Тепловой баланс помещения. Потери теплоты через ограждения помещений.  Дополнительные потери тепла. Потери тепла через полы. Тепловая мощность системы отопления.

Лекция 2

Тепловой баланс помещения. Потери теплоты через ограждения помещений.  Дополнительные потери тепла. Потери тепла через полы. Тепловая мощность системы отопления.

                       СОДЕРЖАНИЕ ТЕМЫ

2. 1 Тепловой баланс помещения

2. 2 Потери теплоты через ограждения помещений

2. 2. 1 Определение площадей ограждающих конструкций

2. 2. 2 Сопротивление теплопередаче ограждения

2. 2. 3 Расчётная температура внутреннего воздуха

2. 2. 4 Расчётная температура наружного воздуха

2. 2. 5 Добавочные потери тепла

2. 2. 6 Потери тепла на нагрев вентиляционного воздуха

 

                   2. 1. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПОМЕЩЕНИЯ

В помещениях зданий в холодный период года создают и поддерживают тепловой режим, соответствующий требованиям технологического процесса. При этом тепловой режим в помещениях бывает постоянным и переменным в зависимости от назначения здания.

К зданиям с постоянным тепловым режимом относятся жилые и подобные

здания; производственные здания с непрерывной работой, лечебные и детские учреждения, гостиницы и т. д.

Постоянный тепловой режим в помещениях перечисленных зданий поддерживают круглогодично в течение всего отопительного сезона в соответствии с требованиями теплового комфорта и технологических процессов. В одних зданиях для этого постоянно отапливают помещения, в других используют тепловые выделения и к дополнительному обогреванию помещений не прибегают.

Тепловая нагрузка любой отопительной установки складывается из полезной нагрузки, т. е. того количества тепла, которое должно быть доставлено в обогреваеые помещения, и неизбежных потерь тепла при его транспортировании от места выработки месту потребления. Потери тепла при транспорте незначительны и, обычно, оцениваются некоторой долей полезной нагрузки. Определение полезных нагрузок более сложно.

. Чтобы определить, требуется ли отопление и какой мощности, сопоставляют теплопотери и теплопоступления в расчетном установившемся (стационарном) режиме. Уравнивание теплопоступлений (включая теплопоступление от отопительной установки) и теплопотерь называют сведением теплового баланса помещений. В производственных помещениях принимают в расчет интервал технологического цикла с наименьшими тепловыделениями. Для гражданских зданий (кроме жилых) обычно принимают, что в помещениях отсутствуют люди, нет искусственного освещения и других источников тепловыделений.

 

Тепловой баланс – соотношение между теплопотерями и теплопоступлениями в помещении.

 

Если теплопотери превышают внутреннее тепловыделение, то отопление

необходимо. Разность между этими величинами определяет дефицит теплоты и, следовательно, тепловую мощность отопительной установки для компенсации теплонедостатка в помещении:

                           Qот = Qпот – Qвыд, Вт  (2. 1)

  Где: Qпот – суммарные теплопотери помещения, Вт;

          Qвыд – суммарные тепловыделения в помещении, Вт.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ    НА

Тепловая мощность отопительной установки состоит из полезной тепловой мощности (для компенсации теплонедостатка в помещении) и бесполезной тепловой мощности (потерями тепла трубопроводами при их прокладке в неотапливаемых помещениях и нагревательными приборами при установке их у наружных ограждающих конструкций).

 
 При действии системы отопления такой мощности в помещениях будут обеспечиваться тепловые балансы и поддерживаться заданные тепловые условия.

Если в здании, обычно производственном, теплопотери меньше тепловыделений, то отапливать помещения не нужно. В этом случае теплоизбытки ассимилируются приточной вентиляцией.

Ассимиляция– растворение одного вещества в другом.

 

К зданиям с переменным тепловым режимом относятся производственные здания с одно- и двухсменной работой; вспомогательные здания предприятий обслуживания населения, административные, торговые и т. д.

Тепловые условия в помещениях перечисленных зданий поддержива­ют только в рабочее время - по требованиям теплового комфорта и технологических процессов. В нерабочее время допускают понижение температуры помещений вплоть до минимальных тепловых условий, обеспечивающих сохранность строений, оборудования, приборов, коммуникаций (обычно принимают не ниже +5°С).

Для этих зданий, прежде всего, выявляют, требуется ли постоянно отапливать помещения. Если в рабочее время теплопотери превышают теплопоступления, то тепловую мощность отопительной установки вычисляют по выражению (3. 1). В нерабочее время используют имеющуюся установку, если она имеет достаточную мощность для поддержания минимально допустимой температуры помещений и " натопа" перед началом работы. Возможно также применение специальной отопительной установки, так называемого " дежурного отопления".

Дежурное отопление – постоянно работающая система отопления, обеспечивающая температуру внутреннего воздуха +5º С, необходимую для поддержания сохранности зданий, работоспособности коммуникаций и средств автоматизации зданий.

 

Тепловую мощность установки дежурного отопления Qпот определяют в соответствии с теплопотерями Опот при пониженной температуре помещений (tв= +5º С этот период времени:

Qд. от. =Qпот, Вт                                   (2. 2)

При тепловыделениях в рабочее время, превышающих теплопотери, постоянного отопления не требуется. Однако необходима установка дежурного отопления для нерабочего периода времени, мощность которой определяют по выражению (3. 2) с запасом, достаточным для быстрого " натопа" помещений перед началом работы. Дежурного отопления не предусматривают вообще, если расчетная наружная температура в данной местности tн. б выше -5°С.

Теплопотери в помещениях связаны с теплопередачей через наружные ограждения Оогр, теплозатратами на нагревание наружного воздуха, поступающего через открываемые ворота, двери и другие проемы и неплотности в ограждениях, в том числе инфильтрующегося воздуха, а также на нагревание поступающих извне материалов Qмат, изделий, транспорта. Технологические процессы могут быть связаны с испарением жидкостей и другими реакциями, сопровождающимися теплопоглощением Qтепл Кроме того, при подаче воздуха для вентиляции помещений с пониженной температурой против температуры внутреннего воздуха расходуется теплота на нагревание этого воздуха Qвент.

Инфильтрация – Поступление наружного воздуха внутрь помещения за счёт действия ветра и разности плотностей наружного и внутреннего воздуха.

Итак:

Qпот=Qогр+Qн+Qмат+Qтезн+Qвент+…. +Qп, Вт                   (2. 3)

 

Далеко не всегда имеются различного рода теплопотери, вошедшие в выражение (3. 3). В жилых зданиях, например, учитывают только теплопотери через ограждающие конструкции и теплозатраты на нагревание наружного воздуха, поступающего в помещения путем инфильтрации или для вентиляции.

Теплопоступления в помещения происходят вследствие выделения теплоты людьми Ол, теплопроводами и нагретым технологическим оборудованием (трубы, печи, приборы) Qоб, источниками искусственного освещения и работающим электрическим оборудованием Oэл, нагретыми материалами и изделиями Омат. Теплота может выделяться при технологических процессах Отехн. Таким образом:

Овыд=Ол+Ооб+Оэл+Омат+Отехн+……+Оп, Вт                    (2. 4)

 

И здесь могут быть приняты в расчет не все перечисленные источники тепловыделений. В жилых зданиях, например, во внимание принимают так называемые бытовые теплопоступления

Бытовые теплопоступления–Теплопоступления от освещения, людей, работающей бытовой техники, кухонных плит, остывающей пищи и т. д.

 

Тепловой баланс составляют по так называемой явной теплоте, вызывающей изменения температуры

 

      2. 2. ПОТЕРИ ТЕПЛОТЫ ЧЕРЕЗ ОГРАЖДЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ

Расчетные потери теплоты Оогр через отдельные ограждения или части их площадью А, м², определяют по формуле:

                                (2. 5)

где А - площадь ограждения, м²;

   Rо- сопротивление теплопередаче ограждения, м ² град/Вт;

Rо- сопротивление теплопередаче ограждения, м² град/Вт; Rо-- величина обратная коэффициенту теплопередачи.

 

 tв- расчетная температура внутреннего воздуха, °С,

tн5 - расчетная температура наружного воздуха, равная температуре наиболее холодной пятидневки, °С;

tн5- температура наиболее холодной пятидневки – средняя температура наиболее холодных пятидневок самого холодного месяца из 7 наиболее холодных зим за последние 50 лет

 

 n - коэффициент, учитывающий положение ограждения по отношению к наружному воздуху;

β - коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери сверх основных через ограждения (в долях от основных теплопотерь).

 

                    2. 2. 1 Определение площадей ограждающих конструкций.

    Площади наружных и внутренних ограждений А при расчете теплопотерь вычисляют по правилам обмера (рис 2. 1) с точностью до 0. 1м², соблюдая правила обмера ограждений по планам и разрезам здания с точностью до 0, 1м (рис 2. 1, 2. 2, 2. 3).

При расчете теплопотерь подвальных помещений за высоту надземной части наружных стен принимают расстояние от поверхности земли до поверхности пола первого этажа. Подземные части наружных стен рассматривают, как полы на грунте.

Разбивку на зоны (полосы шириной 2м) начинают от уровня земли, продолжают вниз по внутренней поверхности до стыка подземной части стены с полом и далее по поверхности пола

Рис. 2. 1 Обмер площадей в плане и по высоте

НС – наружная стена, ПЛ – пол, ПТ – потолок, О – окно

. Сопротивление теплопередаче в каждой зоне (или ее части у стыка стены и пола) принимают или рассчитывают также, как для утепленного или неутепленного пола.

 

Рис. 2. 2 Разбивка пола на грунте на зоны

 

Рис. 2. 3 Разбивка заглублённых частей наружных стен и пола углового подвального помещения 4 на 1—4 расчётные зоны, 1 – земля, 2 – наружная стена, 3 – перекрытие, 4 – окно.

 

                           2. 2. 2 Сопротивление теплопередаче ограждения.

     Сопротивление теплопередаче ограждения Ro ( м² град/ Вт) принимают по фактическим данным исходя из условия:

                                   Ro > Rн,                                   (2. 6),

 Где: Rн – нормативное значение сопротивления теплопередаче ограждения

 

             2. 2. 3 Расчётная температура внутреннего воздуха.

        За расчётную температуру внутреннего воздуха принимается:

а) для ограждений, находящихся в зоне до 4м от уровня пола – tр. з – температура рабочей зоны;

Рабочая зона - За рабочую зону принимается часть помещения, находящаяся на расстоянии 1м от наружной ограждающей конструкции и – 2 м от пола

 

  б) для перекрытий и покрытий при высоте помещения более 4м – tух. – температура уходящего воздуха, определяемая:

  - для гражданских зданий:

                 tух. = tр. з +∆ (Н-2) º С,                                  (2. 7),

       где: Н – высота помещения, м;

             ∆ - температурный градиент помещения, принимаемый в пределах (0, 5—1. 5);

Температурный градиент – интенсивность изменения температуры воздуха по высоте помещения, град/м

 

помещения, принимаемый в пределах (0, 5—1. 5);

       - для промышленных зданий:

               tух. = tр. з + Кt (tр. з - tпр) º С                   (2. 8)

где: tпр, температура приточного воздуха, º С;

           Кt – коэффициент эффективности воздухообмена по теплоизбыткам

 в) для ограждений, находящихся в зоне выше 4-х

                                                                    (2. 9)

 

                 2. 2. 4 Расчётная температура наружного воздуха.

      За расчётную температуру наружного воздуха для проектирования систем отопления по экономическим показателям принимается температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0, 92 или 0, 98 в зависимости от назначения здания.

 

Обеспеченность температуры наружного воздуха показывет в сколька случаях из 100 не допускается отклонение наружной температуры наружного воздуха. Принимается в зависимости от назначения здания по нормам проектирования соответствующих зданий.

 

Принимать за расчётную температуры абсолютно минимальную или наиболее холодных суток нецелесообразно потому, они имеют небольшое количество часов стояния и ограждающие конструкции обладают тепловой инерционностью. Холодный поток наружного воздуха достигает помещения при существующих ограждающих конструкциях через 30-40 часов. Рассчитанная на эти температуры система отопления (площадь нагревательных приборов, диаметры трубопроводов) будет иметь высокую первоначальную стоимость.

Количество часов стояния температуры наружного воздуха –время в течение которого наблюдается данная температура наружного воздуха за календарный год

 

2. 2. 5 Коэффициент, учитывающий местоположение ограждающей конструкции.

 

n - коэффициент, учитывающий местоположение ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимается по / строительная теплотехника/ в зависимости от конструкции и планировочного решения подвала.

Потому, что температура воздуха в необогреваемом помещении выше температуры наружного воздуха.

 

2. 2. 6        Добавочные потери тепла.

 

Добавочные потери тепла учитываются как часть основных и принимаются:

а) для наружных вертикальных и наклонных ограждений, ориентированных на направления, откуда в январе дует ветер со скоростью, превышающей 4, 5 м/с с повторяемостью

Повторяемость ветра процент времени за месяц с какого направления дует ветер

 

не менее 15%, согласно СНиП 2. 01. 01-82, в размере 0, 05 при скорости ветра до 5 м/с и в размере 0, 10 при скорости 5м/с и более; при типовом проектировании добавочные потери следует учитывать   в размере  0, 05 для всех помещений;

б) для наружных вертикальных и наклонных ограждений многоэтажных зданий в размере 0, 20 для первого и второго этажей; 0, 15 – для третьего; 0, 10 – для четвёртого этажа зданий с числом этажей 16 и более; для 10-15 – этажных зданий добавочные потери следует учитывать в размере 0, 10 для первого и второго этажей и 0, 05 – для третьего этажа.  

 

2. 2. 6. Потери тепла на нагрев вентиляционного воздуха:

 Потери тепла Qв, кВт (на нагрев вентиляционного воздуха), рассчитываются для каждого отапливаемого помещения, имеющего одно или большее количество окон и балконных дверей в наружных стенах, исходя из необходимости обеспечения подогрева отопительными приборами наружного воздуха в объёме однократного воздухообмена в час по формуле:

Однократный воздухообмен – воздух в полном объёме помещения сменивается один раз в течение одного часа

 

Qв = 0, 337 Ап  h (tв  - tн),                                                        (2. 10)  

где: Ап - площадь пола помещения, м²;

    h - высота помещения от пола до потолка, м, но не более 3, 5.

 Помещения, из которых организована вытяжная вентиляция с объёмом вытяжки, превышающим однократный воздухообмен в час, должны, как правило, проектироваться с приточной вентиляцией подогретым воздухом. При обосновании допускается обеспечивать подогрев наружного воздуха отопительными приборами в отдельных помещениях при объёме вентиляционного воздуха, не превышающем двух объёмов в час.

В помещениях, для которых нормами проектирования зданий установлен объём вытяжки менее однократного воздухообмена в час, величину Qв, Вт, на нагревание воздуха в объёме нормируемого воздухообмена от температуры tн до tв, º С по формуле:

    Qв = 0, 278 L ρ С (tв  - tн),                        Вт        (2. 11)

Где: L – объём воздуха, м³ /час

     ρ – плотность воздуха, кг/м³ (3. 14)

 

Плотность – масса вещества, объём которого составляет 1м³, кг/м³

     

    С - теплоёмкость воздуха, Дж/ кг град

Теплоёмкость – количество тепла, необходимого для нагревания 1кг вещества на 1 градус, Дж/ кг град

 

Потери теплоты Qв, Вт на нагревание наружного воздуха, проникающего во входные вестибюли (холлы) и лестничные клетки через открывающиеся в холодное время года наружные двери при отсутствии воздушно-тепловых завес

Воздушно-тепловая завеса -- местная приточная механическая вентиляция, препятствующая проникновению холодного наружного воздуха внутрь здания

 

следует рассчитывать по формуле:

  Qв= 0, 7В(Н+0, 8Р)(tв  - tн)                                                 (2. 12)

где: Н – высота здания, м

    В – коэффициент, учитывающий количество входных тамбуров. При одном тамбуре (две двери) В=1, 0; при двух тамбурах (три двери) В=0, 6.

Расчёт теплоты на нагревание наружного воздуха, проникающего через двери отапливаемых незадымляемых лестничных клеток с поэтажными выходами на лоджии следует вести по формуле (3. 12) при Р=0, принимая для каждого этажа значение Н, равное расстоянию, м, от середины двери рассчитываемого этажа до перекрытия лестничной клетки.

 

Незадымляемая лестничная клетка – лестничная клетка предназначенная для эвакуации людей, оборудованная системой приточной вентиляции, включаемой при возникновении пожара.

 

При расчёте теплопотерь входных вестибюлей, лестничных клеток и цехов с воздушно-тепловыми завесами, помещений, оборудованных действующей постоянно в течение рабочего времени приточной вентиляцией с подпором воздуха, а также при расчёте потерь теплоты через летние и запасные наружные двери и ворота величину Qв учитывать не следует.

Потери теплоты Qв Вт, на нагревание воздуха, врывающегося через наружные ворота, не оборудованные воздушно-тепловыми завесами, следует учитывать с учётом скорости ветра и времени открытия ворот. Воздушно-тепловые завесы рекомендуется устанавливать при открытии дверей или ворот на время более 15 минут в час.

Расчёт потерь теплоты на нагревание воздуха, инфильтрующегося через неплотности ограждающих конструкций выполнять не следует.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: