1. Теоретическая часть.

Температура, влажность и другие параметры воздушной среды имеют важное значение для жизни и деятельности человека, для сохранности сооружений и нормального хода технологического процесса в промышленности. Для этого необходимо сохранение равновесия между тепловыми потерями здания и теплопритоком.

Потери тепла через ограждающие конструкции – наружные стены, перекрытия, полы и проёмы происходят в результате наличия разности температур между внутренним воздухом отапливаемого помещения и наружным воздухом. Системы отопления должны восполнять эти потери, поддерживая в помещениях внутренние температуры, в соответствии с санитарными нормами [4].

Таким образом, одной из основных задач, стоящих перед специалистами в области отопительной техники является обеспечение комфортных условий в помещениях зданий различного назначения. Основой решения этой задачи служит общая энергетическая база процессов отопления, вентиляции и горячего водоснабжения гражданских и промышленных зданий.

Для определения требуемой температуры воздуха внутри помещения необходимо правильно определить требуемую мощность системы отопления.

Часто возникает необходимость выявления ориентировочных затрат тепла на отопление здания; такие данные служат основанием для теплотехнической его оценки и для проектирования котельной. Также расчёты затрат тепла производят для определения числа нагревательных приборов помещения, обеспечивающих постоянство уровня заданной температуры внутри помещения.

В этом случае максимальный расход тепла на отопление по укрупнённым измерениям определяют через удельную тепловую характеристику q₀ (кВт /(м³ · ⁰С)) по формуле [1] в кВт:

, (1)

где t_вн – усреднённая расчётная внутренняя температура отапливаемых помещений, ⁰С;

t_н.о.– расчётная температура для проектирования системы отопления, ⁰С;

V_н – строительный объём отапливаемого здания, м³.

1

В отапливаемых производственных зданиях для экономии тепла мощность системы отопления рассчитывают на основании теплового баланса каждого помещения путём подробного расчёта всех видов потерь тепла и тепловыделений.

1.1. Тепловой баланс помещения.

Условие теплового равновесия здания может быть выражено в виде уравнения теплового баланса:

(2)

где и - количество теплоты, поступающего в атмосферу помещения от системы отопления, осветительных приборов, людей, технологических установок и процессов, нагревания инфильтрационного воздуха и теплопотери через наружное ограждение соответственно, кВт.

Теплопотери через ограждающие конструкции Q_п являются основными при составлении теплового баланса, они определяются по формуле:

(3)

где F – площадь наружного ограждения, м²; R₀ – приведённое сопротивление теплопередаче ограждения, м²·⁰С/кВт; t_вн и t_н – расчётные температуры внутри помещения и наружного воздуха соответственно, ⁰С; m – поправочный коэффициент к расчётной разности температур, принимаемый в зависимости от типа ограждения (Приложение 7).

Кроме основных, существуют так же и добавочные теплопотери, обусловленные расположением наружных ограждений относительно сторон света, среднегодовой скоростью ветра, и т. п. Они вычисляются в процентах к основным по специальным таблицам [3].

Расход теплоты на нагревание холодного воздуха, поступающего в помещение через щели притворов (инфильтрацией), учитывается следующим образом:

(4)

2

Приложение 4. Коэффициент β₂ на остывание воды в двухтрубных системах водяного отопления с насосной циркуляцией.

Число этажей в здании

Рассчитываемый этаж при скрытой прокладке трубопроводов

Рассчитываемый этаж при открытой прокладке трубопроводов

1-й

2-й

3-й

4-й

5-й

6-й

1-й

2-й

3-й

4-й

5-й

6-й

С верхней разводкой

2

1,05

–

–

–

–

–

1,05

–

–

–

–

–

3

1,05

1,04

–

–

–

–

1,05

1,03

–

–

–

–

С нижней разводкой

2

–

1,03

–

–

–

–

–

1,05

–

–

–

–

3

–

–

1,03

–

–

–

–

–

1,05

–

–

–

4

–

–

1,03

1,05

–

–

–

–

1,05

1,1

–

–

5

–

–

1,03

1,03

1,05

–

–

–

1,05

1,05

1,1

–

6

–

–

–

1,03

1,03

1,05

–

–

–

1,05

1,05

1,1

Приложение 5. Коэффициент β₃ на количество секций в радиаторе

Число секций	β3	Число секций	β3	Число секций	β3
2 3 4 5	0,96 0,96 0,97 0,98	6 7 8 9	0,99 1 1 1	10 – 11 12 – 14 15 – 16 19 – 25	1,01 1,01 1,02 1,03

11

Приложение 1. Технические характеристики чугунных радиаторов.

Приложение 2. Теплоотдача 1 ЭКМ чугунных радиаторов в системах водяного отопления.

	Модель			Поверхность нагрева секции fс
				м2			ЭКМ
	М-140 М-140-АО М-140-АО-300 РД-90С М-90			0,254 0,299 0,17 0,203 0,2			0,31 0,35 0,217 0,275 0,261
	Модель			Средняя масса, кг
				секции			1ЭКМ
	М-140 М-140-АО М-140-АО-300 РД-90С М-90			7,7 7,8 5,29 6,95 6,15			24,9 22,3 25,63 26,33 25,2

Температур­ный напор, 0С	Теплоотдача qэ, Вт ∙ ЭКМ	Температур­ный напор, 0С	Теплоотдача qэ, Вт ∙ ЭКМ
46 48 50 52 54 56 58 60 62 64,5 66	325,64 343,085 360,53 377,975 395,42 418,68 436,125 459,385 482,645 505,905 523,35	68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88	540,795 558,24 581,5 604,76 622,205 645,465 668,725 691,985 715,245 738,505 755,95

Приложение 3. Коэффициент β₁ на способ установки нагревательных приборов.

Эскиз	Описание установки прибора	Коэффициент
	У стены без ниши и перекрыт доской в виде полки	При А = 40; 80 и 100 мм β1 = 1,05; 1,03 и 1,02
	В стенной нише	При А = 40; 80 и 100 мм β1 = 1,11; 1,07 и 1,06

10

где C_в – массовая теплоёмкость воздуха, кДж/(кг·⁰С); Σl – суммарная длина щели притвора в данном проёме, м; g_l – количество воздуха, инфильтрирующегося через щели, кг/(с·м) (Приложение 6); n – количество проёмов.

В том случае, если известна кратность воздухообмена n₀ в помещении, величина Q_инф определяется из выражения

, (5)

где К_и – коэффициент инфильтрации, принимаемый для административных, общественных и жилых зданий равным 1,25; для производственных зданий К_и = 1,4…2,0; V – объём отапливаемого помещения, м³; ρ_в – плотность воздуха, принимается равной 1,205 кг/м³; с_в – объёмная теплоёмкость воздуха, принимается равной 1,2979 кДж/(кг·⁰С). Теплопоступления от находящихся в здании людей оценивают с помощью формулы

(6)

где β_и – коэффициент, учитывающий степень тяжести выполняемого человеком труда; β_од. – коэффициент, учитывающий теплозащитные свойства одежды (β_од = 1,0 – для лёгкой, β_од = 0,65 – для обычной и β_од = 0,4 – для утеплённой); А – количество находящихся в помещении людей; ω_в – скорость движения воздуха в помещении, м/с.

Тепловыделения от осветительной нагрузки рассчитывают по суммарной мощности осветительных приборов:

(7)

где k_i – коэффициент, учитывающий преобразование мощности i-го осветительного прибора в тепловую энергию, N_i – мощность i-го осветительного прибора, кВт. Значения k_i принимаются равными:

• для ламп накаливания – 0,95;

• для газосветных светильников – 0,15.

Тепловыделения от технологических установок и бытовых приборов, находящихся в помещении, оценивают по формуле

(8)

3

где F_п – площадь пола отапливаемого помещения, м²; N_k – мощность k-ой электроустановки, кВт.

Тепловыделения от вносимых в помещение материалов оценивают по формуле

(9)

где G_т.м.– масса поступающего в цех извне однородного материала и транспортных средств, кг/с; с – удельная теплоёмкость материалов и транспортных средств, кДж/(кг·⁰С), которая принимается по справочным данным; t_м – температура материала, ⁰С; B – поправочный коэффициент на скорость остывания (нагревания) материала, принимаемый для первого часа работы равным 0,4…0,5.