Файл: Тема Использование энергоэффективных нагревателей плэнов для теплообеспечения сельского дома.ppt

Дипломная работа Тема: Использование энергоэффективных нагревателей ПЛЭНов для теплообеспечения сельского дома


Исполнитель: Широбоков Константин Васильевич
Руководитель : Кондратьева Надежда Петровна доктор технических наук, профессор заведующий кафедры АЭП
Ижевск 2011


ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА
Факультет: электрификации и автоматизации сельского хозяйства

Цель работы

Разработка инженерных решений по использованию энергоэффективных способов обогрева помещений на примере ПЛЭН, позволяющих уменьшить расходы на отопление жилых и с-х. помещений.





Задачи исследования


Провести анализ существующих спсобов обогрева жилых помещений.
Произвезти инженерные расчеты внедрения системы лучистого для отопления сельского дома площадью 100 кв.м.
Выполнить технико-экономическое обоснование применения ПЛЭН для отопления сельского дома.





Существующие системы отопления

Обоснование выбора ПЛЭН

В связи с резким ростом цен мирового рынка на энергоносители, вопрос поиска наиболее экономичных способов обогрева жилых и производственных помещений, становиться все более актуальным.
Применение пленочных лучистых электронагревателей обусловлено новейшими разработками в этом направлении, а также сравнением технико-экономических показателей систем отопления, которые и позволили выбирать самые энергоэффективные варианты.

ПЛЭН

ПЛЭН – это пленочный лучистый электронагревательный элемент, предназначенный для экономичного, высоко комфортного и эффективного отопления помещений.


Нагреватели ПЛЭН излучают тепло вдиапазоне «Лучей Жизни» инфракрасной части солнечного спектра

Инфракрасная часть солнечного спектра

Закон Вина

Зависимость интенсивности излучения от длины волны


где


длина волны, мкм;


Т – температура в Кельвинах.

---

Максимум спектра излучения при температуре 36 °C (309 К) лежит на длине волны 9,4 мкм (в инфракрасной области спектра).


–

Отличие конвективного отопления от пленочных инфракрасных обогревателей ПЛЭН

Конструкция пленочных инфракрасных обогревателей

Активный элемент пленочных инфракрасных обогревателей представляет собой гибкую сэндвич-ленту, состоящую из трёх слоев лавсановой плёнки. В первом слое между двумя полотнами лавсановой плёнки заламинирован резистивный греющий слой из металлической нити. Вторым слоем является алюминиевая фольга и снова плёнка. Толщина полученной ленты не превышает 1-1,5 мм.





Внешний вид нагревательного элемента:
1 - Питающие провода
2 - Полимерная диэлектрическая пленка
3 - Нагревательные элементы


Устройство Пленочного Нагревателя

Технические данные ПЛЭНа

Питание ………………………………………. 220 В , 50 Гц
Потребляемый ток ……………………..……... не более 1 А
Длина волны излучения………………………..более 9,0 мк
Максимально потребляемая мощность………….…200 Вт
Температура на поверхности нагревателя ………...…45 С
Вес одного м. кв. ……………………………………. ..500 г.





Типоразмерный ряд ПЛЭН

Ширина, м	Длина, м	Ток, А	Потребляемая мощность изделия,Вт	Площадь, М2
0,65	6,0	0,9	792	3,9
0,65	4,8	0,65	572	3,12
0,65	3,0	0,9	396	1,95
0,65	2,4	0,65	286	1,56
0,65	1,5	0,9	198	0,98
0,65	1,2	0,65	143	0,78
0,325	6,0	0,9	396	1,95
0,325	4,8	0,65	308,88	1,56
0,325	3,0	0,9	198,00	0,98
0,325	2,4	0,65	143,00	0,78

---

Область применения ПЛЭН

КОТТЕДЖИ, ЧАСТНЫЕ ДОМА, ДАЧИ
КВАРТИРЫ
ГАРАЖИ
ДЕТСКИЕ УЧЕРЕЖДЕНИЯ
ОФИСЫ
ТЕПЛИЦЫ
СКЛАДСКИЕ ПОМЕЩЕНИЯ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПОМЕЩЕНИЯ
БАРЫ, РЕСТОРАНЫ
САУНЫ
ПИЛОРАМЫ
МЕДИЦИНА
ФЕРМЕРСКИЕ ХОЗЯЙСТВА

Частные дома

Школы и детские сады

Теплица

Использование для сушки древесины

Инфракрасные сауны

Офисы и общественные помещения

В фермерских хозяйствах

Тепловой поток системы

По методике профессора Лекомцева П.Л. тепловой поток системы определяется:


где Фог , Фв, , Фч – соответственно теплопотери через ограждения, на нагрев вентиляционного воздуха, тепловой поток, поступающий от человека, кДж/ч.


где q=0,39 кДж/(м3∙ С) – удельная тепловая характеристика помещения, характеризует количество теплоты, теряемого наружной поверхностью помещения 1 м. куб. при разнице температур наружного и внутреннего воздуха 1 С, кДж/(м3∙ С);


Теплопотери через ограждения:





Теплопотери на вентиляцию:


где Lв – производительность вентиляционной системы, м 3/ч;
св – удельная теплоемкость воздуха, св =1 кДж/(кг ∙С);
 - расчетная плотность воздуха, кг/м 3.


Тепловой поток, выделяемый человеком:


где qч - поток свободной теплоты, выделяемой одним человеком
, kt – коэффициент, учитывающий изменение количества выделенной человеком теплоты в зависимости от температуры воздуха внутри помещения.


Таким образом, получаем тепловой поток системы равный:

Расчет электрической нагрузки

Установленная мощность ПЛЭН вычисляется по формуле:


где S – отапливаемая площадь в м2; К – мощность, необходимая на 1 м2 отапливаемой площади; сt – территориальный температурный коэффициент, местности на которой расположен объект.

---

Коэффициент сt находится по формуле:


где Тmin баз – минимальная зимняя температура наружного воздуха для территории принятой за базу; Тmin – минимальная зимняя температура наружного воздуха для территории, на которой расположен объект; 20 С – средняя температура, которая должна быть внутри помещения

График электрических нагрузок

Результаты расчетов по ПЛЭН для дома площадью 100 м2

Ррас = 12 кВт
N = 19 штук
WДЕНЬ= 48 кВт-ч
WМЕСЯЦ = 1440 кВт-ч
S = 3744 руб./мес.
Т = 2.1 года

Схема размещения ПЛЭН в доме площадью 100 кв.м

Порядок монтажа ПЛЭН

Определить площадь и конфигурацию поверхности, на которую будем укладывать теплый пол.
Определить пути подведения электропроводки, кабель-каналов.
Подготовить поверхность для монтажа: освободить от лишних предметов, очистить от грязи и пыли.
Подготовить необходимые материалы и инструменты:
Напольный Пленочный Нагреватель;
Вспененный теплоизолирующий материал толщиной 3мм, покрытый лавсановой металлизированной пленкой;
Воздушные терморегуляторы по количеству отапливаемых зон;
Монтажный скотч;
Универсальный крепежный элемент - при монтаже под песчанно-цементную стяжку
Термоусадочные трубки для герметичного соединения питающих проводов;
Клещи для снятия изоляции (КСИ);
Промышленный фен;

Монтаж теплого пола под цементно-песчаную стяжку 30…70 мм

Монтаж теплого пола под ламинат

Коммутация элементов проводки

Технико-экономические расчеты

Потребление электроэнергии в день:
где,
P – среднестатическая мощность, Вт·ч;
t – время, час;


, где


Рср – среднестатическая мощность, Вт/ч·м2; S – площадь жилого дома, м2;


Потребление электроэнергии в месяц


WД – потребление электроэнергии в день, Вт; n – количество дней, в днях;





, где


Стоимость электроэнергии в месяц:


WМ – потребление электроэнергии, кВт*ч;
tЭ - тариф на электрическую энергию, руб./кВт·ч;

---

Срок окупаемости:


ЗУ – затраты на установку по договору (130 тысяч рублей); Э – экономия средств, руб.;


,где


, где

Показатель	Проектируемый вариант
Капитальные вложения, руб.	130000
Прибыль от применения ПЛЭН, руб.	70000
Экономия средств, руб.	60375
Экономия электроэнергии, кВт∙ч	5452
Срок окупаемости капитальных вложений, год	2.1
Внутренняя норма доходности, %	65

Экономические показатели

Затраты	Газ (газовый котел)	Электрический котел	Электрические конвекторы	Система «Теплый пол»	Система «ПЛЭН»
Стоимость оборудования, монтажа и подключения	От 200 000 руб.	От 150 000 руб.	От 70 000 руб.	От 180 000 руб.	От 130 000 руб.
Стоимостьотопительного сезона (210 суток), руб.	40 000 руб.	80 000 руб.	100 000 руб.	60 000 руб.	26 208 руб.
Необходимостьпроектных работ	Обязательно	Обязательно	Необязательно	Необязательно	Необязательно
Техническое обслуживание	+	+	+	-	-
Дополнительные требования	Наличиекотельной	Наличиекотельной	-	-	-
Сложность монтажа	+	+	-	+	-
Влияние на человека	Сушит воздух и кожу человека, выжигает кислород				Неснижаетестествнювлажностьвозуха, не сжигаеткислорд в помещении.Благотворно влияетна человека, восполняет «солнечный» голод в осенне-зимний период

Сравнительная таблица систем отопления

---