Что это такое — удельный расход тепла на отопление? В каких величинах измеряется удельный расход тепловой энергии на отопление здания и, главное, откуда берутся его значения для расчетов? В этой статье нам предстоит познакомиться с одним из основных понятий теплотехники, а заодно изучить несколько смежных понятий. Итак, в путь.
Что это такое
Определение
Определение удельного расхода тепла дается в СП 23-101-2000. Согласно документу, так называется количество тепла, нужное для поддержания в здании нормируемой температуры, отнесенное к единице площади или объема и к еще одному параметру — градусо-суткам отопительного периода.
Для чего используется этот параметр? Прежде всего — для оценки энергоэффективности здания (или, что то же самое, качества его утепления) и планирования затрат тепла.
Собственно, в СНиП 23-02-2003прямо говорится: удельный (на квадратный или кубический метр) расход тепловой энергии на отопление здания не должен превышать приведенных значений.
Чем лучше теплоизоляция, тем меньше энергии требует обогрев.
Градусо-сутки
Как минимум один из использованных терминов нуждается в разъяснении. Что это такое — градусо-сутки?
Это понятие прямо относится к количеству тепла, необходимому для поддержания комфортного климата внутри отапливаемого помещения в зимнее время. Она вычисляется по формуле GSOP=Dt*Z, где:
- GSOP — искомое значение;
- Dt — разница между нормированной внутренней температурой здания (согласно действующим СНиП она должна составлять от +18 до +22 С) и средней температурой самых холодных пяти дней зимы.
- Z — длина отопительного сезона (в сутках).
Как несложно догадаться, значение параметра определяется климатической зоной и для территории России варьируются от 2000 (Крым, Краснодарский край) до 12000 (Чукотский АО, Якутия).
Единицы измерения
В каких величинах измеряется интересующий нас параметр?
- В СНиП 23-02-2003 используются кДж/(м2*С*сут) и, параллельно с первой величиной, кДж/(м3*С*сут) .
- Наряду с килоджоулем могут использоваться другие единицы измерения тепла — килокалории (Ккал), гигакалории (Гкал) и киловатт-часы (КВт*ч) .
Как они связаны между собой?
- 1 гигакалория = 1000000 килокалорий.
- 1 гигакалория = 4184000 килоджоулей.
- 1 гигакалория = 1162,2222 киловатт-часа.
На фото — теплосчетчик. Приборы учета тепла могут использовать любые из перечисленных единиц измерения.
Нормированные параметры
Для одноквартирных одноэтажных отдельностоящих домов
Для многоквартирных домов, общежитий и гостиниц
Обратите внимание: с увеличением количества этажей норма расхода тепла уменьшается.
Причина проста и очевидна: чем больше объект простой геометрической формы, тем больше отношение его объема к площади поверхности.
По той же причине удельные расходы на отопление загородного дома уменьшаются с увеличением отапливаемой площади.
Вычисления
Точное значение потерь тепла произвольным зданием вычислить практически невозможно. Однако давно разработаны методики приблизительных расчетов, дающих в пределах статистики достаточно точные средние результаты. Эти схемы вычислений часто упоминается как расчеты по укрупненным показателям (измерителям).
Наряду с тепловой мощностью часто возникает необходимость рассчитать суточный, часовой, годичный расход тепловой энергии или среднюю потребляемую мощность. Как это сделать? Приведем несколько примеров.
Часовой расход тепла на отопление по укрупненным измерителям вычисляется по формуле Qот=q*a*k*(tвн-tно)*V, где:
- Qот — искомое значение к килокалориях.
- q — удельная отопительная величина дома в ккал/(м3*С*час). Она ищется в справочниках для каждого типа зданий.
- а — коэффициент поправки на вентиляцию (обычно равен 1,05 — 1,1).
- k — коэффициент поправки на климатическую зону (0,8 — 2,0 для разных климатических зон).
- tвн — внутренняя температура в помещении (+18 — +22 С).
- tно — уличная температура.
- V — объем здания вместе с ограждающими конструкциями.
Чтобы вычислить приблизительный годовой расход тепла на отопление в здании с удельным расходом в 125 кДж/(м2*С*сут) и площадью 100 м2, расположенном в климатической зоне с параметром GSOP=6000, нужно всего-то умножить 125 на 100 (площадь дома) и на 6000 (градусо-сутки отопительного периода). 125*100*6000=75000000 кДж, или примерно 18 гигакалорий, или 20800 киловатт-часов.
Чтобы пересчитать годичный расход в среднюю тепловую , достаточно разделить его на длину отопительного сезона в часах. Если он длится 200 дней, средняя тепловая мощность отопления в приведенном выше случае составит 20800/200/24=4,33 КВт.
Энергоносители
Как своими руками вычислить затраты энергоносителей, зная расход тепла?
Достаточно знать теплотворную способность соответствующего топлива.
Проще всего вычислить расход электроэнергии на отопление дома: он в точности равен произведенному прямым нагревом количеству тепла.
Так, средняя в последнем рассмотренном нами случае будет равна 4,33 киловатта. Если цена киловатт-часа тепла равна 3,6 рубля, то в час мы будем тратить 4,33*3,6=15,6 рубля, в день — 15*6*24=374 рубля и так далее.
Владельцам твердотопливных котлов полезно знать, что нормы расхода дров на отопление составляют около 0,4 кг/КВт*ч. Нормы расхода угля на отопление вдвое меньше — 0,2 кг/КВт*ч.
Таким образом, чтобы своими руками подсчитать среднечасовой расход дров при средней тепловой мощности отопления 4,33 КВт, достаточно умножить 4,33 на 0,4: 4,33*0,4=1,732 кг. Та же инструкция действует для других теплоносителей — достаточно лишь залезь в справочники.
Заключение
Надеемся, что наше знакомство с новым понятием, пусть даже несколько поверхностное, смогло удовлетворить любопытство читателя. Прикрепленное к этому материалу видео, как обычно.предложит дополнительную информацию. Успехов!
Пояснения к калькулятору годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию.
Исходные данные для расчета:
- Основные характеристики климата, где расположен дом:
- Средняя температура наружного воздуха отопительного периода t o.п;
- Продолжительность отопительного периода: это период года со средней суточной температурой наружного воздуха не более +8°C - z o.п.
- Основная характеристика климата внутри дома: расчетная температура внутреннего воздуха t в.р, °С
- Основная тепловая характеристики дома: удельный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию, отнесенный к градусо-суткам отопительного периода, Вт·ч/(м2 °C сут).
Характеристики климата.
Параметры климата для расчета отопления в холодный период для разных городов России можно посмотреть здесь: (Карта климатологии) или в СП 131.13330.2012 «СНиП 23-01–99* “Строительная климатология”. Актуализированная редакция»
Например, параметры для расчета отопления для Москвы (Параметры Б
) такие:
- Средняя температура наружного воздуха отопительного периода: -2,2 °C
- Продолжительность отопительного периода: 205 сут. (для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более +8°C).
Температура внутреннего воздуха.
Расчетную температуру внутреннего воздуха вы можете установит свою, а можете взять из нормативов (смотрите таблицу на рисунке 2 или во вкладке Таблица 1).
В расчетах применяется величина D d - градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), °С×сут. В России значение ГСОП численно равно произведению разности среднесуточной температуры наружного воздуха за отопительный период (ОП) t o.п и расчетной температуры внутреннего воздуха в здании t в.р на длительность ОП в сутках: D d = ( t o.п – t в.р) z o.п.
Удельный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию
Нормированные величины.
Удельный расход тепловой энергии на отопление жилых и общественных зданий за отопительный период не должен превышает приведенных в таблице величин по СНиП 23-02-2003 . Данные можно взять из таблицы на картинке 3 или подсчитать на вкладке Таблица 2 (переработанный вариант из [Л.1]). По ней выберите для своего дома (площадь / этажность) значение удельного годового расхода и вставьте в калькулятор. Это характеристика тепловых качеств дома. Все строящиеся жилые дома для постоянного проживания должны отвечать этому требованию. Базовый и нормируемый по годам строительства удельный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию основаны на проекте приказа Министерства Регионального развития РФ «Об утверждении требований энергетической эффективности зданий, строений, сооружений», где указаны требования к базовым характеристикам (проект от 2009 года), к характеристикам нормируемым с момента утверждения приказа (условно обозначил Н.2015) и с 2016 года (Н.2016).
Расчетная величина.
Эта величина удельного расхода тепловой энергии может быть указана в проекте дома, её можно подсчитать на основании проекта дома, можно оценить ее размер на основе реальных тепловых измерений или размеров потребленной за год энергии на отопление. Если эта величина указана в Вт·ч/м2, то её надо разделить на ГСОП в °C сут., получившуюся величину сравнить с нормированной для дома с подобной этажностью и площадью. Если она меньше нормированной, то дом удовлетворяет требованиям по теплозащите, если нет, то дом следует утеплить.
Свои цифры.
Значения исходных данных для расчета даны для примера. Вы можете вставить свои значения в поля на желтом фоне. В поля на розовом фоне вставляете справочные или расчетные данные.
О чем могут сказать результаты расчета.
Удельный годовой расход тепловой энергии, кВт·ч/м2 - можно использовать, чтобы оценить , необходимое количество топлива на год для отопления и вентиляции. По количеству топлива можно выбрать емкость резервуара (склада) для топлива, периодичность его пополнения.
Годовой расход тепловой энергии, кВт·ч - абсолютная величина потребляемой за год энергии на отопление и вентиляцию. Изменяя значения внутренней температуры можно увидеть, как изменяется эта величина, оценить экономию или перерасход энергии от изменения поддерживаемой внутри дома температуры, увидеть как влияет неточность термостата на потребление энергии. Особенно наглядно это будет выглядеть в пересчете на рубли.
Градусо-сутки отопительного периода,
°С·сут. - характеризуют климатические условия внешние и внутренние. Поделив на это число удельный годовой расход тепловой энергии вкВт·ч/м2, вы получите нормированную характеристику тепловых свойств дома, отвязанную от климатических условий (это может помочь в выборе проекта дома, теплоизолирующих материалов).
О точности расчетов.
На территории Российской Федерации происходят определенные изменения климата. Исследование эволюции климата показало, что в настоящее время наблюдается период глобального потепления. Согласно оценочному докладу Росгидромета, климат России изменился сильнее (на 0,76 °C), чем климат Земли в целом, причем самые значительные изменения произошли на европейской территории нашей страны. На рис. 4 видно, что повышение температуры воздуха в Москве за период 1950–2010 годов происходило во все сезоны. Наиболее существенным оно было в холодный период (0,67 °C за 10 лет).[Л.2]
Основными характеристиками отопительного периода являются средняя температура отопительного сезона, °С, и продолжительность этого периода. Естественно, что ежегодно их реальное значение меняется и, поэтому, расчеты годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию домов являются лишь оценкой реального годового расхода тепловой энергии. Результаты этого расчета позволяют сравнить .
Приложение:
Литература:
- 1. Уточнение таблиц базового и нормируемого по годам строительства показателей энергоэффективности жилых и общественных зданий
В. И. Ливчак, канд. техн. наук, независимый эксперт - 2. Новый СП 131.13330.2012 «СНиП 23-01–99* “Строительная климатология”. Актуализированная редакция»
Н. П. Умнякова, канд. техн. наук, заместитель директора по научной работе НИИСФ РААСН
На начальном этапе обустройства системы теплоснабжения любого из объектов недвижимости выполняется проектирование отопительной конструкции и соответствующие вычисления. Обязательно следует произвести расчет тепловых нагрузок, чтобы узнать объемы потребления топлива и тепла, необходимые для обогрева здания. Эти данные требуются, чтобы определиться с покупкой современного отопительного оборудования.
Тепловые нагрузки систем теплоснабжения
Понятие тепловая нагрузка определяет количество теплоты, которое отдают приборы обогрева, смонтированные в жилом доме или на объекте другого назначения. До того, как установить оборудование, данный расчет выполняют, чтобы избежать излишних финансовых расходов и других проблем, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации отопительной системы.
Зная основные рабочие параметры конструкции теплоснабжения можно организовать эффективное функционирование обогревательных приборов. Расчет способствует реализации задач, стоящих перед отопительной системой, и соответствие ее элементов нормам и требованиям, прописанным в СНиПе.
Когда вычисляется тепловая нагрузка на отопление, даже малейшая ошибка может привести к большим проблемам, поскольку на основании полученных данных в местном отделении ЖКХ утверждают лимиты и другие расходные параметры, которые станут основанием для определения стоимости услуг.
Общая величина тепловой нагрузки на современную отопительную систему включает в себя несколько основных параметров:
- нагрузку на конструкцию теплоснабжения;
- нагрузку на систему обогрева пола, если она планируется к установке в доме;
- нагрузку на систему естественной и/или принудительной вентиляции;
- нагрузку на систему горячего водоснабжения;
- нагрузку, связанную с различными технологическими нуждами.
Характеристики объекта для расчета тепловых нагрузок
Правильно расчетная тепловая нагрузка на отопление может быть определена при условии, что в процессе вычислений будут учтены абсолютно все, даже малейшие нюансы.
Перечень деталей и параметров довольно обширен:
- назначение и тип объекта недвижимости . Для расчета важно знать, какое здание будет обогреваться - жилой или нежилой дом, квартира (прочитайте также: " "). От типа постройки зависит норма нагрузки, определяемая компаниями, поставляющими тепло, а, соответственно, расходы на теплоснабжение;
- архитектурные особенности . Во внимание принимаются габариты таких наружных ограждений, как стены, кровля, напольное покрытие и размеры оконных, дверных и балконных проемов. Немаловажными считаются этажность здания, а также наличие подвалов, чердаков и присущие им характеристики;
- норма температурного режима для каждого помещения в доме . Подразумевается температура для комфортного пребывания людей в жилой комнате или зоне административной постройки (прочитайте: " ");
- особенности конструкции наружных ограждений , включая толщину и тип стройматериалов, наличие теплоизоляционного слоя и используемая для этого продукция;
- назначение помещений . Эта характеристика особо важна для производственных зданий, в которых для каждого цеха или участка необходимо создать определенные условия относительно обеспечения температурного режима;
- наличие специальных помещений и их особенности. Это касается, например, бассейнов, оранжерей, бань и т.д.;
- степень техобслуживания . Наличие/отсутствие горячего водоснабжения, централизованного отопления, системы кондиционирования и прочего;
- количество точек для забора подогретого теплоносителя . Чем их больше, тем значительнее тепловая нагрузка, оказываемая на всю отопительную конструкцию;
- количество людей, находящихся в здании или проживающих в доме . От данного значения напрямую зависят влажность и температура, которые учитываются в формуле вычисления тепловой нагрузки;
- прочие особенности объекта . Если это промышленное здание, то ими могут быть, количество рабочих дней на протяжении календарного года, число рабочих в смену. Для частного дома учитывают, сколько проживает в нем людей, какое количество комнат, санузлов и т.д.
Расчет нагрузок тепла
Выполняется расчет тепловой нагрузки здания относительно отопления на этапе, когда проектируется объект недвижимости любого назначения. Это требуется для того, чтобы не допустить лишние денежные траты и правильно выбрать отопительное оборудование.
При проведении расчетов учитывают нормы и стандарты, а также ГОСТы, ТКП, СНБ.
В ходе определения величины тепловой мощности во внимание принимают ряд факторов:
Расчет тепловых нагрузок здания с определенной степенью запаса необходимо, чтобы не допустить в дальнейшем лишних финансовых расходов.
Наиболее необходимость таких действий важна при обустройстве теплоснабжения загородного коттеджа. В таком объекте недвижимости монтаж дополнительного оборудования и других элементов отопительной конструкции обойдется невероятно дорого.
Особенности расчета тепловых нагрузок
Расчетные величины температуры и влажности воздуха в помещениях и коэффициенты теплопередачи можно узнать из специальной литературы или из технической документации, прилагаемой производителями к своей продукции, в том числе и к теплоагрегатам.
Стандартная методика расчета тепловой нагрузки здания для обеспечения его эффективного обогрева включает последовательное определение максимального потока тепла от обогревательных приборов (радиаторов отопления), максимального расхода тепловой энергии в час (прочитайте: " "). Также требуется знать общий расход тепловой мощности в течение определенного периода времени, например, за отопительный сезон.
Расчет тепловых нагрузок, в котором учитывается площадь поверхности приборов, участвующих в тепловом обмене, применяют для разных объектов недвижимости. Такой вариант вычислений позволяет максимально правильно рассчитать параметры системы, которая обеспечит эффективный обогрев, а также произвести энергетическое обследование домов и зданий. Это идеальный способ определить параметры дежурного теплоснабжения промышленного объекта, подразумевающего снижение температуры в нерабочие часы.
Методы вычисления тепловых нагрузок
На сегодняшний день расчет тепловых нагрузок производится при помощи нескольких основных способов, среди которых:
- вычисление теплопотерь с использованием укрупненных показателей;
- определение теплоотдачи установленного в здании отопительно-вентиляционного оборудования;
- вычисление значений с учетом различных элементов ограждающих конструкций, а также добавочных потерь, связанных с нагревом воздуха.
Укрупненный расчет тепловой нагрузки
Укрупненный расчет тепловой нагрузки здания используется в тех случаях, когда информации о проектируемом объекте недостаточно или требуемые данные не соответствуют действительным характеристикам.
Для проведения подобных вычислений отопления используется несложная формула:
Qmax от.=αхVхq0х(tв-tн.р.) х10-6, где:
- α – поправочный коэффициент, учитывающий климатические особенности конкретного региона, где строится здание (применяется в том случае, когда расчетная температура отличается от 30 градусов мороза);
- q0 - удельная характеристика теплоснабжения, которую выбирают, исходя из температуры самой холодной недели на протяжении года (так называемой «пятидневки»). Читайте также: "Как рассчитывается удельная отопительная характеристика здания – теория и практика ";
- V – наружный объем постройки.
Исходя из вышеприведенных данных, выполняют укрупненный расчет тепловой нагрузки.
Виды тепловых нагрузок для расчетов
При осуществлении расчетов и выборе оборудования во внимание принимают разные тепловые нагрузки:
- Сезонные нагрузки
, имеющие следующие особенности:
Им присущи изменения в зависимости от температуры окружающего воздуха на улице;
- наличие отличий в величине расхода тепловой энергии в соответствии с климатическими особенностями региона местонахождения дома;
- изменение нагрузки на отопительную систему в зависимости от времени суток. Поскольку наружные ограждения имеют теплостойкость, данный параметр считается незначительным;
- расходы тепла вентиляционной системы в зависимости от времени суток. - Постоянные тепловые нагрузки . В большинстве объектов системы теплоснабжения и горячего водоснабжения они используются на протяжении года. Например, в теплое время года расходы тепловой энергии в сравнении с зимним периодом снижаются где-то на 30-35%.
- Сухое тепло . Представляет собой тепловое излучение и конвекционный теплообмен за счет иных подобных устройств. Определяют данный параметр при помощи температуры сухого термометра. Он зависит от многих факторов, среди которых окна и двери, системы вентиляции, различное оборудование, воздухообмен, происходящий за счет наличия щелей в стенах и перекрытиях. Также учитывают количество людей, присутствующих в помещении.
- Скрытое тепло
. Образуется в результате процесса испарения и конденсации. Температура определяется при помощи влажного термометра. В любом по назначению помещении на уровень влажности влияют:
Численность людей, одновременно находящихся в помещении;
- наличие технологического или другого оборудования;
- потоки воздушных масс, проникающих сквозь щели и трещины, имеющиеся в ограждающих конструкциях здания.
Регуляторы тепловых нагрузок
В комплект современных котлов промышленного и бытового назначения входят РТН (регуляторы тепловых нагрузок). Эти устройства (см. фото) предназначаются для поддержки мощности теплоагрегата на определенном уровне и не допускают скачков и провалов во время их работы.
РТН позволяют экономить на оплате за отопление, поскольку в большинстве случаев существуют определенные лимиты и их нельзя превышать. Особенно это касается промпредприятий. Дело в том, что за превышение лимита тепловых нагрузок следует наложение штрафных санкций.
Самостоятельно сделать проект и произвести расчеты нагрузки на системы, обеспечивающие отопление, вентиляцию и кондиционирование в здании, довольно сложно, поэтому данный этап работ, как правило, доверяют специалистам. Правда, при желании можно выполнить вычисления самостоятельно.
Gср - средний расход горячей воды.
Комплексный расчет тепловой нагрузки
Помимо теоретического решения вопросов, касающихся тепловых нагрузок, при проектировании выполняется ряд практических мероприятий. В состав комплексных теплотехнических обследований входит термографирование всех конструкций здания, включая перекрытия, стены, двери, окна. Благодаря данной работе удается определить и зафиксировать различные факторы, оказывающие влияния на потери тепла дома или промышленной постройки.
Тепловизионная диагностика наглядно показывает, каким будет реальный перепад температур при прохождении конкретного количества теплоты через один «квадрат» площади ограждающих конструкций. Также термографирование помогает определить
Благодаря теплотехническим обследованиям получают самые достоверные данные, касающиеся тепловых нагрузок и потерь тепла для конкретного здания в течение определенного временного периода. Практические мероприятия позволяют наглядно продемонстрировать то, что теоретические расчеты не могут показать – проблемные места будущего сооружения.
Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что расчеты тепловых нагрузок на ГВС, отопление и вентиляцию, аналогично гидравлическому расчету системы отопления, очень важны и их непременно следует выполнить до начала обустройства системы теплоснабжения в собственном доме или на объекте другого назначения. Когда подход к работе выполнен грамотно, безотказное функционирование отопительной конструкции будет обеспечено, причем без лишних затрат.
Видео пример расчета тепловой нагрузки на систему отопления здания:
ВВЕДЕНИЕ
Потребление тепловой энергии в России, как и во всем мире неуклонно возрастает для обеспечения инженерных систем здания и сооружений.
В данном курсовом проекте рассчитывается план застройки микрорайона города, где потребители тепловой энергии являются четыре жилых здания и одно общественное – общежитие. Данная тепловая сеть должна обеспечивать расход, необходимый для отопления и горячего водоснабжения всех зданий. Здание 2 – жилой трёхэтажный дом (он вмещает 135 человек), здание 3,4 – жилой пятиэтажный дом (он вмещает 300 человек), здание 5 – общественное здание –детский сад (он вмещает 150 человек), здание1– жилой четырехэтажный дом (он вмещает 180 человек).
Источником тепловой энергии является центральный тепловой пункт. В связи с массовым жилищным строительством возникла необходимость сооружения укрупненных, Центральных тепловых пунктов, для которых отводились специальные земельные участки, как правило, в центре жилых микрорайонов. В закрытых системах теплоснабжения тепловую мощность такого центрального теплового пункта на микрорайон или группу зданий рекомендуется принимать от 12 до 35 МВт (по сумме теплового потока на отопление и среднечасового потока на горячее водоснабжение). Системы горячего водоснабжения при закрытой системе теплоснабжения присоединяют через скоростные секционные водяные подогреватели. Каждый из них состоит из нескольких последовательно включенных секций, в которых происходит противоток сетевой и водопроводной воды. Для возможности очистки трубок от накипи и загрязнений нагреваемая водопроводная вода подается в трубки, а сетевая протекает в межтрубном пространстве.
Данную тепловую сеть можно охарактеризовать следующим образом. Тепловая сеть включает в себя снабжение тепловой энергией на отопление и горячее водоснабжение зданий.
Теплотрасса сети имеет закрытую независимую четырех трубную систему, которая состоит из трубопроводов отопления: обратного и подающего, а также трубопроводов водоснабжения горячего и циркуляционного.
Температура воды в подающем трубопроводе отопления: 130 о С , обратном – 70 о С .
Температура воды в трубопроводах горячего и холодного водоснабжения 65 о С и 5 о С. Теплосеть обеспечивает тепловой энергией пять зданий на их отопление и горячее водоснабжение.
Траса теплосети проложена в местности города Ижевска, рельеф которой повышается по направлению от источника тепловой энергии к последнему потребителю. Источником тепловой энергии тепловой сети является центральный тепловой пункт (ЦТП). Трасса имеет четырех трубную систему, которая состоит из трубопроводов отопления (подающего и обратного) и трубопроводов водоснабжения (горячего и циркуляционного)
Теплосеть обеспечивает тепловой энергией пять зданий на их отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.
Расчетная схема тепловой сети
 |
Исходные параметры зданий
РАСЧЕТ РАСХОДОВ ТЕПЛОТЫ
Для расчета сетей теплоснабжения необходимо разработать расчетные схемы. Разрабатываются отдельные расчетные схемы на горячее водоснабжение и отопление, так как количество узловых точек в этих сетях не всегда совпадает. Разработку расчетных схем начинаю с определения количества секционных узлов системы горячего водоснабжения и местных тепловых пунктов системы отопления.
Количество секционных узлов горячего водоснабжения в здании либо по числу секций в здании, либо из расчета 36 квартир (ориентировочно) на один секционный узел, каждый секционный узел и каждый тепловой пункт нумеруется. Все секционные узлы соединятся между собой распределительными трубопроводами. На полученной сети расставляются узловые точки, в которых происходит разветвление потока теплоносителя. Все узловые точки нумеруются. Участки между узловыми точками являются расчетными участками. Расходы на участках между секционными узлами в зданиях и на вводах в здания определяются расчётом. Расходы на участках распределительных трубопроводов определяются суммированием расходов воды на участках, подходящих к узлу ветвления потока.
Расход теплоты на отопление
В курсовом проекте лучше всего воспользоваться методом приближённого определения расходов теплоты на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий по их тепловым характеристикам.
Приближённый расход теплоты на отопление жилых и общественных зданий определяют по формуле максимального часового расхода тепла:
где - максимальный часовой расход тепла на отопление здания, Вт;
Тепловая характеристика здания, Вт/(); принимается по таблице в методическом пособии;
a – коэффициент, учитывающий расход тепла на подогрев наружного воздуха, поступающего в здания путем инфильтрации через неплотности в ограждениях; принимают в расчетах a= (1.05…1.1);
К – поправочный коэффициент, учитывающий изменение расчетной наружной температуры; принимается по таблице в методическом пособии;
Объем здания по наружному обмеру, ;
Средняя температура воздуха в здании, ; принимается по нормативам;
- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, ; для Удмуртии .
Для 3-х этажного здания:
Для 4-х этажного здания:
Для 5-ти этажного здания:
Для 5-ти этажного здания:
Детский сад 2 этажа:
1.2Расход теплоты на вентиляцию
Значения расходов теплоты на вентиляцию для общественных зданий определяются по формуле:
(1.2)
где - расход теплоты на вентиляцию общественных зданий, Вт;
- вентиляционная удельная тепловая характеристика, Вт/( ); принимается по данным таблиц;
Объём здания по внешнему обмеру,
- температура внутреннего воздуха в здании, ; принимается для определенного здания по нормативам;
Расчётная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, ; для Удмуртии принимается ;
- поправка на расчётную температуру наружного воздуха, принимается по данным таблицы методического материала.
Для общественного здания:
1.3 Расход теплоты на горячее водоснабжение
Расход теплоты на горячее на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий определяется по изменению энтальпии воды:
где - максимальный расход теплоты на горячее водоснабжение, Вт;
с - теплоёмкость воды; с = 4,187 кДж / (кг х ;);
- плотность воды; - 983.2 кг / м3:
- секундный расход горячей воды, л/с;
- температура горячей воды;
- температура холодной воды, .
При определении тепловой нагрузки системы отопления учитываются особенности теплового режима помещений. В помещениях с постоянным тепловым режимом, к которым относятся промышленные здания с непрерывным технологическим процессом, сельскохозяйственные помещения и общественные здания, тепловая нагрузка системы отопления определяется из теплового баланса помещения. Тепловой баланс устанавливает равновесие между тепловыми потерями здания и теплопритоком, откуда расход тепла на отопление будет равен
Q о = Q т +Q м – Q вн (1.1)
где Q о - расход теплоты на отопление, кВт;
Q т - тепловые потери здания теплопередачей через наружные ограждающие конструкции и инфильтрацией из-за поступления в помещение холодного воздуха через неплотности, кВт
Q м - расход теплоты на обогрев материалов, поступающих в помещение, кВт;
Q вн - внутренние тепловыделения, кВт.
Расчетные (максимальные) потери теплоты промышленными зданиями через наружные ограждения и инфильтрацией определяются по формуле
Q т max = (1+μ)(t в – t но) q o V 10 -3 (1.2)
где μ - коэффициент инфильтрации;
t но - расчетная температура наружного воздуха для расчета отопления, принимается в зависимости от климатического района (приложение В), °С;
t в - усредненная температура внутреннего воздуха отдельных помещений здания, принимается в зависимости от назначения помещения (приложение Д), С;
q o - удельная отопительная характеристика здания, зависящая от строительного объема здания и его назначения (приложение Г), Дж/(с.м 3 .К);
V - строительный объем отдельного здания по наружному обмеру, м 3 .
При выборе температуры внутреннего воздуха для производственных зданий следует учитывать интенсивность труда. По интенсивности труда все виды работ делятся на три категории: легкие, средней тяжести и тяжелые. К легким относятся работы, выполняемые сидя и стоя, не требующие систематического физического напряжения (процессы точного приборостроения, конторские работы и др.) К категории работ средней тяжести относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, переносом тяжестей до 10 кг (механосборочные цеха, обработка древесины, текстильное производство и др.). К категории тяжелых работ относятся работы с систематическим физическим напряжением (кузнечные, литейные цеха и др).
Коэффициент инфильтрации определяется по выражению
где b - постоянная инфильтрации, для отдельно стоящих промышленных зданий принимается b =0,035 - 0,040 c/m,
g - ускорение свободного падения, м/с;
L - свободная высота здания, м. Для общественных и административных зданий принимается равной высоте этажа. Для промышленных зданий можно принимать значения L = 5-25 м.
w в - средняя скорость ветра для наиболее холодного месяца (приложение В), м/с.
Расход теплоты на обогрев разнородных материалов, поступающих в производственное помещение в холодное время года, кВт
Q м max = ∑G м i · c i (t в – t м), (1.4)
где і - количество наименований материалов;
с і - удельная теплоёмкость материала (таблица I), қДж/(кг.град)
t м - температура материала, о С. Ориентировочно принимается; для металлов и металлических изделий t м =t но, для других несыпучих материалов t м =t но +10 о С для сыпучих материалов t м =t но +20 о С
G мi - масса однородного материала, поступающего в цех, кг/с.
Общий расход материала промышленным предприятием, заданий в приложении Б, необходимо распределить по цехам, в соответствии с назначением цехов. Список рекомендуемых материалов приведен в таблице I.
Таблица 1 - Удельная теплоёмкость некоторых материалов
Внутренние тепловыделения промышленных предприятий довольно устойчивы и составляют существенную долю расчетной отопительной нагрузки, поэтому их необходимо учитывать при разработке режима теплоснабжения. Источниками внутренних тепловыделений в производственных помещениях являются; механическое и электрическое оборудование, нагретые поверхности аппаратов, установок и трубопроводов, поверхности нагретых ванн, электроосвещение, работающие люди, остывающие материалы и продукты сгорания и т.д. Ниже приведена методика ориентировочного расчёта тепловыделений от технологического оборудования, электроосвещения и работающих людей.
Общее количество внутренних тепловыделений в отдельных промышленных зданиях, кВт
В том случае, если отсутствуют фактические данные или проекты технологических процессов, внутренние тепловыделения от оборудования вычисляются по аналогам. Для горячих цехов тепловыделения от производственного оборудования и технологическах процессов, кВт
где q n - удельная теплонапряженность помещения (таблица 2), кВт/м 3 ;
V - строительный объем помещения, м 3 .
Таблица 2 - Удельная теплонапряженностъ горячих цехов /18/, кВт/м 3
В цехах не относящихся к горячим, одним из основных видов внутренних тепловыделений, будет теплота от технологического оборудования, снабженного электроприводом. Поступление теплоты от электродвигателей механического оборудования и приводимых ими в действие машин, кВт .
где k сп - коэффициент спроса на электроэнергию (таблица 3);
k п - коэффициент, учитывавший полноту загрузки электродвигателей k п =0,9-1;
k Т - коэффициент перехода теплоты в помещение, Для металлорежущих станков k Т = 0,9-1; для вентиляторов и насосов
η - к.п.д электродвигателя при полной его загрузке η=0,85-0,9;
q эл - удельная плотность электрической силовой нагрузки (таблица 4), кВт/м 2 ;
F - площадь пола помещения цеха, м 2 .
Таблица 3 - Коэффициент cпроса на электроэнергию
Таблица 4 - Удельные плотности электрических нагрузок на 1м 2 полезной площади производственных зданий
Количество теплоты, поступающей в помещение от источников искусственного освещения, вычисляют по удельным показателям
где F - площадь пола помещения, м 2 ;
q ос - удельная плотность электрической осветительной нагрузки (таблица 4), кВт/м 2 .
Тепловыделения от людей определяются в зависимости от затрат ими энергии и температуры воздуха в помещении. Полное количество теплоты, кВт
где m" - количество людей в помещении;
q л -удельное количество полной теплоты, выделяемой одним работающим (таблица 5), кВт.
Таблица 5- Удельное полное количество теплоты, выделяемое взрослыми людьми /1/, кВт
Для расчета количества работающих в здании можно воспользоваться приближенными формулами. Для производственных цехов количество работающих в одну смену, приближенно равно
где V - строительный объем цеха или здания, м 3 .
Расчетный расход теплоты на отопление жилого района, при отсутствии данных о типе застройки и наружном объеме жилых и общественных зданий, согласно СНиП П-З6-73 рекомендуется определять по формуле
где q ж - укрупненный показатель максимального расхода теплоты на отопление 1 м 2 жилой площади (таблица 6), кДж/(с.м 2);
F ж - жилая площадь, определяется исходя из 12 м 2 на одного жителя района, м 2 ;
k 0 - коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий, при отсутствии фактических данных рекомендуется принимать k 0 =0,25
Таблица 6 - Укрупненный показатель максимального расхода теплоты на отопление жилых зданий
