД компрессора на 4-5%.
11.9 Воздух для сжатия необходимо брать из сухого, чистого, прохладного места.
Расчет холодопроизводительности компрессора
Расчет холодопроизводительности ведется для наиболее «трудного» участка, т.е. для участка с максимальным расходом холода за час. На данном маршруте перевозки таким участком будет участок «Кзыл-Орда — Аральское Море». Рабочая холодопроизводительность нетто компрессора определяем по формуле:
Qрнетто =, кВт (2.9)
где Qo — суммарный теплоприток, кВт;
ф- время нахождения на участке, ч.
Qрнетто= = 22,4 кВт
Рабочую холодопроизводительность брутто компрессора определяем по формуле:
Qрбрутто = Qрнетто*, кВт (2.10)
где — переводной коэффициент, =1,1.
Qрбрутто =1,1*22,4=24,67 кВт
Стандартную холодопроизводительность определяем по формуле:
Qст= Qрбрутто* qv(cт) *лст /(qv(раб)* лраб) кВт (2.11)
где qv(cт), qv(раб) — соответственно объёмная холодопроизводительность хладагента для стандартных и рабочих условий, кДж/кг;
лст, лраб — коэффициент подачи хладагента соответственно для стандартных и рабочих условий.
Значения qv и л определяем по таблицам согласно значениям температур для фреоновых компрессоров.
Для стандартных условий: tо=-15оС, tк=+30оС.
Для рабочих условий: tо=-5 оС, tк=+35оС
Согласно этим температурам qv(cт) = 1281кДж/кг; qv(раб) = 1787 кДж/кг; лст=0,72; лраб=0,73.
Требуется подобрать компрессор с холодопроизводительностью не менее стандартной.
Выбираем компрессор типа ФВ-20. Техническая характеристика компрессора ФВ-20
1. число цилиндров — 4
2. ход поршня — 58 мм
3. частота вращения коленчатого вала — 1440 об/мин
4. холодопроизводительность при стандартном режиме — 22,7кВт
5. потребляемая мощность — 7,2 кВт
6. масса — 180кг.
Расчёт конденсатора
Расчет конденсаторов сводится к их теплопередающей поверхности, по величине которой конструируют их или подбирают стандартные.
Поверхность теплопередачи определяется по формуле:
Fк= Qк /(k * Дt)= Qк / qк, м2 (2.12)
где Qк — тепловая нагрузка на конденсатор, кВт;
k-коэффициент теплопередачи, Вт/м2К
Дt-средняя разность температур между хладагентом и окружающей средой;
qк — удельная тепловая нагрузка, 230-300Вт/мІ
Qк = Qрбр +N, (2.13)
N — потребляемая мощность компрессором
Qк =24670+7200=31870 Вт
Расчет испарителя
Расчет испарителя сводится к определению поверхности их теплопередачи в м2:
FИ= Q0 /( kИ * Дt )= !Синтаксическая ошибка, F, м2 (2.14)
где kИ — коэффициент теплопередачи, Вт/м2к;
Q0-необходимая рабочая холодопроизводительность, Вт;
qИ — удельная тепловая нагрузка на испаритель, Вт/м2
Расчет мощности электропечи
Обычно тепловой расчет вагона делают на два режима перевозки: для перевозки мороженых грузов и для перевозки не охлажденных плодоовощей.
Q0=Q1+Q2+Q3 — Q5, кВт;
Новороссийск — Тихорецкая
Тихорецкая — Ростов
Ростов — Краматорск
Краматорск — Харьков
Харьков — Орел
Орел — Москва
Для направления получаем:
Необходимая мощность электропечей:
NЭ= Qо /(?Э *1000), кВт/ч (2.15)
где ?Э -КПД двигателя, (0,83),
NЭ = 12570/(0,83*1000)=15,13 Вт/ч.
Для погашения этих холодопритоков в грузовом помещении достаточно, чтобы работала электропечь мощностью в 2 кВт/ч, которая будет отапливать вагон до необходимой температуры.
Теплотехнический калькулятор
СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»
Что нужно вычислить?
Расчётная температура наружного воздуха (text):
(обеспеченностью 0,92, СП 131.13330.2020 т.3.1)
Расчётная средняя температура отопительного периода (tht):
(со среднесуточной t ≤ 8 °C, СП 131.13330.2020 т.3.1)
Продолжительность отопительного периода (zht):
Каково функциональное назначение здания и помещения?
Температура пребывания (tint):
(по ГОСТ 30494-2011)
Относительная влажность воздуха, не более (ф):
(по ГОСТ 30494-2011, СП 131.13330.2020 т.3.1)
Коэффициент однородности конструкции (r):
(по ГОСТ Р 54851-2011)
Коэффициент зависимости положения ограждающей конструкции (n):
(по СП 50.13330.2012 ф.5.3)
Наличие в конструкции рёбер с соотношением высоты ребра к шагу
(СП 50.13330.2012, т.3)
Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности (αint):
(по СП 50.13330.2012, т.4)
Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции:
(по СП 50.13330.2012, т.5)
Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности (αext):
(по СП 50.13330.2012, т.6)
Влажностный режим помещения:
(СП 50.13330.2012 т.1)
Условия эксплуатации ограждающих конструкций:
(СП 50.13330.2012 т.2)
Структура теплоизолирующей конструкции
В этой статье я расскажу о своей программе, базовый функционал которой был мной реализован в 2015 году для расчёта раздела проектной документации «Энергоэффективность» по СП 50.13330.2012 и с тех пор постоянно дорабатывался.
Информационно-аналитическая система ЦЭИ реализована по принципу двухзвенной архитектуры. Двухзвенной она называется из-за необходимости распределения трех базовых компонентов между двумя узлами (клиентом и сервером). Клиентское приложение написано на C#, C++, а серверная часть — SQL. Для сложных расчётов использую библиотеки Matlab, для реализации отчёта пояснительной записки — систему FastReports.NET.
Интерфейс клиентского приложения реализован по технологии «толстый» клиент. «Толстый» клиент обладает полной функциональностью работы с данными сервера, обеспечивает режим многопользовательской работы, предоставляет возможность работы даже при обрывах связи с сервером, имеет возможность подключения к банкам данных без использования сети Интернет, обладает высоким быстродействием.
Модуль «Энергоэффективность», входящий в состав информационно-аналитической системы предназначен для:
Система учитывает в качестве исходных данных информационную модель или возможен ввод данных вручную (при использовании dwg исходников). Если работать с информационной моделью, то в обязательном порядке потребуются архитектурная и конструктивная модели.
Сформированный том можно будет сохранить в следующих форматах:
Как это работает?
Сначала система читает информационную модель, загружает и рассчитывает геометрические характеристики здания, определяет типы помещений и температурный режим. На основе полученных данных определяет тепловой контур и нормативные параметры здания. Далее происходит непосредственно основной расчёт модели, который включает:
• Расчёт ограждающих конструкций с моделированием температурных полей. Уровень теплозащиты здания. Пример теплотехнического расчёта наружной стены (фасада Куубер) приведён здесь.
• Распределение потерь по видам фрагментов и теплотехнических неоднородностей
• проверку выполнения санитарно-гигиенических требований
• проверку защиты конструкций от переувлажнения
• проверку на невыпадение конденсата
• расчёт теплоусвоения полов
• расчёт удельной теплозащитной характеристики здания
• расчёт удельной вентиляционной характеристики здания
• расчёт удельной характеристики бытовых теплопоступлений здания
• расчёт удельной характеристики теплопоступлений в здание от солнечной радиации
• Определение расчётной удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период
• Определение расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период
• Определение общих теплопотерь здания за отопительный период
• Определение удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период
• Вывод тома записки и энергопаспорта
Систему обслуживают более 50 справочников нормативной документации, реализованных в БД SQL. Справочники имеются как статические, так и динамические, постоянно дополняемые. Например, в декабре 2015 года разработан и оттестирован интеллектуальный справочник строительных материалов, позволяющий при выборе пирогов ограждающих конструкций с заданными характеристиками максимально учесть требования заказчика по производителю, ценовой категории материалов и месту их производства. Особенно это актуально, если Заказчик в дальнейшем планирует сертифицировать здание по системе зарубежных стандартов LEED или BREEAM.
В составе программного обеспечения также действует препроцессор для подготовки и передачи данных модели в EnergyPlus. Это известная программа для моделирования отопления, охлаждения, освещения, вентиляции и других энергетических потоков в здании. Предварительный расчёт модели здания в Energy Plus позволяет найти удачные решения по системе отопления, кондиционирования, освещения, вентиляции и рекомендовать их проектировщикам на стадии концепции. Таким образом, система получила GREENBIM сервис.
Выполнение раздела «Энергоэффективность» по СП 13330.2012 предполагает глубокое понимание проекта. Это, разумеется, является большим плюсом. Этот документ позволяет получить комплексную оценку теплозащитной характеристики здания, т.к. расчёты проводятся с моделированием температурных полей ограждающих конструкций здания. Отчётная форма одобрена экспертами государственных экспертиз проектной документации.
Вышеуказанное программное обеспечение было написано мной по заказу подрядной организации ООО Проектное бюро «Центр Экологических инициатив» и сейчас успешно используется, в основном, для оперативной разработки проектной документации высочайшего качества — раздела «Энергоэффективность» по заказу крупных проектных организаций, выполняющих проектирование с применением информационного моделирования. В настоящий момент в портфолио ПО — большой список объектов строительства, реконструкции и реставрации, который постоянно дополняется.
Если Вы представитель проектной организации и Вам необходимо оперативно разработать раздел Энергоэффективность (ЭЭ), то приглашаем к сотрудничеству.
Часто при проектировании раздела «Энергоэффективность» для моделирования температурных полей, расчёта глубины промерзания и для других расчётов необходимо узнать температуру грунта на заданной глубине. Рассмотрим способы определения температуры грунта для малых и больших глубин.
Температуру грунта на глубине измеряют с помощью вытяжных почвенно- глубинных термометров. Это плановые исследования, которые регулярно проводят метеорологические станции. Данные исследований служат основой для климатических атласов и нормативной документации.
Для получения температуры грунта на заданной глубине можно попробовать, например, несколько простых способов. Оба способа заключаются в использовании справочной литературы:
Можно, конечно, попробовать рассчитать температуру грунта, например, по методике, изложенной в книге С.Н.Шорин «Теплопередача» М.1952. На стр.115 через распределение амплидуд колебаний температуры в массе грунта. Но такой расчёт весьма сложный и не всегда оправдан.
doc_расчёт температуры на глубине
Я думаю, что самый простой вариант, это воспользоваться вышеуказанными справочными данными, а затем интерполировать.
3.Зависимость температуры грунта от глубины
С увеличением глубины температура в грунте увеличивается согласно адиабатическому закону в зависимости от степени сжатия вещества под давлением при невозможности теплообмена с окружающей средой.
Нагрев Земли осуществляется, в основном, засчёт источников тепла:
Различают 3 температурные зоны:
Iа – зона промерзания.
III – зона нарастания температур.
Температурный режим горных пород в недрах земной коры принято выражать геотермическим градиентом и геотермической ступенью.
Величина нарастания температуры на каждые 100 м глубины называется геотермическим градиентом. В Африке на месторождении Витватерсранд оно равно 1,5 °С, в Японии (Эчиго) — 2,9 °С, в Южной Австралии – 10,9 °С, в Казахстане (Самаринда) – 6,3 °С, на Кольском полуострове – 0,65 °С.
Зоны температур в земной коре: I – зона переменных температур, Iа – зона промерзания; II – зона постоянных температур; III – зона нарастания температур
Глубина, при которой температура повышается на 1 градус, называется геотермической ступенью.
Числовые значения геотермической ступени непостоянны не только на разных широтах, но и на разных глубинах одной и той же точки района. Величина геотермической ступени изменяется от 1,5 до 250 м.
В Архангельске она равна 10 м, в Москве — 38,4 м, а в Пятигорске — 1,5 м. Теоретически средняя величина этой ступени составляет 33 м.
Поэтому самый надёжный вариант для точных расчётов с использованием температур грунта — воспользоваться данными метеорологических служб. На базе метеорологических служб работают некоторые онлайн справочники. Например, http://www.atlas-yakutia.ru/.
Здесь достаточно выбрать населённый пункт, тип грунта и можно получить температурную карту грунта или её данные в табличной форме. В принципе, удобно, но похоже этот ресурс платный.
Глубины промерзания грунта по разным населенным пунктам и регионам России можно посмотреть здесь.
Пример расчёта энергопотребления здания выполняется согласно «Методическим рекомендациям по расчету энергопотребления зданий и определения класса энергетической эффективности», утвержденным Заместителем Мэра Москвы в Правительстве Москвы по вопросам градостроительной политики и строительства 31.12.2019 г. (Приложение №1).
Расчетный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию на 1 площади помещений, не отнесенных к (согласно п. 21 Приказа Минстроя России № 399/пр):
qот = / (8804,4+707,9 + 222,5=70,921
где Qов.год (кВт∙ч/год) – расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период, по формуле Г.10 СП 50.13330.2012, согласно разделу «Мероприятия по обеспечению соблюдений требований энергетической эффективности»
Акварт. – площадь квартир без учета балконов и лоджий, м2
Апнж. – полезная площадь встроенных нежилых помещений, м2
Расчетный годовой удельный расход тепловой энергии на ГВС
Величина годового расхода тепловой энергии на горячее водоснабжение вычисляется по формуле:
1,17 – постоянная величина, кВт∙ч/(м3∙°С);
1,17 = cводы∙ρводы/3600
ρводы – плотность воды, равная 1000 кг/м3;
cводы – удельная теплоемкость воды, равная 4,2 кДж/(кг∙°С);
tгв = 60°С – температура горячей воды;
tхв,лп = 15°С – температура холодной воды в летний период;
tхв = 5°С – температура холодной воды в отопительный период;
zот – продолжительность отопительного периода, сут;
zот = 205, сут;
zлп – продолжительность использования ГВС в летний период, сут;
zлп = (365 – zрем – zот);
zрем – продолжительность перерыва в горячем водоснабжении в связи с производством ежегодных ремонтных и профилактических работ в централизованных сетях инженерно-технического обеспечения. Для Москвы zрем = 10 сут; для Московской области zрем = 14 сут.
zлп = 365 – 10 –205 = 150 сут
α = 0,9 – коэффициент, учитывающий снижение горячего водопотребления в летний период;
Vгв – средний расход горячей воды для квартир и полезной площади нежилых помещений, м3/сут;
Vгв = Vгв,ж + Vгв,нж = 52,481 +0,243 = 52,724м3/сут;
Vгв,ж – средний расход горячей воды для квартир, м3/сут:
Vгв,ж = υгв,ж∙Nж∙10-3∙(zот+α∙zлп)/365,
υгв,ж – расчетный нормативный среднесуточный расход горячей воды на человека,
л/(сут∙чел) в многоквартирном доме (СП 30.13330, Таблица А2);
Nж – число жителей, чел;
Vгв,ж = 180∙ 313 ∙10-3∙( 205 +0,9 ∙ 150 )/365 = 52,481м3/сут;
Vгв,нж – среднесуточный расход горячей воды нежилой части, м3/сут
, где n – количество типов нежилых помещений
Vгв,нж,i — среднесуточный расход горячей воды каждого типа нежилого помещения, м3/сут
Vгв,нж,i = υгв,нж,i ∙Nчел,i∙10-3∙(zот+α∙zлп)/365,
υгв,нж,i – расчетный нормативный среднесуточный расход горячей воды на человека,
л/(сут∙чел) каждого типа нежилого помещения (СП 30.13330, Таблица А2);
Nчел, i – число работников каждого типа нежилого помещения, чел.
Vгв,нж = 4,5∙ 58∙10-3∙( 205 + 0.9 ∙ 150 )/365 = 0,243 м3/сут
kтр – коэффициент, учитывающий тепловые потери в трубопроводе
Для зданий с изолированными стояками без полотенцесушителей и без наружных сетей горячего водоснабжения от ЦТП до здания kтр = 0,1.
Кэф – коэффициент эффективности использования ГВС равен произведению:
0,85 – установка первой ступени приготовления горячей воды за счет утилизации тепла вентиляционных выбросов;
0,8 – установка частотного регулирования приводов насосов в циркуляционном трубопроводе системы горячего водоснабжения;
0,8 – установка автоматизированного индивидуального теплового пункта;
0,98 – установка общедомового прибора учета потребления горячей воды (счетчика горячей воды);
0,95 – теплоизоляция внутридомовых трубопроводов ГВС
Kэф = 0,85∙ 0,8 ∙ 0,8 ∙ 0,98 ∙ 0,95 = 0,506
= 602408,079 кВт∙ч
Удельный годовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение:
qгв = Qгв/ (Акв + Апнж), кВт∙ч/м2
qгв = 602408,079/ (8804,4+707,9 + 222,5) = 61,882 кВт∙ч/м2
Базовый уровень удельного годового расхода электрической энергии на общедомовые нужды
В соответствии с Приказом Минстроя России от 06.06.2016 №399/пр, для многоквартирных базовый уровень удельного годового расхода электрической энергии на общедомовые нужды qээ,одн равен 10
Определение показателей энергетической эффективности
Для многоквартирного дома суммарный удельный годовой расход энергетических ресурсов согласно приказу Минстроя России от 06.06.2016 №399/пр включает удельный годовой расход тепловой энергии на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и электрической энергии на общедомовые нужды в расчете на 1 м2
площади помещений, не отнесенных к общему имуществу:
qсум = qот + qгв + qээ,одн ,
qсум = 70,921 + + 10 = 142,803
что не превышает базового удельного годового расхода энергетических в многоквартирном отражающего удельный годовой расход тепловой энергии на отопление, вентиляцию, горячее а также на общедомовые многоквартирных жилых домов согласно приказа Министерства и жилищно- коммунального хозяйства Российской Федерации от 6 июня 2016 г. № 399/пр «Об утверждении правил определения класса энергетической эффективности многоквартирных — кВт∙ч/м2 (расчёт проведён с учётом линейной интерполяции значений для ГСОП 4551
Величина
отклонения расчетного удельного
годового расхода энергетических от значений базового уровня,
представленного в таблице 1 Приказа Минстроя России от 06.06.2016 № 399/пр
Δ = 100 % ∙ (142,803– 233,469) / 233,469 = — 38,834 % ,
что согласно таблице 2 Приказа Минстроя России от 06.06.2016 №399/пр соответствует классу энергетической эффективности «В» (ВЫСОКИЙ).
