Принцип работы системы централизованного холодоснабжения
Система централизованного холодоснабжения обеспечивает подачу охлажденной воды в офисы, торговые центры, квартиры и в любые здания, где требуется охлаждение помещений.
Охлаждающая установка подает холодную воду в здания по сети централизованного холодоснабжения. Холодная вода подается в собственные системы охлаждения отдельных зданий через теплообменник.
После охлаждения здания отработанная нагревшаяся вода возвращается в охлаждающую установку, где ее температура снова понижается для повторного распределения по замкнутой системе.
Используемая в централизованной системе холодная вода может поступать из бесплатных источников энергии (например, морская вода) или же ее можно получать из отработанного тепла, с помощью паровых турбин, абсорбционных водоохладителей или электрических охлаждающих установок.
Экологически безопасные и энергоэффективные системы холодоснабжения
Источником энергии для систем централизованного холодоснабжения могут служить местные природные ресурсы, например морская вода, пар или электроэнергия для охлаждающих установок. Такие системы экологически безопасны. Это также надежные и очень безопасные источники энергии для охлаждения.
Использование системы централизованного холодоснабжения позволяет снизить энергопотребление для холодоснабжения на 50 %. Кроме того, эти системы позволяют значительно уменьшить потребление электроэнергии в периоды пиковых нагрузок. В городских условиях система с электрическими охлаждающими установками способствует снижению пикового потребления электроэнергии, так как выработка энергии происходит в тот период суток, когда нагрузки на электрическую сеть минимальны.
Использование систем централизованного холодоснабжения обеспечивает экологически благополучное будущее
Весь мир сегодня нуждается в чистых источниках энергии, поэтому применение систем централизованного холодоснабжения становится все более актуальным.
Только Европе 40 % общественных и административных зданий оснащены системами холодоснабжения, и спрос на них только увеличивается. В то же время сокращение уровня выбросов CO2 занимает важное место в политической повестке дня.
В системах централизованного холодоснабжения используются возобновляемые источники энергии и вместе с тем в них вырабатывается избыточная энергия. Это позволяет сократить выбросы CO2 и исключает выделение опасных хладагентов — риск, который существует в обычных холодильных системах.
Холодоснабжение кафе
Холодоснабжение кафе должно быть максимально продуманным для достижения нужной холодопроизводительности и экономии электричества. Кафе располагаются на больших площадях, могут быть как одноэтажными, так и многоэтажными. Поэтому проектировка системы холодоснабжения всегда выполняется индивидуально в зависимости от площади и особенностей организации.
Выделение тепла в залах кафе потребует монтажа более мощного кондиционирования, обслуживание множества агрегатов обойдется очень дорого, потребление электроэнергии будет недопустимо высоким. Ко всему этому прибавляется еще один минус – работающее оборудование издает шум, и если от одного агрегата он может быть практически незаметен, то десятки компрессоров будут крайне негативно сказываться на комфорте, как сотрудников, так и посетителей кафе.
Поэтому холодоснабжение кафе обычно носит централизованный характер. Монтируется оно аналогично центральным системам кондиционирования. Единый центр отвечает за поставку холода всем потребителям предприятия вне зависимости от их количества. Он представляет собой набор объединенных компрессоров, от которых по разветвленной системе трубопроводов происходит циркуляция охлажденного хладоносителя до теплообменника, установленного непосредственно на обслуживаемом объекте, и обратно. Эта схема позволяет сократить расходы на монтаж, снизить энергопотребление и затраты на обслуживание. Она надежна и долговечна благодаря тому, что ресурс компрессоров вырабатывается медленно за счет грамотно распределенной нагрузки между ними.
Располагается централь в специально отведенном помещении, поэтому в залах отсутствует выброс тепла и шум. Конденсатор выносится на улицу, поэтому вся теплота немедленно отводится за пределы здания. Удобство подобного холодоснабжения еще и в том, что при остановке одного компрессора, система продолжает работать с прежней производительностью все время, пока устраняется поломка. Оснащение ее дополнительными функциями, системами автоматики, компьютерного мониторинга только совершенствует качество холодоснабжения и упрощает работу обслуживающего персонала.
Виды отопления в кафе
Существует несколько видов отопительных систем: традиционное водяное отопление; системы воздушного отопления; электрические отопительные приборы.
Водяное отопление – это традиционный вид отопления помещений, в том числе и кафе. Преимущество заключается в том, что данный вид отопления можно применять практически в любом помещении, не зависимо от размера площади. По установленной системе трубопроводов протекает горячая вода к самим отопительным приборам. Наиболее распространенными приборами отопления являются конвекторы или радиаторы. Водяное отопление прекрасно подходит и для обогрева пола, что необходимо для детских игровых площадок. Кроме того, такое отопление используют для обогрева ступеней на входе в здания, для предотвращения их обледенения. Единственная сложность в данном случае будет заключаться в прокладывании труб и подключении к центральной системе отопления района.
Воздушное отопление выгодно использовать в крупных кафе с большой площадью и высокими потолками. Иногда его используют как дополнение к водяным системам отопления, а иногда и самостоятельно. Принцип действия подобных систем отопления заключается в следующем: устанавливаются системы центрального кондиционирования, в которых происходит нагревание воздуха, который по специальным каналам воздуховодов направляется в торговое помещение. Направление теплого воздуха может регулироваться, например, его можно направить вверх, вниз или в определенное место. Преимуществом данного вида обогрева является тот факт, что можно сознательно регулировать температуру воздушного потока, а в теплое время года использовать его в качестве кондиционера. Последние годы можно часто наблюдать наличие воздушно-тепловых завес при входе. Данное изобретение является весьма популярным средством воздушного обогрева. Воздушно-тепловая завеса устанавливается на входе в кафе, и создает мощный теплый щит, тем самым, препятствуя проникновению холодного воздуха внутрь. Воздушно-тепловые завесы бывают двух типов: вертикальные и горизонтальные. Вертикальные, устанавливаются сбоку от дверных проемов и поток теплого воздуха подается по горизонтали. Горизонтальные системы устанавливают над дверными проемами и теплый воздух подается вертикально вниз по всей ширине проема. Популярность воздушно-тепловых завес постоянно растет, благодаря им можно тратить меньше средств на обогрев самих помещений, потому как они просто препятствуют проникновению холодного воздуха.
Электрические отопительные приборы зачастую используют для отопления небольших помещений либо точечного отопления, к примеру, рабочего места персонала. Существует большое количество электрических обогревательных приборов различной мощности и дизайна. Например, существуют масляные радиаторы, преимуществами которых является невысокая стоимость, функциональность, различные размеры и мощность, безопасность (возможность возгорания исключена) и довольно привлекательный дизайн. Существуют еще и тепловентиляторы, которые распыляют теплый воздух, тем самым, согревая помещение. Недостатками электрических обогревательных систем является большие затраты электроэнергии, которая сегодня стоит недешево и относительно небольшая площадь обогрева, хотя для кого-то может это наоборот преимущество.
Разновидностью электрических обогревателей являются инфракрасные обогреватели. Данные обогреватели, в отличие от остальных электрических обогревателей могут использоваться для обогрева больших площадей. Кроме того, они позволяют повышать температуру в какой-либо определенной локальной зоне, и при этом сохранять нейтральной температуру остальной части помещения. Еще одним достоинством инфракрасных обогревателей является меньшее потребление электроэнергии, по сравнению с обычными электрообогревателями.
Основные элементы системы отопления кафе -водогрейный котел. Котел - это прибор для нагрева теплоносителя. В зависимости от вида топлива он может быть: газовым, дизельным или твердотопливным. В последнее время также стали достаточно популярными котлы на отработанном масле. Данное оборудование наиболее успешно применяется при отоплении автоцентров и автомастерских.
Теплогенератор. Он является источником тепла для воздушной системы отопления. Принципы работы теплогенератора немногим отличается от водогрейного котла. Их принципиальное отличие заключается в принципе работы теплообменников данного оборудования. Если у котла, происходит процесс передачи тепловой энергии котловой воде, то у теплогенератора энергия передается воздуху.
Радиаторы и конвекторы. Данные приборы являются конечными точками водяной отопительной системы. Радиаторы как правило применяются в офисных помещениях кафе.
Воздуховоды. По воздуховодам происходит распределение теплого воздуха по площади помещений. Это особенно актуально для помещений большого объема, т.к. равномерно нагреть воздух в них при помощи радиаторов практически невозможно. Система воздуховодов очень схожа с системой вентиляции. Зачастую, к воздушному отоплению торгового центра, подключена система кондиционирования, и поэтому в летний период проблема, связанная с охлаждением воздуха отпадает сама собой.
Водяные калориферы. Эти приборы, считаются приборами комбинированного отопления, т.к. совмещают в себе обе системы отопления: воздушное и водяное. Принцип их работы заключается в следующем: теплоноситель, проходя через радиаторный элемент калорифера, нагревает его, а электрический вентилятор нагнетает горячий воздух, проходящий через него, в помещение.
Тепловентиляторы воздушного отопления торгово развлекательных центров В настоящее время известно несколько систем воздушного отопления торгово-развлекательных комплексов и центров. К самому распространённому относится отопление помещения водяными тепловентиляторами или воздухонагревателями.
Водяной тепловентилятор для развлекательных комплексов это изделие заводской готовности, представляющее собой отопительный прибор средних габаритов. Состоит из жёсткого корпуса, выполненного из стали или твёрдого пенополистирола (пенопласта). В корпусе тепловентилятора организованы: теплообменник из нержавеющей стали, вентиляторный блок, система автоматики безопасности. Принцип работы основан на принудительной направленной подаче тёплого воздуха в помещение, нагреваемого за счёт горячей воды, питающей тепловентилятор через встроенный теплообменник. Температура воздуха, подаваемого за счёт вращения вентилятора регулируется отдельным термостатом и гидравлическим двухходовым или трёхходовым клапаном. Нагретый теплоноситель циркулирует по автономной трубопроводной системе при помощи гидравлического насоса.
Монтаж воздухонагревателя осуществляется как правило на высоте в местах, позволяющим производить ежегодное сервисное техническое обслуживание, не доставляя при этом неудобств посетителям развлекательного центра и его персоналу. В зависимости от габаритов и объёма помещения теплотехник расчитывает потребности в тепле для искомого помещения. Подбирает нужное количество тепловентиляторов, а также их тепловую мощность, учитывая температуру подаваемого теплоносителя. Для бесперебойной стабильной работы воздухонагревателей с минимальными перепадами температуры особое внимание необходимо уделить гидравлическому расчёту с подбором циркуляционных насосов и запорнорегулирующей арматуры. Не забывайте, что от компетенции инженерно технического персонала. занятого в расчётах и выборе системы отопления для помещения развлекательного центра, ресторана или кафе, а также от квалификации монтажной организации зависит успех вашего бизнеса! Перечень работ по организации систем отопления различных т площадок и центров или ее реконструкции выявление потребности при создании проекта с нуля, создание эскизной схемы теплоснабжения; выбор способа и места монтажа трубопроводов; подбор оборудования и материалов соответствующего качества; тепловой и гидравлический расчет, определение технологии и проверка ее на требования СНиП; возможность увеличения производительности, подключение дополнительного оборудования (если нужно); расчет нагрузок и производительности системы в целом и по площади отапливаемых помещений; при реконструкции объекта – подготовка площадок, фундамента и стен к последующему монтажу; деффектовка участков системы отопления и оборудования; расчет сроков и стоимости работ и оборудования, согласование смет; поставка оборудования и исполнения работ точно в срок по заранее согласованной стоимости сметы. Иногда при проектировании системы отопления в торговых залах для достижения нормальной температуры воздуха достаточно сооружения системы водяных теплых полов, и установка дополнительных радиаторов не требуется.
. Технологическая часть
1.1 Климатические данные
Расчетные параметры наружного воздуха принимаются в зависимости от пункта нахождения объекта.
Расчетная географическая широта – 52 ? с.ш.
Барометрическое давление – 970 ГПа.
Зона влажности №3 – сухая.
Господствующее положение – север, юг.
Параметры наружного воздуха для расчета систем вентиляций в теплый период года принимаются по параметру А, а в холодный период года по параметру Б. Параметры наружного воздуха для расчета систем отопления принимаются по параметру Б. Параметры приведены в таблицах 1,2,3 [1]
Таблица 1 – Расчетные параметры наружного воздуха
Среднегодовая температура t, ?С Абсолютная минимальная Абсолютно максимальная Средняя максимальная наиболее жаркого месяца Наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92 Наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 Период со среднесуточной температурой воздуха < 8?C Средняя температура наиболее холодного периода t, ?С
Продолжительность, сут Средняя t,?С
311,2 --39 438 31,6 -37 -31 209 -5,1 -32
Таблица 2 – Температура и теплосодержание
Период года Температура text, ?С Теплосодержание Iext, кДж/кг
Холодный -38 -38,1
Переходные условия 8,0 22,3
Теплый 32 54
Таблица 3 – Расчетные параметры внутреннего воздуха
Период года Температура twz, ?С Относительная влажность, ?in, % Подвижность ?in, м/c
Холодный и переходные условия 18-22 45-30 0,1-0,15
Теплый 20-25 60-30 ?0,25
1.2 Теплотехнический расчет.
1.2.1 Определение коэффициента теплопередачи и сопротивление теплопередачи
Сопротивление теплопередачи , (м2·К)/Вт ограждающей конструкций следует принимать наибольшим из требуемого сопротивления теплопередаче , (м2·К)/Вт по санитарно-гигиеническим условиям и , (м2·К)/Вт по условиям энергосбережения.
Требуемое сопротивление теплопередачи , (м2·К)/Вт, является наименьшим, при котором обеспечивается допустимая по санитарно-гигиеническим требованиям минимальная температура внутренней поверхности ограждения при расчетной зимней температурах наружного воздуха:
(1.1)
– поправочный коэффициент на расчетную разность температур, зависит от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху [2].
– расчетная температура внутреннего воздуха, ?С;
– расчетная температура наружного воздуха, равная температуре холодной пятидневки, ?С;
– нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности стены,[3];
– коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения, [4];
Сопротивление теплопередачи по условиям энергосбережения , (м2·К)/Вт, [5], в зависимости от величины градусосуток отопительного периода , ?С·сут:
(1.2)
где – средняя температура наружного воздуха за отопительный период, ?С;
– продолжительность отопительного периода, ?Сут;
Расчетное сопротивление теплопередачи , (м2·К)/Вт, ограждающей конструкции принимается равным большему из полученных значений и ,.
Из уравнения (3) находится термическое сопротивление слоя утеплителя , (м2·К)/Вт, по величине которого можно определить толщину утепляющего слоя конструкции , (м2·К)/Вт:
(1.3)
где … … – термическое сопротивление теплопередаче отдельных слоев ограждающей конструкций, определяемых как:
(1.4)
где – толщина -го слоя, м;
– коэффициент теплопроводности материала -го слоя, Вт/(м2·К), [3];
– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности, ограждающей конструкций зимой Вт/(м·К), [4].
Коэффициент теплопередачи , Вт/(м2·К) для всех ограждающих конструкций вычисляется по формуле:
(1.5)
2. Расчет системы теплоснабжения
2.1. Расчет расхода теплоты на отопления зданий
Тепловой режим зданий в зависимости от их назначения может быть постоянным или переменным. Для наибольшего количества зданий характерен постоянный тепловой режим, требующий круглосуточного поддержания в течение всего отопительного периода установленных нормативными документами температур воздуха в помещениях здания. Поддержание установленных нормативными документами температур воздуха в помещении обеспечивается в зданиях, как правило, работой систем отопления. Поэтому при решении вопроса о необходимости устройства системы отопления и определения ее мощности составляют тепловой баланс помещений, представляющий собой сопоставление теплопотерь, т.е. расхода теплоты из помещения Qпот, и теплопоступлений Qпост при максимальном дефиците теплоты в расчетном режиме функционирования системы в здании [11].
Потери теплоты помещениями через ограждающие конструкции помещений наземных зданий определяют путем суммирования потерь теплоты через отдельные наружные ограждения и потерь теплоты через внутренние ограждения, если существует определенный перепад температур в соседних помещениях.
Потери тепла через отдельную ограждающую конструкцию определяют по формуле, Вт [11]:
(2.2.1)
где
F – расчетная площадь ограждающей конструкции, м2 /Вт;
k – коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/( м2• );
tв – расчетная температура воздуха в помещении, °С;
tн – расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года или температура воздуха более холодного помещения, °С;
– добавочные потери теплоты в долях от основных потерь;
– коэффициент, учитывающий добавочные потери через ограждающую конструкцию;
n – поправочный коэффициент к расчетной разности температур, зависящий от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.
Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/(м2• ):
(2.2.2)
где
– коэффициент теплообмена на внутренней поверхности ограждения, Вт/(м2• );
– толщина i-го слоя конструкции, м;
– коэффициент теплопроводности материала i-го слоя, Вт/(м• );
– коэффициент теплообмена на внешней поверхности ограждения, Вт/(м2• ).
Коэффициент теплопередачи окна определяем согласно формуле, Вт/(м2• ):
(2.2.3)
где
R – сопротивление теплопередаче окна, (м2• )/Вт.
Расчетные площади ограждающих конструкций определяют по планам и разрезам зданий и сооружений следующим образом.
а) Площади окон, дверей и фонарей измеряют по наименьшему строительному проему;
б) Площади потолка и пола измеряют между осями внутренних стен и внутренней поверхностью наружной стены;
в) Площади наружных стен измеряют: в плане по внешнему периметру между наружным углом и осями внутренних стен; по высоте: в первом этаже (в зависимости от конструкции пола) – или от внешней поверхности пола по грунту, или от поверхности подготовки под конструкции пола на лагах, или от нижней поверхности перекрытия над неотапливаемым подвальным помещением до чистого пола второго этажа; в верхнем этаже – от поверхности пола до верха конструкции чердачного перекрытия при наличии чердака и по размеру от уровня пола до пересечения внутренней поверхности наружной стены с верхней плоскостью покрытия при отсутствии чердака.
