3.3 Расчет тепловых нагрузок

Тепловые нагрузки систем теплоснабжения характеризуются расчетными тепловыми мощностями потребителей теплоты, определенными для максимально холодного зимнего периода.

Расчетные тепловые мощности определяют на основании проектов систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологического теплоснабжения сооружений и объектов.

При отсутствии проектных данных разрешается осуществлять расчет по укрупненным показателям и нормами расхода теплоты и теплоносителя.

В соответствии с СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети» максимальный поток теплоты (Вm) на отопление жилых и общественных зданий населенного пункта, включенных в систему централизованного теплоснабжения определяется по формуле.

, (1.1)

где q₀ – укрупненный показатель максимального теплового потока, Вm, на отопление 1 м² общей площади жилых зданий;

А – общая площадь жилых зданий, м²;

К₁ – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий, К₁=0.25.

Максимальный тепловой поток (Вm) на вентиляцию общественных зданий населенного пункта подсчитывается по формуле:

, (1.2)

где К₂ – коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий, при отсутствии данных К₂=0,6.

Тепловую мощность (Вm) системы отопления жилого здания можно определить в зависимости от исходных данных и по следующей формуле:

, (1.3)

где q₀ – удельная отопительная характеристика здания, Вm/(м³К);

V_н – объем здания по наружному обмеру, м³;

t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, С˚;

t_н.о. – расчетная температура наружного воздуха для системы отопления (параметр Б для холодного периода), С˚;

а – поправочный коэффициент, учитывающий влияние температуры наружного воздуха.

. (1.4)

Тепловые мощности систем отопления и вентиляции общественных зданий и сооружений допускаются принимать соответственно 25% и 15% от суммарной мощности систем отопления жилых зданий:

, (1.5)

, (1.6)

Тепловые мощности на отопление Ф₀ (Вm) и вентиляцию Ф_вен.(Вm) общественных, вспомогательных и производственных зданий и сооружений вычисляют по формуле:

; (1.7)

, (1.8)

где q_вен. – удельная вентиляционная характеристика здания, Вm/(м³К);

t_н.в. – расчетная температура наружного воздуха для систем вентиляции. ˚С.

В качестве расчетной температуры наружного воздуха принимают:

среднюю температуру холодной пятидневки (параметр Б для холодного периода) при расчете тепловых нагрузок отопления и общественной вентиляции, совмещенной с системой воздушного отопления;

среднюю температуру наиболее холодного периода (параметр А для холодного периода) для общественной вентиляции.

Удельная отопительная и вентиляционная характеристики различных зданий и сооружений приведены в таблице 1.

Таблица 1 Удельные тепловые характеристики

Зданий различного назначения

Наименование зданий	Объем здания, Vн. тыс. м3	Удельные тепловые характеристики
		q0; Вm/(м3К)	qвен. Вm/(м3К)
1	2	3	4
Малоэтажные жилые и общественные здания	0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 1,0	0,86…1,07 0,77…0,95 0,72…0,81 0,70…0,86 0,67…0,83 0,53…0,76	- - - - - -
Многоэтажные жилые здания, гостиницы, общежития	2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0 10,0	0,52…0,62 0,50…0,58 0,47…0,55 0,43…0,50 0,41…0,48 0,38…0,48	- - - - - - -
Административные здания	до 5 5…10	0,50 0,44	0,11 0,09
Клубы	до 5 5…10 больше 10	0,43 0,38 0,35	0,29 0,27 0,25
Универмаги	до 5 5…10 больше 10	0,44 0,38 0,36	- 0,09 0,31
Детсады	до 5 5…10	0,44 0,40	0,13 0,12
Школы	до 5 до 10	0,45 0,41	0,11 0,09
Больницы	до 5 5…10	0,47 0,42	0,34 0,33
Бани	до 5	0,33	1,16
Прачечные	до 5	0,44	0,93
Предприятия общественного питания	до 5 5…10	0,41 0,38	0,81 0,76
Гаражи	до 2 2…3 3…5	0,81 0,70 0,64	- - 0,81
Ремонтные мастерские	5…10	0,70…0,58	0,23…0,17
Столярные цеха	до 5	0,70…0,64	0,70…0,58
Котельные	до 5	0,12	0,35…0,58
Продолжение таблицы 1
1	2	3	4
Насосные	до 0,5	7,22	-
Компрессорные	до 0,5	0,81	-
Консервные заводы	до 10 10…20	0,46…0,48 0,44…0,45	0,81…0,89 0,70…0,89
Бытовые и административно-вспомогательные здания	0,5…1,0 1,0…2,0 2…5,0	0,70…0,52 0,52…0,47 0,47…0,38	- - 0,16…0,14
Предприятия мясной промышленности: корпус первичной обработки	9…10 20…21 20…22 24…26 28…30 32…35	0,26…0,30 0,24…0,28 0,23…0,27 0,20…0,24 0,19…0,22 0,18…0,20	1,0…1,1 0,80…0,90 0,80…0,85 0,83…0,88 0,80…0,83 0,74…0,77
Комбайный цех	2,5…3,5 8…10 12…14 13…15 15…17 18…22	0,34…0,39 0,30…0,35 0,25…0,30 0,22…0,26 0,20…0,24 0,18…0,20	0,35…0,40 0,80…0,85 0,82…0,85 0,82…0,88 0,86…0,90 0,80…0,84
Консервный цех	8…10 10…12 12…15 14…17	0,20…0,24 0,19…0,22 0,18…0,21 0,18…0,20	0,87…0,92 0,85…0,90 0,82…0,87 0,80…0,85
Санбойня	1,8…2,0 2,7…3,0 3,0…3,5 3,6…4,0 4,0…4,5	0,38…0,42 0,35…0,40 0,32…0,38 0,30…0,35 0,30…0,33	1,1…1,2 1,0…1,1 0,95…1,0 0,88…0,93 0,85…0,90
Вспомогательные цеха	4,0…4,5 6,0…6,5 7,0…8,0 11,0…13,0 13,0…15,0 16,0…20,0	0,32…0,37 0,44…0,48 0,40…0,45 0,26…0,30 0,23…0,27 0,21…0,25	- - - - - -
Птицецех	2,3…2,6 2,5…2,8 2,7…3,0 3,2…3,6 4,0…4,5	0,27…0,30 0,26…0,29 0,25…0,28 0,23…0,26 0,22…0,25	1,1…1,2 1,0…1,1 0,95…1,0 0,90…0,95 0,85…0,90
Помещения для кратковременного содержания животных	0,6…0,8 0,8…1,1 1,2…1,3 1,4…1,6 1,6…1,9	1,8…2,0 1,7…1,9 1,6…1,8 1,4…1,6 1,3…1,5	- - - - -
Продолжение таблицы 1
1	2	3	4
Предприятия молочной промышленности: производственные корпуса	14…17 18…23 22…27 28…33 30…36 34…40	0,45…0,50 0,42…0,46 0,40…0,46 0,38…0,43 0,36…0,40 0,32…0,36	0,75…0,80 0,73…0,78 0,70…0,76 0,68…0,75 0,66…0,72 0,64…0,70
Вспомогательные цеха	4,0…5,0 4,5…5,5 5,0…6,0 6,0…7,0 7,0…8,5 9,0…10,0	0,40…0,50 0,38…0,42 0,36…0,40 0,35…0,38 0,32…0,36 0,30…0,34	- - - - - -
Административно-бытовые здания	2,5…3,0 3,0…3,5 3,2…3,7 3,5…4,0 4,0…4,5 4,4…4,9	0,50…0,60 0,50…0,55 0,48…0,52 0,45…0,50 0,42…0,46 0,40…0,44	- - - - - -

Для животноводческих помещений целесообразно использовать отопительно-вентиляционную характеристику q_о.в. В/(м³К), которая является суммой отопительной и вентиляционной характеристики таблица 2, а расчет тепловой мощности системы воздушного отопления можно производить по формуле:

, (1.9)

Таблица 2 Характеристики животноводческих помещений

Наименование зданий	Число голов	Объем на одну голову (скотоместо)	qо.в. ,В/(м3К)
1	2	3	4
Коровники Родильни на фермах КРС Здания для доращивания и откормки КРС Телятники Свинарники-откормочники Свинарники для холостых и супоросных свиноматок	100, 200 300, 400 48, 72, 90, 120 250…554 720…860 230…784 500…3750 100…760 280…1200 185…300	30…35 39…4303 60…107 19…83 13…18 11…16,5 5,4…8,7 12…29 14…19 20…29	1,1…1,2 0,44…0,7 0,43…0,77 0,6…0,72 1,06…1,54 0,48…0,95 0,75…1,2 0,68…0,93 0,92…1,4 0,64…1,05
Продолжение таблицы 2
1	2	3	4
Свинарники-маточники Свинарники для молодника и поросят отемышей Птичники для взрослых кур Птичники для молодняка и бройлеров	60…480 500…3750 2500…30000 480…12000 4500…120000	27…107 5,0…8,7 0,3…1,4 1,7…3,8 0,16…1,26	0,51…0,81 0,63…1,15 0,72…1,1 0,63…0,86 0,82…1,46

Средний тепловой поток , Вm, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий в соответствии со СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети» определяют по формулам

; (1.10)

, (1.11)

где m – расчетное количество населения обслуживающего системой горячего водоснабжения;

а и в – суточные нормы расхода воды температурой 55˚С на одного человека в сутки, принимаются в зависимости от степени комфортности зданий в соответствии со СНиП 2-34-76 «Горячее водоснабжение»; л/сутки; (в=25 л/сутки в общественных зданиях; а=150…160 л/сутки при наличии подсобного хозяйства, 30…40 л/сутки при автономных водонагревателях, 90 л/сутки в общежитиях (групповой кухни, душа).

t_х.в. – температура холодной воды, ˚С (зимой t_х.в. =+5˚С, летом t_х.в. =+15˚С);

с_в – удельная массовая теплоемкость воды (с_в=4,19 КДж/(кгК));

1,2 – коэффициент запаса;

3,6 – переводной коэффициент;

q_г.в. – укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на одного человека, проживающего в здании, Вm, принимается по таблице 3.

Таблица 3 Укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение, q_г.в.

Средний за отопительный период норма расхода воды при температуре 55˚С на горячее водоснабжение 1 чел., л/сутки	На одного человека, Вm, проживающего в здании
	с горячем водоснабжением	с горячем водоснабжением с учетом потребления в общественных зданиях	без горячего водоснабжения с учетом потребления в общественных зданиях
85 90 105 115	247 259 305 334	320 332 376 407	73 73 73 73

Средний тепловой поток, Вm, после упрощения формулы 4.10 можно определить по зависимости

=2,91m(а+в). (1.12)

Расход горячей воды на производственные периоды принимают в соответствии с технологическим заданием и отраслевыми нормами.

Рекомендуется принимать нормы расхода горячей воды в сутки самого большого водопотребления из расчета на одного работающего а, л/сутки

• в административных зданиях – 7

• в цехах с тепловыделением 29,3 Вm/м² – 24

• в остальных цехах – 11.

На животноводческих комплексах и фермах выделяют две группы процессов: мытье оборудования, приготовление жидких кормосмесей и уход за животными; тепловая обработка кормов.

Среднюю тепловую мощность системы горячего водоснабжения по первой группе определяют по среднесуточным нормам потребления горячей воды на одного животного:

, (1.13)

где a_i – среднесуточная норма потребления горячей воды животными расчетной группы, кг/сутки (принимаем по таблице 4);

n_i – число голов животных данной группы;

t_г – температура горячей воды, ˚С;

t_х.в. – температура холодной воды, ˚С.

Таблица 4 Нормы расхода горячей воды на животноводческих фермах. (t_г=50…60˚С)

Наименование животного	Норма расхода а, кг/сутки
Коровы молочные Быки кители Телята и молодняк КРС Быки производители Свиноматки холостые Свиноматки-подсосные Свиньи на откорме Поросята-отъемыши	15 5 2 7,5 6,0 20 4,5 1,5

Среднесуточная тепловая мощность кормоприготовительного цеха:

, (1.14)

где W_i – удельный расход горячей воды на приготовление кормов данного вида, кг/кг (принимаем по таблице 5);

m_i – среднесуточная норма потребления кормов данного вида, кг/кг;

t_г – температура горячей воды, ˚С.

Таблица 5 Нормы расхода воды и водяного пара для кормоприготовления

Процесс	Вид кормов	Удельный расход, кг/кг		t, ˚С
		вода	пар
Запаривание	Корнеплоды Зерно Пищевые отходы Солома мука	- 1,0…1,5 1,5…2,5 1,5…2,5 1,0…1,5	0,2 0,3…0,4 0,3…0,4 0,3…0,4 0,3…0,4	- +5 +45 +45 +5
Заваривание	Солома	1,0…1,5	-	+95
Осолаживание	Зерно, мука	1,5…2,5	-	+90

Тепловую мощность системы горячего водоснабжения для производства продукции можно рассчитать по формуле:

Ф_г.в.=V_г.в.·c_в·ρ_в(t_г.в.-t_х.в.) , (1.15)

где V_г.в. – расход горячей воды на производство продукции, м³/ч;

ρ_в – плотность воды при средней температуре t_ср = 0,5 (t_г.в.+ t_х.в.), кг/м³.

, (1.16)

где W_i – удельные расходы горячей воды на производство отдельных видов продукции, м³/т, (для консервов м³/туб);

П_i – производимая продукция за единицу времени, m/смена.

Максимальную тепловую мощность системы горячего водоснабжения, Вm, определяем по формуле:

Ф_г.в.=, (1.17)

где β – коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды, принимают в зависимости от назначения системы:

в сельских населенных пунктах	- 2,4
На животноводческих фермах для мытья оборудования, ухода за животными	- 2,5
При кормоприготовлении	- 4,0

Тепловая нагрузка систем горячего водоснабжения в летний период, Вm:

, (1.18)

где α – коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в не отапливаемый период; для жилых и общественных зданий α=0,8; на технические нужды – 1;

t_х.л. – температура холодной воды летом, ˚С (при отсутствии данных t_х.л.=15˚C).

Если температура подаваемой горячей воды отличается от 55˚С, то норму расхода находят по формуле:

, (1.19)

где t_г.в. – температура горячей воды, ˚С.

Тепловую мощность системы горячего водоснабжения гаража определяют по формуле:

, (1.20)

где n – число автомобилей, подвергающихся мойке в течение суток;

α – норма расхода горячей воды на мойку одного автомобиля в течении суток, (α=160 кг стуки – для легкового автомобиля и α=230 кг/сутки для грузового).

Тепловую мощность системы теплоснабжения, Вm, на технологические нужды ремонтных мастерских, гаражей, производственных предприятий рассчитаем:

Ф_т.н.=0,278К_спрД(h_п-α_воз·h_к) , (1.21)

где К_спр – коэффициент спроса пара, (К_спр=0,7…0,8);

α_воз – коэффициент возврата конденсата, (α_воз=0,7);

Д – часовой расход пара, кг/ч;

h_п – энтальпия пара, кДж/кг;

h_к – энтальпия конденсата, кДж/кг.

h_к=с_в·t_к, (1.22)

где t_к – температура конденсата, ˚С.

Часовой расход пара можно найти, если задана норма расхода пара на единицу выпускаемой продукции равен:

Д=d_iП_i , (1.23)

где d_i – удельный расход пара, кг/кг (шт);

П_i – производимая продукция за час, (кг/с, шт/г).

Расчетную тепловую нагрузку на котельную, Вm, подсчитывают отдельно для зимнего и летнего периода годов по расчетным расходам тепловой мощности каждым объектом, включенным в систему централизованного теплоснабжения

, (1.24)

, (1.25)

где 1,2 – коэффициент запаса, учитывающий расход теплоты на собственные нужды котельной, теплопотери в тепловых сетях;

ξ – коэффициент учитывающий снижение расхода теплоты на горячее водоснабжение в летний период по отношению к зимнему (ξ=0,82 для производственных зданий и ξ=0,65 для жилых и общественных зданий).