Проведение энергетического обследования офиса

Министерство образования и науки Украины Донецкий национальный технический университет Кафедра промышленной теплоэнергетики Курсовая работа по курсу:

" Энергетический аудит"

Проведение энергетического обследования офиса Выполнила ст. гр ЭНМ-05 Гуляева А.В.

Руководитель доцент Попов А.Л.

Донецк — 2010

Реферат Цель данной курсовой работы: расширить и закрепить теоретические и практические знания по окончании изучения дисциплины «Энергетический аудит» .

Обследуется офис, проводится описание объекта, динамика потребления всех энергоносителей, анализируется её структура, выполняются мероприятия по экономии в обследуемом офисе.

Энергоресурсы, офис, аудит, тепловая энергия, электроэнергия, динамика потребления, структура, освещение, техническая характеристика, ХВС, ГВС, потребление, тепловой баланс, коэффициент загрузки, срок окупаемости

Задание на курсовую работу по курсу энергетического аудита

" Проведение энергетического обследования офиса"

Студент Гуляева Анастасия Владимировна Группа ЭНМ-07

Руководитель работы Попов Анатолий Леонидович Задание:

Провести обследование 3-х комнатного офиса, расположенного по адресу г. Горловка, пгт. Пантелеймоновка, ул. Пушкина 3 с целью оценки потребления энергоресурсов, определения эффективности энергоиспользования, проведения необходимых мероприятий по энергосбережению.

Содержание Введение

1. Описание офиса и систем энергоснабжения

1.1 Общие сведения

1.2 Описание системы газоснабжения

1.3 Описание системы теплоснабжения

1.4 Описание системы электроснабжения

1.5 Описание систем холодного и горячего водоснабжения

2. Тарифы на энергоносители

3. Анализ энергопотребления в офисе

3.1 Динамика потребления энергоносителей за год

3.2 Структура потребления энергоносителей

3.2.1 Электроприборы

3.2.2 Освещение

3.2.3 Общее электропотребление

3.2.4 Холодное водоснабжение

4. Расчёт тепловой нагрузки офиса

4.1 Определение тепловых потерь через ограждающие конструкции

4.2 Определение теплопотерь на нагрев инфильтрирующего воздуха

4.3 Определение теплопоступления

5. Расчёт энергосберегающих мероприятий

6. Энергетический паспорт офиса Заключение Перечень ссылок

Энергетический аудит — это техническое инспектирование, энергогенерирование и энергопотребление предприятия с целью определения возможности экономии энергии и предоставление помощи предприятию в осуществлении мероприятий, которые обеспечивают экономию энергоресурсов на практике.

Сложность предприятия как объекта в целом складывается в тесной взаимосвязи всех ее систем. Так, предложение по экономии одного из энергоресурсов может вызвать увеличение потребления другого или отобразиться на выпуске продукции.

Задачи энергетического аудита:

— обнаружить источники нерациональных энергозатрат и неоправданных потерь энергии;

— разработать на основе технико-экономического анализа рекомендации из их ликвидации, предложить программу по экономии энергоресурсов и рациональному энергоиспользованию, предложить очередность реализации предложенных мероприятий с учетом объемов затрат и сроков окупаемости.

Процесс проведения энергетического аудита должен включать в себя:

— первоначальный обзор потоков энергии на основных технологических процессах и установках предприятия;

— создание карты потребления энергии на предприятии; на этом этапе определяется общее потребление энергии и потребление отдельных цехов, участков и технологических установок;

— анализ баланса энергопотребления и сравнение его с аналогом или данными других подобных технологических процессов;

— после осмотра и анализа выявляются возможности для экономии энергии на данном предприятии и определяются приоритеты в исполнении тех или иных рекомендаций аудитора в зависимости от предполагаемого потенциала экономии энергии;

— подготовка энергетическим аудитором отчета о проделанной работе, принятие решения руководством предприятия о порядке внедрения предлагаемых энергосберегающих мероприятий.

1. Описание офиса и систем энергоснабжения

1.1 Общие сведения Офис находится по адресу: г. Горловка, пгт. Пантелеймоновка, ул. Пушкина, д. 3. Год строительства офиса — 1966 г., форма собственности — частная, земля приватизированная. Офис состоит из 3 комнат жилой площадью 36,9 м², в том числе 1-я комната — 5,0 м², 2-я комната — 6,5 м², 3-я комната -25,4 м², кухня площадью — 9,0 м², ванной комнаты и санузла — 3,45 м², котельная- 3,0 м², коридора — 6,1 м², общей площадью 58,45 м².

Техническая характеристика жилых и подсобных помещений офиса:

— материал наружных стен: кирпич;

— материал перекрытия: деревянные балки;

— материал межкомнатных стен: кирпич;

— материал полов: жилых комнат — деревянные с ПХВ покрытием, передних — деревянные с ПХВ покрытием, кухни — деревянные, туалета — керамическая плитка.

— высота помещений: 2,7 м².

Офис оборудован водопроводом, канализацией (сливная яма), индивидуальным отоплением, электроосвещением.

Схема офиса представлена в приложении А.

1.2 Описание системы газоснабжения

— предприятие, обеспечивающее услуги газоснабжения: ОАО «Донецкоблгаз» Ясиноватское управление по газоснабжению и газификации

— потребитель газа: газовая печь ПГ4-К 4-х конфорочная

— Расход: 0,35 м³/ч

— общая мощность: 9,62 кВт

— минимальная/максимальная температура духовки: 150/300^оС

— размеры — высота/ширина/глубина: 850/600/600 мм

— газовый нагреватель проточной воды: PG6

— расход воды: 6 л/мин — при нагреве воды до t=50°C

8,5 л/мин — при нагреве воды до t=35°C

12 л/мин — при нагреве воды до t=25°C

— рабочее давление воды: 60−600 кПа

— теплопроизводительность: 300 ккал/мин

— тепловая нагрузка: 370 ккал/мин

— расход газа: 108 л/мин = 2,7 м³/ч

— КПД 82%

— размеры: 225/375/820 мм

— газовый котёл отопительный водогрейный КЧМ-2:

— расход у.т.: 7,8−8,5 кг/м³

— общая мощность: 197 кВт

— номинальное рабочее давление газа в сети: 1300 Па

— пропускная способность по газу: 1−2,7 м³/ч

— температура регулирования: 50−90 °С

— номинальная тепловая нагрузка горелки: 1400 ккал/ч

— поверхность нагрева котла: 2,07 м²

— система учета потребления газа: нормирована

— права и обязанности потребителя и поставщика газа: указаны в договоре

— схема газоснабжения в пределах офиса представлена в приложении Б.

1.3 Описание системы теплоснабжения

— тип системы отопления: индивидуальное;

— схема системы отопления: двухтрубная, горизонтальная, с верхней разводкой;

— температурный график: 90/70 (зависит от температуры наружного воздуха);

— отопительные приборы: радиатор чугунно-секционный, трубы (2?);

— газовый котёл отопительный водогрейный КЧМ-2;

— котёл обложен огнеупорным кирпичом;

— права и обязанности потребителя и поставщика отопления указаны в договоре;

— схема отопления представлена в приложении 3.

Рисунок 1.1 Температурный график

1.4 Описание системы электроснабжения

— предприятие, обеспечивающее услуги электроснабжения

" Донецкоблэнерго" Горловский РЭС

— система учета: счетчик однофазный (U=220V, I=A, f= 50Hz)

— в системе используется 6 штепсельных розеток двухполюсных, 6 одноклавишных выключателя и 1 двухклавишных выключателя;

— провода лужёные (d=½, 5 мм²), многожильные, разводка по чердаку в трубах ½″ ;

— список и характеристика оборудования, потребляющего электрическую энергию, представлены в таблице 1.1:

Таблица 1.1 — Характеристика потребителей электроэнергии

— характеристика системы искусственного освещения представлена в таблице 1.2:

Таблица 1.2 — Характеристика искусственного освещения

— права и обязанности потребителя и поставщика электроэнергии указаны в договоре;

— схема электрических нагрузок офиса представлена в приложении Е.

1.5 Описание системы холодного и горячего водоснабжения

— предприятие, обеспечивающее водоснабжение в г. Горловка, пгт. Пантелеймоновка, Горловкое коммунальное предприятие по теплоснабжению «Уголёк» Горловского городского Совета.

— характеристика системы ХВГ:

— расчетная температура подающей воды в зимний период: +5^оС

— расчетная температура подающей воды в летний период: +15^оС

— удельный нормативный эксплуатационный расход воды: по счётчику а) температура воды, объём которой измеряется: 5−40 °С б) давление воды: 1МПа в) цена деления сч.: 0,0001

— План-схема ХВС представлена в приложении В.

— в данном офисе установлен теплообменный аппарат — газовая колонка PG6, который нагревает воду от 25−50°С.Описание ГК представлено в пункте 1.2.

2. Тарифы на энергоносители

— 2009 год:

— электроэнергия: 0,2436 грн

— холодная вода: 4,3 грн за 1 м³

— газ: 0,732 грн за 1 м³

— 2010 год:

— электроэнергия: 0,2436грн

— холодная вода: 4,3 грн за 1 м³

— газ: 0,732 грн. за 1 м³

В соответствии с постановлением Национальной Комиссии регулирования электроэнергетики Украины № 812 от 13.08.2010 г. с 1 августа 2010 г. вводятся новые цены на природный газ для населения.

Таблица 2.1 — Действующие тарифы на природный газ

Так как объем потребления природного газа превышает 2500 м³ в год при наличии счётчика, то оплата производится по тарифу 109,8 коп.

Как видно, цены изменились за год только на газ.

3. Анализ энергопотребления в офисе

3.1 Динамика потребления энергоносителей за год Потребление электроэнергии за период с октября 2009 г по октябрь 2010 г приведено в таблице 3.1.

Таблица 3.1. — Потребление электроэнергии за период октябрь 2009 г по октябрь 2010 г.

Потребление тепловой энергии представлено на рисунке 3.1

Рис. 3.1.Динамика потребления электрической энергии офисом за год Рис. 3.2. График зависимости оплаты электроэнергии, потребляемой офисом ежемесячно, за годовой период.

Как видно на примере двух приведенных выше графиков проведенное нами исследование имеет абсолютно аналогичную зависимость, поэтому в дальнейшем откажемся от построения второго графика, так как в этом нет необходимости.

Рассмотрим потребление офисом холодной воды. В таблице приведены показания водомера, с подробным указанием данных на начало и конец месяца. Полученные данные заносим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2. — Потребление офисом холодной воды за годовой период.

Изобразим динамику потребления холодной воды офисом на графике.

Рисунок 3.3 — потребление холодной воды за 2010 год в м³

Необходимо также проследить потребление офисом газа. Данные по оплате за услугу пользования природным газом оглашаются в конце каждого месяца и занесены в таблицу 3.3 Так как отопление индивидуальное, оплата за тепловую энергию производится совместно с оплатой за газ.

Таблица 3.3. — Динамика потребления офисом газа за период сентября 2009 г по август 2010 г

Потребление газа представлено на рисунке 3.4

Рисунок 3.4. — Потребление офисом природного газа Для выявления неравномерности потребления газа в течении суток построим суточные графики газопотребления Рисунок 3.5 Суточный график потребления офисом газа в летний период Рисунок 3.6 Суточный график потребления офисом газа в зимний период Потребление газа в будний и выходной день практически одинаково.

Приведенный график построен на основе замеров расходов газа. по счетчику. Расход газа составляет:

— на газовую колонку — 0,108 м³/мин = 6,48 м³/ч ;

— на газовую плиту нормальной мощностью — 0,35 м³/ч;

— на газовый котёл — 1,1 м³/ч Суточный график потребления газа характеризуется двумя пиками — утренним и вечерним. Утренний пик приходится на 6…7 ч утра. Причем в будние дни на более раннее время, а в выходные на более позднее. Вечерний пик приходится на 19.21 ч

3.2 Анализ электропотребления

Расчёт потребления электроэнергии производят по формуле:

W = P_ном * k_з *Т_исп, (3.1)

где Wколичество потреблённой электроэнергии, кВт*ч;

P_ном -номинальная мощность оборудования, кВт;

k_з -коэффициент средней загрузки ;

k_з = Рфакт /Рном; (3.2)

P_факт -фактическая мощность оборудования, кВт;

Р_факт=I*U; (3.3)

I — ток, который потребляет данный прибор, А;

U — напряжение в сети, В;

Т_исп — время использования оборудования на протяжении определенного промежутка времени (суток, месяца), ч.

В данном офисе электроэнергия потребляется бытовыми приборами и системой искусственного освещения.

3.2.1 Электропотребление бытовыми приборами

1. Телевизор SAMSUNG

Номинальная мощность Рном = 80 Вт.

Для определения коэффициента загрузки нам необходимо знать фактическую мощность, потребляемую прибором Р_факт, которую определим измерив ток I, который потребляет данный прибор, и напряжение в сети U. Измерения проводим с помощью цифрового мультиметра. В результате измерений получаем: I=0,24А, U=225 В.

Фактическую мощность прибора вычислим по формуле (3.3):

Р_факт=0,24*225=54 Вт=0,054кВт.

Таким образом, коэффициент средней загрузки прибора (3.2):

k_з =0,054/0,08= 0,675.

Время использования прибора в месяц

Т_с=6,4 ч/сут.

Т_м=45ч/нед*4,3нед/мес=192,9ч/мес

Определим потребление электрической энергии прибором за сутки:

W_с=0,08*0,675*6,4=0,3456 кВт *ч/сут

Определим потребление электрической энергии прибором за неделю:

Определим потребление электроэнергии прибором за месяц:

Суточный график работы телевизора приведен на рисунке.3.7.

Рисунок 3.7 — Суточный график работы телевизора

2. Фен EUROLUX

Номинальная мощность Рном = 1900 Вт.

В результате измерений получаем: I=4,5А, U=230 В.

Фактическую мощность прибора вычислим по формуле (3.3):

Р_факт=4,5*230=1035 Вт=1,035кВт.

Таким образом, коэффициент средней загрузки прибора (3.2):

k_з =1,035/1,9= 0,545.

Время использования прибора:

— по часам Т_ч=0,3ч/сут;

— в месяц Т_м=0,3ч/сут *30сут/мес=9ч/мес;

Вычислим количество потребленной электроэнергии феном за сутки по формуле (3.1):

Определим потребление электроэнергии прибором за месяц:

Суточный график работы фена представлен на рис. 3.8

Рисунок 3.8 Суточный график работы фена

Месячный график работы фена EUROLUX представлен на рис. 3.9.

Рисунок 3.9 — График работы фена EUROLUX за месяц

3.Пылесос Delonghi

Номинальная мощность Рном = 1600 Вт.

Для определения коэффициента загрузки нам необходимо знать фактическую мощность, потребляемую прибором Р_факт, которую определим измерив ток I, который потребляет данный прибор, и напряжение в сети U. Измерения проводим с помощью цифрового мультиметра. В результате измерений получаем: I=5,4А, U=230 В.

Фактическую мощность прибора вычислим по формуле (3.3):

Р_факт=5,4*230=1280 Вт=1,28кВт.

Таким образом, коэффициент средней загрузки прибора (3.2):

k_з =1,28/1,6= 0,8.

Пылесос используется 4 раза в месяц по 1ч/раз.

Время использования:

— в сутки Т_сут= 1 ч/сут;

— в месяц Т_м=1*4=4 ч/мес;

Вычислим количество потребленной электроэнергии пылесосом за сутки по формуле (3.1):

Определим потребление электроэнергии прибором за месяц:

Суточный график работы пылесоса приведен на рисунке.3.10.

Рисунок 3.10 — Суточный график работы пылесоса

4.Утюг Clatronik.

Номинальная мощность Р_ном=2,2 кВт.

В результате эксперимента (при наиболее часто используемом режиме работы утюга) выявлена следующая цикличность его работы: разогрев утюга длится 40с, затем он выключается на 58с, потом снова включается на 15с и выключается на 78с. Далее последний цикл (включен на 16с, выключен на 102с) повторяется. В результате измерений, проведенным аналогично вышеуказанным, получили следующие значения тока и напряжения:

— во включенном состоянии I=8,4А, U=225В;

— в выключенном состоянии I=0А, U=225В

Фактическая мощность утюга во включенном состоянии равна (3.3):

Р_{факт.вкл.}=I*U=8,4*225=1900 Вт=1,9 кВт

График работы утюга представлен на рисунке 3.11

Рисунок 3.11 — График работы утюга

По графику рассчитаем средневзвешенную фактическую мощность утюга за весь период работы:

Таким образом, коэффициент средней загрузки прибора (3.2):

k_з =0,652/2,2= 0,296.

Утюг используется 6 раз в неделю, а в месяц 25 раз по 0,25 ч

Время использования утюга:

— в сутки Т_сут=0,25 ч/сут;

— в месяц Т_м=0,25*25=6,25 ч/мес;

Вычислим количество потребленной электроэнергии утюгом за сутки (3.1):

Определим потребление электроэнергии прибором за месяц:

5.Холодильник

Номинальная мощность Р_ном=0,88 кВт.

В результате эксперимента выявлена следующая цикличность работы холодильника: холодильник работает 16мин., выключается на 49мин, затем цикл повторяется.

В результате измерений, проведенным аналогично вышеуказанным, получили следующие значения тока и напряжения:

— во включенном состоянии I=3,2А, U=225В;

— в выключенном состоянии I=0А, U=225В

Фактическая мощность холодильника во включенном состоянии равна (3):

Р_{факт.вкл.}=3,2*225=720 Вт=0,72 кВт

На рисунке 3.12 показан график работы холодильника.

Рисунок 3.12 — График работы холодильника

По графику рассчитаем средневзвешенную фактическую мощность холодильника за весь период работы:

Найдем коэффициент загрузки холодильника (3.2):

k_з =0,177/0,88= 0,2.

Холодильник работает круглосуточно.

Время использования:

— в сутки Т_сут=6 ч/сут;

— в месяц Т_м=6*30=180 ч/мес;

Вычислим количество потребленной электроэнергии холодильником за сутки (3.1):

Определим потребление электроэнергии прибором за месяц:

6.Стиральная машинка

Номинальная мощность Рном = 2100 Вт.

Для определения коэффициента загрузки нам необходимо знать фактическую мощность, потребляемую прибором Р_факт, которую определим измерив ток I, который потребляет данный прибор, и напряжение в сети U. Измерения проводим с помощью цифрового мультиметра. Потребляемая (фактическая) мощность стиральной машины зависит от используемой программы стирки. Наиболее часто используемая программа — деликатная стирка. В процессе стирки потребляемая машиной мощность меняется, что связано со сменой режимов работы. Все данные по результатам измерений и значения фактической мощности стиральной машины на разных стадиях стирки сведены в таблицу 3.4

Таблица 3.4 — Стадии работы стиральной машины в процессе стирки

Использование фактической мощности стиральной машиной в процессе стирки показано на рисунке 3.13.

Рисунок 3.13 — Использование фактической мощности стиральной машиной в процессе стирки

По графику рассчитаем средневзвешенную фактическую мощность стиральной машины за весь период стирки:

Таким образом, коэффициент загрузки стиральной машины (3.2):

k_з =0,532/2,1= 0,253.

Режим использования данного прибора: 8 раз в месяц по 100 минут. Следовательно, время использования прибора:

— в сутки Тсут= 3,33ч (100мин*2раза)

— в месяц Т_м=3,33ч/сут*4сут/мес=13,32ч/мес;

Вычислим количество потребленной электроэнергии стиральной машиной за сутки по формуле (3.1):

Определим потребление электроэнергии прибором за месяц:

Суточный график потребления электроэнергии стиральной машиной представлен на рис. 3.14

Рисунок 3.14 — Суточный график работы стиральной машины

7. DVD плеер

Номинальная мощность Рном = 15 Вт.

Для определения коэффициента загрузки нам необходимо знать фактическую мощность, потребляемую прибором Р_факт, которую определим измерив ток I, который потребляет данный прибор, и напряжение в сети U. Измерения проводим с помощью цифрового мультиметра. В результате измерений получаем: I=0,055А, U=220 В.

Фактическую мощность прибора вычислим по формуле (3.3):

Р_факт=0,055*220=12,1 Вт=0,0121кВт.

Таким образом, коэффициент средней загрузки прибора (3.2):

k_з =0,0121/0,015= 0,807.

Время использования прибора:

— в сутки Тсут=1 ч

— в месяц Т_м=1ч/сут*30сут/мес=30ч/мес;

Вычислим количество потребленной электроэнергии DVD плеером за сутки по формуле (3.1):

Определим потребление электроэнергии прибором за месяц:

Суточный график работы DVD плеера приведен на рисунке.3.15.

Рисунок 3.15 — Суточный график работы DVD плеера

3.2.2 Электропотребление системой освещения

Произведем расчет электропотребления системой искусственного освещения. Система искусственного освещения офиса представлена лампами накаливания различной мощности и компактными люминесцентными лампами. Определим количество потребленной электроэнергии системой освещения каждой комнаты в течении суток и месяца по формуле (3.1).

Для определения коэффициента загрузки нам необходимо знать фактическую мощность, потребляемую лампами Р_факт, которую определим измерив ток I, который потребляют лампы определенной мощности, и напряжение в сети U. Измерения проводим с помощью цифрового мультиметра. По результатам измерений рассчитываем фактическую мощность ламп по формуле (3.3) и коэффициент загрузки по формуле (3.2)

Результаты измерений и расчетов сведем в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 — Показатели электропотребления лампами офиса

Для каждой комнаты время работы ламп различно. Для определения этого времени построим графики использования освещения в каждом помещении офиса.

К значениям времени использования, рассчитаем электропотребление системой искусственного освещения каждой комнаты и освещения двора. Данные по системам освещения каждой комнаты приведены в таблице 1.2.

Все сведем в таблицу 3.6. и 3.7.

Таблица 3.6 — Показатели электропотребления системой освещения за сутки в зимний период

Рисунок 3.16 — Использование фактической мощности системой освещения офиса в течение суток в зимний период

Суточный график использования фактической мощности системой освещения офиса характеризуется двумя пиками — утренним и вечерним.

Таблица 3.7 — Показатели электропотребления системой освещения за сутки в летний период

Рисунок 3.17 — Использование фактической мощности системой освещения офиса в течение суток в летний период

3.2.3 Общее электропотребление в офисе

На рисунках 3.18 и 3.19 представлены суточные графики нагрузок в офисе в летний и зимний период.

Рисунок 3.18. Суточный график нагрузок офиса в летний период

Рисунок 3.19. Суточный график нагрузок офиса в зимний период

Таблица 3.8 — Структура потребления электроэнергии в месяц (зимнее время — в ноябре)

Таблица 3.9 — Структура потребления электроэнергии в месяц (летнее время — в июне)

Наглядно потребление электроэнергии в зимний и летний периоды представлено на рисунках 3.20 и 3.21

Рисунок 3.20- Круговая диаграмма %-ого потребления электроэнергии в летний период

Рисунок 3.21 — Круговая диаграмма потребления электроэнергии в зимний период.

Таблица 3.10 Потребление эектроенергии в офисе

По круговым диаграммам легко сделать вывод, что наибольшее количество электроэнергии потребляет система освещения. Это связано с продолжительным временем включения и ежедневным пользованием светом. У таких потребителей, как телевизор, холодильник также значительная доля в общем потреблении, поскольку, наряду с небольшой мощностью, у них продолжительное время использования. Наименьшее количество электроэнергии потребляют утюг, пылесос, dvd плеер и стиральная машина, которые используются непродолжительное время.

В результате проведенных нами расчетов, получаем, что количество потребленной электроэнергии за месяц: ноябрь 2009 г. составляет — 200,93кВт*ч, а в июне — 139,5 кВт*ч.

По расчетной книжке в ноябре 2009 г. были сняты показания счетчика и зафиксированы в расчетной книжке. В соответствии с этими показаниями количество потребленной электроэнергии в ноябре 2009 г. — 205 кВт*ч, в июне -140 кВт*ч. Данное несоответствие можно объяснить погрешностью при измерениях и расчетах. Но так как отклонение от расчетного значения незначительно, результаты расчета можно считать достоверными.

3.2.4 Анализ водопотребления

Таблица 3.11 Структура потребления холодного водоснабжения

Структура водопотребления питьевой воды представлена на рисунке 3.22

Рисунок 3.22 — Структура водопотребления в офисе

По круговой диаграммы видно, что больше всего воды расходуется на купание и санузел. Для того, чтобы снизить расход воды на смыв в туалете, необходимо поставить двухкнопочную систему смыва.

Потребление холодной воды в будние и выходные дни различно. Это объясняется тем, что в выходные дни проводится стирка и уборка, и видно по графикам приведенных на рисунках 3.23 и 3.24

Рисунок 3.23 — Потребление ХВ в офисе в будний день

Рисунок 3.24 — Потребление ХВ в офисе в выходной день

В данном офисе горячую воду потребляют лишь в зимний период, так как летом жильцы пользуются летним душем, вода для которого нагревается в резервуаре (баке) от солнечных лучей.

Потребление горячей воды представлено на рис. 3.25

Рисунок 3.25 — Потребление горячей воды в сутки (зимний период)

Нами было рассчитано фактическое потребление офисом воды в течение месяца. Оплата за услуги водоснабжения осуществляется по счётчику, соответственно с тарифом 4,3 грн за 1 м³. Фактический объем водопотребления в данном офисе составил в сентябре месяце 9000 л. Таким образом, фактическая оплата за водопотребление в сентябре 2010 г составила 38,7 грн, за период с октября 2009 г по сентябрь 2010 г — 348,3 грн.

4. Расчет тепловой нагрузки офиса

4.1 Определение теплопотерь через ограждающие конструкции.

Тепловые потери через наружные ограждающие конструкции определяются по формуле:

где — расчетная площадь ограждающей конструкции, м²;

— сопротивление теплопередаче, (м^2*C/Вт). Сопротивление теплопередаче через плоскую многослойную стенку определяется по формуле:

где — коэффициенты теплоотдачи соответственно внутренней поверхности ограждающих конструкций (принимаемый по табл. 4* СНиП II-3−79) и наружной поверхности ограждающих конструкций (для зимних условий, находится по табл. 6* СНиП II-3−79), Вт/(м*°С);

— толщина i-го слоя, м;

— теплопроводность материала, из которого состоит i-ый слой (определяется по приложению 3* СНиП II-3−79), Вт/(м*°С):

— расчетная температура внутреннего воздуха, °С;

— расчетная температура наружного воздуха (температура наиболее холодной пятидневки), °С;

— добавочные потери теплоты в долях основных потерь:

где — добавка на ориентацию по всем сторонам горизонта: С, В, СВ, СЗ=10% - в₁ =0,1; З, ЮВ=5% - в₁ =0,05; Ю, ЮЗ=0% - в₁ =0;

— добавочные потери теплоты на продуваемость помещений с двумя наружными стенами и более. В жилых помещениях t_в увеличивается на 2 °C, в остальных помещениях добавка принимается равной 5% (в₂ =0,05).

— через необогреваемые полы первого этажа над холодными подпольями зданий в местностях с расчетной температурой наружного воздуха минус 40С и ниже — размере 0,05;

— 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:

0,2 H — для тройных дверей с двумя тамбурами между ними;

0,27 H — для двойных дверей с тамбурами между ними;

0,34 H —для двойных дверей без тамбура;

0,22 H —для одинарных дверей;

— добавка на высоту помещения. Принимается на каждый последующий метр сверх 4-х метров в размере 2%, но не более 15%.

— коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху (выбирается по табл. 3* СНиП II-3−79 — [1]).

Рассчитаем тепловые потери через наружные ограждения.

Комната 1 (зал) — жилая комната, угловая, с =20°С, а =-23°С.

По табл. 4*, а по табл. 6*. Для этой комнаты необходимо рассчитать потери через наружную стену (Н.с.), через деревянное окно (д.о).

Наружная стена1: площадь в этом случае берется с вычетом площади 3-х окон. Она будет равна:. Добавочные потери тепла будут только по ориентацию по сторонам света. Так как стена расположена на С (потери 10%), то добавочные потери составят. Коэффициент выбираем по табл. 3*. Для наружных стен он равен .

Наружная стена сделана из кирпича и покрыта слоем штукатурки с внутренней. Эту стену можно представить как двухслойную плоскую стенку: слой штукатурки (толщина составляет, а теплопроводность по приложение 3* № 71), R_об=2*10^-3/0,7=0,0029 м²*°С/Вт, R_дер=0,18 м²*°С/Вт, R_ут=0,1/0,064=1,5625 м²*°С/Вт. Тогда сопротивление теплопередаче будет равно:

Подставим численные значения:

Аналогично рассчитываем остальные перекрытия. Все расчеты термических сопротивлений сводим в таблицу 4.1.

Деревянное окно имеет площадь. Окно выходит на С, тогда добавочные потери будут равны. Для деревянных окон с двойным остеклением сопротивление теплопередаче будет равно R₀=0,4(м^2*C/Вт) (выбирается по прил. 6* [1]). Тогда:

— через одно окно.

В данной наружной стене три окна, поэтому потери равны:

3*= 372,58 Вт.

Наружная стена2: площадь в этом случае берется с вычетом площади 3-х окон. Она будет равна:. Добавочные потери тепла будут только по ориентацию по сторонам света. Так как стена расположена на В (потери 10%), то добавочные потери составят. Коэффициент выбираем по табл. 3*. Для наружных стен он равен .

Наружная стена сделана из кирпича и покрыта слоем штукатурки с внутренней. Эту стену можно представить как двухслойную плоскую стенку: слой штукатурки (толщина составляет, а теплопроводность по приложение 3* № 71), R_об=2*10^-3/0,7=0,0029 м²*°С/Вт, R_дер=0,18 м²*°С/Вт, R_ут=0,1/0,064=1,5625 м²*°С/Вт. Тогда сопротивление теплопередаче будет равно:

Подставим численные значения:

Деревянное окно имеет площадь. Окно выходит на В, тогда добавочные потери будут равны. Для деревянных окон с двойным остеклением сопротивление теплопередаче будет равно R₀=0,4(м^2*C/Вт) (выбирается по прил. 6* [1]). Тогда:

— через одно окно.

В данной наружной стене три окна, поэтому потери равны:

3*=372,58 Вт.

Наружная стена3: площадь в этом случае будет равна:. Добавочные потери тепла будут только по ориентацию по сторонам света. Так как стена расположена на З (потери 10%), то добавочные потери составят. Коэффициент выбираем по табл. 3*. Для наружных стен он равен .

Наружная стена сделана из кирпича и покрыта слоем штукатурки с внутренней. Эту стену можно представить как двухслойную плоскую стенку: слой штукатурки (толщина составляет, а теплопроводность по приложение 3* № 71) R_об=2*10^-3/0,7=0,0029 м²*°С/Вт, R_дер=0,18 м²*°С/Вт, R_ут=0,1/0,064=1,5625 м²*°С/Вт. Тогда сопротивление теплопередаче будет равно:

Подставим численные значения:

Комната 2 (спальня) — жилая комната с =20°С, а =-23°С.

По табл. 4*, а по табл. 6*. Для этой комнаты необходимо рассчитать потери через наружную стену (Н.с.), через деревянное окно (д.о).

Наружная стена1: площадь в этом случае берется с вычетом площади окна:. Добавочные потери тепла будут только по ориентацию по сторонам света. Так как стена расположена на З (потери 5%), то добавочные потери составят. Коэффициент выбираем по табл. 3*. Для наружных стен он равен .

Наружная стена сделана из кирпича и покрыта слоем штукатурки с внутренней. Эту стену можно представить как двухслойную плоскую стенку: слой штукатурки (толщина составляет, а теплопроводность по приложение 3* № 71) R_об=2*10^-3/0,7=0,0029 м²*°С/Вт, R_дер=0,18 м²*°С/Вт, R_ут=0,1/0,064=1,5625 м²*°С/Вт. Тогда сопротивление теплопередаче будет равно:

Подставим численные значения:

Деревянное окно имеет площадь. Окно выходит на З, тогда добавочные потери будут равны. Для деревянных окон с двойным остеклением сопротивление теплопередаче будет равно R₀=0,4(м^2*C/Вт) (выбирается по прил. 6* [1]). Тогда:

.

Комната 3 (кухня) -Угловая, с =20°С, а =-23°С.

По табл. 4*, а по табл. 6*. Для этой комнаты необходимо рассчитать потери через наружную стену (Н.с.), через деревянное окно (д.о).

Наружная стена1: площадь в этом случае берется с вычетом площади окна:. Добавочные потери тепла будут только по ориентацию по сторонам света. Так как стена расположена на В (потери 10%), то добавочные потери составят. Коэффициент выбираем по табл. 3*. Для наружных стен он равен .

Наружная стена сделана из кирпича и покрыта слоем штукатурки с внутренней. Эту стену можно представить как двухслойную плоскую стенку: слой штукатурки (толщина составляет, а теплопроводность по приложение 3* № 71) R_об=2*10^-3/0,7=0,0029 м²*°С/Вт, R_дер=0,18 м²*°С/Вт, R_ут=0,1/0,064=1,5625 м²*°С/Вт. Тогда сопротивление теплопередаче будет равно:

Подставим численные значения:

Деревянное окно имеет площадь. Окно выходит на В, тогда добавочные потери будут равны. Для деревянных окон с двойным остеклением сопротивление теплопередаче будет равно R₀=0,4(м^2*C/Вт) (выбирается по прил. 6* [1]). Тогда:

.

Наружная стена2: площадь в этом случае берется с вычетом площади окна:. Добавочные потери тепла будут только по ориентацию по сторонам света. Так как стена расположена на Ю (потери 0%), то добавочные потери составят. Коэффициент выбираем по табл. 3*. Для наружных стен он равен .

Наружная стена сделана из кирпича и покрыта слоем штукатурки с внутренней. Эту стену можно представить как двухслойную плоскую стенку: слой штукатурки (толщина составляет, а теплопроводность по приложение 3* № 71) R_об=2*10^-3/0,7=0,0029 м²*°С/Вт, R_дер=0,18 м²*°С/Вт, R_ут=0,1/0,064=1,5625 м²*°С/Вт. Тогда сопротивление теплопередаче будет равно:

Подставим численные значения:

Комната 4 (спальня) — жилая комната с =20°С, а =-23°С.

По табл. 4*, а по табл. 6*. Для этой комнаты необходимо рассчитать потери через наружную стену (Н.с.), через деревянное окно (д.о).

Наружная стена1: площадь в этом случае берется с вычетом площади окна:. Добавочные потери тепла будут только по ориентацию по сторонам света. Так как стена расположена на З (потери 5%), то добавочные потери составят. Коэффициент выбираем по табл. 3*. Для наружных стен он равен .

Наружная стена сделана из кирпича и покрыта слоем штукатурки с внутренней. Эту стену можно представить как двухслойную плоскую стенку: слой штукатурки (толщина составляет, а теплопроводность по приложение 3* № 71) R_об=2*10^-3/0,7=0,0029 м²*°С/Вт, R_дер=0,18 м²*°С/Вт, R_ут=0,1/0,064=1,5625 м²*°С/Вт. Тогда сопротивление теплопередаче будет равно:

Подставим численные значения:

Деревянное окно имеет площадь. Окно выходит на З, тогда добавочные потери будут равны. Для деревянных окон с двойным остеклением сопротивление теплопередаче будет равно R₀=0,4(м^2*C/Вт) (выбирается по прил. 6* [1]). Тогда:

.

Комната 5 (коридор) — рядовая комната с =20°С, а =-23°С.

По табл. 4*, а по табл. 6*. Для этой комнаты необходимо рассчитать потери через наружную стену (Н.с.), через деревянную дверь (д.дв.).

Наружная стена1: площадь в этом случае берется с вычетом площади двери:. Добавочные потери тепла будут только по ориентацию по сторонам света. Так как стена расположена на В (потери 10%), то добавочные потери составят. Коэффициент выбираем по табл. 3*. Для наружных стен он равен .

Наружная стена сделана из кирпича и покрыта слоем штукатурки с внутренней. Эту стену можно представить как двухслойную плоскую стенку: слой штукатурки (толщина составляет, а теплопроводность по приложение 3* № 71) R_об=2*10^-3/0,7=0,0029 м²*°С/Вт, R_дер=0,18 м²*°С/Вт, R_ут=0,1/0,064=1,5625 м²*°С/Вт. Тогда сопротивление теплопередаче будет равно:

Подставим численные значения:

Деревянная дверь имеет площадь. Окно выходит на З, тогда добавочные потери будут равны. Для деревянных дверей из дуба сопротивление теплопередаче будет равно R₀=0,41(м^2*C/Вт) (выбирается по прил. 6* [1]). Тогда:

.

Комната 6 (Ванная) — рядовая комната, угловая, с =20°С, а =-23°С.

По табл. 4*, а по табл. 6*. Для этой комнаты необходимо рассчитать потери через наружную стену (Н.с.).

Наружная стена1: площадь в этом случае берется:. Добавочные потери тепла будут только по ориентацию по сторонам света. Так как стена расположена на З (потери 5%), но комната угловая, поэтому учитываем 5%, то добавочные потери составят. Коэффициент выбираем по табл. 3*. Для наружных стен он равен .

Наружная стена сделана из кирпича и покрыта слоем штукатурки с внутренней. Эту стену можно представить как двухслойную плоскую стенку: слой штукатурки (толщина составляет, а теплопроводность по приложение 3* № 71) R_пл=4*10^-3/0,58=0,0068 м²*°С/Вт, R_раств.=0,01/0,76=0,013 м²*°С/Вт, R_дер=0,18 м²*°С/Вт, R_ут=0,1/0,064=1,5625 м²*°С/Вт. Тогда сопротивление теплопередаче будет равно:

Подставим численные значения:

.

Комната 7 (котельная) — рядовая комната, угловая, с =20°С, а =-23°С.

По табл. 4*, а по табл. 6*. Для этой комнаты необходимо рассчитать потери через наружную стену (Н.с.).

Наружная стена1: площадь в этом случае берется:. Добавочные потери тепла будут только по ориентацию по сторонам света. Так как стена расположена на Ю (потери 0%), то добавочные потери составят. Коэффициент выбираем по табл. 3*. Для наружных стен он равен .

Наружная стена сделана из кирпича и покрыта слоем штукатурки с внутренней. Эту стену можно представить как двухслойную плоскую стенку: слой штукатурки (толщина составляет, а теплопроводность по приложение 3* № 71), R_ут=0,1/0,064=1,5625 м²*°С/Вт. Тогда сопротивление теплопередаче будет равно:

Подставим численные значения:

Наружная стена2: площадь в этом случае берется:. Добавочные потери тепла будут только по ориентацию по сторонам света. Так как стена расположена на З (потери 5%), то добавочные потери составят. Коэффициент выбираем по табл. 3*. Для наружных стен он равен .

Наружная стена сделана из кирпича и покрыта слоем штукатурки с внутренней. Эту стену можно представить как двухслойную плоскую стенку: слой штукатурки (толщина составляет, а теплопроводность по приложение 3* № 71), R_ут=0,1/0,064=1,5625 м²*°С/Вт. Тогда сопротивление теплопередаче будет равно:

Подставим численные значения:

Расчёт теплопотерь через пол и потолок производится аналогично, учитывая R_ф — сопротивление теплопередачи для фанеры, R_дуб — сопротивление теплопередачи для дуба вдоль волокон, R_пес — сопротивление теплопередачи для песка, R_лин — сопротивление теплопередачи для линолеума, R_об — сопротивление теплопередачи для обоев, R_руб — сопротивление теплопередачи для рубероида, R_шиф — сопротивление теплопередачи для шифера, R_рас — сопротивление теплопередачи для раствора сложного.

Сведем данные по всем комнатам в таблицу 4.1:

Таблица 4.1 — Тепловые потери офиса через ограждающие конструкции

Доля теплопотерь через ограждающие конструкции каждого помещения в общих теплопотерях офиса представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 — Доля теплопотерь через ограждающие конструкции каждого помещения в общих теплопотерях офиса.

По диаграмме рисунка 4.1 видно, что наибольшие тепловые потери в угловых комнатах, а самые большие потери в зале, так как в этой комнате большее количество окон и она является наиболее продуваемой из-за места расположения в доме.

4.2 Определение теплопотерь на нагрев инфильтрующего воздуха

Расход теплоты на нагрев инфильтрирующего воздуха определяется по формуле:

Q_инф = 0,28· L·с·с·(t_в — t_н)· k (4.4)

где: L — объёмный расход удаляемого воздуха некомпенсированного подогретым приточным воздухом. L=L'*F, где L' = 3 м³/ч· м² для жилых помещений и кухонь, F — площадь помещения;

с — удельная теплоёмкость воздуха (с = 1,0056 = 0,24 ккал/кг°С);

с — плотность воздуха в помещении, кг/м³, определяется по формуле:

где — удельный вес воздуха, ;

g=9,81 м/с² — ускорение свободного падения;

Таким образом, плотность

.

k — коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, принимаем равным 0,8 (для окон с раздельными переплетами) в соответствии с.

В качестве примера рассчитаем затраты теплоты на нагревание инфильтрирующего воздуха в комнате 1:

Q_инф = 0,28· 3·25,4·1,0056·1,27 · (20+2 -(-23))· 0,8=980,9 Вт/с.

Теплопотери на нагрев инфильтрующего воздуха остальных помещений офиса рассчитаны аналогично и представлены в таблице 4.2.

Таким образом, теплопотери на нагрев инфильтрующего воздуха всего офиса составляют Q_инф=0,696 кВт. Доля теплопотерь на нагрев инфильтрующего воздуха каждого помещения представлена на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 — Доля теплопотерь на нагрев инфильтрующего воздуха каждого помещения.

Таблица 4.2 — Тепловые потери офиса на нагрев инфильтрующего воздуха

Из круговой диаграммы (рисунок 4.2) видно, что наибольшие теплопотери на нагрев инфильтрующего воздуха в комнатах 1 и 3.

4.3 Определение теплопоступлений

Внутренние тепловыделения состоят из тепловыделений приборами и тепловыделений от людей.

Количество тепла, выделяемое людьми в помещении, всегда положительно. Оно зависит от числа людей, находящихся в помещении, выполняемой ими работы и параметров воздуха (температуры и влажности). Кроме ощутимого (явного) тепла, которое организм человека передает окружающей среде путем конвекции и лучистой энергии, выделяется еще и скрытое тепло. Оно тратится на испарение влаги поверхностью кожи человека и легкими. От рода занятий человека и параметров воздуха зависит соотношение явной и скрытой выделяемой теплоты. Чем интенсивнее физическая нагрузка и выше температура воздуха, тем больше доля скрытого тепла, при температуре воздуха выше 37 градусов все тепло, выработанное организмом, выделяется путем испарения. При любом виде деятельности — от сна до тяжелой работы — тепловыделение больше при низкой температуре окружающей среды. Чем выше температура воздуха, тем больше скрытое тепловыделение и меньше явное тепловыделение. При расчете тепловыделения от людей нужно принять во внимание, что в помещении не всегда будет находиться максимальное число людей.

Таблица 4.3 — Тепловыделения от людей

Замечание: приведены средние данные для взрослых мужчин. Считается, что женщины выделяют 85%, а дети — 75% теплоты и влаги, выделяемых мужчинами.

При расчете тепловыделений от людей учитываем только тепловыделения постоянно находящихся в офисе людей. В данном офисе круглосуточно находится 4 человек (2 женщины и 2 мужчины) при лёгкой и тяжёлой нагрузках, при t=18°С:

Q_т.в.=133*0,85=113,05, Вт.

Q_т.в.=250*0,85=212,5, Вт.

Тепловыделение от людей, находящихся в офисе представлено в таблице 4.4.

Таблица 4.4. Тепловыделение от людей

При расчете тепловыделений от электроприборов учитываем теплопоступления от оборудования, работающего некоторое время в помещениях данного офиса:

Q_э= N_э?з,

где N_э — средневзвешенная потребляемая мощность

зкоэффициент, преобразования электрической энергии в тепловую .

Тепловыделение от газовой плиты:

Q_г=9,62*4ч=38,48 кВт*ч/сут

Тепловыделение от электрических приборов офиса представлено в таблице 4.4.

Таблица 4.5 Тепловыделение электрическими приборами