Тепловтрати

Тепловтрати

Ця послуга дозволяє отримати значення теплового навантаження будинку, питомих тепловтрат на опалення та нагрівання повітря, що інфільтрується в результаті природньої вентиляції будинків.

РОЗРАХУНКИ ТЕПЛОВИХ НАВАНТАЖЕНЬ СПОЖИВАЧІВ ДЛЯ ПРОЕКТУВАННЯ ДЖЕРЕЛА ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ

1. Витрати теплоти на опалення

Календарний рік (з точки зору роботи системи опалення) поділяють на теплий та холодний періоди. Теплий характеризується температурою зовнішнього повітря tз > 8 оС, а холодний - tз ≤ 8 оС.

В холодний період року температура усередині приміщень (tвн) більша ніж температура зовнішнього повітря (tз), тому через зовнішні огородження будуть здійснюватися втрати теплоти у навколишнє середовище Qвтрi (див. рис. 1.1).

Рис. 1.1. Схематичне зображення втрат теплоти приміщенням

Для компенсації сумарних втрат теплоти ΣQвтрi у приміщенні необхідно подавати такий же потік теплоти від системи опалення Qо, тобто ΣQвтрi = Qо.

Види витрат теплоти на опалення:

1. Максимальні (розрахункові) витрати теплоти - Qo, [Вт, кВт, МВт]. Визначаються за температурою зовнішнього повітря tз=tр.о (розрахункова температура для проектування опалення).

tр.о – це середня температура зовнішнього повітря найбільш холодної п’ятиденки з восьми найбільш суворих зим за останні 50 років.
tр.о залежить від населеного пункту [наприклад, для Києва tр.о=-22о С, для Сімферополя tр.о= -16о С і т.ін.].

2. Середні витрати теплоти Qо ср, [Вт, кВт, МВт]. Визначаються за tср.о (середня температура за період опалення), наприклад, для Києва tср.о =-1,1о С.

3. Річні витрати теплоти на опалення Qo річ , [Дж, кДж, МДж].

• За розрахунковими витратами теплоти Qo здійснюється вибір обладнання, що встановлюється.
• Середні витрати теплоти Qо ср – для визначення річної витрати Qo рік, а також для розрахунку техніко-економічних показників.
• Річні витрати теплоти Qo річ використовуються для визначення витрат палива на джерело теплопостачання.

А. Розрахункові (максимальні) витрати теплоти на опалення

Існує два способи розрахунку максимальних витрат теплоти на опалення:

1). Точний спосіб за втратами теплоти в навколишнє середовище. Використовується при наявності готових будівель чи проектів цих будівель. Дає найбільш вірну інформацію.
2). За збільшеними показниками.
Коли відсутня побудована будівля. Відомою є житлова площа Fж або зовнішній об’єм Vз будівель

Визначення втрат теплоти приміщеннями

Втрати теплоти здійснюються через зовнішні огороджувальні конструкції у холодний період року:

• зовнішні стіни;
• вікна;
• зовнішні двері;
• перекриття (останній поверх);
• підлогу (перший поверх).

Втрати теплоти складаються із основних та додаткових.
Основні втрати теплоти визначаються з рівняння теплопередачі:

Q = ∑ кі Fі ∆tі nі (1.2)

де кі – коефіцієнти теплопередачі огороджувальних конструкцій, Вт/ (м 2 ·К); Fі – поверхні огороджувальних конструкцій, що передають теплоту, м2 ; ∆tі – розрахункова різниця температур між внутрішнім та зовнішнім повітрям, оС; nі – поправковий коефіцієнт на розрахункову різницю температур, залежить від геометричного положення огороджувальних конструкцій або її типу.

Додаткові втрати теплоти:

1. На орієнтацію приміщення за сторонами світу.

2. На наявність двох і більше кутових стін.

3. На інфільтрацію зовнішнього повітря через нещільності в обгородженнях, в основному, у заповненні світлових отворів.

Додаткові втрати теплоти враховуються у відсотках від основних.

Додаткові втрати теплоти на інфільтрацію наближено можна взяти у відсотках до основних, або визначити за точною формулою

Qінф=Lінфcп(tвн–tз), (1.8)

де Lінф – масова витрата інфільтраційного повітря через обгородження, кг/с; cп – теплоємність повітря, Дж /(кг· К).

Особливості визначення теплових витрат через підлогу

Площа підлоги поділяється на 4 зони, шириною по 2 м (для першої, другої та третьої зон, а четвертої – все, що залишилося) – див. рис. 1.7.

Рис. 1.7. Поділ площі підлоги на зони

Термічні опори теплопередачі окремих зон неутепленої підлоги (згідно з довідковою літературою) складають:

• для першої зони - r1 =2,15 ( м 2 ·К)/Вт ;
• для другої зони - r2 = 4,3 ( м 2 ·К)/Вт;
• для третьої зони - r3 = 8,6 ( м 2 ·К)/Вт;
• для четвертої зони - r4 = 14,2 ( м 2 ·К)/Вт.

Якщо підлога розташована на грунті, то втрати теплоти через неї визначаються за формулою

Q=∑ (Fi/ri) (t1-t2)*ni (1.9)

Якщо в конструкції підлоги є утеплювач, теплопровідність якого складає λу ≤ 1,163 Вт/ (м·К), то підлога вважається утепленою, а втрати теплоти обчислюються також за формулою

ro=ri+ry∑(δ/λ) (1.10)

(1.9), де δуi та λуi - товщина, м, та теплопровідність, Вт/(м·К), окремих шарів утеплювача відповідно.

В деяких промислових цехах необхідно враховувати витрати теплоти на нагрів холодних транспортних засобів, сировини та матеріалу, Вт

Q= mc (t -t ì) (1.15)

де mм – масові витрати холодних транспортних засобів, сировини та матеріалу, кг/с; ср – теплоємність цих речовин, Дж/(кг·К).

Середні витрати теплоти на опалення

Qсер=Q(tвн-tср.о)/(tвн-tроз) (1.16)

де tср.о – середня температура зовнішнього повітря за опалювальний період, наприклад, для м. Києва tср.о = - 1,1о С.

В. Річні витрати теплоти на опалення

А). Для будівель, що опалюються цілодобово (житлові, громадські, а також промислові з безперервним технологічним процесом – характеризуються, наприклад, вентиляцією без обмеження)

Qo річ = Q о.ср no 24·3600, (1.17)

де no– продовжуваність опалювального періоду за кількістю діб зі стійкою температурою навколишнього повітря tз ≤ 8о С, наприклад, для м. Києва no=187 діб.

Б). Для деяких промислових будівель з одно- чи двозмінною роботою з вихідними та святковими днями, коли в приміщеннях відсутні люди, 24 рекомендується знижувати теплове навантаження на опалення, тобто річна витрата теплоти на опалення визначається за формулою

Qo річ= [0,875Qo cр(nо – nнер) + 0,5Qo срnнер]24·3600, (1.18)

де nнер – кількість неробочих діб за опалювальний період. 1.2.

2 Витрати теплоти на вентиляцію

А. Розрахункові (максимальні) витрати теплоти

1). Житлові будівлі та невеликі офісні приміщення Для компенсації витрат теплоти на нагрівання нормативної витрати інфільтраційного повітря

Q=Vн*сп*ρ*(tр.в.-t)*F пл/3600 (1.19)

де Vн – нормативна витрати інфільтраційного повітря, (м 3 /год)/м 2 підлоги житлових кімнат та кухонь (зазвичай беруть Vн = 3 (м 3 /год)/м 2 ); F пл – площа підлоги житлових кімнат та кухонь житлових будівель, м 2 ; сп - теплоємність повітря, Дж/(кг·К); ρ – густина повітря, кг/м 3 ; tр.в. – розрахункова температура зовнішнього повітря для проектування вентиляції (це середня температура в 13 годин найбільш холодного місяця, наприклад, для м. Києва tр.в.= - 10о С).

2). Громадські та виробничі будівлі, в яких є припливна механічна вентиляція 2.1). Для громадських будівель, витрати теплоти на опалення яких визначаються за п. А, тобто при заданій площі житлових будівель Fж, що опалюються

Qв гр = к1Qo гр, (1.20)

де к1 – відсоток витрати теплоти на вентиляцію громадських будівель (беруть к1 = 0,4 для будівель, побудованих до 1985 року і к1 = 0,6 для будівель, які побудовані після 1985 року).

Б. Річні витрати теплоти на вентиляцію

Qв річ =Qв ср (nо – nнер)zв 3600, (1.26)

де zв – продовжуваність роботи системи вентиляції протягом доби, год/добу (при вентиляції без обмеження – 24 год; при вентиляції з обмеженням – 16 год); nнер – кількість неробочих діб за опалювальний період.

Розрахунки взяті з тексту "Джерела теплопостачання та споживачі теплоти" Боженко М.Ф.