Общая методика расчета систем отопления

37) Методика расчёта отопления помещений

Расчёты удельной энергоёмкости системы отопления, проводимые при проектировании зданий, осуществляются по правилам, характерным для российской практики проектирования, учёт которых необходим при вычислении требуемого значения удельной энергоёмкости системы отопления. При этом подходе проектируемое здание сравнивается по показателю удельного количества тепла, потреблённого системой отопления здания за отопительный период и отнесённое к 1 м2 общей площади квартир (удельная энергоёмкость системы отопления), который определяется путем выбора теплозащитных свойств оболочки здания и типа, эффективности и метода авторегулирования принятых систем отопления и вентиляции с рекомендуемым значением. Такой подход известен за рубежом, в частности, он принят в Германии по Постановлению о тепловой защите 1995 года, где приводятся рекомендуемые значения удельной энергоёмкости системы отопления в зависимости от компактности здания.Решая задачу оптимизации энергоэффективности здания при проектировании, определяют показатели архитектурных и инженерных решений здания, обеспечивающих минимизацию расхода энергии на создание микроклимата в помещениях здания. Однако, существующие строительные нормы и правила (СНиП) и санитарно-гигиенические нормы ориентированы на использование систем традиционного отопления с использованием в качестве теплоносителя горячей воды.

Ниже приведена упрощённая методика расчётов по определению установленной мощности (Руст) электрического отопления для типовых жилых помещений с высотой потолков 2,5-3,0 м.

Исходными данными для проведения расчётов являются: температура в помещении: + 18°С при внешней температуре -26°С.

Руст - максимальная нагрузка на электросеть при длительных морозах равна максимальному часовому расходу тепла на отопление Qh

Руст = Ро x S x Кет x Кнст x Кок x Кэт x Кдв, (кВт),

где, Ро, (кВт) - удельная расчётная мощность при отоплении помещений:

- для Юга Ро=0,02;

- для средней полосы Ро=0,03;

- для северных территорий Ро=0,04 - 0,05.

S - площадь отапливаемого помещения, м.

Кет - коэффициент теплопотерь через стены помещения:

- стены бетонные панельные, блочные и кирпичные в 1,5 кирпича - Кет = 1,25-1,5;

- стены бревенчатые, брусовые - Кет = 1,25;

- стены кирпичные в 2,5 кирпича - Кет = 1,1;

- стены пенобетоннные с повышенной теплоизоляцией - Кет = 1

Кнст - коэффициент, учитывающий количество наружных стен помещения:

- одна наружная стена - Кнст = 1;

- две наружных стены - Кнст =1,15;

- внутреннее помещение - Кнст = 0,1 - 0,3

Кок - коэффициент, учитывающий теплопотери через окна помещения:

Кок = 1 + р x sok,

где, sok - площадь окна, м2;

р = 0,2 для обычного типового окна со спаренной рамой, р = 0,1 для окна с однокамерным стеклопакетом, р = 0,07 для окна с двухкамерным стеклопакетом.

Кэт - коэффициент, учитывающий теплопотери 1-го и последнего этажей помещения:

1-й / последний этажи - Кэт = 1,3 / 1,1;

2-й и более этаж - Кэт = 1,0

Кдв - коэффициент теплопотерь через входную (балконную) дверь:

- если входная дверь граничит с отапливаемым помещением - Кдв = 1;

- если входная (балконная) дверь выходит на улицу - Кдв = 1,2 - 1,4.

Для примера рассчитаем установленную мощность и потребление энергии на отопление для отдельно стоящего жилого дома S=74 м2, расположенного в г.Бишкек.

Дом кирпичный; высота потолка – 2,65 м, четыре окна типовые со спаренной рамой размером 1,0м х 1,3м.

Ро=0,02; S = 74 м2; Кет = 1,5; Кнст - 1,15; Кок = 1 +4 x 0,2 x 1,0 x 1,3= 1,04; Кэт – 1,3; Кдв = 1,3

Руст = 0,02 x 74 x 1,5 x 1,15 x 1,04 x 1,3 x 1,3 = 10 (кВт)

Удельный расход тепла на отопление qh=Руст/ S =10000/74= 135 Вт/м2.

Выводы: для обогрева испытуемого жилого дома традиционными электроприборами прямого отопления потребуется 10 кВт электроэнергии в час.

38 расчет вредных выделений в помещениях

По влажностному режиму различают четыре категории помещений: мокрые (бани, прачечные, кожевенные заводы, красильные отделения текстильных фабрик и т. п.); влажные (производственные помещения текстильных и трикотажных фабрик); нормальные и сухие (цехи металлообработки, литейные и т.п.). В некоторых случаях, когда по условиям производства требуется высокая влажность, а влаговыделения малы, влага вводится в воздух помещения искусственно в виде пара или разбрызгиваемой воды (доув- лажнение). В этом случае задача вентиляции — не удаление влаги из помещения, а поддержание влажности на заданном уровне. Тепловые избытки и влагу называют вредными выделениями условно, поэтому воздух, удаляемый из помещений с избытками тепла и влаги, можно использовать для рециркуляции. Выделения вредных веществ (газов, паров) и пыли Мвр разнообразны по составу и количеству. Обычно их измеряют в кг/ч или в г/ч. Теплоизбытки, влаговыделения и выделения вредных веществ входят компонентами в уравнения балансов вредных выделений, составляемых для помещения при расчете воздухообмена и решении некоторых других вентиляционных задач.

39. схемы присоединения систем отопления к тепловым сетям

для подключения высоких зданий (более 12 этажей), когда давления в тепловой сети недостаточно для заполнения отопительных приборов на верхних этажах;

для зданий, требующих повышенной надежности работы систем отопления (музеи, архивы, библиотеки, больницы);

здания, имеющие помещения, куда нежелателен доступ постороннего обслуживающего персонала;

если давление в обратном трубопроводе тепловой сети выше допустимого давления для систем отопления (больше 60 м.вод.ст. или 0,6 МПа).

РС – расширительный сосуд, РД – регулятор давления, РТ – регулятор температуры: ОК – обратный клапан.

Схема непосредственного присоединения систем отопления

Она является простейшей схемой и применяется, когда температура и давление теплоносителя совпадают с параметрамисистемы отопления. Для присоединения жилых зданий на абонентском вводе должна быть температура сетевой воды не более 95ºС, для производственных зданий – не более 150ºС).

Эта схема может применяться для подключения промышленных зданий и жилого сектора к котельным с чугунными водогрейными котлами, работающими с максимальными температурами 95 – 105ºС или после ЦТП.

Здания присоединяются непосредственно, без смешения. Достаточно иметь задвижки на подающем и обратном трубопроводах системы отопления и необходимые КИП. Давление в тепловой сети в точке присоединения должно быть меньше допустимого. Наименьшей прочностью обладают чугунные радиаторы, для которых давление не должно превышать60 м.вод.ст. Иногда устанавливают регуляторы расхода.

40.

В системах водяного отопления расчетная тепловая потребность помещения возмещается через тепловой поток, который подается в помещение через отопительные приборы и частично через открыто расположенные в пределах помещения трубы, по которым

горячая вода из источника теплоты транспортируется в отопительные приборы системы отопления.

Расчетную теплоотдачу отопительного прибора в отапливаемом помещении определяют по формуле

где Qn0Tp — теплопотребность помещения, Вт; а0 — коэффициент, учитывающий долю теплового потока от трубопроводов системы отопления, полезную для поддержания температуры воздуха в помещении (для систем водяного отопления а0 = 0,9); QTp — суммарная теплоотдача открыто расположенных в пределах помещения стояков, подводок, к которым присоединен отопительный прибор.

Тепловой поток любого теплообменника куперативного типа может быть описан зависимостью

где F — рабочая площадь поверхности теплообменника (отопительного прибора), м2; к — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 • К); *нач ~ *кон— температурный напор по всей поверхности нагрева, °С.

41 Сложный теплообмен

В действительных условиях работы различных теплообменных устройств теплота передается одновременно теплопроводностью, конвекцией и излучением. Такое явление называется сложным теплообменом.

Например, в газоходах паровых котлов теплота передается не только излучением, но и конвекцией. В этом случае суммарный тепловой поток

Если /ж — температура газа и tc — температура тепловоспри-нимающей стенки, то каждой единице поверхности этой стенки передается теплота путем соприкосновения

и путем теплового излучения

(б)

Суммируя выражения (а) и (б), имеем

(в)

Так как tж —tст = Тж—Тст, то, вынося эту разность в выражении (в) за скобки, получаем

или

где αк — коэффициент теплоотдачи соприкосновением; αЛ — коэффициент теплоотдачи излучением;α0 — общий (суммарный) коэффициент теплоотдачи.

Из уравнений (1) и (г) имеем:

где ε— приведенная степень черноты системы; с0 — коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5,67 Вт/(м2-К4); θ — температурный коэффициент.

42. правила обмена ограждающих конструкций

Теплопередача через ограждения дома является сложным процессом. Чтобы максимально учесть эти сложности, обмер помещений при расчетах теплопотерь делают по определенным правилам, которые предусматривают условные увеличение или уменьшение площади. Ниже приводятся основные положения этих правил.

Правила обмера площадей ограждающих конструкций: а - разрез здания с чердачным перекрытием; б - разрез здания с совмещенным покрытием; в - план здания; 1 - пол над подвалом; 2 - пол на лагах; 3 - пол на грунте;

Площадь окон, дверей и других проемов измеряется по наименьшему строительному проему.

Площадь потолка (пт) и пола (пл)(кроме пола на грунте) измеряют между осями внутренних стен и внутренней поверхностью наружной стены.

При определении теплопотерь через внутренние стены их площади обмеряют по внутреннему периметру. Потери теплоты через внутренние ограждения помещений можно не учитывать, если разность температур воздуха в этих помещениях составляет 3 °С и менее

По укрупненным показателям можно определить теплопотери для здания в целом, а также ориентировочную мощность котельной или ЦТП на группу tв и tн — зданий, что удобно на ранних стадиях проектирования (т.э.о., получение технических условий на проектирование).

Для выполнения рабочих чертежей отопления жилых зданий пользоваться укрупненными показателями недопустимо.

Расчетный расход теплоты по укрупненным показателям определяется по следующей формуле:

Qот=qv⋅V⋅(tв-tн)

где Qот — расход теплоты на нужды отопления жилого здания, Вт;
qv — удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м³ · °С);
V — отапливаемый объем здания по наружным обмерам, м³;
tв и tн — расчетная температура соответственно внутреннего и наружного воздуха, °С.

Удельные тепловые характеристики зданий qv Вт/(м³ · °С)