Задача 1. Расчет теплопотерь через наружные ограждения здания

 

Назначение системы отопления состоит в обеспечении тре­буемого теплового режима во всех помещениях здания в холод­ный период года. Для этого устанавливают отопительные прибо­ры, суммарная теплоотдача которых в каждом помещении ком­пенсирует тепловые потери через наружные ограждения Систему отопления проектируют на расчетную температуру наружного воздуха наиболее холодного триода года (средняя температура наиболее холодной пятидневки в данном населенном пункте из восьми зим за 50-летний период).

Для города................... = °С (табл.11).

 

 

1.1. Максимально допустимая плотность теплового потока через наружное ограждение, Вт/м²,

,

где 8,7 Вт/(м² К) - средний коэффициент теплоотдачи от воз­духа к внутренней поверхности ограждающей конст­рукции;

- нормируемая (по санитарно-гигиеническим тре­бованиям) разность температур воздуха внутри помеще­ния и внутренней поверхности ограждения (табл. 6).

 

Таблица 6

Нормируемая разность температур воздуха и

внутренней поверхности помещения

 

Назначение Покрытия и Покрытия здания	Наружные стены	Покрытия и чердачные перекрытия	Покрытия над подвалами и подпольями
Обществен­ные здания, помещения промышленных предприятий и вспомогательные помещения

 

1.2. Максимально допустимый коэффициент теплопередачи для ограждающей конструкции, Вт/(м² К),

,

где - поправочный коэффициент на расчетную разность темпе­ратур , (учитывает положение наружной поверх­ности ограждающих конструкций

по отношению к на­ружному воздуху)

Значения коэффициента принимают:

а) для наружных стен ;

б) для чердачных перекрытий = 0,9;

в) для перекрытий над не отапливаемыми подвалами без световых проемов, расположенные выше уровня земли, = 0,6.

1.3. Требуемое минимальное по санитарно-гигиеническим ус­ловиям термическое сопротивление в процессе теплопередачи для каждой ограждающей конструкции, м² К/Вт,

.

1.4. Необходимая минимальная толщина наружных стен , м. Из выражения для термического сопротивления в про­цессе передачи теплоты через плоскую стенку

находят .

Значения коэффициентов теплопроводности и , Вт/(мК) см. в табл. 1

23,2 Вт/(м² К) - коэффициент теплоотдачи от наруж­ной поверхности стен к наружному воздуху.

Найденное значение округляют до стандартной толщины кладки (полтора, два, два с половиной, три кирпича).

1.5. Расчетный коэффициент теплопередачи для наружных стен, Вт / (м²> К),

.

1.6. Расчетное термическое сопротивление теплопередаче, м² К/Вт,

.

Предпочтительнее, когда < , т.е. > Однако запас не должен превышать 15%. Допускается и < , но не более чем на 5%.

Аналогичные расчеты следует проводить и для прочих огра­ждающих конструкций (ПТ, ПЛ и др.). Поскольку в задании на-курсовую работу указанные ограждения не конкретизированы, то принимают.

а) для пола первого этажа

;

б) для потолка второго этажа

,

т.е. найденные ранее максимально допустимые значения этих величин (см п. 2)

Для окон и наружной двери принять'

Вт/м² К; Вт/м² К.

1.7. Основные теплопотери через наружные ограждения. Основные теплопотери через каждое наружное ограждение находят по уравнению теплопередачи:

,

где F - площадь поверхности соответствующего наружного ог­раждения, м².

Измерение площади поверхности наружного ограждения F, м², производят по чертежам плана и разреза здания (см. рис. 1).

Величину F для потолков и пола определяют по размерам между осями внутренних стен и от внутренней поверхности на­ружных стен; для окон и двери - по наименьшим размерам строи­тельных проемов в свету (площади приведены в задании).

Высоту стен первого этажа определяют по размеру от уровня чистого пола первого этажа до уровня чистого пола второго. Вы­соту стен второго этажа - по размеру от уровня чистого пола вто­рого этажа до верха утепляющего слоя чердачного перекрытия.

Длину наружных стен неугловых помещений определяют по размерам между осями внутренних стен, а угловых помещений – по размеру от внешних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен.

Основные теплопотери через наружные ограждения Q_осн, Вт,определяют для каждого помещения здания Для этого подсчиты­вают Q_осн, Вт, через каждую наружную ограждающую конструк­цию, имеющуюся в этом помещении, а именно через наружные стены (НС)*, пол (ПЛ)**, потолок (ПТ)***, двойные окна (ДВ), двойную дверь (ДД) Для помещения 101 и лестничной клетки подсчитывают Q_осн через стены, пол, окна и потолок

Теплопотери через внутренние стены не определяют, гак как разность температур воздуха в смежных помещениях не превы­шает 5°С

1.8. Полные теплопотери через наружные ограждения

,

где - добавочные теплопотери, Вт

определяют в процентах к основным теплопотерям в за­висимости от ориентации ограждения по странам света (рис 2), от скорости обдувания их ветром (на ветер), на угловые помещения, на поступление холодного воздуха (для наружных дверей с крат­ковременным открыванием), на высоту.

 

* Для всех помещений

** Для всех помещений первого этажа

*** Для помещений второго этажа

Добавку на высоту вводят для помещений общественных зданий высотой более 4 м; она составляет 2% на каждый метр вы­соты свыше 4 м, но не более 15%. Добавку на высоту следует учесть для двусветного зала (помещение 101). Добавка на высоту не распространяется на лестничные клетки.

При определении основных и добавочных теплопотеръ через наружные ограждения помещений пользуются бланком, имеющим форму табл. 7.

Теплопотери подсчитывают отдельно для каждого помеще­ния и для здания в целом.

Основные и добавочные теплопотери суммируют.

Полные теплопотери суммируют для здания в целом и для каждого отдельного помещения*.

При определении теплопотерь через наружные стены пло­щадь последних вписывают в графу 6 (табл.7) полностью, без вы­чета площади оконных и дверных проемов. Поэтому в графу 9 вместо и вписывают разности и

В самом деле, при включении оконных проемов в площадь наружных стен теплопотери от последних завышаются на величину

.

Поэтому ее надо вычесть при расчете тептопотерь через окна т.е. вычислять по формуле

.

9. Удельная тепловая характеристика здания, Вт/м³ К,

q_до = Q_полн/V_зд(t_в – t_н^р),

где - полные теплопотери через наружные ограждения для здания в целом, Вт,

- объем здания по наружному обмеру, м³, определяют умножением площади здания по внешнему очертанию стен на его высоту от уровня земли до карниза (размер Ф на рис 1).

 

Таблица 7. Результаты расчетов теплопотерь помещениями

№ п/п

Номер помещения

Наименование ограждения

Ориентация ограждений по отношению к странам света

Размер ограждений, м×м

Площадь ограждения Fогр,м^3

Внутренняя температура tв, ^оС

Разность между внутренней и наружной температурами (tв–tн^р)ψ,^оС

Расчетный коэффициент теплопередачи kрасч., Вт/м^2К)

Основные теплопотери Qосн, Вт

Добавки к основным теплопотерям, %

Добавочные теплоптери Qдоб, Вт

Полные теплопотери Qполн, Вт

Примечание

На ориентацию

На ветер

На наружные стены и окна при двух и более наружных стенах

Прочие добавки

Сумма добавок

Полученное значение q_от рекомендуется сопоставить с нор­мативной величиной для здания аналогичного типа (для соответ­ствующего климатического пояса).

Этой характеристикой пользуются для ориентировочных подсчетов потерь тепла и требуемой тепловой мощности от источни­ков теплоснабжения в проектных заданиях.

1.10. Расчетная тепловая мощность системы отопления здания, Вт

,

где Q_нв, - расход тепла на нагревание воздуха, поступающего в по­мещения

при инфильтрации, Вт

В целях упрощения расчета в курсовом проекте можно ус­ловно принять т. е. .

1.11. Годовой расход тепла на отопление, кВт-ч/год,

,

где _от = () / () - относительная отопительная нагруз­ка, средняя за отопительный период;

- средняя за отопительный период температура наружного воздуха, °С (см табл.11);

- расчетная тепловая мощность системы отопления здания, кВт,

= 24 n - продолжительность отопительного периода, ч/год (значение n см. в табл. 11).

Рекомендуется выразить расход тепла на отопление в МДж/год

Так как 1кВт = 1кДж/с, то 1кВт•ч = З600кДж - 3,6 МДж.

1.12. Годовой расход топлива на отопление, т/год (для твердого и жидкого топлива), тыс. м³/год (для газообразного топлива)

,

где - расход тепла на отопление, МДж / год;

- низшая теплота сгорания топлива, кДж / кг (МДж /т) - для твердого и жидкого топлива, кДж / м³ (МДж /тыс м³) - для газообразного топлива;

- КПД теплогенерирующей установки;

- коэффициент, учитывающий потери тепла в тепловых сетях.

В настоящей задаче можно принять:

0,75 - для центральных котельных, работающих на жидком и газообразном топливах;

0,65 - для центральных котельных, работающих на твердом топливе.

 

Для удобства учета расхода и нормирования топлива введена условная теплоэнергетическая единица - 1 кг условного топлива. Расход 1 кг условного топлива эквивалентен 7000 ккал, что со­ставляет 29330 кДж, т.е. " теплота сгорания" условного топлива Q_усл = 29330 кДж / кг(у.т.) или (мДж / т (у.т.)

Расход условного топлива определяют по той же формуле, что и натурального:

.

 

Для пересчета расхода – условного топлива в натуральное ис­пользуют тепловой эквивалент:

.

Следовательно,

.