Источники теплоснабжения промышленных предприятий тема 1 общие сведения о тепловой нагрузке. Определение расчетных расходов тепла на удовлетворение различных видов тепловой нагрузки

Вопросы: 1.1 Общие сведения о тепловой нагрузке

1.2 Определение расчетного расхода тепла на отопление

1.3 Определение расчетного расхода тепла на вентиляцию

1.4 Определение расчетного расхода тепла на горячее водоснабжение

1.5 Определение годового расхода тепла в системах теплоснабжения

1.1 Общие сведения о тепловой нагрузке

Тепловая нагрузка – процесс, связанный с передачей тепла от теплоносителя к нагреваемой или обрабатываемой среде.

По характеру протекания во времени тепловую нагрузку можно разделить на две группы: сезонную и круглогодичную.

Сезонная нагрузка имеет достаточно равномерный суточный график и переменный годовой график.

К сезонной нагрузке относят следующие виды тепловой нагрузки: отопление, вентиляция, кондиционирование.

Сезонная зависит от климатических факторов (температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра, интенсивности солнечного излучения, влажность воздуха и т.д.)

Среди климатических факторов наибольшее влияние на значение сезонной нагрузки оказывает температура наружного воздуха.

Круглогодичная нагрузка имеет неравномерный суточный график, и достаточно равномерный годовой график.

К круглогодичной нагрузке относят следующие виды тепловой нагрузки: горячее водоснабжение и технологическая тепловая нагрузка

Некоторое изменение круглогодичной нагрузки в течение года заключается в том, что летние нагрузки в некоторой мере меньше зимних за счет более высокой температуры перерабатываемого сырья, более высокой температуры подогреваемой воды, меньших теплопотерь при транспорте теплоносителя.

1.2 Определение расчетного расхода тепла на отопление

Отопление – тепловая нагрузка, задачей которой является поддержание заданной температуры в отапливаемых помещениях.

Задача поддержания заданной температуры выполняется в случае, когда приток тепла в отапливаемое помещение равен его теплопотерям.

Потери тепла включают в себя две составляющие: потери теплопередачей через наружные ограждения (Q_т) и потери инфильтрацией (Q_и), вызванные поступлением в помещение через неплотности наружных ограждений холодного воздуха снаружи.

Приток тепла в помещение определяется двумя составляющими: подвод тепла через отопительную систему (Q_о) и внутренние тепловыделения (Q_тв)

Основная доля теплопотерь приходится на потери тепла теплопередачей через наружный ограждения, поэтому суммарные потери тепла (теплопередачей и инфильтрацией) принято выражать через потери тепла теплопередачей при помощи использования коэффициента инфильтрации .

Коэффициент инфильтрации  представляет собой отношение теплопотерь инфильтрацией к теплопотерям теплопередачей через наружные ограждения:

Суммарные потери тепла помещением определяются в зависимости от потерь тепла теплопередачей через наружные ограждения и коэффициента инфильтрации как:

Источником внутренних тепловыделений (Q_тв) являются люди, приборы для приготовления пищи, осветительные приборы, технологическое оборудование и т.д.

Тепловыделения жилых помещений носят неравномерный характер, поэтому расчет расхода тепла на отопление (Q_о) проводят исходя из предположения, что Q_тв=0.

Внутренние тепловыделения промышленных зданий имеют достаточно устойчивое распределение во времени и пространстве.

Внутренние тепловыделения промышленных зданий могут составлять значительную долю отопительной нагрузки и потому их необходимо учитывать при определении расхода тепла на отопление (Q_о).

Потери тепла теплопередачей через наружные ограждения определяют при помощи уравнения теплопередачи: , где k_i – значения коэффициента теплопередачи для отдельного ограждения (стены, окна, пол, потолок), Вт/(м²К); F_i – площади отдельных ограждений, м²; t_i – разница температур воздуха с внутренней и наружной стороны отдельных ограждающих конструкций, С.

Для здания с объемом по наружному обмеру V (м³), периметром в плане P (м), площадью в плане S (м²) и высотой верхнего этажа L (м) расчетные потери тепла теплопередачей через наружные ограждения определяют как:

,

где k_с, k_ок, k_пт, k_пл – коэффициенты теплопередачи для стен, окон, потолка и пола соответственно, Вт/(м²К);

 – коэффициент остекления (отношение площади суммарной окон к суммарной площади стен);

₁, ₂ – поправочные коэффициенты на расчетный перепад т6емператур для верхнего и нижнего перекрытий здания соответственно;

t_в, t_н – усредненная температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений и температура наружного воздуха соответственно, С.

Под расчетным расходом теплоты на отопление понимается такой расход, который соответствует расчетным условиям.

Расчетными называют условия, при которых в зданиях поддерживается минимально допустимое для данного вида здания значение внутренней температуры t_в = t_вр, а наружная температура равна расчетной для отопления температуре наружного воздуха t_н = t_но.

Минимально допустимые значения внутренней температуры для различных видов зданий составляют, С:

Жилые здания и гостиницы ………………………. 18

Учебные заведения, общежития…………………….16

Театры, магазины…………………………………….15

Кинотеатры……………………………………………14

Гаражи…………………………………………………10

Детские сады…………………………………………..20

Бани…………………………………………………….25

Расчетной для отопления температура наружного воздуха t_но определяется как средняя температура наиболее холодных пятидневок, взятых из восьми наиболее холодных зим за 50-летний период.

Значения коэффициентов снижения температурного перепада для пола и потолка составляют ₁=0,75-0,9, ₂=0,5-0,7 соответственно, так как температура воздуха на чердаке и грунта под полом нижнего этажа выше расчетной температуры наружного воздуха t_но.

В выражении 2.13 для его упрощения можно выделить константу q­₀ с размерностью Вт/(м³К), называемую удельными теплопотерями здания.

Удельные теплопотери здания определяются его конструкционными характеристиками и вычисляются как:

С учетом удельных теплопотерь потери тепла теплопередачей через наружные ограждения вычисляются как:

Полное значение теплопотерь здания с учетом теплопередачи через наружные ограждения и инфильтрации определяется как:

Удельные теплопотери зданий с наружным объемом V>3000 м³ для климатического района с t_но=-30С могут быть определены по эмпирической формуле , где n и a константы, равные для домов постройки до 1958 г. 6 и 1.85 соответственно и для домов более поздней постройки 8 и 1.52 соответственно.

Для районов с другим значением t_но отличным от –30 С вводится расчетная поправка , представляющая собой отношение удельных теплопотерь при исследуемой температуре к удельным теплопотерям при t_но=-30С:

Диапазон изменения значения поправки  проиллюстрирован при помощи нижеприведенных рядов данных:

t_но -10 С -20 С -30С -40 С

 1,2 1,1 1 0,9

При отсутствии данных о типе застройки расчетный расход теплоты на отопление зданий определяется в зависимости от суммарной жилой площади всех зданий района F_ж (м²) : , где q – укрупненный показатель максимального расхода тепла на отопление 1 м² жилой площади; k – коэффициент, учитывающий расход тепла на отопление общественных зданий (при отсутствии дополнительных сведений принимается равным 0,25).

Значение укрупненного показателя зависит от расчетной для отопления температуры наружного воздуха:

t_но, С 0 -10 -20 -30 -40

q, ккал/(м²ч) 80 110 130 150 160

Начало и конец отопительного сезона для жилых зданий выбирают при наступлении дней с устойчивой среднесуточной температурой наружного воздуха +8С.

Среднесуточную температуру начала и конца отопительного сезона для промышленных зданий с значительными тепловыделениями определяют при помощи следующей зависимости: , где Q’ – суммарные теплопотери здания при t_но.

В случае если найденная при помощи выражения 2.28 температура t_нк получается больше +8С, ее принимают равной +8С.