Отопление и теплоснабжение

Основы расчета тепловых потерь ограждающих конструкций

Система отопления предназначена для поддержания комфортной температуры внутреннего воздуха помещений в холодное время года. В зависимости от функционального назначения помещений внутренняя температура воздуха определяется санитарно-гигиеническими требованиями. Например, для отопительного сезона в жилых, лечебно-профилактических и детских учреждениях внутренняя температура принимается /mt = 20 °С.

Расчетный период времени, в течение которого работает система отопления, определяется по СНиП «Строительная климатология» средним статистическим числом суток в году, когда средняя суточная температура наружного воздуха устойчиво равна или ниже 8 °С (применяется для жилых зданий) или 10 °С (применяется при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых). Для Санкт-Петербурга отопительный период Zht с температурой меньше 8 °С равен 214 суток, а с температурой меньше 10 °С это 220 суток, соответственно для Москвы это 231 и 239 суток. По результатам климатических наблюдений за этот период определяется средняя температура наружного воздуха tht, которая для Санкт-Петербурга составляет -3,1 °С (при температуре меньше 8 °С) и -1,8 °С (при температуре меньше 10 °С), для Москвы это -2,2 и -0,9 °С.

При поддержании внутренней температуры воздуха в помещениях зданий теряемый тепловой поток направлен в окружающую среду через ограждающие конструкции, к которым относятся наружные стены, наружные двери, окна, перекрытия над неотапливаемыми подвалами и перекрытия под неотапливаемыми чердачными помещениями.

С целью определения степени тепловой защиты для любой ограждающей конструкции в лабораторных условиях производят измерение потока тепловой энергии, проходящей через конструкцию. При этом удельный поток теряемой энергии определяется количеством тепла, проходящего каждую секунду через 1 м2 поверх ности ограждающей конструкции при разнице температур 1 °С между внешним и внутренним воздухом.

Считается, что чем меньше удельный тепловой поток, тем большее сопротивление теплопереносу оказывает ограждающая конструкция. Поэтому для теплотехнических расчетов используется величина, обратная удельному тепловому потоку, которая получила название термического сопротивления R; данная величина имеет размерность (м2 оС/Вт). В результате потеря тепла за счет тепловой энергии, проходящей через ограждающие конструкции площадью F, за весь отопительный период будет определяться следующим уравнением:

Q = z(t-t)A (9.1)

К

Выражение, стоящее перед знаком суммирования, определяется величиной, которая называется «градусо-сутки» отопительного периода и зависит только от климатических характеристик района расположения здания и определяется по формуле

= (9.2)

При проектировании ограждающих конструкций учитываются предельные значения сопротивлений теплопередаче Rreg, показанные в табл. 9.1.

По предельным значениям подбирают сертифицированные значения приведенного сопротивления теплопередаче для стен, окон, балконных дверей, фонарей и др. По формуле (9.2) определяем, что для Санкт-Петербурга Dd = 4943 г • сут. В табл. 9.2 показаны результаты расчета тепловых потерь однокомнатной квартиры, расположенной на первом этаже жилого дома в соответствии с данными предельных значений термических сопротивлений.

В результате итоговые тепловые потери за отопительный сезон составили 2747 кВт-ч. Следует отметить, что если бы данная квартира была расположена на втором этаже, то суммарные тепловые потери были меньше на 1035 кВт-ч. Поэтому для распределения оплаты за отопление принимаются усредненные по всему дому тепловые потери и относят их к квадратному метру общей площади квартиры.

Таблица 9.1

Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций согласно СП «Тепловая защита зданий»

Здания и помеще-

Градусе-

Нормируемые значения сопротивления теплопередаче Rreq,С)/Вт, ограждающих конструкций

Стен

Покры

Перекрытий

Окон

Фона

ния, коэффициенты

сутки

тий

чердачных,

и бал

рей

а и b

отопительного периода Dd, °С-сут

и перекрытий над проездами

над неотапливаемыми подпольями и подвалами

конных дверей, витрин и витражей

с вер-ти-каль-ным остеклением

1

2

3

4

5

6

7

Жилые, лечебнопрофилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития

4000

2,8

4,2

3,7

0,45

0,35

6000

3,5

5,2

4,6

0,6

0,4

Таблица 9.2

Пример расчета тепловых потерь однокомнатной квартиры, расположенной на первом этаже в СПб

Расчет теплопотерь квартиры

Rf eg при Dd

R, eg при Dd

Rreg2 • г/Вт

F,m2

Q, кВт • ч

4000

6000

Интерполяция

Площадь

Потери

Стены (6,0x2,6)

2,8

3,5

3,13

9,7

367,7

Окна (3x1,5)

0,45

0,6

0,52

4,50

1025,2

Дверь (0,7x2)

0,45

0,6

0,52

1,40

319,0

Пол-потолок (6x6)

3,7

4,6

4,12

36,0

1035,5

Следующая основная составляющая тепловых потерь связана с обеспечением воздухообмена в помещениях. Количественно эта составляющая приблизительно равна тепловым потерям через ограждающие конструкции. В результате оценка тепловых потерь для однокомнатной квартиры на первом этаже составляет 5500 кВт-ч за отопительный период.

Для расчета мощности нагревательных приборов по СП «Строительная климатология» принимают расчетную температуру наружного воздуха, которая определяется температурой воздуха наиболее холодной пятидневки ?ехр при обеспеченности 0,92. Для Санкт-Петербурга она равна -26 °С, а для Москвы составляет -28 °С. Если не учитывать тепловые потери на нагрев вентиляционного воздуха то мощность нагревательного прибора будет определяться уравнением:

P = U-iexp)S-- (9-3)

і Ri

Так, например, для компенсации только тепловых потерь через ограждающие конструкции мощность нагревательного прибора для данных, представленных в табл. 9.2, будет равна 1065 Вт. Если же учесть, что потери на вентиляцию приблизительно равны тепловым потерям через ограждающие конструкции, то мощность нагревательных приборов будет 2 кВт. Это приблизительно соответствует 12 секциям чугунного радиатора М-140 или других более современных нагревательных приборов, показанных на рис. 9.1.

Точное число секций определяется более детальным расчетом, учитывающим конкретную схему системы отопления и нормируемые для наружной расчетной температуры параметры подающей и обратной воды, равные 95 и 70 °С соответственно.

Помимо приведенных выше расчетов ограждающие конструкции и связанные с ними системы отопления определяют следующие обязательные характеристики:

  • 1. Нормируемые величины температурных перепадов между температурами внутреннего воздуха и на поверхностях ограждающих конструкций. Нормирование этих перепадов особенно необходимо для медицинских и детских учреждений.
  • 2. Обеспечение температуры на внутренней поверхности ограждающей конструкции выше температуры точки росы, что препятствует образованию конденсата.

3. Нормируемый удельный показатель расхода тепловой энергии на отопление позволяет варьировать величинами теплозащитных свойств ограждающих конструкций и минимизировать энергопотребление.

Современный нагревательный прибор

Рис. 9.1. Современный нагревательный прибор

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >