Составление теплового баланса

Содержание

Исходные данные 2

1. Теплотехнический расчет 3

2. Расчет теплопотерь отапливаемыми помещениями и составление тепло-вого баланса 6

3. Гидравлический расчет системы отопления 15

4. Расчет отопительных приборов 19

5. Аэродинамический расчет системы естественной вытяжной

вентиляции 21

Библиографический список 26

Исходные данные

Место нахождения здания – г. Нижний Новогород

План этажа №3

Материал ограждающих конструкций: кирпич силикатный на цементно-песчаном растворе, пенопласт, железобетон

Ориентация фасада – Северо-Восток

Параметры теплоносителя:

- температура в подающей магистрали 150 ^оС;

- температура воды, подаваемой в систему отопления 95 ^оС;

- температура воды в обратной магистрали 70 ^оС

Температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 ^оС

Продолжительность отопительного периода 231 сут.

1. Теплотехнический расчет

Теплотехнический расчет выполняется для всех наружных ограждений: наружных стен, чердачного перекрытия, перекрытием над подвалом, окон и наружных дверей.

1. Место строительства – г. Вятка

2. Нормальный влажностный режим помещений. Условия эксплуатации – Б.

3. Определяются градусо-сутки отопительного периода:

D_d=(t_int – t_ht)·Z_ht, ºС·сут

D_d=(20+5,4)·231=5867,4

4. Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций:

R_req=a·D_d+b, м²·ºС/Вт

- для наружных стен: R_req=0,00035·5867,4+1,4=3,45

- для пола 1-го этажа и чердачного перекрытия: R_req=0,00045·5867,4+1,9=4,54

- для окон и балконных дверей: R_req=0,000075·5867,4+0,15=0,59

5. Определяется фактическое термическое сопротивление.

Наружная стена состоит из 3-х слоев (1 и 3 слои – кирпич, 2 слой – теплоизоляционный). Толщина 1 и 3 слоев для кирпичной кладки – по 125 мм и 250 мм соответственно.

Пол первого этажа: железобетонные плиты толщиной 220 мм, теплоизоляция, доски сосновые толщиной 50 мм.

Чердачное перекрытие: железобетонные плиты толщиной 220 мм, теплоизоляция.

а) Термическое сопротивление определяется по формуле:

, м²·ºС/Вт

где – толщина слоя, м

– расчетный коэффициент материала слоя, Вт/(м·^оС)

α_int – коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/м²·^оС

α_ext – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающих конструкций, Вт/м²·^оС

- для наружных стен:

- для пола 1-го этажа:

- для чердачного перекрытия:

б) Расчетная толщина теплоизоляционного слоя

δ_ins=λ_ins·R_ins, м

где λ_ins – коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя, Вт/(м·ºС)

- для наружных стен: δ_ins=0,06·2,8=0,17

- для пола 1-го этажа: δ_ins=0,06·3,79=0,23

- для чердачного перекрытия: δ_ins=0,06·4,23=0,25

в) Фактическое термическое сопротивление

, м²·ºС/Вт

- для наружных стен:

- для пола 1-го этажа:

- для чердачного перекрытия:

г) Коэффициент теплопередачи

, Вт/(м²·ºС)

- для наружных стен:

- для пола 1-го этажа:

- для чердачного перекрытия:

6. Выбираю конструкцию окна, определив его термическое сопротивление

Выбираю трехслойные стеклопакеты в деревянных или пласмассовых переплетах из обычного стекла R_опр.=0,62 м²·^оС/Вт

7. Требуемое сопротивление теплопередаче двери должно быть не менее 0,6 стен здания.

R_дв=0,6 =0,6·3,49=2,094 м²·^оС/Вт

Вт/ м²·^оС

2. Расчет теплопотерь отапливаемыми помещениями и

составление теплового баланса

2.1. Расчет теплопотерь через наружные ограждения

Q_оп=к·А·(t_int – t_ext)·n, где

к – коэффициент теплопередачи ограждения;

А – площадь ограждения, м²;

t_ext – температура наружного воздуха, ^оС;

n – коэффициент, зависящий от положения поверхности ограждения к наружному воздуху;

t_int – температура воздуха внутри помещения, принимаемая равной 20^оС. Для угловой комнаты 22^оС, для лестничной клетки 16^оС.

Расчет тепловых потерь через наружные ограждения сводится в таблицу 1.

Таблица 1.

Помещение	Характеристика ограждений	Основные	Добавоч.	Полные
N	Наименов.	Наименов.	Ориент.	Размер	Площадь	Коэфф.	теплопот.	теплопот.	теплопот.
Внутр.т-ра	теплопер.	Вт	Вт	Вт
tв	a	b	А	К	Qоп	Qдп	Qпп
	ЖК	НС	В		3,3	13,200	0,287	208,36	20,84	229,20
		ОК	Ю	1,5	1,5	2,250	1,613	199,61	0,00	199,61
		НС	Ю	3,9	3,3	10,620	0,287	167,64	0,00	167,64
										596,44
	Кухня	ОК	Ю	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	0,00	192,35
		НС	Ю	2,1	3,3	4,680	0,287	71,19	0,00	71,19
										263,54
	Кухня	ОК	Ю	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	0,00	192,35
		НС	Ю	3,6	3,3	9,630	0,287	146,48	0,00	146,48
										338,83
	ЖК	ОК	Ю	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	0,00	192,35
		НС	Ю	2,6	3,3	6,330	0,287	96,29	0,00	96,29
										288,64
	ЖК	ОК	Ю	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	0,00	192,35
		НС	Ю		3,3	7,650	0,287	116,36	0,00	116,36
										308,71
	Кухня	ОК	Ю	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	0,00	192,35
		НС	Ю		3,3	7,650	0,287	116,36	0,00	116,36
										308,71
	Кухня	ОК	Ю	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	0,00	192,35
		НС	Ю	2,1	3,3	4,680	0,287	71,19	0,00	71,19
										263,54
	ЖК	НС	Ю	3,9	3,3	10,620	0,287	167,64	0,00	167,64
		ОК	Ю	1,5	1,5	2,250	1,613	199,61	0,00	199,61
		НС	З		3,3	13,200	0,287	208,36	10,42	218,78
										586,03
	ЖК	ОК	З	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	9,62	201,97
		НС	З		3,3	7,650	0,287	116,36	5,82	122,18
										324,15
	ЖК	ОК	З	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	9,62	201,97
		НС	З		3,3	7,650	0,287	116,36	5,82	122,18
										324,15
	ЖК	НС	З		3,3	13,200	0,287	208,36	10,42	218,78
		ОК	С	1,5	1,5	2,250	1,613	199,61	19,96	219,57
		НС	С	3,9	3,3	10,620	0,287	167,64	16,76	184,40
										622,75
	Кухня	ОК	С	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	19,24	211,59
		НС	С	2,1	3,3	4,680	0,287	71,19	7,12	78,31
										289,89
	Кухня	ОК	С	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	19,24	211,59
		НС	С		3,3	7,650	0,287	116,36	11,64	128,00
										339,59
	ЖК	ОК	С	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	19,24	211,59
		НС	С		3,3	7,650	0,287	116,36	11,64	128,00
										339,59
	Кухня	ОК	С	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	19,24	211,59
		НС	С		3,3	7,650	0,287	116,36	11,64	128,00
										339,59
	ЖК	ОК	С	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	19,24	211,59
		НС	С	2,6	3,3	6,330	0,287	96,29	9,63	105,91
										317,50
	ЖК	ОК	С	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	19,24	211,59
		НС	С	3,6	3,3	9,630	0,287	146,48	14,65	161,13
										372,72
	Кухня	ОК	С	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	19,24	211,59
		НС	С	2,1	3,3	4,680	0,287	71,19	7,12	78,31
										289,89
	ЖК	НС	С	3,9	3,3	12,870	0,287	203,15	20,32	223,47
		ОК	В	1,5	1,5	2,250	1,613	199,61	19,96	219,57
		НС	В		3,3	10,950	0,287	172,85	17,28	190,13
										633,17
	ЖК	ОК	В	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	19,24	211,59
		НС	В		3,3	7,650	0,287	116,36	11,64	128,00
										339,59
	ЖК	ОК	В	1,5	1,5	2,250	1,613	192,35	19,24	211,59
		НС	В		3,3	7,650	0,287	116,36	11,64	128,00
										339,59
	ЛК1	ОК	Ю	1,5	1,5	2,250	1,613	177,83	0,00	177,83
		Д	Ю	1,8		3,600	0,503	88,73	0,00	256,43
		НС	Ю			15,150	0,287	213,05	0,00	213,05
										647,32

Расчет тепловых потерь через полы сводится в таблицу 1.1.

Таблица 1.1.

Помещение	Характеристика ограждений	Основные	Добавоч.	Полные
N	Наименов.	Наименов.	Ориент.	Размер	Площадь	Коэфф.	теплопот.	теплопот.	теплопот.
Внутр.т-ра	теплопер.	Вт	Вт	Вт
tв	a	b	А	К	Qоп	Qдп	Qпп
	ЖК	ПЛ		3,9		15,600	0,218	112,23	0,00	112,23
										112,23
	Кухня	ПЛ		2,1		8,400	0,218	58,23	0,00	58,23
										58,23
	Кухня	ПЛ				12,000	0,218	83,19	0,00	83,19
										83,19
	ЖК	ПЛ		4,5		13,500	0,218	93,59	0,00	93,59
										93,59
	ЖК	ПЛ		4,5		13,500	0,218	93,59	0,00	93,59
										93,59
	Кухня	ПЛ				12,000	0,218	83,19	0,00	83,19
										83,19
	Кухня	ПЛ		2,1		8,400	0,218	58,23	0,00	58,23
										58,23
	ЖК	ПЛ		3,9		15,600	0,218	112,23	0,00	112,23
										112,23
	ЖК	ПЛ			2,1	6,300	0,218	43,67	0,00	43,67
										43,67
	ЖК	ПЛ			2,1	6,300	0,218	43,67	0,00	43,67
										43,67
	ЖК	ПЛ		3,9		15,600	0,218	112,23	0,00	112,23
										112,23
	Кухня	ПЛ		2,1		8,400	0,218	58,23	0,00	58,23
										58,23
	Кухня	ПЛ				12,000	0,218	83,19	0,00	83,19
										83,19
	ЖК	ПЛ		4,5		13,500	0,218	93,59	0,00	93,59
										93,59
	Кухня	ПЛ				12,000	0,218	83,19	0,00	83,19
										83,19
	ЖК	ПЛ		2,6	4,2	10,920	0,218	75,70	0,00	75,70
										75,70
	ЖК	ПЛ		3,6	6,5	23,400	0,218	162,22	0,00	162,22
										162,22
	Кухня	ПЛ		2,1		8,400	0,218	58,23	0,00	58,23
										58,23
	ЖК	ПЛ		3,9		15,600	0,218	112,23	0,00	112,23
										112,23
	ЖК	ПЛ			2,1	6,300	0,218	43,67	0,00	43,67
										43,67
	ЖК	ПЛ			2,1	6,300	0,218	43,67	0,00	43,67
										43,67
	ЛК1	ПЛ				21,000	0,218	134,59	0,00	134,59
										134,59

Расчет тепловых потерь через потолок сводится в таблицу 1.2.

Таблица 1.2.

Помещение	Характеристика ограждений	Основные	Добавоч.	Полные
N	Наименов.	Наименов.	Ориент.	Размер	Площадь	Коэфф.	теплопот.	теплопот.	теплопот.
Внутр.т-ра	теплопер.	Вт	Вт	Вт
tв	a	b	А	К	Qоп	Qдп	Qпп
	ЖК	ПТ		3,9		15,600	0,223	172,20	0,00	172,20
										172,20
	Кухня	ПТ		2,1		8,400	0,223	89,35	0,00	89,35
										89,35
	Кухня	ПТ				12,000	0,223	127,65	0,00	127,65
										127,65
	ЖК	ПТ		4,5		13,500	0,223	143,60	0,00	143,60
										143,60
	ЖК	ПТ		4,5		13,500	0,223	143,60	0,00	143,60
										143,60
	Кухня	ПТ				12,000	0,223	127,65	0,00	127,65
										127,65
	Кухня	ПТ		2,1		8,400	0,223	89,35	0,00	89,35
										89,35
	ЖК	ПТ		3,9		15,600	0,223	172,20	0,00	172,20
										172,20
	ЖК	ПТ			2,1	6,300	0,223	67,01	0,00	67,01
										67,01
	ЖК	ПТ			2,1	6,300	0,223	67,01	0,00	67,01
										67,01
	ЖК	ПТ		3,9		15,600	0,223	172,20	0,00	172,20
										172,20
	Кухня	ПТ		2,1		8,400	0,223	89,35	0,00	89,35
										89,35
	Кухня	ПТ				12,000	0,223	127,65	0,00	127,65
										127,65
	ЖК	ПТ		4,5		13,500	0,223	143,60	0,00	143,60
										143,60
	Кухня	ПТ				12,000	0,223	127,65	0,00	127,65
										127,65
	ЖК	ПТ		2,6	4,2	10,920	0,223	116,16	0,00	116,16
										116,16
	ЖК	ПТ		3,6	6,5	23,400	0,223	248,91	0,00	248,91
										248,91
	Кухня	ПТ		2,1		8,400	0,223	89,35	0,00	89,35
										89,35
	ЖК	ПТ		3,9		15,600	0,223	172,20	0,00	172,20
										172,20
	ЖК	ПТ			2,1	6,300	0,223	67,01	0,00	67,01
										67,01
	ЖК	ПТ			2,1	6,300	0,223	67,01	0,00	67,01
										67,01
	ЛК1	ПТ				21,000	0,223	206,52	0,00	206,52
										206,52

2.2. Расчет теплового баланса помещения.

1) Теплопоступления на нагрев инфильтрующегося воздуха.

Проводят для окон каждого этажа по формуле:

Q_и=0,28·с·А_о·G_о(t_int – t_ext)·β,

где с=1,005 кДж/(кг·^оС) – удельная теплоемкость воздуха;

β=1 – коэффициент, нагревание инфильтрующегося воздуха в ограждении встречным тепловым потоком.

А_о – площадь окна, м²;

G_о – количество воздуха, поступающего путем инфильтрации через 1 м² окна, кг/(м²·ч);

, где

R_и=1,4 – сопротивление воздухопроницанию, (м²·Па)/кг;

∆Ρ – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях окна, Па.

∆Ρ=(H – h)·(γ_ext – γ_int)+0,5·ν²·ρ_exp·(c_e,n – c_e,p)·k_l – p_int,

где H – высота здания от поверхности земли до устья вытяжной шахты, м;

h – расчетная высота от уровня земли до верха окон, м;

γ_exp, γ_int – удельный вес соответственно наружного воздуха и воздуха в помещении, Н/м;

ρ_ext – плотность наружного воздуха, кг/м³

ν=5,3 – расчетная скорость ветра в январе, м/с;

c_e,n=+0,8; c_e,p= –0,6 – аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания;

k₁=0,65 – коэффициент, учитывающий изменение динамического давления ветра в зависимости от высоты здания и местности.

p_int – условно-постоянное давление воздуха в здании, Па

p_int=0,5H·(γ_ext – γ_int)+0,25 ν²·ρ_exp·(c_e,n – c_e,p)·k_l

p_int=0,5·7·(14,43 – 11,82)+0,25·5,3²·1,47·(0,8 + 0,6)·0,65=19,25

∆Ρ₁=(7 – 2,7)·(14,43 – 11,82)+0,5·5,3²·1,47·(0,8 + 0,6)·0,65 – 19,25=12,21

∆Ρ₂=(7 – 5,4)·(14,43 – 11,82)+0,5·5,3²·1,47·(0,8 + 0,6)·0,65 – 19,25=5,16

Q_и1=0,28·1,005·2,25·0,82∙(20 + 33)·1=28,9

Q_и2=0,28·1,005·2,25·0,46∙(20 + 33)·1=16,02

2) Расход теплоты на нагрев воздуха, поступающего для компенсации естественной вытяжки из квартиры.

Расчет ведется по формуле:

Q_в=0,28·L_п·ρ_int·с(t_int – t_ext)·β,

где L_п – расход удаляемого воздуха, м³/ч, равный 3 м³/ч на 1 м² жилых помещений;

ρ_int – плотность воздуха в помещении, кг/м³

3) Бытовые теплопоступления

Бытовые теплопоступления определяются для всех помещений, кроме лестничной клетки

Q_б=10·F_п, где

10 – удельные теплопоступления с 1 м² площади, Вт/м²

4) Расчет тепловой нагрузки на систему отопления

- для жилых комнат

Q_от= Q_тп+ – Q_б,

где – наибольшая величина из расходов теплоты или на инфильтрацию Q_и, или на вентиляцию Q_в

- для кухонь

Q_от= Q_тп+ Q_и – Q_б

- для лестничных клеток

Q_от= Q_тп+ Q_и

Полученные данные сводятся в таблицу 2.

Таблица 2.

Этаж	№ помещ.	Тепловая нагрузка, Вт
Qтп	Qин	Qвент	Qбыт	Qот
		708,67	28,56	864,86	156,00	1417,53
	321,77	28,56	448,76	84,00	266,33
	422,02	28,56	641,09	120,00	330,58
	382,22	28,56	721,22	135,00	968,45
	402,30	28,56	721,22	135,00	988,53
	391,90	28,56	641,09	120,00	300,46
	321,77	28,56	448,76	84,00	266,33
	698,25	28,56	864,86	156,00	1407,12
	367,82	28,56	336,57	63,00	641,40
	367,82	28,56	336,57	63,00	641,40
	734,98	28,56	864,86	156,00	1443,84
	348,12	28,56	448,76	84,00	292,68
	422,77	28,56	641,09	120,00	331,33
	433,17	28,56	721,22	135,00	1019,40
	422,77	28,56	641,09	120,00	331,33
	393,20	28,56	583,39	109,20	867,39
	534,93	28,56	1250,12	234,00	1551,06
	348,12	28,56	448,76	84,00	292,68
	745,39	28,56	864,86	156,00	1454,26
	383,26	28,56	336,57	63,00	656,83
	383,26	28,56	336,57	63,00	656,83

Этаж	№ помещ.	Тепловая нагрузка
Qтп	Qин	Qвент	Qбыт	Qот
		768,64	16,02	864,86	156,00	1477,51
	352,89	16,02	448,76	84,00	284,91
	466,48	16,02	641,09	120,00	362,50
	432,24	16,02	721,22	135,00	1018,46
	452,32	16,02	721,22	135,00	1038,54
	436,36	16,02	641,09	120,00	332,38
	352,89	16,02	448,76	84,00	284,91
	758,23	16,02	864,86	156,00	1467,09
	391,16	16,02	336,57	63,00	664,74
	391,16	16,02	336,57	63,00	664,74
	794,95	16,02	864,86	156,00	1503,81
	379,24	16,02	448,76	84,00	311,26
	467,23	16,02	641,09	120,00	363,25
	483,19	16,02	721,22	135,00	1069,41
	467,23	16,02	641,09	120,00	363,25
	433,66	16,02	583,39	109,20	907,85
	621,62	16,02	1250,12	234,00	1637,75
	379,24	16,02	448,76	84,00	311,26
	805,37	16,02	864,86	156,00	1514,23
	406,60	16,02	336,57	63,00	680,17
	406,60	16,02	336,57	63,00	680,17

Этаж	№ помещ.	Тепловая нагрузка
Qтп	Qин	Qвент	Qбыт	Qот
	ЛК1	988,43	28,56	0,00	0,00	1016,99

Удельная тепловая характеристика:

, Вт/м³·^оС

где V_зд – объем здания по наружным параметрам без чердака, м³;

ΣQ_от – отопительная нагрузка всего здания, Вт

3. Гидравлический расчет системы отопления

3.1. Определение расчетного располагаемого давления.

1) Определяется коэффициент смешения элеватора

t₁=150 ^оС – расчетная температура воды в прямом трубопроводе тепловой сети;

t_г=95 ^оС – расчетная температура горячей воды в системе отопления;

t_о=70 ^оС – расчетная температура обратной воды в системе отопления

2) Определяется насосное циркуляционное давление

,

где ΔР_аб=30 кПа – перепад давлений в тепловой сети на входе в абонентский ввод;

η_э=0,2÷0,3 – КПД элеватора

кПа

3) Определяется естественное циркуляционное давление

∆Р_е=6,2·h_о·(t_г – t_о), кПа,

где ,

Q_i – нагрузка i-го нагревательного прибора;

Н_i – расстояние между ЦН и ЦО для данного прибора

∆Р_е=6,2·6·(95 – 70)=0,93 кПа

4) Расчетное располагаемое циркуляционное давление

∆Р_р=∆Р_н+Б·∆Р_е,

где Б=1 – коэффициент, учитывающий долю естественного циркуляционного давления в расчетном располагаемом давлении

∆Р_р=1,875+0,93=2,805 кПа

5) Потери давления в трубопроводах с учетом запаса давления определяются по формуле:

∆Р=0,9·∆Р_р=0,9·2,805=2,5245 кПа

Результаты гидравлического расчета однотрубной системы отопления сводятся в таблицу 3.

Таблица 3.