Отопление. Затраты тепла на отопление жилых и административных зданий складываются из затрат

Затраты тепла на отопление жилых и административных зданий складываются из затрат тепла на компенсацию тепловых потерь через ограждающие конструкции и нагрев инфильтрующегося в помещении воздуха через щели притворов окон и дверей Nинф:

Nок = Nогр + Nинф

Расчетная температура воздуха внутри помещения принимается tв = 20°С. Расчетная температура наружного воздуха t_н = _____°С.

1. Определение теплопотерь через ограждения

Потери теплоты зданием через ограждения складываются из теплопотерь всеми ограждающими конструкциями, Вт:

m

N_огр = Σ N_i;

i=1

где N_i - потери i-м ограждением.

Величины N_i вычисляют по формуле, Вт:

N_i = F_i * K_i*(tв - t_н)*S*(1+β₁);

где F_i – расчетная площадь ограждения, м²;

K_i – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²°С);

S = 1 – коэффициент зависящий от положения ограждения по отношению к наружному воздуху;

β₁ = 0 – коэффициент добавочных теплопотерь на ориентацию наружного ограждения относительно сторон света;

Коэффициент теплопередачи вычисляется по формуле:

K_i = 1/ R_i

_m

R_i = 1/α_в + Σ δ_i/λ_j + 1/ α_н;

j=1

где α_в = _______ Вт/(м²°С) – коэффициент теплоперадачи внутренней поверхности ограждения;

α_н = _______ Вт/(м²°С) – коэффициент теплоперадачи наружной поверхности ограждения;

δ_i – толщина слоя ограждения, м;

λ_j – коэффициент теплопроводности материала слоя ограждения,

Вт/(м²°С);

m – число слоев;

R_i – тепловое сопротивление.

N_ст = F_ст* K_ст*(t_в - t_н) *S*(1+β₁);

F_ст = ___*___ - ___ *___*___ = _____ (м²);

R_ст = 1/___ + 1/___ + ____/_____ + ____/_____ = _______ (м²°С)/Вт

K_ст = 1/_____ = ______ (Вт/(м²°С))

N_ст = _____*_____* (_____ - ______)*1*(1+0) = _________ (кВт)

F_ок = ___*___*____ =_____ (м²)

R_ок = _______ (м²°С)/Вт

k_ок = 1/_______ = ________ (м²°С)/Вт

N_ок = F_ок* K_ок*(t_в - t_н) *S*(1+β₁);

N_ок = _____*_____* (_____ - ______)*1*(1+0) = _________ (кВт)

N_огр = N_ст + N_ок = ________ + ________ = ___________ (кВт)

2. Определение затрат тепла на нагрев инфильтруемого воздуха.

Поступление инфильтруемого воздуха в жилые и административные помещения в результате инфильтрации учитывается только через заполнение световых проемов.

Затраты тепла на нагрев инфильтруемого наружнего воздуха определяется по формуле, Вт:

N_инф = 0,278 * С * Σ [G_инф * β₂] * (t_в - t_н);

где С = 1 кДж/(кг°С) – теплоемкость воздуха

G_инф – количество воздуха, проникающего в помещение через световой проем, кг/ч; суммирование проводится по всем проемам помещения.

Коэффициент учитывает нагревание инфильтруещего воздуха встречным потоком, равен 0,8 для окон с двойными переплетами.

Величина рассчитывается по формуле, кг/ч:

G_инф = (0,21* F_ок*∆ρ^0,67)/R_n;

где F_ок = ________ м² – площадь проема;

R_n = _________ (м²*ч*Па)/кг – сопротивление воздухопроницанию проема;

∆ρ – разность давлений на наружной и внутренней поверхности проема, Па;

∆ρ = H * g * (ρ_н – ρ_в) + 0,33 * ρ_н * u²;

где H = ______ м – высота от центра проема до устья вытяжной шахты;

g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения;

ρ_н, ρ_в – плотности наружного и внутреннего воздуха;

u_н = 3 м/с – скорость ветра.

ρ_н = _______/ (_______- ________) = ________ (кг/м³)

ρ_в = _______/ (_______+ ________) = ________ (кг/м³)

∆ρ = ______ * 9,81 * (____ - _____) + _____ * _____ * 3² = _______ (Па)

G_инф = (0,21*______*______^0,67)/________ = ___________ (кг/ч)

N_инф = 0,278*1*[ _____*_____]*(____+_____) = ________ (Вт).

Объем инфильтрации воздуха равен м³/ч:

V_инф = (2*Σ G_инф)/ (ρ_н – ρ_в) = (2*______)/(_____-_____) = _______ (м³/ч)

Расчет теплопатерь помещением:

Таблица 1

Ограждение	F, м^2	К, Вт/м^2°С	tв - tн, °С	1+β1	S	N, Вт
Кирпичная кладка
Окна
Потери тепла через ограждение: итого
Инфильтрация
Затраты тепла на отопление: итого

Расчет инфильтрации

Таблица 2

Ограждение	Rn, (м^2*ч*Па)/кг	F, м^2	∆ρ, Па	Gинф, кг/ч	β2	Nинф, Вт	Vинф, м^3/ч
Окна деревянные

3. Выбор отопительных приборов

Тепловая мощность отопительных приборов без учета затрат на вентиляцию определяется по формуле, Вт:

N_пр = 0,95 * N_от;

где N_от – затраты тепла на отопление, Вт;

0,95 – коэффициент, учитывающий теплоту, отдаваемую отопительными стояками и подводящими трубами.

N_пр = 0,95 * ________ = _________ (Вт)

Число секций в радиаторах в ориентировочных расчетах определяется по формуле:

m = (N_пр * β₂ * β₄)/q_пр;

где β₂ – коэффициент, учитывающий место установки прибора

β₂ = 1,03 для прибора, установленного у остекленного светового проема;

β₄ – коэффициент, учитывающий способ установки прибора

β₄ = 1,25 для прибора устанавливаемого открыто;

m = (_____ * 1,03*1,25)/_______ = _______ шт

Принимаем радиаторы по ____ секций на 2 окна и по _____ секций на 2 окна.

Вентиляция

Воздухообменом называют замену загрязненного воздуха помещения чистым.

Расчетные параметры наружного воздуха

Таблица 3

Период года	tн, °С	Энтальпия, i н, кДж/кг	φн	Влагосодержание, d н, г/кг	Скорость ветра, u н, м/с
Теплый
Переходный
Холодный

Расчетные параметры внутреннего воздуха

Период года	tв, °С	Энтальпия, i в, кДж/кг	φв	Влагосодержание, d в, г/кг	Скорость ветра, u в, м/с
Теплый
Переходный и холодный

1. Расчет воздухообмена по избыточному теплу

Величина теплообмена V_т вычисляется по формуле, м³/ч:

V_т = (3,6 * N_т)/(ρ*с*(t_в - t_н));

где N_т – теплоизбыток в помещении, Вт;

ρ – плотность воздуха, кг/м³;

с – теплоемкость воздуха, кДж/(кг°С);

t_в – расчетная температура внутреннего (удаляемого) воздуха, °С;

t_н – расчетная температура наружного (приточного) воздуха, °С;

Теплоизбыток помещения определяется по формуле:

N_т = N_рад + N_чел + N_осв;

Тепловыделение от освещения:

N_осв – мощность, затраченная на освещение, Вт;

Теплопоступление от солнечной радиации:

Теплопоступление от солнечной радиации учитывается в тепловом балансе только в теплый период года при наружной температуре более 10°С. При расчете жилых и административных зданий учитывается только тепло, поступающее через окна G_инф, Вт:

N_рад = F* q_рад*А;

где F – площадь остекления, м²

q_рад – удельная величина солнечной радиации, Вт/м²

А – коэффициент учитывающий характер остекления; для двойного остекления А = 1,15.

Тепловыделение от людей:

Количество тепла, выделяемого человеком, зависит от физической нагрузки и температуры в помещении. Тепло поступает в виде явного и скрытого (теплосодержание водяного пара, выдыхаемого и испаряемого кожей).

При расчете теплоизбытка учитывается явное тепло.

N_чел = q_чел * (n₁ +0,85* n₂);

где n₁, n₂ – число мужчин и женщин в помещении;

q_чел – явное тепло.

Расчет избытка тепла и воздухообмена V_т

Таблица 5

Наименование величины	Обозначение	Ед. изм.	Значение величины
Теплый	Переходный	Холодный
Тепловыделение от людей	Nчел	Вт
Тепловыделение от человека	qчел	Вт
Тепловыделение от освещения	Nосв	Вт
Тепловыделение от радиации	Nрад	Вт
Удельная радиация	qрад	Вт
Избыток тепла	Nт	Вт
Воздухообмен	Vт	м^3/ч

1.1. Теплый период

1.2. Переходный период

1.3. Холодный период

2. Расход воздухообмена по избыточной влаге

Величина воздухообмена V_вл вычисляются по формуле, м³/ч:

V_вл = W_чел/ (ρ * (d _в – d _н));

где W_чел – избыток влаги выделяющейся в помещении, г/ч;

d _в – влагосодержание внутреннего удаляемого воздуха, г/кг;

d _н – влагосодержание наружного поступающего воздуха, г/кг;

ρ – плотность воздуха, кг/м³.

Влагосодержание определяется по диаграмме для расчетных параметров внутреннего и наружного воздуха.

Выделение влаги от людей

Влаговыделение от людей в помещении определяется по формуле, г/ч:

W_чел = w_чел * (n₁ +0,85* n₂);

где n₁, n₂ – число мужчин и женщин в помещении.

Расчет избытка влаги и воздухообмена V_в

Таблица 6

Наименование величины	Обозначение	Ед. изм.	Значение величины
Теплый	Переходный	Холодный
Влаговыделение от людей	Wчел	г/ч
Влаговыделение от человека	wчел	г/ч
Воздухообмен	Vв	м^3/ч

2.1. Теплый период

2.2. Переходный период

2.3. Холодный период

3. Расчет воздухообмена по газовыделению

Величина воздухообмена V_газ вычисляется по формуле, м³/ч:

V_газ = С_газ/(С_п.д. – С_н);

где С_газ – количество газа (вредности), выделяющегося в помещении, л/ч;

С_п.д – предельно-допустимая концентрация газа в воздухе помещения, л/м³;

Предельно-допустимая концентрация содержания СО₂ для административных зданий – 1,25 л/м³;

С_н – концентрация газа в наружном воздухе, л/м³; концентрация СО₂ в наружном воздухе зависит от места расположения здания: в крупных городах и вблизи крупных промышленных предприятий – 0,4 л/м³.

Если концентрация вредности в наружном воздухе не зависит от времени года, то расчет производится один раз. В жилых и административных зданиях обычно учитывается лишь углекислый газ СО₂ выделяемый людьми.

Полное газовыделение от людей в помещении определяют по формуле, г/ч:

С_газ = С_чел * (n₁ +0,85* n₂)

где n₁, n₂ – число мужчин и женщин в помещении.

С_газ =

Расчет газовыделения и воздухообмена V_газ

Наименование величины	Обозначение	Ед.изм.	Значение величины
Газовыделение от людей	Счел	г/ч
Газовыделение от человека	счел	г/ч
Воздухообмен	Vгаз	м^3/ч

4. Расчет кратности теплообмена и затрат тепла на вентиляцию

Кратность теплообмена рассчитывается отдельно для теплого, переходного и холодного периодов года.

Для теплого и переходного периодов года из трех полученных значений V_т, V_в, V_газ , выбирается наибольшее значение и принимается за фактический воздухообмен помещения V_во.

V_во = max{ V_т, V_в, V_газ }

Кратность воздухообмена z вычисляется по формуле, 1/ч:

z = V_во/ V

где V – объем помещения, м³

Для холодного времени года за величину воздухообмена V_во.x принимается максимальное значение ее трех величин V_т, V_в, V_газ за вычетом объема инфильтруемого воздуха:

V_во = max{ V_т, V_в, V_газ } – V_инф

4.1. Теплый период

4.2. Переходный период

4.3. Холодный период

Необходимая теплота на подогрев холодного наружного воздуха

Заключение

При заданных параметрах внутреннего и наружного воздуха произведен выбор конструкции ограждения, рассчитаны теплопотери помещений.

Расчет системы отопления включает в себя: гидравлический расчет нагревательных приборов с целью определения количества секций нагревательных приборов в помещении.

Прибор-радиатор установлен, открыто у остекленного светового проема.

Определена толщина конструкции наружной стены, толщина укрепляющего слоя и коэффициент теплопередачи.

Список используемой литературы

1. Лукин В.Н., теплотехника /В.Н. Лукин, М.Г. Шатров, Г.М. Камфери др. – М. Высшая школа, 2003 – 672 с.

2. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещении: - утв. Госстроем РФ ввод в действие с 1999 г. – М. 1999 – 9с.

3. СНИП 41-01-2003, Отопление, вентиляция и кондиционирование: - принят Госстроем РФ; ввод в дествие с 2004 г. (носит рекомендательный характер), - М, 2004 – 51 с.

4. Сибикин Ю.Д. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха / Ю.Д. Сибикин – М.: «Академия», 2004 – 304 с.

5. Хрусталев Б.Д. Теплоснабжение и вентиляция / Б.М. Хрусталев, Ю.Я. Кувшинов, В.М. Хонко, - М.: АСВ, 2005 – 575 с.

Дата добавления: 2015-07-16