Учебная работа. Проектирование мини ТЭЦ для больницы скорой помощи

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Проектирование мини ТЭЦ для больницы скорой помощи

Дипломная работа

Проектирование мини ТЭЦ для больницы скорой помощи

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ПОСТАНОВКА задачи И ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА

1.1 Потребители тепла и электроэнергии

1.2 Актуальность реконструкции комплекса больницы скорой помощи

1.3 Источник тепла — мини-ТЭЦ

2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМ ТЕПЛОЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

2.1 Система отопления

2.1.1 Определение отопительной нагрузки комплекса по укрупненным показателям

2.1.2 Тепловой и гидравлический расчет операционного корпуса

2.1.3 Автоматизация протекающих процессов

2.2 Системы вентиляции и кондиционирования воздуха

2.2.1 Определение вентиляционной нагрузки по кратности воздухообмена

.2.2 Использование теплового насоса для кондиционирования воздуха операционного корпуса

2.2.3 Прокладка воздуховодов

2.3 Расчет и подбор двигателя внутреннего сгорания для мини-ТЭЦ

2.3.1 тепловые и электрические нагрузки34

.3.2 Выбор и основные характеристики когенерационной установки

2.3.3 Расчет процесса горения

2.3.4 Эффективность энергоустановки

3. ПРОКЛАДКА тепловых СЕТЕЙ

3.1 Гидравлический расчет тепловой сети

3.2 Подбор и расчет толщины тепловой изоляции

3.3 Тепловой расчет тепловой сети

4. экономическая ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТА

4.1 Сравнение вариантов энергоснабжения

4.1.1 годовые затраты при централизованном энергоснабжении больницы

4.1.2 годовые затраты при работе мини-ТЭЦ

4.1.3 Сравнительный анализ двух вариантов энергоснабжения

4.2 Окупаемость. Рентабельность проекта. Эффективность

4.3 Себестоимость энергии, произведенной когенерационной установкой

. ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

5.1 Расчет распыления и анализ концентрации вредностей

5.2 Охрана труда

5.3 Техника безопасности

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ

тепловая сеть электроснабжение вентиляция здание

ВВЕДЕНИЕ

В современном мире вопросы проектирования тепло- и электроисточников, рационализация и систематизация технических решений в области энергоснабжения, обеспечивающие высокие экономические показатели проектируемых установок, приобретают повышенную значимость.

Относительно нашей страны вопрос энергосбережения и энергоснабжения стоит чрезвычайно остро из-за ряда факторов:

-энергетическая зависимость от импорта электроэнергии и природного сырья, и как следствие, большие тарифы на тепловую и электрическую энергию;

экономическая нестабильность в стране, и как результат, промышленный застой и низкий прожиточный минимум;

-охрана окружающей среды очень важна, так как наша страна является в большей степени аграрной страной, и вопросы экологии занимают одно из приоритетных мест;

-устаревание и Износ оборудования больших существующих электростанций страны.

На сегодняшний день альтернативы энергосбережению не существует. В связи с этим, покрытие дефицита энергии следует осуществлять за счет таких источников, которые обладали бы уникальными свойствами: возобновляемостью, экологической чистотой и сравнительно невысокой стоимостью. такими источниками являются солнечная энергия, энергия ветра и биомассы, энергия морских волн и приливов, геотермальная энергия и ряд других нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Однако, наряду с использованием нетрадиционных источников энергии, вопросы энергосбережения необходимо рассматривать гораздо шире и, в первую очередь, стремиться к улучшению работы уже существующего оборудования, путем изменения схем подачи и распределения теплоносителей, а также принятия нестандартных решений в обычных условиях.

Имея относительно небольшие размеры и численность населения, подавляющее большинство населенных пунктов Молдовы характеризуется относительно низким потреблением тепловой и электрической энергии. Это свидетельствует о том, что строительство энергетических станций мощностью более 30 МW в Республике Молдова не целесообразно, за исключением крупных городов — г. Кишинева и г. Бельц.

В г. Кишиневе система тепло- и электроснабжения является централизованной. Централизованная система теплоснабжения осуществляется Акционерным Обществом «Termocom», тепловая энергия которого подается по тепловым сетям, соединенных с ТЭЦ-1, ТЭЦ-2, а также с четырнадцатью собственными котельными. Электроснабжение осуществляется испанской фирмой — Акционерным Обществом «Union Fenosa».

Но высокие тарифы на тепловую и электрическую энергию часто заставляют потребителя переходить на автономное энергоснабжение, особенно промышленного потребителя или потребителя, нуждающегося в больших объемах тепла и электроэнергии.

В данном дипломном проекте рассмотрена задача децентрализации системы тепло- электроснабжения комплекса зданий, составляющих единый центр — Больницу скорой медицинской помощи. Проводится анализ и расчет всех существующих видов тепло- и электроэнергии, на основании которых выбрано необходимое оборудование для автономной подачи энергоснабжения, спроектированы участки тепловой сети для подключения всех зданий к источнику теплоснабжения, выбрана тепловая изоляция. В заключительной части проекта проводится экономический анализ целесообразности принятого решения, рассчитываются сроки окупаемости проекта, его Рентабельность и эффективность.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА

1.1 потребители тепла и электроэнергии

Больница — основное лечебно-профилактическое учреждение службы здравоохранения. Она выполняет функции профилактики, диагностики, лечения, реабилитации, санитарного просвещения, подготовки врачебных и средних медицинских кадров, а для сотен больных больница является жильем, столовой, баней, прачечной.

оптимальные гигиенические условия, прежде всего, необходимы для самого лечебного процесса и скорейшего выздоровления. Вот почему больной нуждается не только в медицинской помощи, но и в светлой, теплой, достаточно просторной, хорошо вентилируемой палате. А также гигиена больницы должна обеспечивать здоровые условия труда и для всего персонала.

основными гигиеническими факторами, формирующими условия в палате, являются чистота воздуха, микроклимат, освещение, внутрибольничный и уличный шум.

Микроклимат закрытых помещений — это тепловое состояние среды, обусловленное теплоощущением человека и зависящее от температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха, а также от температуры окружающих человека поверхностей.

В современных больницах применяют преимущественно системы центрального водяного отопления. В качестве нагревательных приборов используются радиаторы или бетонные панели. Панельное отопление предпочтительнее, особенно в помещениях операционного блока, родовых и реанимационных палатах, послеоперационных, интенсивной более 95 °С. Использование других жидкостей и растворов в качестве теплоносителя в открытых системах отопления лечебных учреждений запрещено. Нагревательные приборы должны иметь гладкую поверхность, допускающую легкую очистку, их следует размещать у наружных стен, под окнами, без ограждений. Не допускается расположение нагревательных приборов возле внутренних стен, они должны быть под окнами.

Приточно-вытяжная вентиляция, в первую очередь, необходима для рентгенологических и физиотерапевтических кабинетов, операционного блока, кухни, прачечной, патологоанатомического отделения и некоторых других.

В палатах, по сравнению с жилыми помещениями, имеются дополнительные источники загрязнения воздуха патогенными организмами и летучими, дурнопахнущими органическими веществами. Для обеспечения больных свежим и чистым воздухом необходима достаточная вентиляция. Исследования показали, что минимальный объем вентиляции на одного больного должен быть 40 — 50 m3, а оптимальный — в 2 раза больше [1].

Эффективность лечебного процесса в известной мере зависит от микроклимата в палате. В зимнее и переходное время для большинства больных согласно [2] температура комфорта находится в пределах 19-22 оС (расчетная температура 20 оС), при относительной влажности воздуха 40-60% и подвижности воздуха в пределах 0,05-0,1 m/s.

Если, кроме изложенного, учесть индивидуальные особенности больных и специфики их заболеваний, то станет понятно, что для решения проблемы оптимизации микроклимата, размещаемые в палате нагревательные приборы, должны иметь приспособления для свободного регулирования температуры воздуха.

Состояние оперируемого и работоспособность хирурга зависят от создания в операционной оптимального стабильного в течение операции микроклимата. Было доказано, что температура воздуха летом в операционной должна быть 20-22 оС (зимой 19-20 оС) при влажности 50-55 % и скорости движения воздуха до 0,1 m/s. Создание стабильного и оптимального микроклимата может быть достигнуто лишь путем подачи в операционную кондиционированного воздуха, что особенно важно в теплом климатическом поясе. Желательно иметь возможность регулирования параметров микроклимата в операционной.

Обычно при кондиционировании воздуха, в палатах обеспечивают температуру воздуха 22±1 оС и относительную влажность 50-60 %.

важнейшее значение для операционной имеет оборудование ее автономной системой приточно-вытяжной вентиляции. Кратность воздухообмена при этом составляет: на притоке — 6 1/h, на вытяжке — 5 1/h. Создавая в операционных небольшой подпор воздуха, можно предупредить проникновение сюда воздуха из смежных помещений. Проектирование и эксплуатация вентиляционных систем должны исключать перетекание воздушных масс из «грязных» зон в «чистые» зоны помещения. Для хорошего воздухообмена в операционной приточные отверстия располагают под потолком у одной стены операционной, а вытяжные — с противоположной стороны у пола.

Для создания всех перечисленных условий больница нуждается в энергоснабжении не только электрической энергией, но и тепловой. Тепловая энергия, в виде горячей воды, используется для отопления, горячего водоснабжения и вентиляции. электрическая энергия в большей степени используется для освещения, работы электрического оборудования, как медицинского, так и технического.

1.2 Актуальность реконструкции комплекса больницы скорой помощи

В настоящее время теплоснабжение комплекса зданий Больницы скорой помощи в г. Кишиневе «IMSP Centrul National Stiintifico-Practic Medicina de Urgenta» осуществляется из городских тепловых сетей, обеспечивающих теплоснабжение потребления по 1 категории. Теплоснабжение зданий осуществляется от центрального теплового пункта, размещенного в подвале здания пищеблока. Подключение систем теплоснабжения зданий к тепловым сетям предусматривается по зависимой схеме. В существующем центральном тепловом пункте (ЦТП) предусматривается приготовление горячей воды на нужды горячего водоснабжения (ГВС) всего комплекса зданий. Также центр запитан от двух электрических подстанций: тепловой подстанции ТП 620×2 по 1000 kVA и ТП 1145×2 по 1000 kVA.

На территории больницы имеется здание бывшей паровой котельной, пристроенное к зданию пищеблока. Котельная предназначалась для пароснабжения прачечной. Оборудование котельной демонтировано.

Функционирование теплофикационных централизованных систем сопровождается большими тепловыми потерями (достигающими 25-30 %) при транспорте горячей воды, и затратами электроэнергии на перекачку сетевой воды. Кроме того, вследствие высокой повреждаемости тепловых магистралей, надежность централизованных систем теплоснабжения оказывается низкой.

При всем многообразии способов производства электрической и тепловой энергии все более широкое использование индивидуальных установок показывает рост тенденции ухода от традиционной централизованной системы энергоснабжения. В этих условиях одним из важных направлений совершенствования теплофикационных систем и обеспечения максимальной экономии топлива является создание систем теплоснабжения на базе мини-ТЭЦ с использованием газопоршневых установок.

При принятии решения о строительстве собственной станции необходимо принимать во внимание преимущества мини-ТЭЦ по сравнению с традиционными паротурбинными или газотурбинными станциями, а именно:

·меньшая себестоимость выработки тепла и электроэнергии;

·высокий КПД (до 94 %);

·относительно невысокий объём капиталовложений;

·короткий срок планирования и строительства;

·восприимчивость к переменным нагрузкам;

·меньшая стоимость передачи и распределения тепла и электроэнергии;

·низкий уровень вредных выбросов;

·простота эксплуатации;

·меньшие эксплуатационные затраты.

Причины строительства мини-ТЭЦ для больницы скорой помощи:

·Низкие надежность и качество энергоснабжения от централизованных сетей. К сожалению, аварии в сетях случаются достаточно часто (непогода; краны, рвущие ЛЭП; кража проводов и т.д.), местами имеет место низкое качество электроэнергии (например, колебание частоты и напряжения — критично для работы современного оборудования). Бесперебойное энергоснабжение является обязательным условием работы ответственных потребителей, таких как больница. Собственная мини-ТЭЦ позволяет минимизировать эти проблемы. Автономность мини-ТЭЦ, производящих электроэнергию и тепло на месте потребления, даёт гарантию от перебоев или аварийных отключений, которые неизбежны из-за изношенности электрических и тепловых сетей;

·Отсутствие свободных мощностей в местных централизованных электрических и тепловых сетях. Строительство собственной мини-ТЭЦ позволяет ввести больницу в эксплуатацию в приемлемые сроки (не упуская Прибыль в ожидании присоединения к сетям). Срок строительства мини-ТЭЦ составляет от 7 до 24 месяцев (в зависимости от мощности);

·высокие тарифы на электрическую и тепловую энергию. Себестоимость энергии собственной мини-ТЭЦ ниже тарифов на 50-200 %, что позволяет станции окупаться за период от 2 до 10 лет.

Экономическая эффективность использования мини-ТЭЦ:

·относительно быстрый возврат инвестированного капитала;

·отсутствие платы за технологическое подключение;

·минимум тепловых потерь и утечек в теплотрассах;

·возможность установки в помещениях действующих котельных;

·отсутствие необходимости строительства ЛЭП, ТЭП, протяженной кабельной сети.

Для уменьшения капитальных затрат на строительство здания для мини-ТЭЦ установку энергоблоков предполагается выполнять в существующих зданиях котельных.

1.3 Источник тепла — мини-ТЭЦ

В последние годы для автономного энергоснабжения на промышленных и коммунальных предприятиях применяются когенереционные установки, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию. Такое оборудование принято называть мини-ТЭЦ или установками малой энергетики. В то же время следует отметить, что не существует четкого определения, какие объекты и с какой генерирующей мощностью можно отнести к малой энергетике. В отличие от больших электроцентралей мини-ТЭЦ дают возможность вырабатывать энергию, которая необходима непосредственно на месте потребления.

В последнее десятилетие в малую энергетику активно внедряются энергоустановки, использующие в качестве первичного источника энергии газопоршневые двигатели. Подобные машины могут работать не только на природном газе, но и на попутных нефтяных газах, газообразных продуктах термохимической и биохимической переработки органических отходов. Газопоршневые энергоустановки отличаются высокой экономичностью, в том числе на частичных нагрузках, и удовлетворительными экологическими характеристиками. При росте стоимости топлива задача наиболее эффективного его использования становится все более актуальной. Температурный уровень жидкости, охлаждающей блок цилиндров двигателя, масла и отходящих газов дизельных и газопоршневых установок, позволяет реализовать их тепловой потенциал для целей теплоснабжения, ГВС, производства технологического пара. теоретически все тепло, за исключением радиационных и конвективных потерь тепла собственно от двигателя, может быть полезно использовано, тем самым обеспечивается высокая эффективность сжигания топлива. У лучших когенерационных установок (мини-ТЭЦ) эффективность использования топлива (отношение полезной тепловой и электрической энергии, запасенной в топливе, без учета скрытой теплоты испарения воды, содержащейся в продуктах реакции горения топлива) может достигать 90 %.

Уровни температуры системы охлаждения двигателя (80 — 90 оС), масляной системы (90 — 110 оС) и продуктов сгорания (550 — 650 оС), вполне достаточны для того, чтобы использовать тепло двигателя для целей отопления и ГВС.

В мини-ТЭЦ, помимо обеспечения электрической еще и тепловой энергией (отопление и/или ГВС), тепловой режим двигателя будет зависеть как от графиков электрической и тепловой нагрузок потребителя, так и от требуемых температур теплоносителя во внешнем контуре теплоснабжения. Для отопительной нагрузки при качественном способе регулирования температура воды зависит от температуры окружающего воздуха и определяется стандартным температурным графиком. температура воды в системе ГВС регламентирована соответствующими «строительными нормами и правилами» (СНиП). В связи с перечисленными температурными ограничениями предъявляются соответствующие требования к составу и схемам теплоутилизационного блока мини-ТЭЦ, к системе тепловой автоматики и алгоритму регулирования.

Наличие в составе больничного комплекса мини-ТЭЦ дает двойной эффект: снижение расходов на энергообеспечение и повышение надежности электроснабжения ответственных потребителей больницы (операционного блока и блока реанимации) за счет ввода независимого источника электроэнергии.

Стимулами к созданию собственной генерации энергии являются:

создание комфортных условий по обеспечению больницы теплом в летний и переходные периоды (когда центральное теплоснабжение отключено);

отказ от использования электроэнергии для подготовки воды в системе ГВС в летний и переходный периоды;

улучшение экономических показателей больницы в связи с возможностью более гибкого регулирования температуры теплоносителя с учетом температуры окружающего воздуха, а также возможное получение дополнительного положительного экономического эффекта в случае благоприятного соотношения цен на рынке газа и тепла.

2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМ ТЕПЛОЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

2.1 Система отопления

2.1.1 Определение отопительной нагрузки комплекса по укрупненным показателям

Расчет отопительной нагрузки по укрупненным показателям можно провести по уравнению согласно [3]:

kW,

где: m — коэффициент инфильтрации, m =0,06;

qo — удельные теплопотери здания, W/(m3×K);

V — объем зданий по наружному обмеру, m3;

tв и tн — соответственно температура внутреннего и наружного воздуха, оС.

Величину удельных теплопотерь можно определить по следующему эмпирическому соотношению:

W/(m3×K),

где: S, Р, Н — соответственно площадь здания в плане, m2; периметр в плане, m; высота, m;

d — доля остекления стен, в долях процентов, в нашем случае принимаем d=0,35;

кс, кок, кпт, кпл — коэффициенты теплопередачи через наружные стены, окна, потолок и пол, W/(m2×K). В расчете принимаем: кс=1,04 W/(m2×K), кок=2,7 W/(m2×K), кпт=1,43 W/(m2×K), кпл=0,82 W/(m2×K) по [1].

На рисунке 2.1 представлен план расположения корпусов больницы.

Рисунок 2.1 План расположения корпусов больницы

Рассчитаем отопительную нагрузку первого блока (травматологический корпус).

Величину удельных теплопотерь определяем по соотношению (1.2):

W/(m3×K).

Отопительную нагрузку рассчитываем по формуле (1.1):

kW.

По соответствующей методике проводим расчет всех зданий больничного комплекса. Результаты расчетов сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 — основные характеристики зданий комплекса больницы скорой помощи

ЗданиеПлощадь S, m2Периметр P, mВысота H, mОбъем V, m3Δt, КУдельные теплопотери qo, W/(m3×K)Отопительная нагрузка Qот, kWБлок 18601322017200360,39256,862Блок 215002002625000360,33314,615Блок 39401502624440360,38353,657Операционный блок57696148064380,46149,418Столовая110015666600340,61144,634Патологоанатомический корпус48610862916360,7684,510Лаборатория26011241028361,3251,888Инженерно-технический корпус43010062580360,7876,689Расширение 15401022614040360,43232,742Расширение 287013097800360,51151,420Административный блок14802381116280360,49303,684

максимальный годовой расход тепла на отопление составит:

MW.

однако, в течение 166 суток (период отопительного сезона) средняя температура наружного воздуха для Республики Молдова составляет tнср= 0,6 оС, и, следовательно, среднегодовая нагрузка на отопление составит:

MW.

Для определения среднегодового теплопотребления тепла на отопление , J, необходимо учесть, что время расчетного отопительного сезона для РМ tот=166 суток:

GJ.

GJ.

Для определения расчетной вентиляционной нагрузки , W, используется уравнение теплового баланса:

,

где: V — объемные расходы воздуха в системе, m3/s. По данным [2] принимаем V=13,6 m3/s;

r, cp — плотность и удельная теплоемкость воздуха, соответственно равные 1,2 kg/m3 и 103 J/(kg× K);

tнв — расчетная вентиляционная температура наружного воздуха (-16 оС);

tпртемпература приточного воздуха (20 оС).

Расчетная вентиляционная нагрузка составит:

МW.

Среднегодовая нагрузка на вентиляцию составит:

,

МW.

Среднегодовое потребление теплоты на вентиляцию , J составит:

,

GJ.

Расход тепла на ГВС Qгвс , W, можно определить по уравнению:

где: N — число пациентов и медицинского персонала, N=2250 человек;

b — нормативный расход горячей воды для больницы, отнесенный к одному больному, b = 8,68×10-4 kg/s;

tг — температура горячей воды у потребителя, расчетное кн — коэффициент недельной неравномерности расхода тепла, равный кн =1,2; кс — коэффициент суточной неравномерности расхода тепла, равный кс=1,7.

Расход тепла на ГВС составит:

МW.

Среднегодовое потребление теплоты на нужды ГВС , J составит:

где: tотпродолжительность отопительного периода;

tпр — продолжительность периода профилактических работ, 15 суток;

jл — коэффициент снижения часового расхода воды на ГВС в летний период, принимаемый равным 0,8;

— расчетная температура холодной воды в летний период, 15 оС.

Среднегодовое теплопотребление на нужды ГВС , J составит:

GJ

Результаты расчетов годовых расходов тепла приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 — годовые расходы тепла

Потребление теплаКоличество дней работы в годуСреднегодовая нагрузка, kWСреднегодовое теплопотребление, GJОтопление166119017100Вентиляция1663204550ГВС3652406000потери в сетях36530900Итого-177028550

С учетом среднемесячных температур воздуха в г.Кишиневе, представленных в таблице 2.3, можно рассчитать по формулам (2.1), (2.10) и (2.16) среднемесячные нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, представленные в таблице 2.4.

Таблица 2.3 — Среднемесячные температуры воздуха в г. Кишинев

МесяцСредняя месячная температура воздуха, °СМесяцСредняя месячная температура воздуха, °СЯнварь-3,5Июль21,4Февраль-2,2Август20,7Март2,6Сентябрь16Апрель9,7Октябрь10,1Май15,9Ноябрь4,1Июнь19,4Декабрь-0,8

Таблица 2.4 — Среднемесячные тепловые нагрузки комплекса

МесяцСреднемесячная тепловая нагрузка на отопление, kWСреднемесячная тепловая нагрузка на вентиляцию, kWСреднемесячная тепловая нагрузка на ГВС, kWСредне-месячные тепловые потери, kWСредне-месячные тепловые нагрузки, kWЯнварь13403502401932123Февраль12503602401852035Март10102702401521672Апрель6001602401001100Май0021021231Июнь0021021231Июль0021021231Август0021021231Сентябрь0021021231Октябрь570150240961056Ноябрь9202502401411551Декабрь12103302401781958

По результатам расчетов был построен график нагрузок каждого месяца, показанный на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 График среднемесячных тепловых нагрузок

2.1.2 Тепловой и гидравлический расчет операционного корпуса

основным уравнением для расчета тепловой отопительной нагрузки , W, является уравнение теплового баланса:

где: — теплопотери здания через наружные ограждения, W;

— теплопотери в результате инфильтрации через неплотности в ограждениях, W;

— расход тепла на нагрев материалов, вносимых в помещение, W (не учитываем); — тепловыделения в помещении, W.

Суммарные теплопотери здания складываются из теплопотерь через наружные стены, чердачные перекрытия, полы, окна, наружные двери. наружными считаются ограждения, температура воздуха с обеих сторон которых различается более чем на 5 К.

Для определения теплопотерь через каждое ограждение , W, используется основное уравнение теплопередачи:

,

где: k — коэффициент теплопередачи через наружное ограждение, W/(m2×K);

F — площадь поверхности ограждения, m2 ;

n — коэффициент, учитывающий поправку на перепад температур для верхнего и нижнего горизонтальных ограждений здания.

Коэффициент n выбирают по следующим значениям:

наружные стены, окна, наружные двери — 1;

полы на грунте и на лагах — 1;

ограждения, отделяющие отапливаемые помещения от неотапливаемых — 0,4;

Величина требуемого термического сопротивления Rтр рассчитывается по уравнению:

где — нормируемый температурный напор между температурой воздуха в помещении и температурой на внутренней поверхности ограждения. Для больниц эта величина равна 6 К для наружной стены, 4 К — для кровли, для полов — 2 К. термическое сопротивление не должно быть меньше требуемого.

Величина требуемого термического сопротивления Rтр:

Если условие соблюдено, то влага на внутренней поверхности стены конденсироваться не будет.

В зависимости от расположения ограждения по сторонам света возникают дополнительные теплопотери через наружные ограждения. Для наружных стен, окон и наружных дверей зданий любого назначения согласно [4] дополнительные теплопотери определяются в процентах от основных теплопотерь при следующих условиях:

при обращении ограждения на север, восток, северо-восток и северо-запад — в размере 10 %;

при обращении на юго-восток и запад — в размере 5 %.

Для определения теплопотерь через световые проемы окон и наружных дверей, используются значения требуемых термических сопротивлений. Так как в нашем случае двойное раздельное остекление, то сопротивление теплопередаче равно R=0,37 m2×K/W.

потери тепла на инфильтрацию определяем по уравнению теплового баланса:

где: А — коэффициент, учитывающий подогрев воздуха в конструкции окон, принимаемый равным 0,8 для двойных окон в раздельных переплетах;

mинф — расход инфильтрирующегося воздуха, kg/s:

где: δ — толщина зазора, равная 0,001 m для окон в деревянных переплетах; l — суммарная длина зазора, m;

В — поправочный коэффициент, составляющий , DР — перепад давлений снаружи и внутри помещения, Pа:

где: wн — расчетная скорость ветра, m/s; h — высота здания, m.

Для условий РМ wн = 5,4 m/s при tн = -16 оС и rн = 1,374 kg/m3.

При этом справедливо для: ∆Р = 0 — 0,4 В = 1, ∆Р = 0,4 — 1 В = 0,89 + 0,3 ∆Р. Перепад давлений снаружи и внутри помещения равен:

Pа,

из чего следует, что B=1. Расход инфильтрирующегося воздуха составит: kg/s.

потери тепла на инфильтрацию составят: W.

В нашем случае конструкция переплетов деревянная с толщиной зазора до 1,5 mm, а средняя скорость ветра 5 m/s, расход воздуха берем равным 4,87 kg/(s×m). На рисунке 2.3 показан план операционного корпуса больницы.

Рисунок 2.3 План операционного корпуса

таким образом, можно рассчитать теплопотери в операционной № 01.

Теплопотери через наружную стену:

W

Так как кабинет расположен в северном направлении, то дополнительные теплопотери составляют 10 % от теплопотерь через наружную стену:

W

Теплопотери через окна:

W

W

Общие теплопотери операционной определяются как сумма всех расчетных теплопотерь через наружные ограждения:

W

Аналогично рассчитываются остальные кабинеты. Результаты расчетов сведены в таблицу 2.5.

Теплопотери одного этажа определяются как сумма теплопотерь всех кабинетов:

W.

Теплопотери первого этажа через пол, под которым находится подвальное неотапливаемое помещение (t=5 оС):

W.

Теплопотери четвертого этажа через потолок, над которым находится технический этаж (t=5 оС):

W.

Теплопотери подвального помещения рассчитываем по основному уравнению теплопередачи, учитывая, что поверхность пола в расчете будет увеличена за счет стен:

m2.

Термическое сопротивление неутепленного пола определяется по зонам, отсчитываемым от каждой наружной стены. Ширина каждой зоны 2 m. Примыкающая к наружной стене зона является первой, следующая — второй и т.д. Термическое сопротивление каждой зоны принимается следующим образом: для первой зоны R1=2,1 m2∙K/W, для второйR2=4,3 m2∙K/W, для третьей — R3=8,6 m2∙K/W, сопротивление четвертой и всех последующих зон RN=14,1 m2∙K/W.

Таблица 2.5 — Теплопотери операционного блока через наружные ограждения

Поме-щениеF, m2Δt, Kk, W/(m2∙K)nQ, WR, m2∙K/WRтр, m2∙K/Wtн, К Нап- равл.%Qдоп, WQинф, WQобщ, W0136381,0411422,70,960,736С0,1142,3-3687,98382,71820,80,37—0,182,11220,10218381,041711,40,960,736С-В0,171,1-2905,48382,71820,80,37—0,182,11220,10318381,041711,40,960,736С-В0,171,1-2905,48382,71820,80,37—0,182,11220,10436381,0411422,70,960,736В0,1142,3-3687,98382,71820,80,37-6-0,182,11220,10518381,041711,40,960,736Ю-В0,0535,6-2400,66382,71615,60,37—0,0530,89767,541,04131,20,96—-0-1018381,041711,40,960,736С-З0,171,1-2466,96382,71615,60,37—0,161,69767,541,04131,20,96—-0-1116,5341,041583,40,960,656С-З0,158,3-1153,52342,71183,60,37—0,118,4309,81816,5341,041583,40,960,656Ю-В0,0529,2-1514,54342,71367,20,37—0,0518,4516,3209361,0413370,960,696Ю-З00-1400,84362,71388,80,37—006751915361,041561,60,960,696Ю-З00-21576362,71583,20,37—001012,5081861,040,444,90,96—00-701541,040,4250,96—00-061861,040,444,90,96—00-701541,040,4250,96—00-2118341,041636,50,960,656Ю-З00-15204342,71367,20,37-6-00516,32218341,041636,50,960,656С-З0,0747,7-2102,46342,71550,80,37-6Ю-З0,0741,3397,40916,541,04027,50,96—00-27,5

окончательно, термическое сопротивление неутепленного пола, m2∙K/W:

m2∙K/W,

где: Fi — площадь соответствующей зоны, m2; — площадь пола, m2.

В рассматриваемом случае: F1=228 m2, F2=180 m2, F3=78 m2 , F4=330 m2.

термическое сопротивление неутепленного пола будет равно:

m2∙K/W.

Теплопотери через пол будут равны:

W.

Общие теплопотери операционного корпуса составят:

W.

В результате теплового расчета количество тепла, которое необходимо подать в каждое помещение для компенсации теплопотерь составит:

.

С другой стороны, тепловой поток попадает в помещение от поверхности отопительного прибора Qпр, от поверхности нагретых труб Qтр, а также частично расходуется на прогрев ограждающей конструкции в месте установки отопительного прибора Qдоп, величина которого определяется в процентах от величины или в виде коэффициента b1:

При выборе отопительного прибора необходимо учитывать следующий ряд условий:

1.Нагревательные приборы должны иметь гладкую поверхность, допускающую легкую очистку, их следует размещать у наружных стен, под окнами, без ограждений.

.Не допускается расположение в палатах нагревательных приборов у внутренних стен.

.В операционных, предоперационных, реанимационных залах, наркозных, а также в палатах интенсивной применять нагревательные приборы с гладкой поверхностью, устойчивой к ежедневному воздействию моющих и дезинфицирующих растворов, исключающие абсорбирование пыли и скопление микроорганизмов.

.Должен быть обеспечен свободный доступ для текущей эксплуатации и уборки отопительных приборов.

Учитывая вышеупомянутые условия, выбираем по данным [3] чугунные секционные радиаторы МС-85-500 с техническими характеристиками, указанными в таблице 2.6.

Таблица 2.6 — Основные технические характеристик и радиаторов МС-85-500

Наименование показателейЗначение показателейНоминальный тепловой поток q, kW0,115Площадь наружной поверхности нагрева f, m20,154Номинальный коэффициент теплопередачи, W/(m2∙K)10,67Масса, kg5,7объем воды, l1,0Межосевое расстояние (монтажная высота) Нм, mm500Общая высота Н, mm580Глубина, mm85Длина (без пробок), mm65

При установке у наружной стены секционного радиатора b1 = 1,02.

Количество тепла, передающегося в помещение от поверхности нагретых труб можно определить по уравнению теплопередачи:

,

где: kтр — коэффициент теплопередачи трубопроводов, W/(m2∙K). Для одной стальной трубы диаметром менее 32 mm и средней разности температур между теплоносителем и окружающей средой, равной 63 oC, kтр=14 W/(m2∙K); Fтр — площадь наружной поверхности трубопровода, m2;

h — коэффициент, принимаемый равным:

для подающей линии, расположенной под потолком, — 0,25;

для вертикальных стояков — 0,5;

для обратного трубопровода, расположенного над полом, — 0,75;

для подводок к отопительному прибору — 1,0.

Таким образом, теплоотдача отопительного прибора составляет:

Площадь поверхности отопительного прибора:

где: b2 — поправочный коэффициент на способ установки прибора, для чугунного секционного радиатора, установленного у наружной стены под световым проемом, b2=1,02;

b3 — поправочный коэффициент на число секций N в приборе;

Nдо 56-1011-20более 20b30,951,001,051,10

Рассчитаем отопительные приборы в кабинете №01.

Количество тепла, передающегося в помещение от поверхности нагретых труб:

W.

Теплоотдача отопительного прибора составляет:

W.

Площадь поверхности отопительного прибора:

m2.

Количество секции отопительного прибора найдем, разделив поверхность отопительного прибора на площадь наружной поверхности нагрева одной секции:

В кабинете № 01 устанавливаем 2 чугунных секционных радиатора по 18 секций каждый.

По приведенной методике проводим расчет площади поверхности отопительных приборов во всех остальных помещениях. Результаты расчета отопительных приборов сведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 — Расчет количества секций отопительных приборов

№ кабинетаΔt, КFтр, m2Qm, WQтр, WQпр, WFпр, m2Nсек, шт01630,3773687,9332,33289,85,53602630,3772905,4332,32522,64,22703630,3772905,4332,32522,64,22704630,3773687,9332,33289,85,53605630,3012400,6265,92092,93,52310630,3012466,9265,92157,93,62311670,3011153,5282,75853,71,2818670,3011514,5282,751207,61,81219650,3772157342,891778,52,71820650,3011400,8274,311104,41,71121670,6031520565,50935,81,4922670,6032108,3565,501512,62,315

после того, как был проведен тепловой расчет, найдена отопительная нагрузка и выбраны отопительные приборы, переходим к гидравлическому расчету, целью которого является определение оптимальных значений внутренних диаметров трубопроводов.

Скорость движения воды в трубопроводах wi, m/s, можно определить по уравнению неразрывности в зависимости от расхода воды на соответствующем участке mi и площади поперечного сечения канала fi:

.

Расход теплоносителя на расчетном участке mi, kg/s, определяется по уравнению:

где tг, toтемпература воды в подающем и обратном трубопроводах (tг=85 oC, to=65 oC).

Расход теплоносителя на отопление операционной №01 с наибольшим тепловым потоком:

kg/s.

Скорость движения воды в трубопроводе:

m/s.

Так как <0,65 m/s (максимальная допустимая скорость при d=20 mm), то выбранные трубы с диаметром 20 mm соответствуют стандартам, и их можно использовать при отоплении.

2.1.3 Автоматизация протекающих процессов

Для автоматического регулирования температур в помещениях больницы и оптимизации работы однотрубной отопительной системы были выбраны клапаны Danfoss RTD-G по данным [5]. Выберем диаметр регулирующего клапана в однотрубной системе отопления при следующих условиях (для кабинета №01 и №04 операционного корпуса): тепловая мощность радиатора Q=3,3 kW; перепад температур теплоносителя Δt=20 K; перепад давлений на клапане Δp=0,004 bar; расчетный расход теплоносителя G=140 l/h. По приведенной на рисунке 2.4 диаграмме подбирается клапан RTD-G.

рисунок 2.4 Диаграмма для выбора клапана RTD-G

Аналогично подберем клапаны и для остальных кабинетов: для кабинетов №№ 02, 03, 05, 10, 19, 22 выбираем клапан RTD-G 20, а для 11, 18, 20 и 21 — RTD-G 15.

рисунок 2.5 Схема присоединения клапана RTD-G в однотрубной насосной системе отопления

2.2 системы вентиляции и кондиционирования воздуха

2.2.1 Определение вентиляционной нагрузки по кратности воздухообмена

Больницы оборудуются приточно-вытяжной вентиляцией с механическим побуждением. Приточно-вытяжная вентиляция обеспечивает в помещениях организованный воздухообмен вне зависимости от погодных условий.

В первую очередь общеобменная приточно-вытяжная вентиляция необходима для рентгенологических и физиотерапевтических кабинетов, водолечебницы, операционного блока, кухни, прачечной, патологоанатомического отделения и некоторых других помещений.

Воздухообмен в помещениях больницы обычно определяется по величине кратности воздухообмена, значения которой для некоторых типов кабинетов приводятся таблице 2.8. Неравенство притока и вытяжки приводит к тому, что из помещений, где вытяжка превышает приток, воздух не распространяется по другим помещениям, т.к. в них создается разряжение. В противном случае, когда в помещение попадает больше воздуха на приток, создается подпор воздуха, содержащего неприятные запахи или повышенные концентрации вредных веществ. Проведем расчет вентиляционной нагрузки операционного корпуса по [6].

Расчетные температуры, кратность и объемы воздухообмена каждого кабинета, по которым будут рассчитаны суммарные объемы воздуха на приток и вытяжку, приведены в таблице 2.9.

Таблица 2.8 — Расчетная температура воздуха и кратность воздухообмена в больнице

ПомещениеРасчетная температура, oCКратность воздухообмена, 1/hПритокВытяжкаПалаты для взрослых больных2080 m2 (на одну койку)80 m2Палаты инфекционного отделения, боксы и полубоксы222,5 (из коридора)2,5Кабинеты врачей2011Помещение для санитарной обработки больных2535Уборные и умывальные для больных20-50 m2 (на 1 унитаз и 20 m2 на 1 писуар)Санитарная комната 16-5Малые операционные22105Перевязочные, процедурные, манипуляционные221,52

Таблица 2.9 — Расчетная температура, кратность и объем воздухообмена

№ каб.Наименованиеt, oCV, m3Кратность, 1/hVвозд, m3/hВыт.Прит.Выт.Прит.01Операционная22110510550110002Операционная22106510530106003Операционная22106510530106004Операционная22110510550110005Предоперационная2258,521,51007506Наркозная229281074092007Кладовая переносной аппаратуры16551-55-08Предоперационная2287,521,517513009Наркозная229281074092010Предоперационная225321,51058011Помещение хранения рентгенаппаратов 1852311705512Кладовая чистого белья1617,61-20-13Шлюз2036—1140-14Санпропускник для персонала254521,5757515Уборная персонала2095-50-16кладовка предметов уборки207,55-35-17Санпропускник для персонала253622757518Помещение мытья инструментов1841,5311455019Протокольная2047,211555520Кабинет хирурга2028,8113535

Общие суммарные объемы воздуха на приток и вытяжку составят:

m3/h,

m3/h.

2.2.2 использование теплового насоса для кондиционирования воздуха операционного корпуса

Для комфортной вентиляции с рекуперацией тепла, нагревом и охлаждением воздуха используют систему вентиляции и кондиционирования DanX. Агрегаты DanX представлены 6-ю типоразмерами с производительностью по притоку от 2000 до 32000 m3/h.

Подбираем агрегат DanX 5/10, так как суммарный расход воздуха в системе приточной вентиляции в операционных кабинетах равен 4320 m3/h. Технические параметры кондиционера DanX 5/10 представлены в таблице 2.10.

Таблица 2.10 — Технические параметры агрегата DanX 5/10

Технические характеристикиDanX 5/10Номинальный расход воздуха8500 m3/hМаксимальный расход воздуха без теплового насоса10000 m3/hМаксимальная теплопроизводительность теплового насоса48,6 kWМаксимальная холодопроизводительность теплового насоса37,6 kWМаксимальный коэффициент эффективности теплового насоса4,5

Достоинствами агрегата являются:

·комплексный подход к решению проблем вентиляции, включая подачу свежего воздуха, его обогрев, охлаждение и осушение, рекуперацию тепла и автоматизированное управление микроклиматом;

·круглогодичное поддержание стабильных параметров воздуха за счет использования дополнительного теплового насоса и совершенной системы автоматики;

·низкие эксплуатационные затраты за счет комбинированного использования пластинчатого теплообменника с тепловым насосом, а также низких потерь давления.

Среднее соотношение между затрачиваемой электрической энергией и получаемой тепловой энергией (СОР) агрегатов DanX в зимний период составляет не менее 5:1, а в летний период — не менее 4:1;

·гибкость и модульное построение конструкции, позволяющей учесть все нюансы создаваемого микроклимата и требования к вентиляционному оборудованию;

·компактность конструкции и простота монтажа;

·высокая надежность: все агрегаты рассчитаны на непрерывную работу не менее 10 лет, даже в условиях агрессивной среды плавательных бассейнов.

При оборудовании секции теплообменника агрегата тепловым насосом можно достичь максимального энергосбережения в зимний период года и обеспечить эффективное охлаждение в летний период.

тепловой насос представляет собой компрессорную холодильную машину с теплообменниками испарителя на стороне вытяжки, и конденсатора на стороне притока.

В расположенном на стороне вытяжки испарителе (охлаждающем теплообменнике) происходит частичное поглощение хладагентом остаточной после прохождения рекуператора тепловой энергии воздуха.

после сжатия в компрессоре хладагент за счет передачи тепла потоку приточного воздуха преобразуется в нагревательном теплообменнике (конденсаторе) в жидкость.

помимо поглощения тепла вытяжного потока, нагрев свежего воздуха осуществляется также за счет теплоотдачи с поверхности электродвигателя компрессора.

В результате, температура приточного воздуха становится равной или даже несколько выше температуры возвратного воздуха.

В теплое время года очень часто возникает необходимость использования теплового насоса для охлаждения окружающего воздуха, так как режима естественного охлаждения бывает недостаточно для ассимиляции имеющихся теплопритоков и достижения комфортной температуры. За счет переключения 4-ходового клапана в холодильном контуре теплового насоса направление потоков хладагента меняется, в результате чего теплообменник, установленный на стороне свежего воздуха, начинает выполнять роль испарителя, поглощая из него тепловую энергию, передаваемую затем в конденсаторе вытяжному воздуху.

Для выбора наиболее эффективного хладагента учитывают его термодинамические характеристики (удельную хладопроизводительность, рабочее давление и температуру в системе, холодильный коэффициент), безопасность (экологичность, негорючесть, нетоксичность), стоимость и эксплуатационные затраты. По химическому составу все хладагенты можно классифицировать следующим образом:

Рисунок 2.6 Схема теплового насоса

Таблица 2.11 — Классификация хладагентов

химическая группаАббревиатураПримерыХлорфторуглеродыХФУ (CFC)R 11, R 12ХлорфторуглеводородыГХФУ (HCFC)R 22, R406AФторуглеводородыГФУ (HFC)R 134a, R 407C, R 410AПриродные хладагентыУглеводородыГУ (HC)R 600 — бутан, R 290 — пропанНеорганические соединенияR 717 — аммиак, R 718 — вода

В настоящее время в качестве альтернативных, не содержащих хлора заменителей хладагента R 22 (в соответствии с Монреальским Протоколом 1987 года по веществам, разрушающим озоновый слой Земли, производство ГХФУ предусмотрено заморозить, а к 1 января 2030 года и полностью прекратить), можно рассматривать R 407C, R 134a, R410A, R404A. Проанализируем и сравним технические характеристики хладагентов R 22, R 407C, R 134a, R717, R406A, R410A и выберем оптимальный вариант для теплового насоса. Для этого были использованы диаграммы программы Coolpack.

Таблица 2.12 — свойства хладагентов

R 22R 407CR 406AR 410AR 134aR 717СоставЧистое вещество R 2223% R 32, 25% R125, 52% R134a55% R22, 41% R142b, 4% R600a50% R32, 50% R125чистое вещество R134aЧистое вещество аммиакУдельная массовая хладопроизво-дительность , kJ/kg163,79162,28128,7167,86149,951102,2Холодильный коэффициентВысокийСреднийВысокийНизкийВысокийОчень высокийРабочее давлениевысокоесреднееСреднееОчень высокоеНизкоевысокоеТемпература нагнетаниявысокаясредняяСредняяВысокаяНизкаяОчень высокаяТемпература скольжения-5 К5 К0,2 К—Потенциал истощения озонового слоя Земли0,0500,055000Потенциал глобального потепления170019801760234013000

В зимний период температура в конденсаторе равна +25 оС, в испарителе -11 оС, тогда:

·в точке 1 (на входе в компрессор): h1=408 kJ/kg;

·в точке 2 (на выходе из компрессора): h2t=441 kJ/kg;

·в точке 3 (на выходе из конденсатора) и 4 (после дросселя): h3= h4=240 kJ/kg.

Рисунок 2.7 Рабочий цикл теплового насоса в зимний период

Удельная теоретическая теплота в конденсаторе:

kJ/kg.

Удельная теплота испарителя:

kJ/kg.

Удельная теоретическая работа компрессора:

kJ/kg.

Удельная работа компрессора:

kJ/kg.

Действительная энтальпия до конденсатора:

kJ/kg.

Удельная теплота в конденсаторе:

kJ/kg.

Коэффициент преобразования:

.

В летний период температура в конденсаторе равна +51 оС, в испарителе +10 оС, тогда:

·в точке 1 (на входе в компрессор): h1=420 kJ/kg;

·в точке 2 (на выходе из компрессора, в конце процесса сжатия): h2t=450 kJ/kg;

·в точке 3 (на выходе из конденсатора) и 4 (после дросселя): h3= h4=284 kJ/kg.

Рисунок 2.8 Рабочий цикл теплового насоса в летний период

Удельная теоретическая теплота в конденсаторе:

kJ/kg.

Удельная теплота испарителя:

kJ/kg.

Удельная теоретическая работа компрессора:

kJ/kg.

Удельная работа компрессора, затрачиваемая на сжатие:

kJ/kg.

Действительная энтальпия до конденсатора:

kJ/kg.

Удельная теплота в конденсаторе:

kJ/kg.

Коэффициент преобразования:

.

Аналогично рассчитываем и хладагенты R22, R 134a, R406A, R410A и R 717. Результаты расчетов сводим в таблицу 2.13.

Таблица 2.13 — Расчет коэффициента преобразования

Период годаh1, kJ/kgh2t, kJ/kgh3=h4, kJ/kgq1t, kJ/kgq2t, kJ/kglct, kJ/kglcr, kJ/kg h2r, kJ/kgq1r, kJ/kgCOPR407CЗима40844124020116833394472075,3Лето42045028416613630364561724,8R22Зима40043223220016832384382065,4Лето40843826817014030364441764,9R134aЗима39042023718315330364261895,3Лето40543627616012931374421664,5R717Зима1445165032513251120205244168913645,6Лето1455165044512051010195232168712425,3R406AЗима42045723522218537444642295,2Лето43446927819115635424761984,7R410AЗима41845324321017535424602175,2Лето42645829516313132384641694,4По результатам расчетов коэффициенты преобразования холодильных циклов при разных хладагентах в зимнее и летнее время можно представить в виде диаграммы, с помощью которой проанализируем технические характеристики того или иного цикла.

Холодильная эффективность очень высокая у хладагента R 717 (аммиак), но он также взрывоопасен (при концентрации его в воздухе 16-26,8%) и токсичен (при концентрации менее 400 mg/kg), что делает его использование в больнице очень опасным.

У хладагента R22 хорошая холодильная эффективность, но в соответствии с Монреальским Протоколом этот фреон запрещен, также как и хладагент R 406A. причем у последнего самая маленькая удельная массовая хладопроизводительность.

рисунок 2.6 Коэффициенты преобразования рассматриваемых хладагентов

Как видно из таблицы 2.2 хладагент R410A имеет самый высокий потенциал глобального потепления среди указанных хладагентов, следовательно, его отрицательное влияние на климат земли является наибольшим. Также у данного хладагента низкая эффективность холодильного цикла. Если сравнивать хладагенты по значениям рабочих давлений, то заметим что у R410А чрезвычайно высокие значения рабочих давлений и их дифференциала, следовательно, использование его нецелесообразно с точки зрения износостойкости компрессора, а также потерь эффективности в результате перетекания хладагента со стороны высокого на сторону низкого давления. Сравним R407C и R134a, имеющие практически равные холодильные эффективности:

·летом холодильная эффективность несколько выше у фреона R407C;

·удельная массовая хладопроизводительность R407С (162,28 kJ/kg) больше чем у R134а (149,95 kJ/kg), а чем выше удельная хладопроизодительность хладагента, тем меньшее количество компрессоров необходимо использовать для достижения определенной мощности, а от этого зависит стоимость и компактность агрегата.

таким образом, в данном случае хладагент R 134а уступает по техническим характеристикам хладагенту R 407C, который и будет выбран в качестве хладагента в тепловом насосе.

2.2.3 Прокладка воздуховодов

В соответствии со схемой расположения помещений, принимаем к установке две приточные системы вентиляции П1 и П2 для обслуживания соответственно помещений 01-10 и 11-20, а также три вытяжные системы В1, В2 и В3 для помещений 01-04, 05-10, 11-20.

Рисунок 2.9 Коэффициенты преобразования рассматриваемых хладагентов

а) Расчет системы приточной вентиляции

Суммарный расход воздуха в системе приточной вентиляции П1 по данным таблицы 2.5 составляет 6445 m3/h. С учетом расходов воздуха по каждому помещению, принимаем к установке 15 приточных отверстий.

Обозначим через moi расход воздуха через i-ое отверстие, тогда площадь сечения каждого отверстия составит:

где: wo — скорость воздуха в отверстии. По данным [2] wo=2-3 m/s;

k — коэффициент, учитывающий заполнение проема жалюзийными решетками, k=0,76.

Расчет площади сечений каждого отверстия П1 и П2 сведен в таблицу 2.14 и 2.15 соответственно.

Таблица 2.14 — Расчетные площади сечения отверстий воздуховода П1

№ кабинетаmi, m3/hfi, m2a×b, m01, 045500,080,2×0,410800,010,1×0,109, 064600,070,2×0,3502, 035300,080,2×0,4081300,020,1×0,205750,010,1×0,1

Таблица 2.15 — Расчетные площади сечения отверстий воздуховода П2

№ кабинетаmi, m3/hfi, m2a×b, m11, 19, 18550,0080,1×0,820350,0050,05×0,114, 17750,010,1×0,1

Площадь сечения воздуховода на различных участках определяется по уравнению:

где: wi — скорость воздуха. По данным [2] wi=3-5 m/s;

mi — расход воздуха на расчетном участке воздуховода, m3/h.

Данные расчетов площади сечения воздуховодов сводим в таблицу 2.16

Таблица 2.16 — Расчетные площади сечения воздуховода П1 и П2

№ участкаmi, m3/hfi, m2li, ma×b, m164450,460,5×0,8248050,360,5×0,6332850,270,5×0,4416350,130,25×0,4П23450,024220,15×0,15

б) Расчет системы вытяжной вентиляции

Расчет систем вытяжной вентиляции рассчитывается аналогично расчету приточной вентиляции по формулам (2.1) и (2.2) и сводится в таблицы 2.17 и 2.18.

Таблица 2.17 — Расчетные площади сечения воздуховода В1, В2 и В3

Воздуховод№ участкаmi, m3/hfi, m2li, ma×b, mВ1110800,0790,2×0,35221600,14100,4×0,35В2110200,07100,25×0,25219150,13100,3×0,4В3113300,0980,3×0,3218000,125140,3×0,4

Таблица 2.18 — Расчетные площади сечения отверстий воздуховодов В1, В2 и В3

Воздуховод№ кабинетаmi, m3/hfi, m2a×b, mВ101, 02, 03, 04550/5300,080,3×0,3В205, 101000,0150,15×0,106,0 93700,050,25×0,207550,0080,1×0,1081750,0250,1×0,25В3111700,0250,1×0,2512200,0030,05×0,05135700,080,3×0,2514,17750,010,1×0,115,19500,0080,1×0,116,20350,0050,5×0,1181450,020,1×0,2

2.3 Расчет и подбор двигателя внутреннего сгорания для мини-ТЭЦ

2.3.1 тепловые и электрические нагрузки

Потребление тепла на отопление и вентиляцию обычно имеет сезонный характер и зависит главным образом от климатических условий: температуры наружного воздуха, направления ветра, влажности воздуха и т.д. Отопительная и вентиляционная нагрузки характеризуются равномерным суточным и резко переменным годовым расходом тепла, изменяясь от максимального значения в зимнее время до минимального в летний период.

Потребление тепла на горячее водоснабжение характеризуется значительной неравномерностью в течение суток, снижаясь ночью до нуля и повышаясь до максимума в вечерние часы. В данный момент тепло и электроснабжение комплекса зданий Больницы скорой помощи в г. Кишиневе осуществляется централизованно. Часовые расходы тепла в зависимости от режима потребления приводятся в таблице 2.19, годовые — в таблице 2.20, потребление электроэнергии по месяцам — в таблице 2.21.

Таблица 2.19 — Часовые расходы тепла, МW

потребители теплаРежим потребленияМаксимальный, -16сСНаиболее холодного месяца -3,5 сСЛетнийОтопление2,121,42-Вентиляция0,580,39-Горячее водоснабжение1,91,91,55потери в сети0,150,120,062Итого4,753,831,613

Таблица 2.20 — годовые расходы тепла, МW

Потребление теплаКоличество дней работы в годСреднегодовая нагрузка, МWСреднегодовое теплопотребление, GJОтопление1661,1917100Вентиляция1660,324550ГВС3650,246000потери в сетях3650,03900Итого-1,7728550

Таблица 2.21 — максимальные нагрузки электрической энергии по месяцам

МесяцМаксимальная нагрузка электроэнергии, kWМесяцМаксимальная. нагрузка электроэнергии, kWЯнварь1500Июль900Февраль1350Август900Март1300Сентябрь1000Апрель1200Октябрь1200Май1200Ноябрь1350Июнь1000Декабрь1500

рисунок 2.10 Максимальное потребление электрической энергии по месяцам, kW

Суммарная установочная электрическая мощность центра равна 1500 kW, в том числе операционный блок — 320 kW, реанимационный отдел — 120 kW, прачечная — 200 kW, стерилизационный отдел — 150 kW.

2.3.2 Выбор и основные характеристики когенерационной установки

Основными критериями выбора установки являются согласно [10]:

·единичная электрическая и тепловая мощность;

·удельная стоимость энергоустановки;

·вид топлива;

·качество вырабатываемой электроэнергии;

·экономическая эффективность (конкурентоспособность);

·экологические характеристики;

·простота обслуживания;

·надежность первичного двигателя и т.д.

Для электро- и теплоснабжения больницы скорой помощи выбираем две когенерационные установки TEDOM Quanto C770 с техническими параметрами, указанными в таблице 2.22 [11].

Блочная конструкция когенерационной установки содержит агрегат двигатель-генератор, комплектное теплотехническое оборудование установки, включая глушитель выхлопа и шумозащитный кожух. Электрический распределитель представляет отдельностоящий шкаф.

Таблица 2.22 — основные технические параметры когенерационной установки

ПараметрЗначение Номинальная электрическая мощность785 kWМаксимальная тепловая мощность1010 kWКПД электрический38 %КПД тепловой48,9 %КПД общий 86,9 %Расход газа при 100% мощности219 m3/hРасход газа при 75% мощности171 m3/hРасход газа при 50% мощности123 m3/h

В качестве двигателя установки использован газовый двигатель внутреннего сгорания G 3512, изделие фирмы Caterpillar, USA. Основные характеристики двигателя приведены в таблице 2.23.

Таблица 2.23 — основные характеристики двигателя внутреннего сгорания G3512

ХарактеристикаЗначениеХарактеристикаЗначениеКоличество цилиндров12Степень сжатия12:1расположение цилиндровНаклонноеРабочие обороты1500 min-1Диаметр × ход170×190 mmРасход масла норм/макс0,3/0,5 g/kWhРабочий объем51800 cm3Максимальная мощность двигателя809 kW

В качестве источника электрической энергии использован синхронный генератор SR4B, Caterpillar, USA. основные характеристики генератора приведены в таблице 2.24.

Таблица 2.24 — основные характеристики генератора SR4B

ХарактеристикаЗначениеХарактеристикаЗначениеМощность генератора785 kWНапряжение400 Vсos φ0,8Частота50 HzЭффективность 97,1 %Номинальные обороты1500 min-1Подключение обмотки статоразвездойМаксимальная рабочая температура40 оС

Тепловая система установки с точки зрения потребления тепловой мощности обеспечивается двумя независимыми контурами, вторичным и технологическим [12]. максимальная тепловая мощность установки складывается из тепловой мощности обоих контуров при их полном использовании.

Вторичный контур обеспечивает вывод главной тепловой мощности установки в отопительную систему. Основные характеристики вторичного контура приведены в таблице 2.25.

Таблица 2.25 — основные характеристики вторичного контура

ХарактеристикаЗначениеТепловая мощность контура952 kWТемпература отопительной воды номинальная вход/выход70/90 оСТемпература обратной воды мин./макс.50/70 оСНоминальный расход11,4 kg/sОбъем воды в контуре когенерационной установки560 lНоминальный температурный градиент20 К

Технологический контур — контур охлаждения наполняющей смеси. Основные характеристики контура приведены в таблице 2.26.

Таблица 2.26 — основные характеристики технологического контура

ХарактеристикаЗначениеТемпература обратной воды мин/макс32/54 оСНоминальный расход6,5 kg/sМинимальный расход воды5 kg/sМаксимальное рабочее давление300 kPaОбъем воды контура КУ50 l

Функциональная схема установки такова: газовый двигатель внутреннего сгорания приводит в действие электрогенератор, преобразующий механическую энергию двигателя в электроэнергию. Производимая тепловая энергия через пластинчатый теплообменник передается в систему отопления. дополнительная эффективность обеспечивается оптимизированной системой использования отходящего тепла.

рисунок 2.11 Схема когенерационной установки

2.3.3 Расчет процесса горения

В таблице 2.27 представлены состав и характеристики применяемого природного газа.

Таблица 2.27 — Состав и характеристика применяемого газа

СH497,94 %С4H100,1 %CO20,051 %С6H120,03 %N20,78 %0,6814 kg/m3С2H60,814 %1,15С3H80,285 %0,006

Теоретический объем воздуха, необходимый для горения определяется по уравнению:

maer3/mgaz3.

Теоретический объем азота в дымовых газах:

m3/mgaz3.

Объем образовавшихся сухих трехатомных газов:

m3/mgaz3.

Теоретический объем водяных паров в дымовых газах:

m3/mgaz3.

объем газов:

m3/mgaz3.

Суммарный объем продуктов сгорания определяется по формуле:

m3/mgaz3.

2.3.4 Эффективность энергоустановки

Полная эффективность когенерационных энергоустановок определяется cогласно [13] коэффициентом использования топлива:

где: — электрическая мощность когенерационной установки, kW;

тепловая мощность когенерационной установки, kW;

— удельная низшая теплота сгорания топлива, kJ/kg;

— расход топлива, kg/s.

Коэффициент использования топлива мини-ТЭЦ на базе ГПУ варьируется в пределах от 70 до 92, что показывает, что коэффициент выбранной когенерационной установки высок, являясь преимуществом.

Уравнение теплового баланса можно представить в таком виде:

где Q — располагаемая теплота сгоревшего топлива, kW;

где — расход топлива, =219 m3/h=0,061 m3/s.

kW.e — теплота, превращенная в эффективную работу, kW;

где: эффективный КПД;

Qохл — отвод тепла в рубашку охлаждения, kW;

Q1 — отвод тепла в охладитель надувочного воздуха (первая ступень), kW;

Q2 — отвод тепла в охладитель надувочного воздуха (вторая ступень), kW;

Qг, Qа — отвод тепла в выхлоп и в атмосферу, kW.

Данные по потерям тепла можно взять из спецификации [4]:

Qохл=362 kW; Q1=65 kW; Q2=58 kW; Qг= 525 kW; Qа=80 kW.

3. ПРОКЛАДКА тепловых СЕТЕЙ

План прокладки тепловой сети от источника тепла до потребителя (корпусов больницы) представлен на рисунке 3.1.

рисунок 3.1 Прокладка тепловой сети

По трубопроводам сети происходит транспортировка горячей воды непосредственно к каждому зданию в отдельности, где посредством смесительного насоса распределяется в систему отопления по стоякам.

3.1 Гидравлический расчет тепловой сети

Правильный гидравлический расчет предопределяет работоспособность системы отопления. В задачу гидравлического расчета входит определение диаметров трубопроводов, падения давления и напора в подающей линии, а также напора сетевого насоса и выбор последнего. Расход отопительной воды тепловой сети определяется отопительными нагрузками зданий комплекса больницы скорой помощи. Отопительные нагрузки зданий показаны в таблице 2.1. Расход теплоносителя на каждом расчетном участке , kg/s определяется по уравнению:

где: Qот — отопительная нагрузка, kW;

tг, to — температура воды в подающем и обратном трубопроводах. Расчетную разность температур горячей и охлажденной воды обычно принимают равной 20 К, т.к расчетная температура горячей и охлажденной воды для лечебных учреждений соответственно равна 85 — 65 оС.

По расходу теплоносителя (горячей воды) выбираем из [14] трубы для тепловых сетей.

Скорость движения воды в трубопроводах wi, m/s, можно определить по уравнению неразрывности в зависимости от расхода воды на соответствующем участке mi и площади поперечного сечения канала fi:

где: — плотность воды;

fi — площадь поперечного сечения, которая рассчитывается по формуле:

где: , — соответственно внутренний и наружный диаметр трубопровода, m; — толщина стенки трубопровода, m.

Величина располагаемого перепада давлений Рр, Ра, всегда должна превышать сумму потерь давления ∆Рпот от трения ∆Ртр и местных сопротивлений ∆Рмс по наименее выгодному циркуляционному кольцу — самому протяженному и нагруженному:

где: DРтрпотери давления, возникающие в результате трения жидкости о стенки, Pa;

DРмс — потери давления в местных сопротивлениях, Pa;

,1 — коэффициент запаса [15].

Потери давления от трения и местных сопротивлений рассчитываются по формулам:

где: lI — коэффициент сопротивления трения i-того участка;

li, di, wi — соответственно длина, диаметр и скорость на i-том участке, m, m, m/s; xi — сумма коэффициентов местных сопротивлений на i-ом участке. Коэффициент сопротивления трения зависит от режима движения жидкости и эквивалентной шероховатости поверхности экв, т.е. такой равномерной шероховатости, которая дает при подсчете одинаковую с заданной шероховатостью величину l. Для чугунных труб экв=0,5 mm.

В нашем случае течение жидкости входит в область гидравлически шероховатых труб, и выполняется условие:

где: — число Рейнольдса, определяемое по формуле ;

— кинематическая вязкость воды; для температуры воды 85 оС =0,4∙10-6 m/s.

Коэффициент сопротивления трения в случае течения жидкости в области гидравлически шероховатых труб рассчитывается по формуле:

Местные сопротивления в трубопроводах могут вызываться различными факторами: из-за резкого изменения конфигурации живого сечения потока; течения с изменением скорости; ввиду поперечной циркуляции; при соединении и разделении потоков, при течении в конфузорах и диффузорах.

Проведем расчет участка 1 трубопровода, который выходит из здания мини-ТЭЦ .

Расход теплоносителя на первом расчетном участке будет равен:

m3/h.

По расходу теплоносителя выбираем трубы для тепловых сетей с наружным диаметром Dн=133 mm и толщиной стенки δ=4 mm.

Площадь поперечного сечения данного трубопровода составит:

m2.

Скорость движения воды в трубопроводе на первом участке:

m/s.

Число Рейнольдса в данном случае составит:

Коэффициент сопротивления трения:

Потери давления, возникающие в результате трения жидкости о стенки канала:

Pa.

потери давления в местных сопротивлениях:

Pa.

Аналогично рассчитываются оставшиеся участки трубопровода. Расчет каждого участка теплосети, показанный на рисунке, сведен в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 — потери давления на трение и местные сопротивления участков

№ учас-ткаGот, m3/hDн×δ, mmwi, m/sRe× 10-3lIl, mx191,12133× 41,947625425000,028417001018955281,251,8415572228275958473364,721,466444177638914755373458,311,321400160019371354363543,120,97729611842931005238666,2376×3,50,4637775390,03214696775073,6445×2,50,8057812,59750,03724719351620816,5376×3,51,228205714350,03241143375377096,5276×3,50,4848175670,032241216878201010,0176×3,50,74312478680,0321,519251380116,4176×3,50,4768075600,032736855661215,1976×3,51,128189713230,0324312687531801315,7376×3,51,168195713650,032257908534101413,576×3,51,003168711760,032123352515152,2345×2,50,5095012,56250,03758695079101616,3476×3,51,214203714210,0321053588475158173,3145×2,50,7327112,58880,037194708513401813,0376×3,50,968162711340,0326213471523431911,0576×3,50,82113779590,0322,539051685

Для того, чтобы узнать полный располагаемый перепад давления, необходимо рассчитать давление, которое обеспечит бесперебойную подачу теплоносителя на верхний этаж к разводке. Самые высокие здания комплекса в высоту имеют 26 m. избыточный напор в тепловой сети должен быть не менее 5 m. Из этого следует, что напор, который обеспечит подачу теплоносителя на верхний этаж, должен быть не менее 31 m, что в пересчете в СИ будет составлять 307 kPa.

Рассчитаем полный перепад давления кольца, идущего к блоку 3:

Pа.

Согласно [16] выбираем центробежный консольный насос 1К100-65-200 Ливгидромаш с характеристиками, показанными в таблице 3.2.

Таблица 3.2 — Техническая характеристика насоса

Типо-размер насосаПодача, m3/h (l/s)Напор, mДавление на входе в насос, не более МPaМаксимальная мощность насоса, kWЧастота вращения, rot/minПараметры энергопитанияРод токаU, Vφ, Hz1К100-65-200100 (27,8)500,622,52900Перемен- ный220, 38050

Насосы центробежные консольные типа 1К и агрегаты на их основе предназначены для перекачивания технической воды (кроме морской), а также других жидкостей, сходных с водой по плотности, вязкости, химической активности, с температурой от -10 оС до +105 оС, pH=6 — 9, с содержанием твердых включений не более 1 % по массе, размером не более 0,2 mm.

3.2 Подбор и расчет толщины тепловой изоляции

В современных условиях энергосбережение является важнейшей задачей, связанной с рациональным использованием и сохранением ресурсов планеты. Актуальность этой проблемы наиболее ярко выражена применительно к Республике Молдова, которая не имеет собственных энергетических ресурсов, и, вследствие этого, обязана покупать как сырье (в виде газа и мазута), так и электрическую энергию у соседних стран.

Удручающее состояние теплоснабжения страны определяется низкой эффективностью используемой теплоизоляции оборудования систем теплоснабжения или полным ее отсутствием. Некачественная теплоизоляция является также причиной повреждения трубных и теплообменных поверхностей с последующим образованием свищей и потерей теплоносителя.

наиболее частое повреждение трубопроводов тепловых сетей происходит из-за наружной коррозии, вызванной в основном контактом металла труб с влагой при периодическом или постоянном затоплении каналов грунтовыми или поверхностными водами.

Традиционно при канальной прокладке трубопроводов тепловых сетей в качестве теплоизоляционного материала в теплоизолирующей конструкции используют минеральную вату (наиболее распространенная) и стеклянное волокно в виде матов, плит и цилиндров. существенным недостатком этих теплоизоляционных материалов является их способность к влагопоглощению. Увлажненная тепловая изоляция не только в несколько раз увеличивает величину тепловых потерь через поверхность теплоизоляционной конструкции, но и способствует интенсивному протеканию коррозионных процессов. Трубопроводы тепловых сетей с такой изоляцией исчерпывают свой ресурс всего за 5-7 лет эксплуатации.

Для трубопроводов тепловых сетей подземной бесканальной прокладки применяют преимущественно предварительно изолированные в заводских условиях трубы с гидроизоляционным покрытием, исключающим возможность увлажнения изоляции в процессе эксплуатации. В качестве основного теплоизоляционного слоя в конструкциях теплоизолированных трубопроводов бесканальной прокладки рекомендованы к применению армопенобетон, пенополиуретан (ППУ) и пенополимерминерал. Для сопоставления теплоизоляционных материалов в таблице 3.3 приведены характеристики основных физико-механических свойств наиболее часто используемых теплоизоляционных материалов в системах теплоснабжения.

Проанализировав преимущества и недостатки изоляционных материалов, был сделан выбор в пользу пенополиуретана (ППУ).

К преимуществам теплопроводов с ППУ-изоляцией относят низкий коэффициент теплопроводности пенополиуретана (0,03-0,05 W/(m∙К)), термическую прочность, низкую плотность, низкую паропроницаемость, малое водопоглощение, экологическую безопасность, антикоррозионную защиту, технологичность при изготовлении и при монтаже теплопроводов, долговечность при соблюдении требований монтажа и эксплуатации. Положительный опыт применения пенополиуретановой изоляции имеется в странах Западной Европы, где период эксплуатирования ППУ-изоляции на трубопроводах достигает 30-50 лет.

Таблица 3.3 — Основные свойства теплоизоляционных материалов

НаименованиеПлотность, kg/m3Коэффициент теплопровод- ности, W/(m∙К)Водопоглощение за 24 часаСредний предел прочности при сжатии, МPaПредель-ная темпе-ратура, оСМинеральная вата34…4000,033…0,0583% по объему0,001…0,015300…700Стекловата и стекловолокно13…1400,010…0,0450,030…0,061400Пенополимербетон 4000,075% по объему0,8150Пенополиуретан (ППУ)50…1000,033…0,050,8% по объему0,1…0,22110…130Фенольно-резольные поропласты (ФРП)65…1100,041…0,0430,4…3130…150Жидко-керамические покрытия (ЖКП)4000,00340,03% kg/m2150…500Армопенобетон350…4500,08…0,1614% от массы1,0…2,5300

Также при использовании труб с ППУ-изоляцией следует учитывать, что допустимая температура применения пенополиуретана составляет по разным данным от 110 до 130 оС. Но, учитывая мягкий климат Республики Молдова и температуру теплоносителя (которая достигает 85 оС), можно сделать вывод, что данный вид материала в нашем случае подходит для теплоизоляции трубопроводов.

Толщину изоляции можно определить по формуле Н.Н.Михеевой согласно [17]:

где: — наружный диаметр неизолированного трубопровода, mm;

— температура неизолированной трубы, принимаемый =84 оС;

— коэффициент теплопроводности изоляции, =0,04 W/(m∙K);

q — удельная тепловая потеря 1 m трубопровода, W/m.

максимальная тепловая потеря тепла через изоляцию не должна превышать следующих значений: для =133 mm q=105 W/m; для =76 mm q=76 W/m; для =45 mm q=56 W/m.

Для =133 mm толщина тепловой изоляции составит:

mm.

Для =76 mm толщина тепловой изоляции составит:

mm.

Для =45 mm толщина тепловой изоляции составит:

mm.

Объем изоляции трубопровода рассчитывают по формуле:

,

m3.

3.3 тепловой расчет тепловой сети

Для теплового расчета примем следующие данные:

·температура воды в подающем трубопроводе 85 оС;

·температура воды в обратном трубопроводе 65 оС;

·средняя температура воздуха за отопительный период Республики Молдова +0,6 оС;

Рассчитаем потери неизолированных трубопроводов. Приближенное определение тепловых потерь на 1 m неизолированного трубопровода в зависимости от разности температур стенки трубопровода и окружающего воздуха может быть произведен по номограмме. умножается на поправочные коэффициенты [17]:

где: a — поправочный коэффициент, учитывающий разность температур, а=0,91;

b — поправка на излучение, для d=45 mm и d=76 mm b=1,07,а для d=133 mm b=1,08;

l — длина трубопровода, m.

тепловые потери 1 m неизолированного трубопровода, определенные по номограмме:

для d=133 mm Qном=500 W/m; для d=76 mm Qном=350 W/m; для d=45 mm Qном=250 W/m.

учитывая то, что теплопотери будут как на подающем, так и на обратном трубопроводе, то теплопотери необходимо умножить на 2:

kW.

На теплопотери опор подвесок и т.п. к теплопотерям самого неизолированного трубопровода добавляется 10%.

kW.

Нормативные значения среднегодовых тепловых потерь для тепловой сети при надземной прокладке определяются по следующим формулам [18]:

где: , — нормативные среднегодовые тепловые потери соответственно подающего и обратного трубопроводов участков надземной прокладки, W;

,- нормативные значения удельных тепловых потерь двухтрубных водяных тепловых сетей соответственно подающего и обратного трубопровода для каждого диаметра труб при надземной прокладке, W/m, определяемые по [19];

l — длина участка тепловой сети, характеризующегося одинаковым диаметром трубопроводов и типом прокладки, m;

— коэффициент местных тепловых потерь, учитывающий тепловые потери арматуры, опор и компенсаторов. Расчет теплопотерь изолированных водяных трубопроводов сведен в таблицу 3.4.

Таблица 3.4 — Расчет теплопотерь изолированных водяных трубопроводов

dн, mm, W/m, W/ml, m,W, W1335949926,795,6476413232616,7113,044932231014,042,9

Среднегодовая теплопотеря изолированной тепловой сети составит 49,12 kW/an.

Для оценки эффективности изоляционной конструкции часто пользуются показателем, называемым коэффициентом эффективности изоляции:

где Qг ,Qитепловые потери неизолированной и изолированной труб, W.

Коэффициент эффективности изоляции:

4. экономическая ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТА

4.1 Сравнение вариантов энергоснабжения

На сегодняшний день существует множество аргументов в защиту выбора когенерационных установок.

Мини-ТЭЦ обладают замечательными особенностями: дешевизной электро- и теплоэнергии, близостью к потребителю, отсутствием необходимости в дорогостоящих ЛЭП и подстанциях, экологической безопасностью, мобильностью, легкостью монтажа и многими другими факторами.

Сооружение когенерационных установок <#"justify">предприятия, имеющие собственную мини-ТЭЦ <#"justify">, смогут обеспечить собственные потребности в электроэнергии. При этом не только снизится себестоимость основной продукции предприятия, но и значительно возрастет его энергетическая безопасность, поскольку потери в подаче электроэнергии от центральных энергетических компаний не будут влиять на ход технологического процесса, что очень важно для таких объектов как больница.

Сравним затраты при централизованном теплоэлектроснабжении больницы и в случае работы собственной мини-ТЭЦ.

4.1.1 годовые затраты при централизованном энергоснабжении больницы

Среднегодовая нагрузка на отопление и вентиляцию за отопительный период (166 суток) составит:

MW.

Средняя нагрузка на ГВС, учитывая тепловые потери в сетях, составляют:

MW.

годовое потребление тепла за год составит:

MW∙h,

что составляет 7208 Gcal/an.

годовые затраты на теплоснабжение больницы рассчитываются по формуле:

lei/an,

где Ттепл — тариф на тепловую энергию, lei/Gcal; Ттепл =700 lei/Gcal.

Затраты на потребление тепловой энергии равны:

lei/an.

Среднегодовая нагрузка на электроснабжение составляет 1200 kW. годовое потребление электроэнергии будет равно:

MW∙h.

Годовые затраты на электроснабжение больницы рассчитываются по формуле:

lei/an,

где Тэ.э. — тариф на электроэнергию, lei/kWh; Тэ.э. =1,3 lei/kW∙h.

затраты на потребление электрической энергии равны:

lei/an.

затраты на теплоэлектроснабжение больницы составляют:

lei/an.

Рисунок 4.1 годовые затраты при централизованном энергоснабжении

4.1.2 Годовые затраты при работе мини-ТЭЦ

Годовые затраты на природный газ рассчитываются по формуле [20]:

lei/an,

где Тпр.г. — тариф на природный газ, lei/m3; Тпр.г. =4 lei/m3.

годовые затраты на природный газ равны:

lei/an.

затраты на приобретение оборудования определяются по формуле:

lei.

Стоимость оборудования =13000000 lei.

затраты на монтаж принимаем равными 25% от стоимости оборудования, тогда затраты на приобретение и монтаж оборудования составят:

lei.

Годовые эксплуатационные расходы определяются по формуле:

lei/an,

где — процент от начальной стоимости оборудования, принятый равным 6%.

Годовые эксплуатационные расходы равны:

lei/an.

годовые амортизационные отчисления и отчисления по кредиту определяются уравнением:

lei/an,

где — приведенный расчетный период, при расчетном периоде Т=7 лет (период работы мини-ТЭЦ до первого капитального ремонта) рассчитывается по формуле:

ani,

где i — норма приведения, %, принимаемая равной 10%.

Приведенный расчетный период равен:

an.

годовые амортизационные отчисления и отчисления по кредитам равны:

lei/an.

Производственные затраты определяются уравнением:

lei/an.

lei/an.

Из расчета видно, что в энергетике характеризуется не только положительным эффектом, но и негативных последствий:

-растет цена генерирующего объекта, так как предусматривает для инвестора не только возмещение затрат на строительство, но и прибыль, а также оплату процентов за ;

Из рисунка 4.2 видно, что большую часть (63%) годовых затрат приходится на покупку природного газа. далее по значимости идут амортизационные отчисления, отчисления по кредиту, и последними по объему, но не по значимости, эксплуатационные расходы.

рисунок 4.2 Годовые затраты при работе мини-ТЭЦ

4.1.3 Сравнительный анализ двух вариантов энергоснабжения

Для сравнения вариантов энергоснабжения проанализируем проведенные расчеты. Для удобства сравнения расчеты представим в виде таблицы 4.1. годовые затраты на централизованное теплоэлектроснабжение выше, чем производственные затраты, связанные с работой мини-ТЭЦ.

Суммарные годовые затраты в первом варианте составляют 18710990 lei, во втором 15619600 lei. такая разница в годовых затратах дает возможность не только окупить затраты, связанные с приобретением и монтажом оборудования для мини-ТЭЦ, но и принести Прибыль впоследствии.

Технико-экономическое сравнение вариантов

Наименование показателяВариант 1 (централизованное энергоснабжение)Вариант 2 (мини-ТЭЦ)Расчетный период7 aniНорма приведения10%Среднегодовое потребление тепла7208 GcalСреднегодовое потребление электроэнергии6307000 kW∙hПриведенный расчетный период4,868 ani затраты на приобретение оборудования-16250000 leiГодовые затраты на энергоснабжение13244750 lei/an11513127 lei/anГодовая чистая прибыль-1731623 lei/an

4.2 Окупаемость. Рентабельность проекта. Эффективность

Правильное решение о целесообразности инвестирования того или иного проекта может быть принято при сопоставлении затрат и результатов (прибыли) за рассматриваемый период с учётом риска. При определении целесообразности инвестирования в тот или иной проект обычно используются известные методы бизнесс-планирования, основанные на определении чистого дохода за определенный промежуток времени, внутренней нормы доходности и других показателей финансовой эффективности при заданных ценах.

инвестиционные затраты: Io=16250000 lei.

Годовые затраты на производство без учета затрат на амортизацию и отчисления по кредиту: lei/an (при строительстве мини-ТЭЦ без использования банковских кредитов, например за счет бюджетного финансирования).

За годовую прибыль при эксплуатации мини-ТЭЦ в расчете примем годовые затраты больницы при централизованном теплоэлектроснабжения: VB=13244750 lei/an.

Эффективность (потенциал) проекта оценивается на основе анализа движения денежных средств, то есть суммированием всех ежегодных доходов и расходов по проекту.

На рисунке 4.3 показан поток денежных средств в расчетный период проекта.

Рисунок 4.3 Поток денежных средств

Стрелочка, указывающая вниз, показывает затраты производства, в то время как, стрелочка, указывающая вверх, является прибылью. В расчете условимся, что затраты, как и прибыль, на протяжении 7 лет являются равными между собой. Анализ экономических показателей будет проведен относительно нулевого года. В годовых затратах на производство не учитываем отчисление по кредиту, так как оно учитывается в инвестиционных затратах.

Общие годовые затраты, приведенные к нулевому году, рассчитываются по формуле:

lei.

lei.

Общие годовые доходы, приведенные к нулевому году, рассчитываются по формуле:

lei.

lei.

годовая чистая прибыль, приведенная к нулевому году, рассчитывается по формуле:

lei.

VNA является наиболее полным и наиболее заметным показателем экономической эффективности в условиях рыночной экономики. VNA учитывает фактор времени, повышение цен, технико-экономическую динамику, а также неопределенность и риск. Из того, что показатель VNA представляет годовую чистую прибыль, следует очевидное требование: чистый приведенный доход должен быть неотрицательным.

Общие годовые доходы относительно нулевого года составляют:

lei.

Показатель рентабельности рассчитывается по формуле:

.

Показатель рентабельности представлен отношением общего объема доходов к общему объему расходов за исследуемый период.

Показатель рентабельности равен:

.

Так как IP>1, это означает, что доходы превышают затраты, следовательно, экономическая деятельность предприятия является рентабельной.

Внутреннюю норму рентабельности можно рассчитать с помощью коэффициента RIR. RIR отражает способность проекта приносить Прибыль.

Годовую чистую прибыль также можно рассчитать по формуле:

.

Найдем такое значение нормы приведения i, при которой чистая прибыль станет равной нулю:

при i=10%: lei;

при i=12%: lei;

при i=14%: lei;

при i=16%: lei;

при i=18%: lei;

при i=20%: lei;

при i=24%: lei;

при i=25%: lei;

рисунок 4.4 Диаграмма зависимости VNA от процентной ставки

Диаграмма зависимости годовой чистой прибыли от процентной ставки приведена на рис.4.4. Как следует из рисунка, RIR=24,5%, а это больше процентной ставки i, и означает, что деятельность предприятия будет оставаться прибыльной, пока i не станет равным 24,5%. При i=24,5% затраты и расходы будут равны между собой, чистая прибыль будет равна 0. При i>24,5% деятельность предприятия будет убыточной.

Рассчитаем период окупаемости объекта. Период окупаемости — это время, требуемое для покрытия начальных инвестиций за счет чистого денежного потока, генерируемого инвестиционным проектом. Для определения периода окупаемости найдем такое значение DRa, при котором чистая прибыль станет равной нулю и будет выполняться следующее равенство: lei. Срок окупаемости отражает только один, но очень важный аспект — насколько быстро окупятся инвестиции.

Суммарная чистая Прибыль к каждому году рассчитывается по формуле:

lei.

чистая прибыль к нулевому году составит:

lei.

lei.

Чистая Прибыль к первому году составит:

lei.

lei.

Чистая прибыль ко второму году составит:

lei.

lei.

чистая прибыль к третьему году составит:

lei.

lei.

Чистая Прибыль к четвертому году составит:

lei.

lei

Чистая прибыль к пятому году составит:

lei.

lei.

чистая прибыль к шестому году составит:

lei.

lei.

Чистая Прибыль к седьмому году составит:

lei.

lei.

По результатам расчета можно построить график зависимости чистой прибыли от времени, рисунок 4.5.

По рисунку 4.5 можно найти точку пересечения графика с осью времени, это и будет DRa. таким образом, DRa=4,1 ani, что означает, что реконструкция мини-ТЭЦ окупится через 4,1 лет. Обязательное условие проекта состоит в том, что период окупаемости должен быть меньше длительности проекта. Как видно из расчета, это условие выполняется.

В данной работе проведен сравнительный анализ двух вариантов теплоэлектроснабжения больницы:

централизованное теплоэлектроснабжение и с применением когенерационной установки. Был проведен расчет инвестиций и определены годовые затраты энергоснабжения больницы для двух вариантов. А также был проведен экономический расчет рентабельности, окупаемости и энергоэффективности реконструкции

рисунок 4.5 График зависимости VNA от времени

системы энергоснабжения больницы. Проанализировав данные расчета, можно сделать следующие выводы:

1.Годовые затраты на централизованное теплоэлектроснабжение выше, чем производственные затраты, связанные с работой мини-ТЭЦ. Суммарные годовые затраты в первом варианте составляют 13244750 lei, во втором 11513127 lei.

такая разница в годовых затратах дает возможность не только окупить затраты, связанные с приобретением и монтажом оборудования для мини-ТЭЦ, но и принести Прибыль впоследствии.

.Определен показатель рентабельности равный 1,15, который показывает насколько общая прибыль больше затрат.

.Выполнен расчет внутренней доходности, который показал, что предприятие перестанет приносить прибыль, если процент инфляции станет равным 24,5%, и станет убыточным, если поднимется выше.

.Определен срок окупаемости объекта, который составил 4,1 an.

4.3 Себестоимость энергии, произведенной когенерационной установкой

Экономичность и надежность работы мини-ТЭЦ, а также степень использования установленного оборудования и качество обслуживания и ремонта его оценивается обобщенным показателем — себестоимостью единицы выработанного тепла и электроэнергии. Себестоимость выпускаемой продукции является определяющим показателем хозяйственной деятель предприятия. Поэтому значение величины и структуры себестоимости продукции является необходимым условием для осуществления хозяйственного расчета и снижения себестоимости продукции.

В случае комбинированной выработки тепла и электричества, в расчете себестоимости энергии возникает вопрос о распределении общих затрат на выработку того или иного вида энергии. проблема распределения затрат на выработку электрической и тепловой энергии является старой и не существует единого решения. Таким образом, с течением времени были разработаны разные методы, которые основаны на различных критериях распределения: физический метод, эксергетический метод, экономический метод и другие.

Рассчитаем себестоимость электрической и тепловой энергии с помощью метода остаточных затрат. Для этого воспользуемся уравнением:

lei,

где: сW — себестоимость электроэнергии, lei/(kW∙h);

сQ — cебестоимость теплоэнергии, lei/Gcal.

Для того, чтобы решить это уравнение с двумя неизвестными необходимо иметь, как минимум, еще одно условие. Примем себестоимость электроэнергии равной 0,9 lei/kW∙h.

Тогда можно вычислить себестоимость тепловой энергии:

lei/Gcal,

lei/Gcal,

Сравнительные графики тарифов на электроэнергию и теплоэнергию представлены на рис.4.6. и 4.7.

Из расчета видно, что тарифы на элекроэнергию и теплоэнергию в случае работы мини-ТЭЦ ниже, нежели тарифы, отпускаемые с энергией Termocom и Union Fenosa.

Как видно из результатов расчета, развитие «малой» когенерации в Республике Молдова, предусматривающее строительство мини-ТЭЦ на базе газопоршневых энергоблоков, является экономически выгодным. Помимо низкого тарифа на тепловую энергию это обеспечивает повышение надежности тепло- и электроснабжения городов,

Рисунок 4.6 Тариф на электроэнергию, lei/(kW∙h)

рисунок 4.7 Тариф на теплоэнергию, lei/Gcal

обеспечивает высокую эффективность использования топлива, снижение потерь электрической энергии на транспортировку и трансформацию. В результате, обеспечивается комплексное решение задачи повышения энергетической безопасности Республики Молдова.

5. ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

5.1 Расчет распыления и анализ концентрации вредностей

Вопросы загрязнения атмосферы в последние десятилетия привлекают к себе большое внимание. Контамитанты причиняют большой вред растительному, животному миру и человеческой цивилизации. основным источником загрязнения атмосферы является горение топлива, а в нашем случае природного газа.

Согласно информации Государственной гидрометеорологической службы, зона, в которой находится больница, характеризуется следующими концентрациями вредных веществ:

·Оксид азота NOx — 0,078 mg/m3;

·Оксид углерода СО — 2,9 mg/m3;

·Бензапирена — 0,49∙10-6 mg/m3;

·Пыль — 0,43 mg/m3;

При горении природного газа образуются и выделяются в атмосферу: оксиды азота, оксиды углерода, а также бензапирена. список вредных веществ, выбрасываемых мини-ТЭЦ в воздух атмосферы, класс их опасности и предельно-допустимая концентрация (ПДК) представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 — Вредные вещества, выбрасываемые мини-ТЭЦ

Название веществаКласс опасностиПДК для атмосферного воздуха, mg/m3;Рабочая зонаЖилая зонаобычнаясреднедневнаяОксид азота250,0850,04Оксид углерода42053Оксид серы3100,50,05Бензапирена10,00015-0,000001

Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с дымовыми газами проводим в соответствии с [21].

Проектируемая мини-ТЭЦ использует в качестве топлива природный газ с низшей теплотой сгорания =33,6 MJ/m3, расходом топлива В=1,8∙106 m3/an=24,87 g/s =1,226∙106 t/an, а также составом и характеристикой, представленной в таблице 3.2.

Суммарное количество оксидов азота NOx в пересчете на NO2, поступающих в атмосферу с отработавшими газами, MNOx вычисляется по соотношению:

g/s (t/an),

где: сNOx — концентрация оксидов азота в отработавших газах в пересчете на оксид азота NO2, сNOx=200 mg/m3;

В — расход топлива в камере сгорания; при определении выбросов в граммах в секунду В вычисляется в тыс.m3/h, а при определении в тоннах — тыс.m3;

kn — коэффициент перерасчета, при определении выбросов в g/s kn=0,278∙10-3, а в t/an kn=10-6;

Vсгобъем сухих дымовых газов, m3/kg.топлива, вычисляемый по формуле:

где: — теоретический объем газов, =10,73 m3/m3 топлива;

— теоретический необходимый объем воздуха, =9,57 m3/m3 топлива;

— коэффициент избытка воздуха в отработавших газах, =1,156;

— теоретический объем водяных паров, =2,16 m3/m3.топлива;

m3/m3 топлива.

количество оксидов азота при 100%-ной нагрузке:

g/s.

Количество оксидов азота, выбрасываемых в год:

t/an.

количество оксидов углерода МСО, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами, вычисляется по формуле:

g/s (t/an),

где: q4 — потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива, %.

сСО — выход оксидов углерода при сжигании топлива в эксплуатационном режиме, kg/t или kg/1000∙m3. Определяется по формуле:

где: q3 потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, q3=0,5%;

R — коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную содержанием в дымовых газах продуктов неполного сгорания окиси углерода, для газа принимаем равному 0,5%.

Qir — низшая теплота сгорания газа, kJ/kg,

Выход оксидов углерода при сжигании топлива в эксплуатационном режиме составит:

kg/t.

Таким образом, количество оксидов углерода МСО, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами будет равно:

g/s.

t/an.

Масса выбросов бензапирена рассчитывается по формуле:

g/s (t/an),

где с=0,02∙10-6 g/m3 — концентрация бензапирена в соответствии с nr.03-2/289 c 8.04.92 Министерства Окружающей среды.

Vsобъем сухих дымовых газов при α=1,4, m3/kg:

,

m3/s,

g/s.

g/an.

Расчетные количества выбросов вредных веществ приводятся в таблице 5.3.

Таблица 5.3 — Расчетные количества выбросов

НазваниеРасчетные выбросыПДК, mg/m3g/st/anОксид азота NOx0,1253,6220,085Оксид углерода CO0,314,95Бензапирен. твердое вещество0,15∙10-70,44∙10-610-6

Расчет платы за выбросы производится в соответствии с [22] и приведен в Таблице 5.4.

Таблица 5.4 — Нормативная плата и коэффициент опасности вредных веществ

НаименованиеКоэффициент опасностиНорматив платы, lei/t.Оксид углерода1 18Диоксид азота25Бензапирен10

Расчет платы за загрязнение атмосферного воздуха:

lei,

где: N — нормативная плата за выброс вредных веществ; Ai — коэффициент опасности вредных веществ; Fri — количество выбрасываемых вредных веществ.

Таблица 5.5 — Расчет годовой платы за загрязнение

НазваниеFriN∙AiPi , leiОксид азота3,62218∙25=4501629,9Оксид углерода14,918∙1=18268,2Бензапирен0,44∙10-618∙10000=1800000,1Итого1898,2

Расчет платы за выбросы носит оценочный характер, так как плата за фактические выбросы по существующему положению, как правило, меньше платы за ПВД. В котельной необходимо организовать мероприятия, направленные на охрану атмосферного воздуха, такие как оперативный контроль процесса горения топлива, использование природного газа.

5.2 Охрана труда

Обязанности работника в области охраны здоровья и безопасности труда согласно должностным инструкциям и трудовому кодексу составляют:

а) соблюдать инструкцию по охране здоровья и безопасности труда;

в) применять по назначению полученные средства индивидуальной защиты;

с) осуществлять свою деятельность таким образом, чтобы не подвергать опасности как себя, так и других работников;) не поднимать, не открывать, не передвигать, не уничтожать защитные, сигнализационные и предупреждающие приспособления, не препятствовать применению методов и приемов, уменьшающих или устраняющих действие факторов риска;

е) ставить в известность руководителя о любой технической неисправности или иной ситуации, когда не соблюдаются требования по охране здоровья и безопасности труда;) при возникновении явной угрозы несчастного случая прервать работу самому и незамедлительно сообщить об этом начальнику;) информировать руководство о любом несчастном случае или любом заболевании на рабочем месте😉 соблюдать Правила внутреннего распорядка, не нарушать трудовую дисциплину. На территории станции и на рабочем месте не употреблять спиртные напитки, наркотические вещества. Курить только в специально отведенных и оборудованных для курения местах.

средства индивидуальной защиты: перчатки, ботинки кожаные, каска защитная, куртка на утепленной основе.

Вредные и опасные производственные факторы, их свойства и воздействие на организм человека:

·электрические установки напряжением до 1000 V;

·вращающиеся части механизмов и оборудования; средства малой механизации.

Решающая роль в поражающем действии тока принадлежит его силе и продолжительности действия. При протекании через тело человека переменного тока 8-10 mА в результате непроизвольного сокращения мышц руки пострадавший не может самостоятельно освободиться от проводника тока — это так называемый «неотпускающий ток». При силе тока, протекающего через туловище человека, равной 25-50 mА, возникает мощное сокращение дыхательных мышц. От этого может полностью прекратиться дыхание через несколько минут, если не разомкнуть электрическую цепь (отключением электроустановки или освобождением пострадавшего). Переменный ток силой 50-200 mА и более, проходящий через грудную клетку, представляет реальную угрозу остановки сердца.

действие электрического тока на организм, в отличие от других материальных факторов, носит своеобразный и разносторонний характер. Проходя через организм, электрический ток производит термическое и электролитическое действие, являющиеся обычными физико-химическими процессами, присущими как живой, так и неживой материи. вместе с тем, электрический ток производит и биологическое действие, которое является особым, специфическим процессом, свойственным лишь живой ткани.

Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагрева кровеносных сосудов, нервов, крови. Электролитическое действие тока проявляется в разложении крови и других органических жидкостей, вызывая значительные нарушения их физико-химических составов. Биологическое действие проявляется раздражением и возбуждением живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе дыхательных и деятель органов кровообращения и дыхания.

Это многообразие действий электрического тока может привести к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим ударам.

Электрические травмы представляют собой четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. В большинстве случаев электротравмы можно вылечить и работоспособность пострадавшего восстанавливается полностью или частично. В отдельных случаях, обычно при тяжелых ожогах, травмы могут привести к гибели человека. Различают следующие электрические травмы: электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия, механические повреждения.

электрический ожог — самая распространенная электротравма. Ожоги возникают у большой части (60-65 %) пострадавших от электрического тока, причем почти треть из них сопровождается другими травмами. Ожоги бывают двух видов: токовый (или контактный) и дуговой.

Токовый ожог обусловлен прохождением тока непосредственно через тело человека в результате контакта человека с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую. Токовые ожоги возникают в электроустановках напряжением до 1 kV и являются в большинстве случаев ожогами I или II степени.

Дуговой ожог обусловлен воздействием на тело человека электрической дуги, обладающей высокой температурой (>3500 °С) и большим количеством энергии и, как правило, носит тяжелый характер — ожог III или IV степени. Электрическая дуга может вызвать обширные ожоги тела, выгорание тканей на большую глубину, обугливание и бесследное сгорание больших участков тела.

Электроофтальмия — воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей, которые энергично поглощаются клетками организма и вызывают в них химические изменения. Такое облучение возможно при наличии электрической дуги, которая является источником интенсивного излучения не только видимого света, но и ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.

Механические повреждения возникают в результате резких, непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей.

Электрический удар — это возбуждение живых тканей организма, проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. При электрических ударах исход воздействия тока на организм может быть различным от легкого, едва ощутимого судорожного сокращения мышц пальцев руки до прекращения работы сердца или легких, то есть до смертельного поражения.

Механические травмы — это насильственное воздействие на тело человека машин, механизмов, инструментов и приспособлений (удары, сдавливание). В результате происходит повреждение — ранение любых областей и органов: головы, сердца, крупных сосудов, печени, почек, костей. Механические травмы вызывают острые наружные или внутренние кровотечения. Наружные кровотечения могут быть артериальными, венозными или смешанными. Симптомы наружного артериального кровотечения: образованная жидкой соединительной тканью. Состоит из плазмы и форменных элементов: клеток лейкоцитов и постклеточных структур: эритроцитов и тромбоцитов»>кровь алая, фонтани-рует из центральной части кровеносного сосуда пульсирующей струей. Симптомы венозного наружного кровотечения: кровь темная, вытекает струей из периферической части сосуда.

Наружные кровотечения могут происходить из мелких сосудов, капилляров. Симптомы: кровотечение из неглубоких ран, ссадин кожи; кровь менее темная, чем при кровотечении из вен, но не алая; умеренно фонтанирует из центральной части раны или сочится из поврежденного участка тела.

Внутреннее кровотечение может возникнуть при закрытых травмах головы, живота, груди. Основные симптомы: головокружение и одышка, прогрессирующая слабость и вялость, быстрая утомляемость и сонливость, жажда, шум в ушах и потемнение в глазах. При этом пострадавший беспокоен, черты лица заострены; кожа, слизистые оболочки бледные, сухие, иногда появляется холодный мелкий пот. Нередко наблюдается потеря сознания, обморок; дыхание учащенное, поверхностное, пульс частый, слабый.

Переломы костей. Симптомы: наличие травмы, сильная боль в момент травмы, невозможность продолжать двигаться, деформация конечности в зоне перелома, отек.

Ожоги — это воздействие на тело человека высоких или низких температур, кислот, щелочей, которые вызывают поражение поверхностных и глубоких слоев кожи, мышц, сухожилий и костей. Ожоги делятся на термические и химические.

Отравления возникают при попадании в организм человека сильно действующих ядовитых веществ через кожу, пищеварительный тракт, дыхательную систему человека, и вызывают расстройство в работе организма. Расстройства здоровья могут быть слабые (слабость, сонливость, головокружение, рвота, возбужденное состояние) и сильные — до потери сознания и гибели. сонливость, безразличие и усиленное сердцебиение, тошнота и рвота; в тяжелых случаях возможно возбуждение, нарушение дыхания, расширение зрачков, клиническая смерть.

За нарушение законодательных и нормативных актов по охране здоровья и безопасности труда работник несет дисциплинарную и материальную ответственность, установленную действующим законодательством.

Перед началом работы необходимо проверить соответствие спецодежды выполняемой работе. Перед началом работы необходимо удостовериться в исправности используемых приборов и обеспечить их доставку на рабочее место. Рабочее место в цехе следует выбирать вдали от зоны ремонтных работ, с тем, чтобы исключить травму от падения с высоты посторонних предметов. Проверить изоляцию электропроводов, розеток, убедиться в герметичности приборов и заборных шлангов с целью исключения подсоса наружного воздуха. Убедиться в достаточной освещенности выбранного рабочего места, в случае необходимости подключить дополнительное освещение. Нельзя работать при плохом самочувствии или при сильной усталости. На рабочем месте должны находиться только необходимые приборы, оборудование. Беспорядок на рабочем месте не допустим. При выполнении работ в цехах с действующим энергетическим оборудованием запрещается находиться вблизи люков, лазов, около запорной регулирующей арматуры. Запрещается наступать на оборванные или свешивающиеся провода. В производственных цехах следует передвигаться только по предназначенным для этого проходам, площадкам или лестницам.

При возникновении пожара необходимо немедленно сообщить об этом своему непосредственному руководителю, оперативному персоналу цеха, удалить в безопасное место людей и по возможности горючие вещества, приступить к тушению огня имеющимися средствами пожаротушения.

При землетрясении необходимо уйти подальше от стен с остеклением для предупреждения травмы выбитым стеклом, выйти из-под эстакады и линии электропередачи на открытое место.

При возникновении аварийной ситуации в цехе или при появлении запаха газа следует немедленно покинуть рабочее место.

До расследования несчастного случая рабочий обязан сохранить обстановку такой, какой она была в момент происшествия, если это не угрожает безопасности работающим.

5.3 Техника безопасности

Проектирование, строительство, организация эксплуатации, ремонта, наладки и испытания основного и вспомогательного тепломеханического оборудования, средств механизации и автоматизации технологических процессов должны соответствовать действующим СНиП, Правилам взрывопожаробезопасности топливоподач электростанций, Правилам взрывобезопасности при использовании мазута в котельных установках, Санитарным нормам проектирования тепловых электрических станций и тепловых сетей, Санитарным правилам по организации технологических процессов и санитарно-гигиеническим требованиям к производственному оборудованию, Правилам пожарной безопасности для энергетических предприятий, Противопожарным нормам строительного проектирования промышленных предприятий и населенных мест, правилам Госгортехнадзора, требованиям системы стандартов безопасности труда, Правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей.

Лица, принимаемые на работу по обслуживанию тепломеханического оборудования, должны пройти предварительный медицинский осмотр и, в дальнейшем, проходить его периодически в оговоренные сроки. У лиц, обслуживающих оборудование основных цехов электростанций и тепловых сетей, должна быть сделана об этом запись в удостоверении о проверке знаний.

Весь персонал должен быть обеспечен по действующим нормам спецодеждой, спецобувью и индивидуальными средствами защиты, в соответствии с характером выполняемых работ и обязан пользоваться ими во время работы. Персонал должен работать в спецодежде, застегнутой на все пуговицы. На одежде не должно быть развивающихся частей, которые могут быть захвачены движущимися частями механизмов. Засучивать рукава спецодежды и подворачивать голенища сапог запрещается. Весь производственный персонал должен быть практически обучен приемам освобождения человека, попавшего под напряжение, от действия электрического тока и оказания ему доврачебной помощи.

Уровень освещенности должен соответствовать СНиП. Для освещения помещений, в которые не исключено проникновение горючего газа, должна применяться взрывозащищенная осветительная арматура. В производственных помещениях должны быть выполнены аварийное освещение и сеть освещения на 12 V.

Уровень шума на рабочих местах не должен превышать допустимых значений. Системы вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления должны соответствовать ГОСТ. В организациях, на предприятиях должна проводиться аттестация рабочих по условиям труда.

Концентрация горючего газа в помещении не должна превышать 1/5 нижнего предела его воспламеняемости. должен быть составлен список всех газоопасных мест, помещений с вредными веществами, утверждаемый главным инженером предприятия. У входа в эти помещения должны быть вывешены знаки безопасности, предупреждающие о наличии вредных веществ и об опасности пожара и взрыва.

На территории и в помещениях должны быть необходимые средства пожаротушения, согласно Правилам пожарной безопасности. Курение на территории и в производственных помещениях разрешается только в специально отведенных местах. В производственных помещениях должны быть аптечки, укомплектованные перевязочным материалом и медикаментами. Аптечки должны содержаться в чистоте и порядке, а запас материалов и медикаментов — систематически пополняться. В аптечке должен быть список необходимых материалов и медикаментов и указания по их применению. В производственных помещениях должны быть вывешены плакаты, наглядно иллюстрирующие безопасные методы работы и правила оказания доврачебной помощи.

Все горячие части оборудования, трубопроводы, баки и другие элементы, прикосновение к которым может вызвать ожоги, должны иметь тепловую изоляцию. Температура на поверхности изоляции при температуре окружающего воздуха 25 °С должна быть не более 45 °С. Окраска, условные обозначения, размеры букв и расположение надписей должны соответствовать Правилам устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды и ГОСТ.

Трубопроводы агрессивных, легковоспламеняющихся, горючих, взрывоопасных или вредных веществ должны быть герметичными. В местах возможных утечек (краны, вентили, фланцевые соединения) должны быть установлены защитные кожухи, а при необходимости — специальные устройства со сливом из них продуктов утечек в безопасное место. Элементы оборудования, арматура и приборы, требующие периодического осмотра, необходимо располагать в удобных местах.

Элементы оборудования, расположенные на высоте h > 1,5 m от уровня пола, следует обслуживать со стационарных площадок с ограждениями и лестницами. Лестницы и площадки должны быть ограждены перилами высотой ≥ 1,0 m с бортовым элементом по низу перил высотой ≥ 0,14 m в соответствии с требованиями ГОСТ. Расстояние от уровня площадки до верхнего перекрытия должно быть ≥ 2 m.

Все пусковые устройства и арматура должны быть пронумерованы и иметь надписи в соответствии с технологической схемой. На штурвалах задвижек, вентилей и шиберов должно быть указано направление вращения при открывании или закрывании их.

Движущиеся части производственного оборудования, к которым возможен доступ работающих, должны иметь механические защитные ограждения. Защитные ограждения должны быть откидные (на петлях, шарнирах) или съемные, изготовленные из отдельных секций. Для удобства обслуживания защищенных частей машин и механизмов в ограждениях должны быть предусмотрены дверцы и крышки, которые должны быть снабжены приспособлениями для надежного удержания их в закрытом (рабочем) положении и в случае необходимости сблокированы с приводом машин и механизмов для их отключения при снятии (открытии) ограждения.

Запрещаются пуск и кратковременная работа механизмов или устройств при отсутствии или неисправном состоянии ограждающих устройств. Запрещается производить уборку вблизи механизмов без предохранительных ограждений или с плохо закрепленными ограждениями. Запрещается чистить, обтирать и смазывать вращающиеся или движущиеся части механизмов, а также перелезать через ограждения или просовывать руки за них для смазки и уборки. Запрещается при обтирке наружной поверхности работающих механизмов наматывать на руку или пальцы обтирочный материал.

Запрещается останавливать вручную вращающиеся и движущиеся механизмы.

Прежде чем входить в газоопасное помещение, необходимо произвести анализ воздушной среды на содержание газа в нем. наличие газа должно определяться с помощью газоанализатора взрывозащищенного типа. При обнаружении загазованности помещения входить в него можно только после вентиляции и повторной проверки воздуха в нем на отсутствие газа и достаточность кислорода (≥20 % по объему). Если в результате вентиляции удалить газ не удается, то входить и работать в газоопасном помещении допускается только в шланговом противогазе.

При проведении газоопасных работ должны соблюдаться следующие правила:

— в качестве переносного источника света должны использоваться только светильники взрывозащищенного исполнения. Включение и выключение светильников в газоопасных местах, а также использование открытого огня запрещаются;

инструмент должен быть из цветного металла, исключающего возможность искрообразования. Допускается применение инструмента из черного металла, при этом его рабочая часть должна обильно смазываться солидолом или другой смазкой;

— использование электрифицированных инструментов, а также приспособлений, дающих искрение, запрещается;

— обувь персонала должна быть без стальных подковок и гвоздей, в противном случае необходимо надевать галоши.

При возникновении пожара необходимо вызвать пожарную охрану, удалить в безопасное место людей и, по возможности, горючие вещества, приступить к тушению огня средствами пожаротушения, соблюдая правила техники безопасности, и поставить в известность начальника смены (диспетчера) предприятия, начальника цеха и охрану предприятия. При опасности возникновения несчастного случая персонал, находящийся вблизи, должен принять меры по его предупреждению, а при несчастном случае оказать также доврачебную помощь пострадавшему, сохранив, по возможности, обстановку на месте происшествия. О случившемся должно быть сообщено старшему дежурному (руководителю).

Все газоопасные подземные сооружения должны быть помечены на технологических схемах и маршрутных картах. Газоопасные подземные сооружения должны иметь специальную окраску люков (рекомендуется вторую крышку люка или его цилиндрическую часть окрашивать в желтый цвет).

ВЫВОДЫ

В результате проведенной работы были проведены рассчеты тепловых нагрузок на отопление, горячее водоснабжение и вентиляцию всех зданий комплекса Больницы скорой медицинской помощи по укрупненным показателям и построен график тепловых нагрузок. Суммарная тепловая нагрузка составляет QΣ = 1,77 MW.

более детально рассчитаны системы отопления и вентиляции в операционном блоке, подобраны отопительные приборы, трубы и регулирующие клапаны Danfoss RTD-G для регулирования температуры воздуха в помещении. Для приточно-вытяжной вентиляции были определены необходимые воздухообмены и выполнен их проектный расчет.

Кондиционирование воздуха в операционных кабинетах осуществляется с помощью теплового насоса. В зимнее время приточный воздух будет нагреваться за счет вытяжного, а в летнее, наоборот, охлаждаться. Для эксплуатации теплового насоса был проведен сравнительный анализ хладоносителей, проанализированы и рассчитаны основные характеристики хладагентов: R22, R407C, R134a, R717, R406A, R410A. В результате сравнения технических, эксплуатационных, экологических и санитарных характеристик было отдано предпочтение R407C.

По тепловым и электрическим нагрузкам были выбраны две когенерационные установки одинаковой мощности TEDOM Quanto C770, которые можно установить в бывшем здании котельной. Был произведен расчет процесса горения для используемого природного газа и рассчитаны КПД установок.

Для теплоснабжения комплекса больницы была спроектирована тепловая сеть, проведены тепловые и гидравлические расчеты. Проанализировав преимущества и недостатки изоляционных материалов, был сделан выбор в пользу пенополиуретана (ППУ). По результатам гидравлического расчета, были выбраны диаметры труб и водяной подающий насос 1К100-65-200 Ливгидромаш. Для тепловой сети была рассчитана тепловая изоляция сети и её эффективность . Расчет тепловой изоляции проводился по найденным ранее тепловым потерям неизолированной и изолированной тепловой сети, соответственно равным kW. kW.

В результате экономического расчета был сделан вывод, что реконструкция мини-ТЭЦ является не только окупаемой, но и прибыльной. В ходе работы были определены:

годовая чистая прибыль lei;

-показатель рентабельности равен ;

-внутренняя норма рентабельности RIR=24,5%;

-период окупаемости Dra=4,1 an.

Для работы мини-ТЭЦ были рассчитаны новые тарифы на электричество и тепло, которые значительно ниже тех, по которым сейчас рассчитывается больница: тариф на тепло составил lei/Gcal и на электричество — сW =0,9 lei/(kW∙h). существующие на сегодняшний день тарифы составляют: на тепло lei/Gcal, на электроэнергию — сW =1,3 lei/(kW∙h).

Также были рассчитаны объемы выбросов вредных веществ в атмосферу и годовую плату за них, в размере 1898,2 lei/an.

Приведены основные правила техники безопасности для работников, которые будут обслуживать мини-ТЭЦ и тепловую сеть. Были также рассмотрены принципы охраны труда, необходмые для эксплуатирования теплового и электрического оборудования.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ

1. СанПиН 2.1.3.1375-03 Гигиенические требования к размещению, устройству, оборудованию и эксплуатации больниц, родильных домов и других лечебных стационаров.

. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. часть 1. Отопление, водопровод, канализация. М., Стройиздат, 1976, 327c.

. СНиП 2.04.05-91* Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.

. СНиП 23-01-99* Строительная климатология.

. Техническое описание. Радиаторные терморегуляторы RTD фирмы Danfoss.

. Р. В. Щекин, Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Том 1,2. Киев, Будiвельник, 1976, 352c;

. Рей Д., Макмайкл Д. тепловые насосы. Энергоиздат, 1982, 277c.

. Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике, 112c.

. Ривкин С.Л., Александров А.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. М. Энергия, 1980, 160c.

. Томаров Г.В., Рабенко В.С., Буданов В.А. Мини-ТЭЦ на основе когенерационных технологий, Вестник ИГЭУ, 2008.

. Технические характеристики газового двигателя внутреннего сгорания G 3512, фирмы Caterpillar, USA.

. Газовые двигатели G3600-G3300. руководство по выбору, монтажу и эксплуатации.

. Дьяченко Н.Х. Теория двигателей внутреннего сгорания, Ленинград, 1974, 343c.

. Справочника проектировщика. Проектирование тепловых сетей. Под редакцией инж.А.А.Николаева, М., 1965, 112c.

. СНиП 41-02-2003. тепловые сети.

. Каталог насосов для водоснабжения, теплоэнергетики, сельского хозяйства, жилищно-комунального хозяйства, пищевых и химических производств. Ливгидромаш.

. Справочник теплотехника предприятий черной металлургии. Под редакцией инж.И.Г.Тихомирова, М., 1954, 639c.

. Методические указания по определению тепловых потерь в водяных и паровых тепловых сетях, М., 1985, 84c.

. E.Я.Соколов. Теплофикация и тепловые сети, М., Издательство МЭИ, 2001, 328c.

20. V.Arion, V.Apreutesii, Economia Energeticii, Note de curs, Editura U.T.M, Chişinău 2006, 138c.

21. методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок, РД 34.02.305-98.

. закон. Кобевник В.Ф. Охрана труда, К., Выща школа, 1990, 148c.

.Правила техники безопасности при эксплуатации тепломеханического оборудования электростанций и тепловых сетей. РД 34.03.201-97

Учебная работа. Проектирование мини ТЭЦ для больницы скорой помощи