Расчет тепловой мощности отопительных устройств

Тепловую мощность отопительных приборов Q_np, Вт, размещаемых в каждом отапливаемом помещении, определяют с учетом общих потерь теплоты через ограждающие конструкции Q_oбщ, теплоты, расходуемой на нагревание подаваемого принудительной вентиляцией или инфильтрующегося воздуха Q_воз, поступающих в цех холодных материалов и въезжающих в помещения цехов средств транспорта Q_мт, а также теплоты от бытовых источников в жилых помещениях Q_быт (газовые или электрические плиты, стиральные машины, кухонные комбайны), оборудования и теплоизлучающих материалов в производственных цехах Q_об (печи, ванны, металлопрокат и др.), электроосвещения и электрооборудования Q_эл.

Для производственных помещений

Знак «+» - потери, «-» - поступления

Для промышленных предприятий затраты теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха определяют по формуле

где G_воз - масса инфильтрующегося в единицу времени воздуха через все ограждающие конструкции помещения, кг/ч; с - удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг·°С); t_B, t_H - расчетные температуры, °С, воздуха в помещении и наружного воздуха в холодный период года (параметры Б); К - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный 0,7 для стыков панелей стен и для окон с тройными переплетами, 0,8 для окон с раздельными переплетами и 1 для одинарных окон и открытых проемов.

Затраты теплоты на нагревание воздуха, удаляемого из помещений жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемые подогретым приточным воздухом,

где L_n - объемный расход удаляемого воздуха, м³/ч; ? - плотность наружного воздуха, кг/м³.

Количество воздуха, инфильтрующегося в помещение через неплотности наружных ограждающих конструкций, определяют по формуле

где F₁, R_и1 - соответственно площадь окон и фонарей и их сопротивление воздухопроницанию; F₂, R_и2 - соответственно площадь наружных и внутренних дверей, ворот и открытых проемов и их сопротивление воздухопроницанию

Dp₁ - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях окон и фонарей; Dр₂ - то же, наружных дверей, ворот и открытых проемов; Dр₃ - то же, стыков стеновых панелей; l - длина стыков стеновых панелей, м.

Коэффициенты R_и1 учитывают вид остекления и вид уплотнений теплоизоляции, R_и2 – сопротивление воздухопроникновению через двери.

Данные коэффициенты учитывают строение и конструкцию помещений.

Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях i-й ограждающей конструкции определяют по формуле

где Н - высота здания от уровня земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или шахты; h_i - расчетная высота от уровня земли до верха окон, дверей, ворот проемов или до оси горизонтальных и середины вертикальных стыков стеновых панелей; g_н, g_в - удельный вес, Н/м³, соответственно наружного воздуха и воздуха помещения, g= 3463/(273 + t); r - плотность наружного воздуха кг/м³; v - скорость ветра, м/с,; С_нав и С_под - аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания, принимаемые по СНиП 2.01.070-85; р_вн - условно постоянное давление воздуха в помещении (здании), при расчете р_вн следует учитывать дисбаланс масс воздуха, подаваемых и удаляемых этими системами из помещения (здания); k_н - коэффициент учета изменения скоростного давления в зависимости от высоты здания (k_н=1, если шкала расположена на открытом месте; k_н=0,5 – на горизонтальных территориях, среди деревьев и др.; k_н=0,4 – в городском массиве).

Затраты теплоты на нагревание холодных материалов Q_M и транспортных средств, въезжающих в производственные помещения, Q_тp определяют по формулам

 

где G_м - масса поступающего в цех (в единицу времени) холодного однородного материала кг/ч; с - удельная массовая теплоемкость материала, кДж/(кг·°С); t_в - температура воздуха внутри помещения, °С; t_м - температура поступающего материала, °С; q - затраты теплоты на нагревание транспортных средств (берутся по справочнику, например [11]); b- коэффициент, учитывающий интенсивность поглощения теплоты материалом или транспортным средством (берется по СНиП 2.04.05-91).

Общие затраты на нагревание материалов и транспорта Q_M.T = Q_M + Q_тр.

Тепловыделения в помещениях имеют весьма разнообразное происхождение - это тепловые потоки от технологического оборудования, людей, электроосвещения, нагретых изделий, материалов и др.

Тепловой поток Q_быт, поступающий в комнаты и кухни жилых зданий от бытовых источников, = 10 Вт на 1 м² пола.

Тепловой поток от работающего электротехнического оборудования и освещения

где N_эл - мощность электротехнического и осветительного оборудования, Вт; k_о - коэффициент, учитывающий одновременность работы оборудования и долю перехода электроэнергии в теплоту, поступающую в помещения (для электроосвещения k_o= 0,95).

Полный тепловой поток (явная теплота плюс скрытая), выделяемый мужчинами, зависит от интенсивности выполняемой работы: в состоянии покоя он равен 93... 140 Вт; при легкой работе - 140... 175 Вт; при работе средней тяжести - 175...290 Вт; при тяжелой работе - более 290 Вт.

Тепловой поток, исходящий от занятых физическим трудом женщин и детей, принимают равным соответственно 85 и 75 % теплового потока, исходящего от мужчин.

Определив тепловую мощность отопительных устройств, можно вычислить тепловую мощность всей системы отопления

где Qnp - тепловая мощность отопительных приборов в каждом помещении; h - коэффициент, учитывающий дополнительные потери через участки наружных ограждений, расположенные за отопительными приборами, а также в результате остывания теплоносителя в трубопроводах, проложенных в неотапливаемых помещениях (принимают равным не более 1,07).

Определения тепловых потоков и потерь теплоты через ограждающие поверхности по приведенным формулам весьма сложны в связи с тем, что необходимо производить расчеты для отдельных ограждающих поверхностей здания с различными термическими сопротивлениями и различными разностями температур внутреннего и наружного воздуха. Ориентировочно тепловые потери можно подсчитать, используя укрупненный измеритель - удельную тепловую характеристику здания, представляющую собой тепловой поток, Вт, приходящийся на 1 м³ здания (по наружному обмеру) при разности температур внутреннего и наружного воздуха 1 °С.