🗊Презентация Тепловая мощность системы отопления

Тепловая мощность системы отопления профессор, д.т.н. НЕВЗОРОВА Алла Брониславовна

Нагрузка тепловая отопления (англ. Heat load of heating system ) — Сезонная тепловая нагрузка, требуемая для обеспечения комфортных условий по температуре воздуха в помещениях в холодный период года.

Периоды года Холодный (отопительный) - характеризующийся средней суточной температурой наружного воздуха tн  +8 (+10) С Теплый tн  +8 (+10) С Переходной tн = +8 (+10) С

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ Проект отопления любого объекта начинается с теплотехнического (теплового) расчета. Что такое тепловой расчет? Теплотехнический расчет (тепловой расчет / расчет тепловых потерь) — первоочередной документ для решения задачи теплоснабжения здания. Он определяет минимальную потребность объекта в тепловой энергии, затраты тепла каждого помещения, годовое и суточное потребление топлива.

При выполнении теплового расчета учитывается целый ряд характеристик объекта: 1. Тип объекта (многоэ- или одноэтажное здание, произв-ное, административное или складское помещение, частный дом и пр.). 2. Архитектурная часть (размеры наружных стен, полов, крыши, размеры оконных и дверных проемов). 3. Температурные режимы в каждом помещении (по умолчанию принимается по ТКП) 4. Конструкции наружных стен, полов, крыши (толщина, тип применяемых материалов и утепляющих прослоек). 5. Функциональное назначение помещений (производственное, административное, складское, бытовое или жилое). 6. Специальные данные (в зависимости от назначения объекта). Например, продолжительность отопительного сезона, количество работающих в смену, число рабочих дней в году и т.д. 7. Число точек разбора горячей воды, количество человек, постоянно работающих в смену или проживающих в доме.

При выполнении теплового расчета учитывается целый ряд характеристик объекта: Тип объекта (жилое / нежилое здание, этажность, частный дом и пр.).

При выполнении теплового расчета учитывается целый ряд характеристик объекта: 2. Архитектурная часть (размеры наружных стен, полов, крыши, размеры оконных и дверных проемов).

Индивидуальный дом

Определение площади ограждений

При выполнении теплового расчета учитывается целый ряд характеристик объекта: 3. Температурные режимы в каждом помещении (по умолчанию принимается по ТКП)

При выполнении теплового расчета учитывается целый ряд характеристик объекта: 3. Температурные режимы в офисных помещениях

При выполнении теплового расчета учитывается целый ряд характеристик объекта: 4. Конструкции наружных стен, полов, крыши (толщина, тип применяемых материалов и утепляющих прослоек).

При выполнении теплового расчета учитывается целый ряд характеристик объекта: 6. Специальные данные (в зависимости от назначения объекта). Например, продолжительность отопительного сезона, количество работающих в смену, число рабочих дней в году и т.д.

При выполнении теплового расчета учитывается целый ряд характеристик объекта: Число точек разбора горячей воды, количество человек, постоянно работающих в смену или проживающих в доме.

Структура теплового баланса здания

Тепловой баланс помещения Потери тепла через ограждения помещения Потери тепла на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха Потери тепла через полы, лежащие на грунте Учет прочих источников поступления и затрат тепла Расчет тепловой потребности по укрупненным показателям

Тепловая мощность Для определения расчётной тепловой мощности системы отопления Qот составляет баланс расходов теплоты для расчётных условий холодного периода года в виде Qот = dQ = Qогр + Qи(вент) ± Qт(быт) (1) где Qогр - потери теплоты через наружные ограждения; Qи(вент) - расход теплоты на нагревание поступающего в помещение наружного воздуха; Qт(быт) - технологические или бытовые выделения или расход теплоты. Методики расчета отдельных составляющих теплового баланса, входящих в формулу (1), нормируются

Тепловая мощность В установившемся (стационарном) режиме потери равны поступлениям теплоты. Теплота поступает в помещение от людей, технологического и бытового оборудования, источников искусственного освещения, от нагретых материалов, изделий, в результате воздействия на здание солнечной радиации. В производственных помещениях могут осуществляться технологические процессы, связанные с выделением теплоты (конденсация влаги, химические реакции и пр.).

Расчётная тепловая мощность системы выявляется в результате составления теплового баланса в обогреваемых помещениях при температуре наружного воздуха tн.р, называемой расчётной, равной средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 tн.5 и определяемой для конкретного района строительства по нормам [3]. Расчётная тепловая мощность в течение отопительного сезона используется частично в зависимости от изменения теплопотерь помещений при текущем значении температуры наружного воздуха tн и только при tн.р - полностью. Изменение текущей теплопотребности на отопление имеет место в течение всего отопительного сезона, поэтому теплоперенос к отопительным приборам должен изменяться в широких пределах. Этого можно достичь путём изменения температуры и (или) количества перемещающегося в системе отопления теплоносителя. Этот процесс называют ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ.

Расчет теплопотерь помещений В жилых и общественных зданиях удельные теплопотери через наружные ограждения ограничены нормами. Так, средние по жилому зданию теплопотери не должны превышать: через вертикальные ограждения с учетом световых проемов 70 (60), Вт/м2, через покрытия – 35 (40), Вт/м2, и через цокольные перекрытия – 17,5 Вт/м2.

Расчет теплопотерь помещения как основа подбора отопительной системы Ориентировочно можно принимать в 100 Вт на 1 кв. м площади при стандартной высоте потолков до 3 м. В основном на теплопотери влияют следующие факторы: разница температур в помещении и на улице, т.е. чем она выше, тем больше телопотери; теплоизоляционные свойства ограждающих конструкций (стены, перекрытия, окна).

Автоматизированный расчет Q для помещения

Расчет теплопотерь помещений Теплопотери каждого помещения определяют как сумму расчетных теплопотерь через все его наружные ограждения с учетом добавочных теплопотерь. При расчете используют формулу и вычисляют их с точностью до 5 – 10 Вт.

Основные теплопотери через ограждения помещения Qогр определяют в зависимости от его площади, приведенного сопротивления теплопередаче ограждения и расчетной разности температуры помещения и снаружи ограждения. Площадь отдельных ограждений при подсчете потерь теплоты через них должна вычисляться с соблюдением определённых нормами [1] правил обмера. Расчётная температура помещения обычно задаётся равной расчётной температуре воздуха в помещении tв, принимаемой в зависимости от назначения помещения по СНиП, соответствующим назначению отапливаемого здания. Под расчётной температурой снаружи ограждения подразумевается температура наружного воздуха tн.р или температура воздуха более холодного помещения при расчёте потерь теплоты через внутренние ограждения.

где F – поверхность ограждения, м2; где F – поверхность ограждения, м2; tв, tн – расчетные температуры соответственно внутреннего и наружного воздуха, С; n – коэффициент учета положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху. Значение коэффициента принимается по таблице 1; Rо – общее сопротивление теплопередачи конструкции ограждения;  – добавочные теплопотери в долях от основных потерь.

Выбор параметров наружного воздуха

Параметры микроклимата в помещении

сопротивление теплопередаче Ограждающие конструкции препятствуют проникновению тепловой энергии наружу, потому что обладают определенными теплоизоляционными свойствами, которые измеряют величиной, называемой сопротивлением теплопередаче. Эта величина показывает, каков будет перепад температур при прохождении определенного количества тепла через 1м² ограждающей конструкции или сколько тепла уйдет через 1м² при определенном перепаде температур. Итак, давайте представим следующие величины: q - количество тепла, которое теряет 1м² ограждающей конструкции, измеряемое в ваттах на квадратный метр (Вт/м²); Δt – разница температур снаружи и внутри помещения (°С); R – сопротивление теплопередаче (°С/Вт/м² либо °С·м²/Вт).

нормативы В этой тонкой воздушной прослойке (пограничный слой) происходит резкий скачок от температуры стены до температуры окружающего воздуха (см. рис. 1), то есть она имеет свое сопротивление передаче тепла. Поэтому на самом деле при утечке тепла через стену надо рассматривать полное тепловое сопротивление: R0(полн.) = R (стен.) + R (внутр. погранслоя) + R (нар. погранслоя)

Основные теплопотери + Основные теплопотери через ограждения часто оказываются меньше действительных их значений, так как при этом не учитывается влияние на процесс теплопередачи некоторых дополнительных факторов (фильтрации воздуха через ограждения, воздействия облучения солнцем и излучения поверхности ограждений в сторону небосвода, возможного изменения температуры воздуха внутри помещения по высоте, врывание наружного воздуха через открываемые проёмы и пр/). Определение связанных с этим дополнительных теплопотерь также нормируется СНиП [1] в виде ДОБАВОК к основным теплопотерям.

Добавочные теплопотери через ограждения принимают как установленные практикой поправки к основным теплопотерям. Добавочные теплопотери  через ограждающие конструкции следует принимать в долях от основных потерь согласно приложению Ж [3]: 1 – ориентацию наружных ограждений по сторонам света: на север, восток, северо-восток, северо-запад – 0,1; на запад и юго-восток – 0,05; на юг и юго-запад – 0; 2 – в угловых помещениях дополнительно по 0,05 на каждую стену и окно; 3 – проникание в помещение холодного воздуха при открывании наружных дверей при высоте здания h. Для учета затраты теплоты на его нагревание вводят надбавки к теплопотерям наружных дверей: при одинарных дверях – 0,22h, при двойных дверях без тамбура – 0,34 h; при двойных дверях с тамбуром между ними – 0,27h.

Добавочные теплопотери

Ориентация зданий — расположение зданий относительно стран света (сторон горизонта). Ориентация зданий - одно из важнейших архитектурно-планировочных средств, позволяющих усиливать благоприятные и ослаблять неблагоприятные воздействия природно-климатических факторов на человека, находящегося внутри помещения. По отношению к странам света здания могут занимать три основные положения: меридианальное, при котором его продольная ось параллельна направлению север-юг; широтное — когда эта ось совпадает с направлением запад-восток, и диагональное — ось ориентирована под углом к основным направлениям. Оптимальная Ориентация зданий по странам света регламентируется специальными требованиями для различных природно-климатических условий России с учётом нормативно-допустимых санитарно-гигиенических условий жизнедеятельности людей (в жилом доме, детском учреждении, школе, больнице и т.д.).

Ориентация зданий

Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха Qи . Потери теплоты на инфильтрацию, Вт, определяются при расчетной температуре наружного холодного периода года Qи = 0,28Lnс(tв – tн)k , где Ln – расход удаляемого воздуха, не компенсируемый подогретым приточным воздухом, м3/ч;  – плотность воздуха в помещении, кг/м3; с – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг∙С); k – коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный: 0,7 – для стыков панелей стен и окон с тройным переплетом, 0,8 – для окон и балконных дверей с раздельными переплетами, 1,0 – для одинарных окон.

Таблица для расчета теплопотерь

Таблица для расчета Теплопотерь помещений здания

Особенности расчёта Для упрощения вычислений удобнее из площади стен площадь окон и дверей не вычитать, но коэффициенты теплопередачи Ко и Кд принимать уменьшенными на величину Кн.с для стен.

Определение удельных расходов тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий

где Qs  суммарный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания, кВтч. где Qs  суммарный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания, кВтч. Abu  отапливаемая площадь здания, м2, определяемая по внутреннему периметру наружных вертикальных ограждающих конструкций; Vbu  отапливаемый объем здания, м3; D  количество градусо-суток отопительного периода, °Ссут, определяемое как D = (tп – tн.от.п)Zот ; tп – средневзвешенная по объему зданию расчетная температура внутреннего воздуха в помещениях, °С; tн.от.п – средняя температура наружного воздуха, Zот – продолжительность отопительного периода, сут,

удельная тепловая характеристика здания Для теплотехнической оценки объёмно-планировочных и конструктивных решений, а также для ориентировочного расчёта теплопотерь здания пользуются показателем - удельная тепловая характеристика здания q, Вт/(м3·С), которая при известных теплопотерях здания равна (4) где Qзд - расчётные теплопотери всеми помещениями здания, Вт; V - объём отапливаемого здания по внешнему обмеру, м3; (tв – tн) - расчётная разность температуры для основных (наиболее представительных) помещений здания, C. Величина q определяет средние теплопотери 1 м3 здания, отнесённые к разности температуры 1C. Ей удобно пользоваться для теплотехнической оценки возможных конструктивно-планировочных решений здания. Величину q обычно приводят в перечне основных характеристик проекта его отопления.

удельная тепловая характеристика здания Иногда значение удельной тепловой характеристики используют для приблизительного подсчёта теплопотерь здания. Однако необходимо отметить, что применение величины q для определения расчётной отопительной нагрузки приводит к значительным погрешностям в расчёте. Объясняется это тем, что значения удельной тепловой характеристики, приводимые в справочной литературе, учитывают только основные теплопотери здания, между тем как отопительная нагрузка имеет более сложную структуру, описанную выше. Расчёт тепловых нагрузок на системы отопления по укрупнённым показателям используют только для ориентировочных подсчётов и при определении потребности в теплоте района, города, т. е. при проектировании централизованного теплоснабжения.

Сравнительный расход тепла