Здавалка
Главная | Обратная связь

Расчет тепловых потерь через наружные ограждения помещений здания



Тепловой расчет системы отопления

 

Назначение системы отопления состоит в обеспечении требуемого теплового режима во всех помещениях здания в холодный период года. Эта цель достигается установкой отопительных приборов, суммарная теплоотдача которых в каждом помещении компенсирует тепловые потери через наружные ограждения. Систему отопления проектируют на расчетную температуру наружного воздуха наиболее холодного периода года (средняя температура tрн наиболее холодной пятидневки в данном населенном пункте из восьми зим за 50-летний период).

Для города Смоленска tрн = -27°C.

 

Расчет тепловых потерь через наружные ограждения помещений здания

 

1. Максимально допустимая плотность теплового потока через наружное ограждение, Вт/м2,

qmax = αв ×∆tн

 

qmax нс = 8,7 7 = 60,9 Вт/м2;

qmax пт = 8,7 5,5 = 47,85 Вт/м2;

qmax пл = 8,7 2,5 = 21,75 Вт/м2,

 

где αв ≈ 8,7 Вт/(м2°С) – средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней по верхности ограждающей конструкции;

∆tн = tвст – нормируемая (по санитарно-гигиеническим требованиям) разность температур воздуха внутри помещения tн и внутренней поверхности ограждения tст.

∆tннс = 7°C - наружных стен;

∆tнпт = 5,5°C – покрытия и чердачные перекрытия;

∆tнпл = 2,5°C – покрытия над подвалами и подпольями.

 

2. Максимально допустимый коэффициент теплопередачи для ограждающей конструкции, Вт/(м2°К).

kmax = qmax /(tв – tрн)

 

  Ψ Вестибюль Лестничная клетка, санузел Остальные помещения
Стена 1.5615 1.4163 1.3533
Потолок 0.9 1.1042 1.0015 0.9570
Пол 0.6 0.3346 0.3035 0.2900

 

где - поправочный коэффициент на расчетную разность температур (tв – tрн), учитывает положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху.

Значение коэффициента принимаются:

а) для наружных стен Ψнс = 1;

б) для чердачных перекрытий Ψпт = 0,9;

в) для перекрытий над не отапливаемыми подвалами без световых проемов, расположенных выше уровня земли, Ψпл = 0,6.

 

3. Требуемое по санитарно-гигиеническим условиям термическое сопротивление в процессе теплопередачи для каждой ограждающей конструкции, м2ºС/Вт,

Rmin = 1/kmax.

 

  Вестибюль Лестн.Санузел Остальные
Стена 0.640394 0.706075534 0.738916256
Потолок 0.905608 0.998490654 1.044932079
Пол 2.988506 3.295019157 3.448275862

 

4. Необходимая минимальная толщина наружных стен δклmin , м.

Из выражения для термического сопротивления в процессе передачи теплоты через плоскую стенку

Rminнс = 1/αв + δклmin кл + δшт/ λшт + 1/αннс

Имеем

δклmin = λкл(Rminнс – 1/αв – δштшт – 1/αннс).

 

  αв αн δ принимаем
Ветибюль 8.7 23.2 0.3727 0.38
Лестничная клетка, санузел 8.7 23.2 0.4261 0.51
Остальные помещения 8.7 23.2 0.4529 0.51

 

Значения коэффициентов теплопроводности λкл и λшт, Вт/(м2°С) см. в задании выше;

αннс ≈ 23,2 Вт/(м2°С) – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стен к наружному воздуху.

Найденные значения δкл min округляем до стандартной толщины кладки δкл:

Для вестибюля - полтора кирпича.

Для лестничной клетки и санузла - два кирпича.

Для остальных помещений - два кирпича.

 

5. Расчетный коэффициент теплопередачи для наружных стен, Вт/(м2°С),

kнсрасч. = 1/(1/αв + δклкл + δштшт + 1/αннс)

 

  k расч
Ветибюль 1.5398
Лестничная клетка, санузел 1.2359
Остальные помещения 1.2359
Окна 2.9000
Двери 2.3300

 

6. Расчетное термическое сопротивление теплопередачи, м2ºС/Вт;

Rрасч.нс =1/kрасч.нс.

 

  Rрасч
Ветибюль 0.6494
Лестничная клетка, санузел 0.8091
Остальные помещения 0.8091

 

 

Проверяем условия предпочтения:

kрасч.нс < kmaxнс или Rнсрасч. > Rminнс, где запас не должен превышать 15%.

 

Допускается и kрасч.нс > kmaxнс, но не более чем на 5%.

 

Для вестибюля:

1,54 < 1,56 Вт/(м2°С), или 0,6494 > 0,64 м2ºС/Вт.

 

Для лестничной клетки и санузла:

1,236 < 1,42 Вт/(м2°С), или 0,809 > 0,71 м2ºС/Вт.

 

Для остальных помещений:

1,236 < 1,35 Вт/(м2°С), или 0,809 > 0,74 м2ºK/Вт.

 

Условия выполняются.

 

Поскольку в задании на курсовую работу не указаны прочие ограждающие конструкции (ПТ, ПЛ и др.), то принимаем:

а) для пола первого этажа

kрасч.пл = kmaxпл;

б) для потолка второго этажа

kрасч.пт = kmaxпт,

т.е. найденные ранее максимально допустимые значения этих величин (см. п. 2).

Для окон и наружной двери принять:

kдо = 2,9 Вт/(м2°С); kдд = 2,33 Вт/(м2°С).

 

7. Основные теплопотери через наружные ограждения.

Основные теплопотери через каждое наружное ограждение находим по уравнению теплопередачи:

Qосн = kрасч.F(tв – tнр

 

где F- площадь поверхности соответствующего наружного ограждения, м2. Измерение площади поверхности наружного ограждения F, м2, произведено по чертежам плана и разреза здания (см. рис.1), и сведено в табл.1.

Подвал без световых проемов.

 

 

Таблица 1

№ Помещения   Наименование помещения и его темпера- тура   Характеристика ограждения Коэффициент теплопередачи ограждения k, Вт/( м2ºC)   Расчетная разность тем- пературы (tв –tн ) n, ºC Основные теплопотери через ограждения, Вт Добавочные Теплопотери Β Коэффициент (1 + β)   Теплопотери, Вт
Наименование Ориентация по сторонам горизонта Размеры, м Площадь А, м2 На ориентацию по Сторолнам горизонта Прочие Через ограждение На инфильтрацию помещения
Двухсветный зал t =18ºС Н.с. В 8(3,6+3,7) 40,4 1.2359 2246.9 0,1 0,06 1,16 2606.4    
Н.с. З 12(3,6+3,7) 85,9 1.2359 4777.4 0,05 0,06 1,11 5302,9    
Н.с. Ю 8(36+3,7) 40,4 1.2359 2246.9 0,06 1,06 2381,7    
Д.о. В 6(2 1,5) 2.9000 2349.0 0,1 - 1,1 2583,9    
Д.о. З 3(2 1,5) 2.9000 1174.5 0,05 - 1,05 1233,2  
Д.о. Ю 6(2 1,5) 2.9000 2349.0 - 2349,0  
Пл. - 8 12 0.2900 814.32 - - 814.32  
Пт. - 8 12 0.9570 4030.9 - - 4030.9 21302,3
Общественное помещение t =18ºС Н.с. З 3 3,6 7,8 1.2359 433.80 0,05 - 1,05 455,49  
Пл. - 3 4 0.2900 93.96 - - 93.96  
Д.о. З 2 1,5 2.9000 391.50 0,05   1,05 411,08 960,53
Общественное помещение t =18ºС Н.с. В 3 3,6 7,8 1.2359 433.80 0,1 - 1,1 477,18  
Пл. - 3 7 0.2900 164.43 - - 164.43  
Д.о. В 2 1,5 2.9000 391.50 0,1 - 1,1 430,65 1072,26
Санузел t = 16ºС Н.с. З 3 3,6 7,8 1.2359 414.52 0,05 - 1,05 435,25  
Пл. - 3 4 0.3035 93.96 - - 93.96  
Д.о. З 2 1,5 2.9000 374.10 0,05 - 1,05 392,81 922,01
Вестибюль t = 12ºС Н.с. В 3 3,6 6,8 1.5398 408.37 0,1 - 1,1 449,2  
Пл. - 3 7 0.3346 164.43 - - 164.43  
Д.д. В 2 2,0 2.3300 363.48 0,1 1,96 3,06 1112,3 1725,88
Общественное помещение t =18ºС Н.с. З 3 3,6 7,8 1.2359 433.80 0,05 - 1,05 455,49  
Н.с. С 4 3,6 14,4 1.2359 800.87 0,1 - 1,1 880,96  
Пл. - 4 3 0.2900 93.96 - - 93.96  
Д.о. 2 1,5 2.9000 391.50 0,05 - 1,05 411,08 1841,48
Общественное помещение t =18ºС Н.с. С 6 3,6 25,2 1.2359 1401.5 - 1,1 1321,4  
Н.с. В 6 3,6 15,5 1.2359 862.05 0,1 - 1,1 951,37  
Пл. - 6 6 0.2900 328.86 - - 328.86  
Д.о. В 2(2 1,5) 2.9000 783.00 0,1 - 1,1 861,3 3418,98
Коридор t = 18ºС   Н.с. С 2 3,6 4,2 1.2359 233.59 0,1 - 1,1 256,95  
Пл. - 12 2 0.2900 187.92 - - 187.92  
Д.о. С 2 1,5 2.9000 391.50 0,1 - 1,1 430,65 875,52
Лестничная Клетка t = 16ºС Н.с. З 3(3,6+3,7) 15,6 1.2359 829.05 0,05 - 1,05 870,5  
Пл. - 3 4 0.3035 93.96 - - 93.96  
Д.о. З 2(2 1,5) 2.9000 748.20 0,05 - 1,05 785,61  
Пт. - 3 4 1.0015 465.10 - - 465.10 2215,17
Общественное помещение t =18ºС Н.с. З 3 3,7 8,1 1.2359 450.49 0,05 - 1,05 473,01  
Пт. - 3 6 0.9570 465.10 - - 697,65  
Д.о. З 2 1,5 2.9000 391.50 0,05 - 1,05 287,25 1757,92
Общественное помещение t =18ºС Н.с. В 6 3,7 16,2 1.2359 900.98 0,1 - 1,1 991,07  
Пт. - 6 6 0.9570 1627.9 - - 1395,3  
Д.о. В 2(2 1,5) 2.9000 783.00 0,1 - 1,1 861,3 3247,68
Санузел t = 16ºC Н.с. З 3 3,7 8,1 1.2359 430.47 0,05 - 1,05 451,99  
Д.о. З 2 1,5 2.9000 374.10 0,05 - 1,05 392,81  
Пт. - 3 4 1.0015 465.10 - - 465.10 1309,9
Общественное помещение t =18ºС Н.с. С 6 3,7 22,2 1.2359 1440.4 0,1 - 1,1 1358,1  
Н.с. В 6 3,7 16,2 1.2359 900.98 0,1 - 1,1 991,07  
Д.о. В 2(2 1,5) 2.9000 783.00 0,1 - 1,1 861,3  
Пт. - 7 6 0.9570 1627.9 - - 1627.9 4838,37
Общественное помещение t =18ºС Н.с. З 3 3,7 8,1 1.2359 450.49 0,05 - 1,05 473,01  
Н.с. С 4 3,7 14,8 1.2359 823.11 0,1 - 1,1 905,43  
Д.о. З 2 1,5 2.9000 391.50 0,05 - 1,05 411,08  
Пт. - 3 4 0.9570 465.10 - - 465.10 2254.62
Коридор t = 18ºС Н.с. С 2 3,7 4,4 1.2359 244.71 0,1 - 1,1 269,18  
Д.о. С 2 1,5 2.9000 391.50 0,1 - 1,1 430,65  
Пт. - 2 9 0.9570 697.65 - - 697.65 1397,48

49140,13

 

8. Полные теплопотери через наружные ограждения:

 

Qполн = Qосн + Qдоб,

 

где Qдоб – добавочные теплопотери, Вт.

Qдоб определяются в процентах к основным теплопотерям в зависимости от ориентации ограждения по сторонам света (рис. 2 [1]), от скорости обдувания их ветром (на ветер), на угловые помещения на поступление холодного воздуха (для наружных дверей с кратковременным открыванием), на высоту.

Добавку на высоту вводят для помещений общественных зданий высотой более 4 м; она составляет 2% на каждый метр высоты свыше 4 м, но не более 15%. Добавку на высоту следует учесть для двухсветного зала (помещения 101). Добавка на высоту не распространяется на лестничные клетки.

 

Теплопотери подсчитаны отдельно для каждого помещения и внесены в таблицу №1.

Qполн зд= ∑Qполн = 49140.13 Вт.

 

9. Удельная тепловая характеристика здания, Вт/м3ºС,

 

qот = Qполн./Vзд.(tв – tнр),

 

где Qполн. – полные теплопотери через наружные ограждения для здания в целом, Вт;

Vзд –объем здания по наружному обмеру, м3, определяют умножением площади здания по внешнему очертанию стен на его высоту от уровня земли до карниза (размер Ф = 9,2 м).

 

V = (20 12) 9,2= 2208 м3;

qот = 49140,13/2208(18-(-27)) =0,49 Вт/м30С.

 

10. Расчетная тепловая мощность системы отопления здания, Вт

 

Qот = Qполн + Qин,

 

где Qин – расход тепла на нагревание воздуха, поступающего в помещения при инфильтрации, Вт.

 

В целях упрощения расчета в курсовой работе принимаем

Qин = 0, т.е. Qот = Qполн=49140,13 Вт

 

11. Годовой расход тепла на отопление, кВтч/год,

 

Qгодот = φот Qот τот,

 

где φот = (tв – tотср)/(tв – tнр) – относительная отопительная нагрузка, средняя за отопительный период;

tотср – средняя за отопительный период температура наружного воздуха, 0С(см. табл.11[1]), tотср = -5,8;

Qот – расчетная тепловая мощность системы отопления здания, кВт;

τот = 24n – продолжительность отопительного периода, ч/год (значение n см. в табл.1[1]). nот = 215 сут.

τот = 24 215 = 5160 ч/год.

Найдем φот относительную отопительную нагрузку за отопительный период:

φот = (18 – (-5,8))/(18 – (-27)) = 0,529;

Найдем годой расход тепла на отопление:

 

Qгодот = 0,529 49140,13 5160 = 134134864,5 Вт·ч/год = 134134,8 кВт·ч/год.

 

Выразим расход тепла на отопление в МДж/год.

Так как 1кВт = 1кДж/с, то 1кВтч = 3600 кДж = 3,6 МДж.

Qгодот = 134134,8 кВтч/год = 482885,3 МДж/год

 

12. Годовой расход топлива на отопление, т/год (для твердого топлива), тыс.м3/год (для газообразного топлива).

 

Bотгод = Qотгод/Qнрηкуηтс ,

 

где Qотгод - расход тепла на отопление, МДж/год;

Qнр = низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг(МДж/т)- для твердого и жидкого топлива; кДж/м3(МДж/тыс.м3) – для газообразного топлива;

ηку – КПД теплогенерирующей установки;

ηтс – коэффициент, учитывающий потери тепла в тепловых сетях;

 

Bотгод = 482885,3 / 39 0,75 0,75 = 6963 м3/год

 

В данной курсовой работе приняты значения:

ηкуηтс ≈ 0,75 – для центральных котельных, работающих на жидком и газообразном топливе, так как в нашем случае топливом является мазут.

а) низшая теплота сгорания Qнр = 39000 кДж/м3;

б) стоимость используемого для отопления топлива Sт = 2300 руб./м3;

в) стоимость отпускаемой теплогенерирующей установкой теплоты (с учётом транспортировки), плату за тепловую энергию, используемую на нужды отопления жилых и общественных зданий, SQот = 900 руб./ГКалл;

г) стоимость потребляемой электрической энергии, Sэ = 2,02 руб./кВт;

д) дать оценку годовых затрат на теплопотребление SQотгод , и топливной составляющей Sтгод , руб./год;

SQотгод = SQот Qотгод =900 4,19 482,885 = 1820959 руб./год;

Sтгод = Sт Bотгод = 2300 6963 = 16015430 руб./год.








©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.