Уравнение теплового баланса

 

Расчет тепловой мощности системы отопления следует проводить по методике [5, 6], согласно которой расчетная тепловая нагрузка системы отопления Q_ОТ, в Вт, определяется по формулам:

а) для комнат жилых зданий

при

, (14)

при

; (15)

б) для помещений лестничных клеток

; (16)

в) для кухонь жилых зданий

, (17)

где Q_ОГР – основные и добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции, Вт; Q_БЫТ – бытовые тепловыделения, Вт; Q_И – расход теплоты на нагревание поступающего в помещение наружного воздуха в результате инфильтрации через неплотности наружных ограждений, Вт; Q_В – расход теплоты на нагрев поступающего в помещение наружного воздуха, исходя из санитарной нормы вентиляционного воздуха, Вт.

Основные и добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции Q_ОГР, в Вт, определяются путем суммирования потерь теплоты через отдельные ограждающие конструкции Q_ПОТ, которые вычисляются по формуле с округлением до 1 Вт:

, (18)

где А – расчетная площадь ограждающей конструкции, м²; K – коэффициент теплопередачи, Вт/(м^{2. о}С); t_В, t_Н и n – то же, что в формуле (1); β; - добавочные потери теплоты в долях от основных потерь, определяемые в соответствии с [6, с. 110, рис. 5.3]. Потери теплоты через внутренние ограждения конструкции помещений допускается не учитывать, если разность температур в этих помещениях равна 3 ^оС и менее.

Расчетную площадь ограждающих конструкций (с точностью до 0,1 м²) определяют по [6, рис. 5.1, 5.2] или по рис. 3.1.

При определении площади наружных стен площадь окон не вычитают, а вместо коэффициента теплопередачи окон берут разность между коэффициентами теплопередачи окон и стен. Сумма теплопотерь через наружные стены и окна при этом не изменяется.

При определении потерь теплоты через наружные двери их площадь следует вычитать из площади стен и коэффициент теплопередачи принимать полностью, так как добавки на основные теплопотери у наружной стены и двери разные.

Ограждающие конструкции обозначают сокращенно:

НС – наружная стена, ДО – окно с двойным остеклением, Пл – пол, Пт – потолок, ДД – двойная дверь, ОД – одинарная дверь.

Все помещения номеруют поэтапно по ходу часовой стрелки. Помещения подвального этажа номеруют с № 01, помещения первого этажа – с № 101, помещение второго этажа – с № 201 и т.д. Номера проставляются на планах в центре рассматриваемых помещений. Внутренние вспомогательные помещения: коридоры, санузлы, кладовые, ванные комнаты и другие, не имеющие наружных стен, отдельно не номеруются. Теплопотери этих помещений через полы и потолки относят к смежным с ними комнатам.

 

а б

Рис. 3.1. Схема обмера теплопередающих ограждений:

а – разрез; б - план

 

Теплопотери через отдельные ограждения каждого помещения суммируют. Теплопотери лестничной клетки определяют, как для одного помещения. Каждую лестничную клетку обозначают буквами А, Б и т.д.

Бытовые теплопоступления Q_БЫТ, Вт, для жилых комнат определяют по формуле

, (19)

где А_П – площадь пола помещения, м².

Расход теплоты Q_И, Вт, (см. формулы 14, 16 и 17) на нагревание инфильтрующегося воздуха определяют по формуле

, (20)

где G_ИН – расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч; при выполнении курсового проекта G_ИН допускается определять только через окна и балконные двери по формуле (21); С – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг ^.о С); t_В и t_Н – то же, что в формуле (18); k – коэффициент учета влияния встречного теплового потока: для окон с тройными переплетами k =0,7, для окон и балконных дверей с двойными раздельными переплетами k =0,8 и со спаренными переплетами k =1.

Расход теплоты Q_В, Вт, (см. формулу 14) на нагревание инфильтрующегося воздуха для жилых зданий определяют по выражению

, (21)

где L_Н – расход удаляемого воздуха, в м³, не компенсируемый подогретым приточным воздухом; для жилых зданий – удельный нормативный расход 3 м³/ч на 1 м² жилых помещений, следовательно L_Н =3· А_П; С, t_В, t_Н и k – то же, что в формуле (20); ρ_В – плотность воздуха в помещении, кг/м³.

Расход инфильтрующегося воздуха G_ИН, кг/ч, через неплотности в оконных проемах и балконных дверей находят по зависимости

, (22)

где А_ОК – площадь световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей) м²; R_И – сопротивление воздухопроницанию заполнений световых проемов (окон, балконных дверей), в (м^2. ч ^. Па)/кг, принимается по [3, прил.10 * ] или по табл. 5; Δ Р – расчетная разность давлений на наружной и внутренней поверхностях каждой ограждающей конструкции, Па.

Разность давлений на наружной и внутренней поверхностях каждой ограждающей конструкции, в Па , можно вычислить по формуле

, (23)

где H - высота здания, м, от уровня средней планировочной отметки земли до верха карниза; h – расчетная высота, м, от уровня земли до верха окон; g – ускорение свободного падения, g =9,81 м/с²; ρ_В, ρ_Н – плотность, кг/м³, соответственно наружного воздуха и воздуха в помещении, определяемая по зависимости

, (24)

где t – температура воздуха, ^оС; V_Н – расчетная скорость ветра, м/с; С_Н, С_Н – аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания, принимаются по СНиП 2.01.07–85*, при выполнении курсового проекта можно принимать С_Н =0,8, С_Н = -0,6; к – коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания принимается по СНиП 2.01.07-85*; при высоте здания H =10 м к =0,65; при H = 20 м, к =0,85; для промежуточных высот здания значение к определяют линейной интерполяцией.

Таблица 5

Сопротивление воздухопроницанию заполнений световых проемов

(окон, балконных дверей) по СНиП II-3-79*

Заполнение светового проема	Число уплотненных притворов заполнения	Сопротивление воздухопроницанию RИ, (м2.ч)/кг (при Δ Р =10 Па), заполнений световых проемов с деревянными переплетами с уплотнением прокладками из
пенополиуретана	губчатой резины	полушерстяного шнура
Одинарное остекление или двойное остекление в спаренных переплетах		0,26	0,16	0,12
Двойное остекление в раздельных переплетах		0,29 0,38	0,18 0,26	0,13 0,18
Тройное остекление в раздельно – спаренных переплетах		0,30 0,44 0,56	0,18 0,26 0,37	0,14 0,20 0,27

Примечание: Сопротивление воздухопроницанию заполнений световых проемов с металлическими переплетами, а также балконных дверей следует принимать с коэффициентом 0,8.

 

Пример 3.1. Требуется определить расход теплоты на нагревание воздуха, инфильтрующегося через окна трехэтажного здания, по условиям примера 2.1.

План комнаты № 101 показан на рис. 3.2, а; разрез здания – на рис. 3.2, б. Расчетная скорость ветра V_Н = 3,1 м/с. Так как окна были приняты с двойным остеклением в деревянных спаренных переплетах, то при уплотненном пенополиуретаном притворе сопротивление воздухопроницанию светового проема составит 0,26 (м^2. ч ^. Па)/кг (см. табл. 5).

По формуле (23) определим расчетную разность давлений воздуха снаружи и внутри здания на уровне верха окна для первого этажа Δ Р₁, второго Δ Р₂ и третьего этажа Δ Р₃; но вначале по формуле (24) вычислим плотности наружного и внутреннего воздуха

кг/м³; кг/м³;

Па;

Па;

Па.

б

а

Рис. 3.2. План (а) и разрез (б) помещений (к примеру

расчета теплопотерь)

По формуле (22) определяем расход инфильтрующегося воздуха через неплотности в оконных проемах для первого G_ИН1, второго G_ИН2 и третьего G_ИН3 этажей.

кг/ч;

кг/ч;

кг/ч.

Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха вычисляем по формуле (20)

Вт;

Вт;

Вт.

По формуле (19) определяем бытовые теплопоступления

Вт.

Вычисляем по формуле (21) затраты теплоты на нагревание инфильрующегося воздуха исходя из санитарно-гигиенических требований:

Вт.

Учитывая, что Q_В больше, чем Q_И, в расчет принимаем Q_В.

Расчеты потерь теплоты ведут в табличной форме на специальном бланке ([6, табл.5.2] или табл.6).

Пример 3.2. Для условий примеров 2.1 и 3.1 определить потери теплоты для жилой угловой комнаты № 101 (рис.3.2). Расчет сводим в табл. 6.

Расчетная тепловая нагрузка системы отопления жилой комнаты 101, определенная по формуле (15), составляет

Вт.

Суммируя тепловую нагрузку системы отопления всех помещений здания, получим расчетную тепловую мощность системы отопления всего здания.

Определив отопительную нагрузку всего здания Q_ОТ, Вт, вычисляют удельную тепловую характеристику здания q, Вт/(м^{3 . о}С):

, (25)

где V – объем здания по наружному объему (высота здания определяется от уровня земли до верха утеплителя), м³; - t_Н – расчетная разность температур между средней температурой воздуха в отапливаемых помещениях и температурой наиболее холодной пятидневки, ^оС.

 

 

Таблица 6

Расчет потерь теплоты

Номер помещения	Наименование помещения и расчетная температура воздуха tВ, оС	Площадь пола помещения, м2	Характеристики ограждений	Расчетная разность температур Δ t ·. n, оС	Коэффициент учета добавочных теплопотерь 1+Σ β;	Потери теплоты через ограждения, QПОТ, Вт
наименование	ориентация по странам света	Размер a x b, м	площадь, м2	коэффициент теплопередачи K, Вт/(м2.оС)
	Угловая жилая комната tВ =20	15,7	НС	С	4,86х3,3	16,0	0,35	43.1	1,1
ДО	С	1,2х1,5	1,8	2,56-0,35= 2,21	43.1	1,1
НС	З	4,66х3,3	15,4	0,35	43.1	1,05
Пл	-	4,2х4,0	16,8	0,31	43.0,6	1,0

Σ830

QОТ =1353 Вт

 

Q_ОГР =830 Вт; Q_И =132 Вт; Q_В =680 Вт; Q_Б =157 Вт