Меню

Тепловая мощность системы отопления лекция

ТЕМА 4 ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ Тепловой баланс помещения

1 ТЕМА 4 ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ 4.1. Тепловой баланс помещения Составить тепловой баланс помещения это значит выявить все статьи расхода теплоты (теплопотери) и теплопоступления (тепловыделения). В соответствии с [1] система отопления должна компенсировать следующие статьи расхода теплоты: а) теплопотери через ограждения; б) расход теплоты на нагревание холодного наружного воздуха поступающего в помещение через неплотности в строительных ограждениях за счет инфильтрации; в) расход теплоты на нагревание холодных материалов, оборудования и транспортных средств. Тепловой баланс помещения может быть записан в виде уравнения. Пусть в условном помещении будут следующие статьи расхода теплоты и теплопоступления: потери теплоты через ограждения Q, Вт; расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха Q i, Вт; теплопоступления от людей Q л, Вт; теплопоступления от источников искусственного освещения Q о, Вт. При составлении уравнения теплового баланса условно считается, что статьи расхода теплоты отрицательны, а теплопоступления положительны. Для условного помещения уравнение теплового баланса можно записать в следующем виде: Q Q + Q + Q = ± Q, (4.1) i л где Q результирующая теплового баланса, Вт. Если Q получается со знаком «+», то говорят, что тепловой баланс помещения положителен, и отопление его предусматривать не следует, если Q отрицательна, то говорят, что тепловой баланс помещения отрицателен, и необходимо предусматривать отопление. Тепловой баланс составляется для трех расчетных периодов: холодного, переходного, теплого. о

2 Расчетной температурой наружного воздуха для холодного периода года является средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92; для переходного + 8 о С Теплопотери через ограждения В холодный период года в наружных ограждениях помещений имеет место тепловой поток, направленный в сторону более низкой температуры, т.е. из помещения наружу. Этот тепловой поток называется теплопотерями через ограждение. Теплопотери имеют место и через внутренние ограждения, разделяющие отапливаемые и неотапливаемые помещения, или два отапливаемых помещения, если в одном из помещений температура воздуха ниже, чем в другом. В соответствии с [1] теплопотери через внутренние ограждения, которые разделяют отапливаемые помещения, следует учитывать при разности температур в этих помещениях более 3 о С. Потери теплоты через ограждения Q, Вт, определяются по формуле F Q = в ext R Т ( t t )( 1 + β)n, (4.2) где F площадь поверхности теплотеряющего ограждения, м 2 ; t в расчетная температура воздуха в помещении, о С; t ext температура наружного воздуха или температура воздуха в неотапливаемом помещении, или температура воздуха в отапливаемом, но более холодном помещении, о С; β добавочные потери теплоты в долях единицы; n коэффициент, учитывающий положение ограждения по отношению к наружному воздуху, принимается по [4]; R Т сопротивление теплопередаче рассматриваемого ограждения, (м 2 ос)/вт. Площади ограждений определяются по формулам для вычисления площадей плоских геометрических фигур, которые вычисляются с точностью до 0,1 м 2. Линейные размеры ограждений при вычислении площадей принимаются по особым правилам. Эти правила учитывают сложность процесса теплопередачи через элементы ограждений и предусматривают условное

3 увеличение или уменьшение площадей, когда фактические теплопотери могут быть соответственно больше или меньше подсчитанных по принятым простейшим формулам. При вычислении теплопотерь через полы и вертикальные ограждения на высоту до 4м от уровня пола вместо t в в формулу (4.2) подставляется температура в, так называемой, рабочей (обслуживаемой) зоне t р.з, о С. При высоте помещения более 4м при вычислении теплопотерь через потолок вместо t в в формулу (4.2) подставляется температура в, так называемой, верхней зоны t в.з, о С.. При вычислении теплопотерь через вертикальные ограждения на высоту более 4м вместо t в в формулу (4.2) подставляется средняя температура из двух указанных выше температур t ср, о С, вычисляемая по формуле t ср t р.з + t в.з =, (4.3) 2 где t р.з- температура воздуха в рабочей зоне помещения, о С; t в.з- температура воздуха в верхней зоне помещения, о С. Температура воздуха в верхней зоне помещения, о С, может быть определена по формуле tв з = t р з + ( Н ), (4.4). 2 где t р. з — температура воздуха в рабочей зоне, о С; — коэффициент повышения температуры воздуха по высоте помещения, так называемый, температурный градиент, о С /м; Н — высота помещения, м; 2 высота рабочей зоны, м. Величина может быть принята равной: 1. = 0,3 0,7 о С /м — для помещений с незначительными тепловыделениями равными или менее 24 Вт/м 3 ; 2. = 0,7 2 о С /м для помещений со значительными тепловыделениями более 24 Вт/м Добавочные потери теплоты. Определение теплопотерь на нагревание инфильтрующегося воздуха

4 Добавочные потери теплоты учитывают влияние на теплопотери факторов, которые не были учтены формулой для подсчета основных теплопотерь через ограждение. Добавочные потери теплоты исчисляются в долях единицы. Различают следующие виды добавочных теплопотерь: а) на ориентацию ограждения по сторонам света, которая учитывает интенсивность облучения солнцем ограждений имеющих разную ориентацию по сторонам света, принимаются при расчете теплопотерь в помещениях любого назначения, при подсчете теплопотерь через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад 0,1, на юговосток и запад 0,05, на юг и юго-запад 0. б) на наличие в помещение двух или более наружных стен имеющих разную ориентацию по сторонам света, которые учитывают понижение радиационной температуры в помещениях с развитой поверхностью наружных ограждений, в общественных, административных, бытовых и производственных помещениях при подсчете теплопотерь через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна 0,05. в) на нагревание холодного воздуха поступающего через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами при высоте зданий Н, м, от средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты: 0,2 Н для тройных дверей с двумя тамбурами между ними; 0,27 Н для двойных дверей с тамбуром между ними; 0,34 Н для двойных дверей без тамбура; 0,22 Н для одинарных дверей. г) на нагревание холодного воздуха поступающего через наружные ворота, не оборудованные воздушными и воздушно-тепловыми завесами, 3 при отсутствии тамбура и 1 при наличии тамбура у ворот. д) в помещениях (при типовом проектировании) через стены, двери и окна обращенных на любую из сторон света 0,08 при одной наружной стене и 0,13 в угловых помещениях, а во всех жилых помещениях 0,13 независимо от количества наружных стен. Примечание: Для летних и запасных наружных дверей, и ворот добавочные потери теплоты по перечислениям в) и г) не следует учитывать. Определение теплопотерь на нагревание инфильтрующегося воздуха приведено в методических указаниях к проведению практических занятий (Пример 1).

5 4.4.Теплопотери на нагревание холодных материалов Потери теплоты на нагревание холодных материалов поступающих в помещение снаружи Q, Дж, за время Z, с, определяется по формуле ( t t ) В Q = c G, (4.5) в где с массовая теплоемкость материала Дж/кг о С; G количество материала нагревающееся в помещении в кг, за время Z, с; t в температура воздуха в помещении, о С; t м температура поступающего в помещение материала, о С; В коэффициент учитывающий интенсивность поглощения теплоты материалом во времени. Температура материала принимается для металлов и изделий из них равной температуре наружного воздуха, расчетной для проектирования отопления. Для прочих несыпучих материалов на 10 о С выше температуры наружного воздуха. Для сыпучих материалов на 15 о С выше температуры наружного воздуха. Значение коэффициента В можно определить по графику в зависимости от критерия Фурье F o (рис. 4.1). м Рис.4.1. График определения значения коэффициента В Величина критерия Фурье F o определяется по формуле F o Ζ =, (4.6) c G R

Читайте также:  Мощность шуруповерта для металла

6 где Z время нагревания материала в помещении, о С; с массовая теплоемкость материала Дж/кг о С; G количество материала нагревающееся в помещении в кг; R полное сопротивление теплопередаче от воздуха помещения к материалу, о С/Вт. Величина R определяется по формуле G R = λ ρ F α П, (4.7) F где G количество материала нагревающееся в помещении в кг; λ коэффициент теплопроводности материала, Вт/ м ос; ρ плотность материала, кг/м 3 ; F площадь поверхности нагретого материала, м 2 ; α П коэффициент теплообмена на поверхности материала, Вт/ м 2 ос Теплопоступления в помещения Наиболее распространенными видами теплопоступлений в помещение являются теплопоступления от людей, источников искусственного освещения, солнечной радиации, различных нагретых поверхностей. При подсчете теплопоступлений используют закономерности известные из курса «Тепормассообмен». При определении теплопотерь через ограждения жилых комнат и кухонь жилых зданий, в соответствии с [1], необходимо учитывать так называемые бытовые тепловыделения Q быт., Вт, величину которых можно определить по следующему выражению Q быт. = 21 Fп, (4.8) где 21 усредненный показатель бытовых тепловыделений для жилых комнат и кухонь, Вт/м 2, принимается в соответствии с рекомендациями [1]; F п — площадь пола рассматриваемого помещения, м 2. Под бытовыми теплопоступлениями понимаются теплопоступления в жилые комнаты и кухни от находящихся в них людей, искусственных источников освещения, радио- и телеаппаратуры, газовых и электрических плит, компьютерной техники и т.п.

7 Показатель 21 Вт/м 2 имеет тенденцию к увеличению, поскольку жилые комнаты, кухни насыщаются все большим количеством разнообразной бытовой техники. Подобным образом допускается определять теплопоступления для помещений, которые характеризуются одинаковыми видами и одинаковой интенсивностью теплопоступлений Дежурное отопление Под дежурным отоплением понимается отопление, которое устраивается в помещениях когда они не используются и в нерабочий период. Необходимость поддерживать в помещении некоторые положительные температуры вызвано главным образом наличием гидравлического хозяйства, то есть водопровода, который может замерзнуть. При дежурном отоплении в помещении поддерживается температура воздуха 5 о С. При обосновании эта температура может быть и выше. Нормируемая температура должна быть восстановлена к началу использования помещения или началу работы. В качестве системы дежурного отопления рекомендуется использовать основные, то есть функционирующие в рабочий период системы отопления при уменьшении их теплопередачи тем или иным способом. Самостоятельные системы дежурного отопления допускается проектировать при экономическом обосновании. В неотапливаемых зданиях для поддержания температуры воздуха, соответствующей технологическим требованиям, в отдельных помещениях, а также на временных рабочих местах при наладке и ремонте оборудования следует предусматривать местное отопление Теплопотери через полы на грунте и заглубленную часть стен Передача теплоты через полы на грунте является сложным процессом. Тепловой поток преодолевает сопротивление конструкции пола, грунта и передается наружному воздуху за пределами рассматриваемого помещения, температура поверхности пола, примыкающего к наружным стенам более низкая, чем температура поверхности пола в глубине помещения и через участки полов примыкающих к наружным стенам передается большая часть теплоты, а в грунте, под полом формируется сложное трехмерное температурное поле.

8 Учитывая сложность точных решений при определении теплопотерь применяется приближенная методика расчета. Особенностью ее является применение так называемых условных термических сопротивлений R усл, (м 2 ос)/вт. Действительно если через пол на грунте теряется некоторое количество теплоты Q, Вт, то можно всегда подобрать такое условное термичексое сопротивление, которое покажет ту же потерю теплоты, если пол с нижней стороны будет соприкасаться не с грунтом, а с наружным воздухом. В этом случае можно применить известную формулу для подсчета теплопотерь через ограждения F Q = ( tв tн ) ( 1+ β) n, (4.9) R усл где F расчетная площадь ограждающей конструкции, м 2 ; R усл условное сопротивление теплопередаче, (м 2 ос)/вт; t н расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года, о С; β добавочные потери теплоты; n коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху; t в расчетная температура воздуха в помещении, о С. С учетом того, что добавочные теплопотери β для полов на грунте равны 0, а коэффициент n =1, формулу (4.9) можно записать в следующем виде: F Q= ( td tн ). (4.10) R усл Особенностью расчета теплопотерь через полы на грунте является то, что теплопотери вычисляются по зонам. Зона это полоса шириной 2 м, параллельная линии наружной стены. Зон всего 4 (I я, II я, III я, IV я и остальная площадь пола). Отсчет зон (рис.4.2.) начинается одновременно от всех наружных стен вглубь помещения. Поверхности участков полов примыкающих к углам наружных стен в пределах первой зоны вводятся в расчет дважды, то есть по направлениям обеих стен образующих угол. Правило исчисления линейных размеров при определении площадей поверхностей сохраняется таким же, как и в случае других конструктивных решений.

9 Величины условного сопротивления теплопередаче неутепленных полов не считаются, а принимаются равными: R усл = 2,1 для первой зоны; R усл = 4,3 для второй зоны; R усл = 8,6 для третьей зоны; R усл = 14,2 для четвертой зоны и оставшейся площади пола. Рис. 4.2.Разбивка заглубленных частей наружных стен и пола углового подвального помещения на I-IV расчетные зоны: 1-земля; 2-наружная стена; 3-перекрытие; 4-окно; 5-пол Неутепленными считаются полы если в их конструкции нет ни одного материального слоя с коэффициентом теплопроводности λ 10 Аналогично подсчитываются теплопотери через стены расположенные ниже уровня земли. Отсчет зон начинается при этом от уровня поверхности земли, а полы считаются продолжением стен Тепловой поток системы отопления Под тепловым потоком системы отопления понимается максимальная тепловая мощность системы отопления, то есть тепловая мощность системы отопления с учетом так называемых бесполезных (но неизбежных) потерь теплоты. Тепловой поток системы отопления Q t, Вт, может быть подсчитан по следующей формуле Q t = Q 1 β 1β2 + Q2, (4.13) где Q1 — часть расчетных потерь теплоты, Вт, зданием возмещаемых отопительными приборами данного типа; β1- коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет скругления сверх расчетной величины, принимаемый в зависимости от шага номенклатурного ряда отопительных приборов по [1]; β 2 — коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами, расположенными у наружных ограждающих конструкций, принимаемый в зависимости от вида отопительного прибора и способа его установки по [1]; Q — дополнительные потери теплоты при остывании теплоносителя в 2 подающих и обратных магистралях, проходящих в неотапливаемых помощениях, Вт, определяемые расчетом. Под номенклатурным рядом отопительных приборов понимается перечень типоразмеров отопительных приборов данного типа. Например, для секционного чугунного радиатора номенклатурный ряд представляет собой: односекционный отопительный прибор, двухсекционный отопительный прибор, трёхсекционный отопительный прибор и так далее. Под шагом номенклатурного ряда отопительных приборов понимается разность номинальных тепловых потоков двух соседних типоразмеров отопительных приборов рассматриваемого номенклатурного ряда отопительных приборов. Дополнительные потери теплоты отопительными приборами, расположенными у наружных ограждающих конструкций, а также за счет осты-

11 вания теплоносителя в трубопроводах, проложенных в неотапливаемых помещениях, в сумме следует принимать не более 7% теплового потока системы отопления. На стадии проектирования системы отопления, когда диаметры трубопроводов, проложенных в неотапливаемых помещениях еще неизвестны, дополнительные потери теплоты за счет остывания теплоносителя в них допускается учитывать путем введения повышающего коэффициента K 1,03 [2]. В этом случае формула (4.13) примет вид Q t 1 1 β 2 = Q β К, (4.14) где 1 Q, 1 β, 2 β — то же, что и в формуле (4.13). Под номинальным тепловым потоком отопительного прибора понимается тепловой поток отопительного прибора при, так называемых, «стандартных» условиях. Под стандартными условиями понимаются: барометрическое давление равное Па, температурный напор равный 70 С и расход воды через отопительный прибор равный 0,1 кг/с. Номинальный тепловой поток отопительного прибора определяется при испытаниях отопительных приборов, проводимых на специальных установках с целью получения теплотехнических характеристик отопительных приборов.

Читайте также:  Мощность электродвигателя кухонной вытяжки

Источник



Тепловая мощность системы отопления.

Система отопления предназначена для создания в помещении в холодное время года температурного режима, соответствующего комфортным условиям.

Для проектирования системы отопления необходимо определить его тепловую мощность. Она определяется как разность между тепловыми потерями и тепловыми поступлениями помещения (тепловой баланс).

5.1.2 Потери тепла через ограждающие конструкции.

Ограждающими конструкциями называются такие части здания, которые ограждают внутренний объем здания от наружного воздуха. Наружные стены (НС), пол (ПЛ), потолок верхнего этажа (ПТ), окна (О), двери (Д) и т.п.

5.1.3 Для определения потерь отдельными помещениями и зданием в целом необходимо иметь следующие исходные данные:

— планы этажей и характерные разрезы по зданию со всеми строительными размерами;

— выкопировку из генплана с обозначением сторон света и розы ветров;

— назначение каждого помещения;

— конструкцию всех наружных ограждений, обоснованную теплотехническим расчетом (теплотехнический расчет наружных стен, пола, потолка студент выполняет самостоятельно).

5.1.4 Все отапливаемые помещения на планах следует обозначать порядковыми номерами (начиная с №01 и далее – помещения подвала; с №101 и далее – помещения первого этажа; с №201 и далее – помещения второго этажа и т.д.). Нумеруют помещения слева направо и сверху вниз. Лестничные клетки нумеруются отдельно заглавными буквами или римскими цифрами.

5.1.5 Тепловые потери помещений через ограждающие конструкции разделяются условно на основные и добавочные. Их определяют, суммируя потери через каждое отдельное ограждение с округлением до 10 Вт по формуле:

Где, – расчетная площадь ограждения, м;

R – общее сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, м 2 /Вт о С;

– расчетная температура внутри помещения, о С (приложение 20);

– расчетная температура наружного воздуха, о С (приложение 8 [13]);

– добавочные потери в долях от основных потерь;

– коэффициент теплопередачи данной ограждающей конструкции, равный = 1/Ro , Вт о С/м 2 .

5.1.6 Измерение площади поверхности наружного ограждения F, м 2 , производят по чертежам плана и разреза здания. План типового этажа и разрез здания выполняют в пояснительной записке в одну линию с указанием проёмов в наружных ограждениях и всех размеров.

Величину F для потолков и полов определяют по размерам между осями внутренних стен и от внутренней поверхности наружных стен, для окон и дверей – по наименьшим размерам строительных проемов в свету. В настоящей проекте принять F окна = 3,0 м 2 , F двери = 4,0 м 2

Высоту стен первого этажа принимают при не отапливаемом подвале от уровня нижней поверхности конструкции пола первого этажа до уровня чистого пола второго этажа. Высоту стен второго этажа – от уровня чистого пола второго этажа до уровня чистого пола третьего этажа и т.д. Высоту стен верхнего этажа принимают от отметки чистого пола верхнего этажа до верха утепляющего слоя чердачного перекрытия.

Длину наружных стен не угловых помещений определяют по размерам между осями внутренних стен, а угловых помещений – по размеру от внешних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен.

Теплопотери через наружные ограждения (Q, Вт), определяют для каждого помещения. Для этого подсчитывают теплопотери через каждую наружную ограждающую конструкцию, имеющуюся в этом помещении, а именно: через наружные стены (НС), пол (Пл), потолок (Пт), двойные окна (ДО), двойную дверь (ДД). Потери через пол определяют только для первого этажа, через потолок – для помещений верхнего этажа. Для лестничной клетки определяют потери через стены, пол, окна, дверь и потолок. Высоту наружной стены лестничной клетки принимают от уровня отмостки до верха карниза здания.

При подсчете площадей ограждающих конструкций линейные размеры принимают с погрешностью до 0,1 м, а величины площадей – 0,1 м 2 . Теплопотери подсчитываются с точностью до 10 Вт.

Теплопотери между внутренними помещениями определяются, если разность нормируемых расчётных температур более 3 0 С. В жилых зданиях не определяются.

5.1.7 Приведенное сопротивление (Rо) ограждающих конструкций принимают исходя из санитарно-гигиенических условий по формуле 5.6 и условий энергосбережения по таблице 1б * [12]. Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) определять по формуле:

ГСОП = (tв – tот.п.)∙Zот.п. (5.2)

где – tв– температура воздуха внутри помещения, принимаемая по нормам проектирования. Приложение 14, 15, 16.

tот.п. и Zот.п. – средняя температура, о С, и продолжительность отопительного периода.

Приведенное сопротивление должно быть не менее значения требуемого сопротивления Rо тр , определяемого по формуле:

где tн Б –расчетная зимняя температура наружного воздуха, принимаемая по таблице приложения 8 [13] параметры Б.

n –коэффициент ,принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху по таблице 3 * [12].

– нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждения, принимаемый по таблице 2 * [12].

— коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по таблице 4* [12].

По заданию стена многослойная: конструктивный слой, штукатурка и изоляция. Толщина конструктивного слоя для всех одинаковая 0,51 или 0,64 м (окончательно уточняется преподавателем при выдаче задания). Толщина слоя штукатурки 0,02 м. Необходимо подобрать толщину слоя изоляции.

Термическое сопротивление R, м 2 * 0 С/Вт одного слоя многослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле:

где δ- толщина слоя, м;

λ- расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/м* 0 С, принимаемый по приложению 3 * [12] в зависимости от условий эксплуатации наружного ограждения.

Термическое сопротивление Rк многослойной ограждающей конструкции следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

где R1, R2, …. , Ri – термическое сопротивление отдельных слоев, определяемые по формуле (7.7).

Сопротивление теплопередаче R, м 2 * 0 С/Вт ограждающей конструкции следует определять по формуле:

где αв – что и в формуле (5.3);

Rк – термическое сопротивление, определяемое по формуле (5.5) или (5.6);

αн – коэффициент теплопередачи (для заданных условий) наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по таблице 6 * [12].

Коэффициент теплопередачи К, В/м 2 * 0 С, определяют по формуле:

Для определения условий эксплуатации необходимо:

— по таблице 1 стр.2 [12] принять влажностной режим внутри помещения в зависимости от температуры и влажности внутреннего воздуха,

— определить по приложению 1* стр.17 [12] зону влажности места застройки,

— по приложению 2 стр.17 [12] определить условия эксплуатации ограждения (А или Б).

5.1.8 Добавочные потери тепла β через ограждающие конструкции принимаются в долях от основных потерь. В жилых и общественных зданиях:

а) через стены, окна, двери обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад принимается в размере 0,1; на юго-восток и запад – в размере 0,05;

б) через наружные двери не оборудованные воздушными и воздушно-тепловыми завесами, при высоте здания Н, м от отмостки до верха карниза:

0,27*Н – при двойных дверях с тамбуром между ними;

0,34*Н – при двойных дверях без тамбура;

0,22*Н – при одинарных дверях.

5.2 Определение толщины изоляционного слоя, требуемого термического сопротивления основных ограждений.

Определяем приведенное общее требуемое термическое сопротивление наружной стены по таблице 1б * [12] и по формуле (5.6). Принимаем для дальнейших расчетов наибольшее значение R тр . Подставляем это значение в формулу (5.6), учитывая, что

(5.8)
(5.9)

В этом уравнении часть величин дана, часть величин определяется из таблиц, кроме толщины изоляционного слоя (δизл), которое определяется из эмпирического уравнения

Пользуясь таблицей 1б * и формулой (1.6) определим требуемое термическое сопротивление пола, потолка, окон и дверей.

Читайте также:  Мощность океанического слоя земной коры

Источник

Тепловой баланс помещений. Расчёт баланса тепла помещений и определение тепловой мощности системы отопления

Тепловой баланс помещений [1, с.103-106]

Система отопления предназначена для создания в холодный период года в помещениях здания заданной температуры воздуха, соответствующей комфортным условиям и отвечающей требованиям технологического процесса. Тепловой режим в зависимости от назначения помещений может быть как постоянным, так и переменным.

Постоянный тепловой режим должен поддерживаться круглосуточно в течение всего отопительного периода в зданиях: жилых, производственных с непрерывным режимом работы, детских и лечебных учреждений, гостиниц, санаториев и т.д. теплообмен фурье отопление вентиляция

Переменный тепловой режим характерен для производственных зданий с одно- и двухсменной работой, а также для ряда общественных зданий (административные, торговые, учебные и т.п.) и зданий предприятий обслуживания населения. В помещениях этих зданий необходимые тепловые условия поддерживают только в рабочее время. В нерабочее время используют либо имеющуюся систему отопления, либо устраивают дежурное отопление, поддерживающее в помещении пониженную температуру воздуха. Если в рабочее время теплопоступления превышают потери теплоты, то устраивают только дежурное отопление.

Для решения вопроса о необходимости устройства и мощности системы отопления сопоставляют величины теплопотерь (расхода теплоты) и теплопоступления в расчётном режиме (при максимальном дефиците теплоты). Если теплопотери окажутся больше тепловыделений, то требуется отопление помещений.

Тепловая мощность системы отопления для компенсации теплонедостатка в помещении определяется из выражения:

где: Q со – теплонедостаток, т.е. расчётная мощность системы отопления, Вт;

SQ пот – суммарные тепловые потери помещениями, Вт;

SQ пост – суммарные теплопоступления в помещения, Вт.

Если в здании (обычно производственном) SQ пост>SQ пот, то отапливать помещение не нужно, а теплоизбыток устраняется, например, работой приточной вентиляции.

В общем случае потери теплоты определяются следующим образом:

где: Q огр – теплопотери через наружные ограждающие конструкции, Вт;

Q и – теплопотери на нагревание инфильтрующегося воздуха, Вт;

Q мат – теплопотери на нагревание материалов и транспорта, поступающих в помещение, и имеющих температуру ниже температуры воздуха в помещении, Вт;

Q проч – прочие неучтённые теплопотери, Вт.

Теплопоступления в помещение в общем случае определяются по формуле:

где: Q об – теплопоступления от технологического оборудования, Вт;

Q мат – теплопоступления от материалов и транспорта, поступающих в помещение, и имеющих температуру выше температуры воздуха в помещении, Вт;

Q быт – бытовые тепловыделения, Вт;

Q эл – теплопоступления от электрооборудования и освещения, Вт;

Q чел – теплопоступления от людей, Вт;

Q ср – теплопоступления за счёт солнечной радиации, Вт;

Q проч – прочие неучтённые теплопоступления, Вт.

Для помещений конкретных зданий выражения (3.2) и (3.3) упрощаются, так как не всегда имеются все виды теплопотерь и теплопоступлений, вошедших в эти выражения.

Так, для комнат и кухонь жилых зданий учитывают только теплопотери через ограждающие конструкции и потери, связанные с нагреванием инфильтрующегося воздуха, а также бытовые тепловыделения.

Определение тепловой мощности системы отопления [6, приложение 12]

В соответствии с требованиями приложения 12 [6] расчётная тепловая мощность, кВт, системы отопления должна определяться по формуле:

где: Q 1 – расчётные тепловые потери здания, кВт, определяемые по формуле:

где: Q а — тепловой поток, кВт, через ограждающие конструкции;

Q в — потери теплоты, кВт, на нагревание инфильтрующегося воздуха.

Величины Q а и Q в рассчитываются для каждого отапливаемого помещения.

b 1 – коэффициент учёта дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счёт округления сверх расчётной величины, принимаемый по таблице 1 приложения 12 [6];

b 2 – коэффициент учёта дополнительных потерь теплоты отопительными приборами, расположенными у наружных ограждений при отсутствии теплозащитных экранов, принимаемый по таблице 2 приложения 12 [6];

Q 2 – потери теплоты, кВт, трубопроводами, проходящими в не отапливаемых помещениях;

Q 3 — тепловой поток, кВт, регулярно поступающий от освещения, оборудования и людей, который следует учитывать в целом на систему отопления здания. Для жилых домов величину следует учитывать из расчёта 0,01 кВт на 1м 2 общей площади.

Теплопотери через ограждающие конструкции [1, с.106-112]

Тепловой поток Q а, кВт, рассчитывается для каждого элемента ограждающей конструкции по формуле:

где: А – расчётная площадь ограждающей конструкции, м 2 .

Площади отдельных ограждений измеряются по планам и разрезам здания в соответствии с рис. 4.1 и 4.2.

Для подсчёта площадей ограждающих конструкций линейные размеры их принимаются с погрешностью до ±0,1 м, а величины площадей округляются с погрешностью ±0,1 м 2 . Потери теплоты через полы, расположенные на грунте или на лагах, из-за сложности точного решения задачи определяются на практике упрощённым методом – по зонам-полосам шириной 2 м, параллельным наружным стенам (см. рис. 4.2).

R – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м 2 °С/Вт, которое определяется согласно требованиям СНиП II-3-79** (кроме полов на грунте). Для полов на грунте и стен, расположенных ниже уровня земли, сопротивление теплопередаче определяется согласно п.3 приложения 12 [6].

t в – расчётная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая согласно требованиям норм проектирования зданий различного назначения с учётом повышения её в зависимости от высоты помещения;

t н – расчётная температура наружного воздуха, °С, принимаемая по данным приложения 8 [6], или температура воздуха смежного помещения, если его температура более чем на 3°С отличается от температуры помещения, для которого рассчитываются теплопотери;

n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху и определяемый по СНиП II-3-79**;

b – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь, учитываемые:

а) для наружных вертикальных и наклонных ограждений, ориентированных на направления, откуда в январе дует ветер со скоростью, превышающей 4,5 м/с с повторяемостью не менее 15% (согласно СНиП 2.01.01.-82) в размере 0,05 при скорости ветра до 5 м/с и в размере 0,10 при скорости 5 м/с и более; при типовом проектировании добавочные потери следует учитывать в размере 0,10 для первого и второго этажей и 0,05 – для третьего этажа;

б) для наружных вертикальных и наклонных ограждений многоэтажных зданий в размере 0,20 для первого и второго этажей; 0,15 – для третьего; 0,10 – для четвёртого этажа зданий с числом этажей 16 и более; для 10-15-этажных зданий добавочные потери следует учитывать в размере 0,10 для первого и второго этажей и 0,05 – для третьего этажа.

Теплопотери на нагрев инфильтрующегося воздуха [1, с.112-114]

Потери тепла на нагрев инфильтрующегося воздуха Q в, кВт, рассчитываются для каждого отапливаемого помещения, имеющего одно или большее количество окон или балконных дверей в наружных стенах, исходя из необходимости обеспечения подогрева отопительными приборами наружного воздуха в объёме однократного воздухообмена в час по формуле:

где: А п – площадь пола помещения, м 2 ;

h – высота помещения от пола до потолка, м, но не более 3,5.

Потери тепла Q в, кВт, на нагревание наружного воздуха, проникающего во входные вестибюли (холлы) и лестничные клетки через открывающиеся в холодное время года наружные двери при отсутствии воздушно-тепловых завес следует рассчитывать по формуле:

где: Н – высота здания, м;

P – количество людей, находящихся в здании;

B – коэффициент, учитывающий количество входных тамбуров. При одном тамбуре (две двери) B=1,0, при двух тамбурах (три двери) B=0,6.

Потери тепла Q 2, кВт, трубопроводами, проходящими в не отапливаемых помещениях, следует определять по формуле:

где: l – длины участков теплоизолированных трубопроводов различных диаметров, прокладываемых в не отапливаемых помещениях, м;

q – нормированная линейная плотность теплового потока теплоизолированного трубопровода, принимаемая по п. 3.23 [6].

Источник