8.Тепловая мощность системы отопления. Основные и добавочные потери теплоты.Уравнение теплового баланса помещения.

Для определ-я тепловой мощности системы отопления составляется тепловой баланс каждого помещения зд., в результате определяют кол-во теплоты, кот. уходит из помещения и кол-во теплоты, кот. выделяется в помещение. Затем сравнивают кол-во потерянной и выделившейся теплоты. Если Q_пот>Q_выд, то в помещении необходимо отопление. Разность м/у этими величинами определяют дефицит теплоты и => тепловую мощность отопительной установки для компенсации теплонедостатка в помещении.

Q_от= Q_пот-Q_выд

При действии системы отопления такой мощности в помещении будет обеспечиваться тепловой баланс и поддерживаться заданные тепловые условия. Если в зд. теплопотери < тепловыделений, отопление не нужно, а необходимо применить специальные меры для устранения теплоизбытка с помощью приточной вентиляции и кондиционирования воздуха.

Теплопотери в холод. время года: помещение теряет тепло через наружные ограждения (разность t), на нагрев инфильтрующегося воздуха (вследствие разности плотностей), на нагрев холодных материалов, вносимых в помещение, а также транспортных средств. При подаче воздуха для вентиляции с пониженной температурой теплота также расходуется на нагрев этого воздуха.

Q_пот= Q_огр + Q_инф + Q^хол_мат + Q_техн + Q_вент

Теплопоступления происходят вследствие выделения теплоты людьми, теплопроводами, нагретым технологическим оборудованием, источниками искусственного освещения, работающим электрическим оборудованием, нагретыми материалами и изделиями, а также в результате действия солнечной радиации.

Q_выд= Q _л+ Q_об + Q^наг_мат + Q_эл + Q_сол.р.

К основным относятся потери теплоты через ограждающие конструкции зд., которые происходят вследствие разности t внутреннего и наруж. воздуха.

Основные потери определяются как Σ потерь тепла через отдельные ограждения. При этом теплопотери через любое ограждение рассчитывают с точностью до 10Вт:

Q_о=A·k·(t_в-t_н)·n, Вт

A-площадь ограждения, м²; k-коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/м²К; t_в-расчетная температура воздуха в помещении

t_н5≤-31C^о => t_в=20 C^о; t_н5>-31C^о => t_в=18 C^о

t_н-расчетная температура воздуха для проектирования систем отопления t_н= t_н5

n-коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности по отношению к наружному воздуху.

Теплопотери через внутренние ограждения между смежными помещениями следует учитывать при разности t воздуха в этих помещениях >3С^о

Дополнительные потери теплоты через ограждающие конструкции.

1)Дополнительные теплопотери, определяемые ориентацией ограждения по сторонам света. Определяются в долях от основных теплопотерь:

Q_доп=β_ор* Q_о

β_ор - коэф-т, учитывающий ориентацию ограждения по сторонам света; Q_о-основные теплопотери

Если ограждение ориентировано на С-З,С-В,С и В: β_ор=0.1 (добавка 10%),Ю-В и З: β_ор=0.05 (5%),Ю и Ю-З: β_ор=0

2)Дополнит. Теплопотери на открывание наруж. Дверей.

Дополнит. потери тепла на нагрев холодного воздуха, поступающего при кратковременном открывании наружных входов, не оборудованных воздушно-тепловыми завесами, принимается в долях от основных теплопотерь через наружные двери в зависимости от типов входных дверей и высоты здания.

Q_д.нд= β_нд· Q_о.нд

Q_о.нд-основные теплопотери при открывании наружных дверей; β_нд-коэффициент добавки на открывание наружных дверей

Для двойных дверей с тамбурами между ними β_нд=0.27·H, H-высота здания, м; Для двойных дверей без тамбура β_нд=0.34·H

В жилых зд. эти теплопотери следует учитывать только для дверей лестничных клеток. В производ-х зд. для наружных ворот при отсутствии тамбура и воздушно-тепловой завесы β_нд=3. При наличии тамбура β_нд=1. В общественных помещ-х при частом открывании дверей β_нд = 4÷5.

3)Добавочные теплопотери при наличии в помещении двух и более наружных стен.

В угловых помещениях жилых зд. повышают расчетную t внутр. возд. на 2^о. Для остальных видов зд. принимают коэффициент добавки β=0.05 в долях от основных теплопотерь для каждого из ограждений.

4)Допол-е теплопотери ч/з полы над холодными подпольями.

Эти потери учитывают в районах с расчетной температурой наружного воздуха t_н5≤-40С^о и принимают в размере 5% от основных теплопотерь через полы 1-го этажа. Для лестничных клеток добавочные теплопотери на высоту не учитывают.

5)Дополнительные теплопотери на высоту помещения.

Для помещений высотой более 4-х метров суммарные потери увеличивают на 2% на каждый метр высоты помещения свыше 4-х метров. В высоких помещениях для расчета этих добавок делают расчет температур по высоте.

6)Добавочные теплопотери на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха.

В жилых и общ-х зд. инфильтрация происходит, гл. образом, ч/з окна, двери, открытые проемы, щели, стыки.

Добавочные теплопотери на нагрев инфильтрующегося воздуха необходимо определять для 2-х случаев:

- при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемой притоком подогретого возд. Q_u

- при действии теплового и ветрового давления Q_u^*

За расчетное принимается большее из полученных значений. Расход теплоты Q_u для жилых зд. определяется для каждого помещения отдельно:

Q_u=0.28L_н·ρ_н·с· (t_в-t_н),Вт

L_н- расход удаляемого воздуха,м³/ч с естественной вытяжкой. Для жилых зданий принимается 3 м³/ч на 1м² площади: L_н=3·F_пл, м³/ч

F_пл- площадь пола; ρ_н-плотность наружного воздуха; c-удельная массовая теплоемкость воздуха, c=1кДж/кгК;

Расход теплоты Q_u^* опред-ся для каждого этажа и помещения отдельно:

Q_u^*=0.28∑G_i·c· (t_в-t_н) ·K_u

K_u-коэффициент, учитывающий нагревание инфильтрующегося воздуха в ограждении встречным тепловым потоком.

K_u=0.7 для стыков панелей стен и для окон с тройными переплетами. K_u=0.8 для окон и балконных дверей с раздельными переплетами.

K_u=1 для одинарных окон и балконных дверей со спаренными переплетами.

∑G_i - суммарный расход инфильтрующегося воздуха. Зависит от вида неплотностей в наружных ограждениях, от высоты расположения.

; кг/ч

Индекс 1-для окон и балконных дверей;2-для наружных дверей, ворот, открытых проемов;3-для стыков стеновых панелей. F_1,2-площади

∆p-разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях наружного ограждения, Па

R – коэф-т сопротивления воздухопроницанию, м² ч/кг.

l- длина стыка стеновой панели, м

Расчетная разность давления ∆p воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждения в общем случае зависит от величины гравитационного, теплового или ветрового давл., а также работы системы вентиляции и определяется для каждого этажа и помещения отдельно:

H-высота здания от уровня земли до верха вытяжной шахты; h-расчетная высота от уровня земли верха окон, балконных дверей или до основы горизонтальных и середины вертикальных стыков стеновых панелей.

γ_в,γ_н- удельный вес, Н/м³,при температуре наружного и внутреннего воздуха

γ=3463/(273+t), Н/м³

v- скорость ветра, м/с. Принимается max из средних ск. ветра по румбам за январь. ρ_н-плотность наружного воздуха; c_н,c_n- аэродинамические к-ты для наветренной и подветренной поверхностей ограждения, c_н=0.8; c_n=-0.6

k_v - коэффициент учета изменения скоростного давления ветра. Зависит от высоты здания и типа местности, в которой расположено здание.

p₀- условно постоянное давл. возд. в помещении зд., определенное расчетом из условий соблюдения постоянства равенства масс воздуха, поступающего в помещение и удаляемого из него, k_v=0.

Бытовые теплопоступления в помещение.

При расчете тепловой мощности системы отопления необходимо учитывать регулярные бытовые теплопоступления в помещ. от электрич-х приборов, освещения, технологического оборудования, коммуникаций, тела человека и др.

Значение бытовых тепловыделений, поступающих в комнаты и кухни жилых домов, принимают в количестве 21Вт на м² площади:

Q_быт=21·F_пл, Вт

Тепловая мощность системы отопления. Теплозатраты на отопление зд. превышают расчетные теплопотери. Объясняется это тем, что в системах отопления неизбежно бесполезны, с т.зр. поддержания необходимой t, воздушные теплопотери, связанные с передачей тепла через стенки труб, расположенных в холодных помещениях, и размещением труб и отопительных приборов у наружных стен.

Установлено, что бесполезные теплопотери не должны превышать 7% от расчетных теплопотерь здания. Фактически тепловая мощность системы отопления с учетом бесполезных потерь составляет:

Q_зд- расчетная тепловая мощность системы отопления:

k=1 при системах воздушного отопления.

k=β₁*β₂ для водяного отопления.

β₁-коэффициент,учитывающий теплопередачи через дополнительную площадь приборов.

β₂-коэффициент,учитывающий дополнительные теплопотери, вследствие размещения отопительных приборов у наружных ограждений. Зависит от типа отопительного прибора.

∆Q-дополнительные теплопотери, учитывающие прокладку трубопроводов в холодных помещениях, ∆Q≤0.03Q_зд Исходя из факт тепл мощн,определяют количество теплоносителя, направленного в систему отопления и выбирают размеры отопительных приборов, производят подбор оборудования ТП.