17. Принципы расчета тепловых потерь зданиями.
Существуют два вида тепловых потерь из здания: потери путем теплопроводности через стены, потолок, окна, двери и пол и потери через систему вентиляции.
Потери путем теплопроводности:
Pт = k * F * (tкомн. - tmin), где
к - коэффициент теплопередачи через данную ограждающую поверхность, Вт/м2 .°C;
F - площадь данной поверхности, м2;
tкомн. - температура воздуха в помещении, °C;
tmin - наиболее низкая температура наружного воздуха для данной местности, °C.
Суммируя тепловые потери через каждую из ограждающих поверхностей мы получаем полные теплопотери путем теплопроводности (Pполн ).
Потери через вентиляцию:
Pв = q * c * r * (tкомн.-tmin), где
q - поступление наружного воздуха, м3/с;
с - удельная теплоемкость воздуха, Дж/кг . °C;
к - плотность воздуха, кг/м3;
а - коэфиициент утилизации тепла. Вносится в правую
часть уравнения в виде (1-а) в случае действующей системы утилизации тепла (0
Коэффициенты теплопроводности могут быть найдены из таблиц и диаграмм или рассчитаны, если известны конструкционные материалы.
Общие тепловые потери рассчитываются как:
Р = Pполн + Pв
Величина чистых тепловых потерь:
P = Pобщ - Qвнутр, где
Qвнутр. - мощность внутренних источников тепловыделения.
Мощность обогревательного оборудования должна быть не меньше величины чистых тепловых потерь.
Расчет коэффициентов теплопередачи.
k
- характеризует теплоизоляционные
свойства элементов здания. Следующее
уравнение может быть использовано для
расчета k:
R - термическое сопротивление [м2*°C/Вт];
R - характеризует теплоизоляционные свойства материала или элемента здания;
Rвнутр. - термическое сопротивление от воздуха в помещении к внутренней поверхности стены [м2*°C/Вт];
Rнaр. - тепловое сопротивление от наружного воздуха к наружной поверхности стены[м2*°C/Вт];
d1, d2, ....dn - толщина материала [м];
-
коэффициент теплопроводности [Вт/м*°C].
18. Отопительные приборы систем отопления
Радиаторы - по своей конструкции имеют относительно большой объем и постоянно содержат много горячего теплоносителя. За счет этого они отдают тепло преимущественно в виде излучения (каминный эффект).
Гидравлический расчет систем отопления.
С помощью гидравлического расчета можно правильно подобрать диаметры и длину труб, правильно и быстро сбалансировать систему с помощью радиаторных клапанов. Результаты этого расчета также помогут правильно подобрать циркуляционный насос.
В результате гидравлического расчета необходимо получить следующие данные:
m - расход теплоносителя для всей системы отопления, кг/с;
ΔP - потери напора в системе отопления;
ΔP1, ΔP2... ΔPn, - потери напора от котла (насоса) до каждого радиатора (от первого до n-го);
где Q - суммарная мощность системы отопления, кВт; берется из расчета теплопотерь здания
Cp - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг*град.C); для упрощенных расчетов принимаем равной 4,19 кДж/(кг*град.C)
ΔPt - разность температур на входе и выходе; обычно берем подачу и обратку котла
Точно также можно посчитать расход теплоносителя на любом участке трубы. Участки выбираются так, чтобы в трубе была одинаковая скорость воды. Таким образом, разбиение на участки происходит до тройника, либо до редукции. Нужно просуммировать по мощности все радиаторы, к которым течет теплоноситель через каждый участок трубы. Потом подставить значение в формулу выше. Эти расчеты необходимо сделать для труб перед каждым радиатором.
Затем, используя полученные значения расхода теплоносителя, необходимо для каждого участка труб перед радиаторами вычислить скорость движения воды в трубах по формуле:
где V - скорость движения теплоносителя, м/с;
m - расход теплоносителя через участок трубы, кг/с
ρ - плотность воды, кг/куб.м. можно принять равной 1000 кг/куб.м.
f - площадь поперечного сечения трубы, кв.м. можно посчитать по формуле: π * r2, где r - внутренний диаметр, деленный на 2.
Затем для каждого участка нужно рассчитать потери напора на трение в трубе по формуле (учитывается и подача и обратка):
ΔPpтр = R * L,
ΔPpтр - потеря напора в трубе на трение, Па;
R - удельные потери на трение в трубе, Па/м; в справочной литературе производителя трубы
L - длина участка, м;
Затем
нужно посчитать потери напора на местных
сопротивлениях (фитинги, арматура) по
формуле:
где Δpм.с. - потери напора на местных сопротивлениях, Па;
Σξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; коэффициенты местных сопротивлений указываются производителем для каждого фитинга
V - скорость теплоносителя в трубопроводе, м/с;
ρ - плотность теплоносителя, кг/м3.
В итоге необходимо просуммировать сопротивления всех участков до каждого радиатора и сравнить с контрольными значениями. Для того, чтобы насос, встроенный в газовый котел, обеспечил теплом все радиаторы, потери напора на самой длинной ветке не должны превышать 20000 Па. Скорость движения теплоносителя на любом участке должна быть в диапазоне 0,25 - 1,5 м/с. При скорости выше 1,5 м/с в трубах может появиться шум, а минимальная скорость в 0,25 м/с рекомендуется по СНиП 2.04.05-91 во избежание завоздушивания труб.
Для того, чтобы выдержать вышеуказанные условия, достаточно правильно подобрать диаметры труб. Это можно сделать по таблице.