Расчет теплового баланса помещений

Система отопления предназначена для создания в помещениях здания температурной обстановки, соответствующей комфортной для человека или отвечающей требованиям технологического процесса.

Для компенсации теплопотерь и обеспечения необходимой температурной обстановки в помещении устраивают системы отопления. Для определения тепловой мощности системы отопления помещений жилого здания составляют тепловой баланс расходов теплоты Q_потери и поступлений теплоты Q_пост в виде

Q_co = Q_потери – Q_пост (4)

Q_co = Q_огр + Q_{вент(инф )} – Q_быт (4´)

где Q_огр – суммарные потери теплоты через ограждающие конструкции, Вт;

Q_вент – расход теплоты на нагревание наружного воздуха при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемой притоком подогретого воздуха, Вт;

Q_инф – расход теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха, Вт;

Q_быт – бытовые поступления теплоты, Вт.

Тепловой баланс составляют для всех помещений здания: жилых комнат, кухонь, лестничных клеток, ванных комнат и санузлов с наружными ограждающими конструкциями. Все помещения здания следует поэтажно пронумеровать: 1 этаж – 101, 102 и т.д., 2 этаж – 201, 202 и.т.д.

Подсобные помещения квартир (коридоры квартир) можно условно отнести к смежным помещениям. Отопление ванных комнат предполагается от полотенцесушителей системы горячего водоснабжения.

4.1. Потери теплоты через ограждающие конструкции помещения определяют суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции Q_огр, Вт, с округлением до 10 Вт по формуле

Q_огр = АК(t_р – t_ext)(1 + ∑β)n , (5)

где А – расчетная площадь ограждающей конструкции, м², определяемая правилам обмера согласно рис.1 данных методических указаний и [2];

К – коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции принимают из таблицы 2, Вт/м²· ^°С;

t_р – расчетная температура воздуха в помещении, принимаемая по таблице 1 ГОСТ 30494 и равная минимальному значению оптимальной температуры;

t_ext – расчетная температура наружного воздуха, ^оС, таблица 1;

∑β – добавочные теплопотери в долях от основных потерь;

n – то же, что и в формуле (3).

Рис.1. Правила обмера ограждающих конструкций:

а – разрез здания с чердачным перекрытием; б – разрез здания с совмещённым покрытием;

в – план здания; 1 – пол над подвалом; 2 – пол на лагах; 3 – пол на грунте.

Добавочные теплопотери через ограждения, выраженные коэффициентом β, подразделяют на несколько видов.

1) Добавка на ориентацию ограждения по сторонам света принимается для всех наружных вертикальных ограждений. Для северной, северо – восточной, северо - западной, восточной ориентацией β1 = 0,1; юго – восточной и западной β1 = 0,05; южной и юго – западной β1 = 0.

2) Добавка β2 = 0,05 вводится для необогреваемого пола первого этажа над холодным подпольем здания в местности с расчетной температурой наружного воздуха минус 40 ºС и ниже.

3) Добавка на угловое помещение, имеющее две и более наружных стен. В угловом помещении жилого дома температуру внутреннего воздуха принимают на 2 ºС выше, чем в рядовом помещении. В здании другого назначения увеличенные теплопотери учитываются коэффициентом β3 = 0,05 к основным теплопотерям вертикальных наружных ограждений.

4) Добавка на врывание холодного воздуха через наружные двери здания, не оборудованные воздушно – тепловой завесой, при их кратковременном открытии, прибавляется к основным теплопотерям дверей. В здании высотой Н для тройных дверей с двумя тамбурами β4 = 0,2·Н, для двойных дверей с тамбуром β4 = 0,27·Н, для двойных дверей без тамбура β4 = 0,34·Н, для одинарных дверей β4 = 0,22·Н.

4.2. Воздухообмен в жилых помещениях организуется на основе естественного поступления наружного воздуха за счет проветривания и поступления воздуха через неплотности в светопрозрачных конструкциях. Первый вариант называется естественной вентиляцией и проводится проветриванием с использованием форточек и воздушных клапанов. Второй вариант - инфильтрацией. При использовании пластиковых окон величина инфильтрационного воздуха мала и не сопоставима с санитарной нормой. Расчет инфильтрации следует проводить при деревянных рамах в раздельных переплетах старой конструкции. Удаление загрязненного воздуха из жилых комнат предусматривается из кухни и санузла посредством естественной вытяжной канальной вентиляции. Расход вентиляционного воздуха из жилых комнат рассчитывается по норме 3 м³/ч на 1 м² площади пола.

4.2.1. Расход теплоты на нагрев воздуха естественной вентиляции

Qвент, Вт, определяется по формуле

Qвент = 0.28·L_{n ·}ρ·с·(t_p – t ), (6)

где L_n – расход удаляемого воздуха, м³/ч, равный L_n = 3·А_n , здесь А_n – площадь пола помещения, м²;

ρ – плотность воздуха в помещении, 1,2 кг/м³;

с – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/кг⁰С;

t_p, t – то же, что в формуле (5).

4.2.2. Расход теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха

Qинф, Вт, следует определять по формуле

Q_инф = 0,28 ∑G_i·с(t_р – t_i), (7)

где ∑G_i – расход инфильтрационного воздуха, кг/ч.

Расход инфильтрационного воздуха, кг/ч, определяемый по формуле

, (8)

где - индексы 1 относятся к окнам, балконным дверям; 2- к наружным дверям лестничной клетки;

А- площадь ограждения, м²;

К- коэффициент, учитывающий нагревание инфильтрационного воздуха в ограждении, встречным тепловым потоком:

К₁= 0,7- для окон и балконных дверей с тройными раздельными переплётами;

К₁= 0,8 - для окон и балконных дверей с двойными раздельными переплётами;

К₁= 0,9 - для окон и балконных дверей со спаренными переплётами;

К₁= 1 - для окон и балконных дверей с одинарными переплётами;

К₂= 1- для входных наружных дверей.

R_u – сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций,

м²·ч·Па/кг;

R_и,1 = 0,26 м²·Па^2/3/кг - одинарное остекление или двойное остекление в деревянных спаренных переплётах;

R_и,1=0,38 м²·ч·Па^2/3/кг- двойное остекление в раздельных деревянных переплётах;

R_и,1 = 0,56 м²·ч·Па^2/3/кг - тройное остекление в раздельно-спаренных деревянных переплётах;

R_и,1 = 0,6-1,04 м²·ч·Па^2/3/кг – остекления в металлопластиковых переплётах;

R_и,2 = 0,14 м²·ч·Па^1/2/кг - наружные входные двери лестничной клетки;

ΔP_i – расчетная разность между давлениями на наружной и внутренней поверхностях ограждающей конструкции, Па, на расчетном этаже.

Разность давлений по разные стороны ограждающей воздухопроницаемой конструкции определяется по формуле

, (9)

где Н – высота здания, м, от уровня отметки земли до верха вытяжной шахты;

h_i – расчетная высота, м, от уровня земли до центра окон, дверей;

– плотность кг/м³, соответственно наружного воздуха и воздуха в помещении;

– скорость ветра, в январе м/с;

– аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания принимаемые = 0,8 и

= - 0,6;

К – коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания, принимается по таблице 22 [2].

4.3. Бытовые теплопоступления в помещениях жилых зданий (комнатах и кухнях) определяются по формуле

Q_быт = 10· А_{n ,} (10)

где А_n – площадь пола комнаты или кухни, м².

4.4. Расчетные тепловые потери помещений Qрасч, Вт, жилого здания, оборудованного естественной вытяжной вентиляцией, определяются по следующим формулам

- для жилой комнаты

Qрасч = Qогр + Qвент – Qбыт; (8)

- для кухни

Qрасч = Qогр + Qинф – Qбыт; (9)

- для лестничной клетки

Qрасч = Qогр + Qинф. (10)

Расчет теплового баланса помещений здания выполняют в табличной форме.

Таблица 3 - Расчет теплового баланса помещений здания

№ наименование помещения, tр, оС

Ограждающие конструкции

Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции К, Вт/м2оС

Расчетная разность температур (tр-text), оС

Поправочный коэффициент n

Добавочные потери теплоты

Наименование

Ориентация

Размеры a×b, м

Площадь А, м2

На ориентацию β1

На угловое помещение β2

На холодные полы β3

На наружные входные двери β4

1+Σβ

Продолжение таблицы 3

Теплопотери через ограждающие конструкции Qoгр, Вт	Суммарные тепловые потери через ограждающие конструкции Σ Qoгр, Вт	Расход теплоты на инфильтрацию Qвент., Вт	Расход теплоты на естественную вентиляцию Qвент., Вт	Бытовые теплопоступления Qбыт, Вт	Расчетные тепловые потери помещения Qрасч, Вт

∑Qрасч =