Расчет теплового насоса для коттеджа (размеры помещения - 15×10×6 м)

Содержание.

Содержание. 2

Введение. 3

Исходные данные. 4

Схема дома. 5

Схема теплового насоса. 5

1. Определение тепловых потерь через стены дома. 6

2. Определение тепловых потерь через окна дома. 9

3. Удельный тепловой поток через потолок. 12

4. Удельный тепловой поток через пол. 12

5. Удельный тепловой поток через дверь. 12

6. Тепловые потери дома в размерности Вт. 12

7. Расход тепла на вентиляцию. 13

8. Определение общих потерь тепла. 13

9. Расчет отопительного коэффициента. 13

10. Количество тепла, отдаваемое в конденсаторе и испарителе. 14

11.Расчет испарителя. 14

12.Расчет конденсатора. 18

Вывод. 22

Список литературы. 23

 

Введение.

Тепловым насосом принято называть устройство, позволяющее передавать теплоту от источника с низкой температурой к источнику с высокой температурой. При этом используется тепло (сбросное) промышленных предприятий, геотермальных источников, окружающего воздуха.

Как правило, это аппарат с тремя теплоносителями. В испарителе (парогенераторе) сбросное тепло воды промышленных предприятий (первого теплоносителя) передается хладону (рабочему телу – второму теплоносителю), который из жидкого состояния переходит в газообразное. Фазовое превращение хладона требует больших затрат энергии. Повышение температуры и давления хладона происходит в компрессоре. В конденсаторе хладон, превращается из парового состояния в жидкое, передает тепло воде (теплоносителю третьего контура), которая и поступает к потребителю.

В своей курсовой работе я в качестве теплоизолятора выбрал сибит, вот его краткая характеристика. Сибит представляет собой искусственный камень с равномерно распределенными порами. Такая структура определяет ряд высоких физико-механических свойств ячеистого бетона и делает его весьма эффективным строительным материалом, который по сравнению с другими видами легких бетонов является наиболее перспективным для строительства. Легкость сибита (500-700) позволяет снизить транспортные и монтажные затраты и расходы на устройство фундаментов.

Стандартный мелкий блок из сибита (ГОСТ 21520-89) размером 20х25х60 см. марки Д 600 имеет вес 18 кг. и может заменить в ограждающей стене 15-20 кирпичей весом 80 кг. Прекрасные теплофизические качества (коэффициент теплопроводности -0.28Вт/м*К) позволяет домам из сибита хорошо удерживать тепло и делают теплыми на ощупь поверхность стен.

Сибит морозостоек, что объясняется его резервной пористостью, куда вытесняется при замерзании расширяющийся лед и вода без разрушения материала.

Паропроницаемость сибита обеспечивает быстрое удаление лишней влаги из материала и поддержание нормального воздушного режима в помещениях; аэропроницаемость способствует сохранению в помещениях свежего воздуха.

Сибит биостоек, дома из него пожаробезопасны и, что немаловажно, экологически чисты. Еще одно качество сибита, которое имеет большое значение непосредственно для строителей – этот материал хорошо обрабатывается простейшими инструментами, его можно пилить, сверлить, забивать гвозди, строгать.

Исходные данные.

Габариты:

Длина = 15(м)

Ширина = 10(м)

Высота = 6(м)

Количество окон = 8(шт.)

Размеры окон = 1.4*1.3(м)

Количество дверей = 1(шт.)

Размеры дверей = 2*0.8(м)

Толщина кирпичной кладки = 125(мм)

Толщина теплоизолятора = 300(мм)

Толщина досок = 35(мм)

Толщина стекла = 4(мм)

Толщина воздушной прослойки = 100(мм)

Температура наружного воздуха = -20(С)

Скорость ветра = 10(м/с)

Температура в помещении = 20(С)

Температура воды в водоеме = 8(С)

1. Определение тепловых потерь через стены дома.

Коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:

 

a1 - коэффициент теплоотдачи от воздуха в комнате к внутренней стенки, который находится из критерия Нуссельта:

где Н - высота дома, Н=6(м), l - коэффициент теплопроводности воздуха при 20 С

Значение:

Pr - значение этого критерия для двухатомных газов 0.72.

где:g=9.8м/с - ускорение свободного падения,   - коэффициент объемного расширения воздуха. Надо определить его для температуры воздуха в комнате (задана) и для температуры внутренней стены. Эта температура принимается такой, какой она должна примерно быть в зимних условиях. Температура воздуха в комнате 20 С, а температура стенки 18 С. Нужно определить плотность воздуха при 18 С (18) и при 20 С(20).

Плотность воздуха при различных температурах определяется по формуле:

где =273К,T - температура окружающей среды,=1А, Р- давление окружающей среды.

Плотность воздуха при температуре 18 С

Плотность воздуха при температуре 20 С.

Коэффициент объемного расширения определяется из формулы:

Тогда

Н- высота в метрах.

-коэффициент кинематической вязкости воздуха (он берется для температуры воздуха в комнате равной 20 С).

где m - коэффициент динамической вязкости при температуре воздуха в комнате 20 С,    Па*с, r - плотность воздуха при 20 С, т.е.

Далее определяем произведение Gr*Pr:

Так как  то принимаем