Оценка эффективности применения геотермальных и традиционных систем теплоснабжения для индивидуального жилого дома

ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1. Виды систем теплоснабжения 9
1.1 Твердотопливные котлы 9
1.2 Котлы на жидком топливе 11
1.3 Электрические котлы 12
1.4 Газовый котел 13
1.5 Тепловой насос 15
1.5.1 Классификация тепловых насосов по типу используемого низкопотенциального истопника энергии 16
1.5.1.1 Геотермальные тепловые насосы с горизонтальным грунтовым коллектором 17
1.5.1.2 Геотермальные тепловые насосы с вертикальными зондами 19
1.5.1.3 Тепловые насосы с массивными поглотителями 21
1.5.1.4 Тепловые насосы, использующие грунтовые воды 22
1.5.1.5 Тепловые насосы, использующие окружающей воздух 23
Глава 2. Примеры внедрения тепловых насосов в России и мире 25
2.1 Опыт использования тепловых насосов в мире 25
2.1.1 Опыт использования в Швеции 25
2.1.2 Опыт использования в Германии 26
2.1.3 Опыт использования в США 26
2.1.4 Опыт использования в Японии 27
2.2 Опыт использования тепловых насосов в России 27
Глава 3. Климатические условия местности. Теплотехнические характеристики индивидуального жилого дома 29
3.1 Расположение объекта и климатические условия района 29
3.2 Подготовка проекта дома, расчет энергетического паспорта здания 30
3.2.1 Проект индивидуального жилого дома 31
3.2.2 Климатические условия на участке 31
3.2.3 Расчет геотермических показателей 32
3.2.4 Расчет теплотехнических показателей ограждающих конструкций 34
3.2.5 Расчет теплоэнергетических показателей отопления и вентиляции в отопительный период 38
3.2.6 Установление класса энергетической эффективности дома 43
3.2.7 Расчет энергетической нагрузки на индивидуальный жилой дом 44
3.2.8 Расчет теплоэнергетических нагрузок на отопление, вентиляцию и горячего водоснабжения 45
Глава 4. Проектирование системы отопления и подбор оборудования 48
4.1 Выбор тепловых насос 48
4.1.1 Выбор тепловых насосов по типу используемого низкопотенциального источника энергии 48
4.1.2 Статистический метод определения глубины промерзания грунтов 49
4.1.3 Выбор модели и мощности теплового насоса 57
4.1.4 Выбор теплоносителей контуров 58
4.2 Определение действительного значения коэффициента теплопроводности и режимов работы теплового насоса 58
4.3 Расчет первичного контура 60
4.4 Расчет вторичного контура 63
4.4.1 Выбор схемы отопления дома и подбор оборудования 63
4.5 Принципиальная схема системы отопления индивидуального жилого дома с использованием теплового насоса 68
Глава 5. Анализ полученных результатов. Экономическое обоснование выбора системы отопления 71
5.1 Подсчет затрат на установку системы 71
5.2 Подсчет затрат в процессе эксплуатации системы 72
5.3 Проверка эффективности системы в долгосрочной перспективе 74
Заключение 76
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 77

Весь текст будет доступен после покупки

Объект исследования.
Система теплоснабжения индивидуального жилого дома.
Предметом исследования выпускной квалификационной работы является альтернативная система теплоснабжения для индивидуального жилого дома.
Актуальность объекта.
На мировом рынке представлен огромный выбор различных видов теплоснабжения. Так же на рынке России появляется большое разнообразие новинок – генераторы, насосы, радиаторы и котлы, использующие в качестве топлива: продукты переработки нефти, природной газ, древесные пеллеты и электричество. Перед выбором системы отопления требуется изучить все возможные критерии: начальные капитальные вложения, эксплуатационные расходы, экологичность, простату в эксплуатации, способность обеспечения и поддержки комфортных условий в помещениях.
С усложнением добычи и истощением ископаемых возникает надобность в возобновляемых источниках энергии, находящихся вокруг человека в легкой доступности.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. Виды систем теплоснабжения
Обогрев жилых помещений в настоящее время происходит двумя способами, с использованием центрального и автономного отопления.
Центральное отопление зачастую используют в многоквартирных домах и административных зданиях. При таком способе горячая вода поступает в дом с помощью магистралей тепловых сетей.
Для загородного дома и баз отдыха в России практически всегда доступен только вариант автономного отопления. Для оснащения теплом здания можно использовать много способов. Ниже будут приведены краткие описания каждой системы с плюсами и минусами.


1.1 Твердотопливные котлы
Современные твердотопливные котлы для частных домов позволяют получить относительно недорогую тепловую энергию. Принцип работы: при сгорании топлива нагревается вода в котле, посредством трубы и радиаторов теплоноситель отдает накопленное тепло помещению. На рисунке 1.1 приставлен твёрдотопливный котел, работающий на дровах.
Котлы такого типа работают на следующих видах топлива:
• угль;
• дрова;
• пеллеты;
• топливные брикеты;
• дровяная щепа;
• опилки;
• также используется торф.
Плюсы:
• Топливо в котле сгорает на 99%, что обеспечивает минимум отходов;
• Высокая безопасность, отсутствует опасность взрыва;
• Недорогое, иногда практически бесплатное топливо (отходы пилорам) для твердотельных пеллетных котлов.
Минусы:
• Необходимость загрузки топлива от 2 до 5 суток;
• При использовании котла выделятся большое количество дыма, что плохо влияет на экологию;
• Требуется периодическая чистка котлов с избавлением от отходов телепроизводства в виде золы.


Рисунок 1.1 –Твердотопливный котел




1.2 Котлы на жидком топливе
Котлы состоят из объединённых в одном корпусе компонентов в виде: камеры сгорания, универсальной или дизельной горелки на жидком топливе, теплообменника и системы управления. Вода для отопления поступает в теплообменник, где нагревается в его коллекторах. В это время раскалённые стенки теплообменника передают свою энергию воде. На рисунке 2.1 представлен дизельный котел.
Плюсы:
• Высокая степень автоматизации. Котел долгое время может работать без участия человека;
• Автономность от источников энергии (кроме электроэнергии, но при необходимости, можно воспользоваться генератором);
• Длительный срок эксплуатации (до 20-30 лет);
• Высокая эффективность работы. Хороший КПД (примерно от 75 до 85%). Таким образом топливо расходуется практически без потерь;
Минусы:
• Одна из самых дорогих систем по начальным затратам на установку;
• Высокая стоимость дизельного топлива;
• При работе горелки возникает высокий уровень шумового загрязнения (требуется отдельное изолирование от жилых помещений);
• Отдельное место для размещения цистерн с несколькими тоннами топлива для годового отопления;
• При выборе мазутного топлива, возникают проблемы с хранением его, так как топливо должно хранится при определённых температурах.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Приказ "Приказ от 29.12.2023 № 33/1 (Об установлении цен (тарифов) на электрическую энергию для населения и приравненных к нему категорий потребителей по Удмуртской Республике на 2024 год)" от 29.12.2023 № 33/1 // Министерство строительства, жилищно-коммунального хозяйства и энергетики Удмуртской Республики] и [https://www.udmurtgaz.ru/consumers/price/
2. СП 131.13330.2020. Свод правил. Строительная климатология / Госстрой России. – Взамен СНиП 23-01-99*: введен 25.06.2021. – Москва: Министерство России, 2020. – 146 с.
3. СП 23-101-2004. Свод правил. Проектирование тепловой защиты зданий/ Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России – Взамен СП 23-101-2000 введен 01.06.2004. – Москва: Минрегион России, 2004. – 145 с.
4. СП 30.13330.2020 Свод правил. Внутренний водопровод и канализация зданий/ Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России – Взамен СНиП 2.04.01-85* введен 30.12.2020. – Москва: Минрегион России, 2020. – 140 с.
5. СП 50.13330.2012. Межгосударственный стандарт. Тепловая защита зданий / Госстрой России. – Взамен СНиП 23-02-2003 введен 25.07.2013. – Москва: Минрегион России, 2012. – 139 с.
6. СНиП 2.02.01-83. Строительные нормы и правила. Основания зданий и сооружений / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. – Взамен СНиП II-15-74 и СН 475-75 введен 09.12.1995. – Москва: 1995. – 96 с.
7. ГОСТ-30494-2011. Свод правил. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях/ Госстрой России. введен 01.01.2013. – Москва: Минрегион России, 2013. – 20 с.
8. Алхасов, А. Б. Возобновляемая энергетика: моногр. / А.Б. Алхасов. - Москва: СПб. [и др.] : Питер, 2012. – 992 c.

Весь текст будет доступен после покупки