3. Тепловое потребление

В системах теплоснабжения теплота расходуется на отопление зданий, нагревание приточного воздуха в установках вентиляции и кондиционирования воздуха, горячее водоснабжение, а также технологические процессы промышленных предприятий.

Вся тепловая нагрузка по продолжительности действия делится на сезонную и круглогодичную.

Тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию зависит от температуры наружного воздуха и других климатологических характеристик района строительства (солнечной радиации, скорости ветра, влажности воздуха). Если температура наружного воздуха равна или выше температуры в отапливаемом здании, то теплота на отопление и вентиляцию не требуется.

Таким образом, в системах отопления и вентиляции теплота расходуется не непрерывно в течение года, а только при низких температурах наружного воздуха, т.е. эти виды нагрузок относятся к сезонным.

Теплота на нужды горячего водоснабжения и технологию промышленных предприятий расходуется непрерывно в течение года и мало зависит от температуры наружного воздуха. Поэтому тепловые нагрузки на горячее водоснабжение и технологию промпредприятий считают круглогодичными. Только некоторые технологические процессы (сушка зерна, фруктов, консервирование с/х продуктов и т.д.) связаны с сезонным потреблением теплоты.

3.1. Определение часовых расходов теплоты

1. Часовой расход теплоты на нужды отопления. Особенностями сезонной отопительной нагрузки являются: ; годовая нагрузка на отопление в зависимости от метеорологических особенностей текущего года имеет значительные колебания; изменения нагрузки на отопление в течение суток незначительно за счет теплоустойчивости наружных ограждений.

1. При проектировании систем теплоснабжения для существующих городов рачетные данные следует принимать из проектов отопления. Однако использовать проектную документацию удается не всегда, т.к. в большинстве случаев проекты не сохраняются. Если проекты отсутствуют, то расход теплоты на отопление определяют по укрупненным показателям.

2. По СНиПу 2.04.07-86* «Тепловые сети»:

, Вт, (3.1)

где q_о – укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей жилой площади, принимается по приложению 2, Вт/м²;

F – общая площадь жилых зданий, определяется по СНиПу “Планировка и застройка…..”, м²;

К₁ = 0,25 – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий.

Тепловые потоки на отопление промышленных предприятий определяются по укрупненным ведомственным нормам.

3. По справочнику:

, Вт, (3.2)

где q_о – удельная тепловая характеристика здания, равная средним потерям теплоты 1 м³ здания при и t_н = -30 ºС, , Вт/м³, для различных типов зданий дается в таблицах (здания правильной формы). Для нетиповых зданий удельную тепловую характеристику с учетом конструкции здания и теплотехнических свойсв ограждения можно определить по формуле профессора Ермолаева:

, (3.3)

где Р, Н – соответственно периметр и высота здания, м;

К_ст, К_о, К_пл, К_пт – коэффициенты теплопередачи соответственно стены, окна, пола, потолка, Вт/м²·ºС;

β_о – коэффициент остекления наружных стен;

ψ, φ – поправочные коэффициенты к расчетной разности температур пола и потолка;

а – поправочный коэффициент для расчетных температур наружного воздуха, отличных от –30 ºС.

, ºС	- 10	- 20	- 30	- 40
а	1,2	1,1	1,0	0,9

V – объем здания по наружному обмеру, м³;

t_в, t_но – расчетные температуры соответственно внутреннего и наружного воздуха, ºС;

μ – коэффициент инфильтрации, учитывающий долю расхода теплоты на подогрев наружного воздуха, поступающего в помещение через неплотности:

, (3.4)

где b – постоянная инфильтрации, учитывающая коэффициент остекления наружных стен и конструкцию оконных проемов, , с/м: - для жилых и общественных зданий с двойным остеклением; - для промышленных зданий;

Н – высота здания, м;

g = 9,81 м²/с – ускорение силы тяжести;

; ;

ν – скорость ветра в холодный период года, м/с.

Значение коэффициента μ для промышленных зданий:

при h ≤ 4,5 м μ = 0,15 – двойное остекление,

μ = 0,25 – одинарное остекление;

при h > 4,5 м μ = 0,25 – двойное остекление,

μ = 0,35 – одинарное остекление.

2. Часовой расход теплоты на нужды вентиляции.

1. По СНиПу 2.04.07-86* «Тепловые сети»:

Для общественных зданий:

, Вт, (3.5)

где К₂ – коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий: 0,4 – для зданий постройки до 1985 года; 0,6 – для зданий постройки после 1985 года.

2. По справочнику (по укрупненным характеристикам):

, Вт, (3.6)

где q_в – удельный расход на вентиляцию, определяемый по таблицам, Вт/м³ּºС.

Расходы теплоты на отопление и вентиляцию промышленных зданий определяются по тепловым балансам, учитываемым дополнительные потери теплоты на нагрев холодных материалов и транспортных средств, поступающих в производственные помещения, а также тепловыделения от технологического оборудования. Поэтому при проектировании систем теплоснабжения промышленных предприятий расчетные расходы теплоты следует принимать из проектных документов.

Ориентировочные данные о нагрузках для отопления и вентиляции промышленного здания можно вычислить по укрупненным показателям:

, Вт. (3.7)

3. Часовой расход теплоты на нужды горячего водоснабжения.

Тепловое потребление для горячего водоснабжения в течение года изменяется сравнительно мало, но отличается большой неравномерностью по часам суток. Летом расход теплоты на горячее водоснабжение по сравнению с зимой уменьшается на 30 – 35 %. Это объясняется тем, что в летнее время температура воды в холодном водопроводе выше на 10ºС и кроме того, значительная часть городского населения летом в выходные дни выезжает за черту города, т.е. в те дни, когда в жилом секторе зимой наблюдается максимальный разбор горячей воды.

1. По СНиПу 2.04.07-86* «Тепловые сети»:

, Вт, (3.8)

или , Вт, (3.9)

где m – количество жителей в районе, чел;

а – норма расхода горячей воды при t = 55 ºС на 1 человека в сутки, принимается в зависимости от степени комфортности зданий по СНиПу 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация», л/сут·чел;

b = 25 л/сут·чел – норма расхода воды на горячее водоснабжение, потребляемая в общественных зданиях при t = 55 ºС;

t_х,з = 5 ºС – температура водопроводной воды зимой;

q_гв – укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на 1 человека, Вт/чел .

Максимальный расход воды на горячее водоснабжение:

, Вт. (3.10)

В летнее время нагрузку на горячее водоснабжение определяют по формуле:

, Вт, (3.11)

где t_х,л = 15 ºС – температура водопроводной воды летом;

β – коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода горячей воды в неотопительный период по отношению к отопительному периоду: 0,8 – для жилья; 1,5 – для курортных городов.

Тепловой поток на горячее водоснабжение для промышленных предприятий определяют по формуле:

, Вт, (3.12)

где - удельный расход теплоты на выпуск единицы продукции;

А – количество продукции.

Для лета:

, Вт. (3.13)

4. Расход теплоты на технологические нужды.

1. По СНиПу 2.04.07-86* «Тепловые сети»: нет данных, по проекту.

2. По справочнику:

, Вт, (3.14)

где - удельный расход теплоты на выпуск единицы продукции;

А – количество продукции;

1,1 – коэффициент запаса.