Определение тепловых потерь через ограждающие конструкции

Для предотвращения потерь теплоты в помещении предусматриваются ограждающие конструкции (стены, полы, потолки, окна, двери). Через них происходит потери теплоты в зимнее время и перегрев помещений в летнее время. Мощность отопительной системы рассчитывают и проектируют на наиболее холодный период года. Для проектирования отопления нужно знать потери теплоты в помещении через ограждающие конструкции.

Тепловой расчёт АБК. Необходимые данные:

1) План здания.

2) Конструкция ограждений: стены- панельные из керамзита-

бетона толщиной δ = 380мм, штукатурка толщиной δ= 20 мм, кровля- рубероид толщиной δ=1.5мм, рубероид- битум толщиной δ=6мм, ячеистый бетон толщиной δ= 120 мм, пергамент толщиной δ = 1мм, ж/б плита толщиной δ = 80 мм, окна- пластиковые, двухслойного остекления; двери- деревянные; пол- бетонный толщиной δ = 280 мм.

3) Мощность установленного оборудования в АБК– 15кВт; мощность освещения – 15,8 кВт.

4) Расчетные температуры:

- наружный воздух - t_H = - 33°C;

- внутренний воздух: АБК (ГОСТ 12.1.005-88)- t_В = 18°С,трансформаторная подстанция- 16 ° С, операторная - 18°С; теплоноситель подающей магистрали - t₁ = 130°С;теплоноситель на входе в отопительный прибор - 95°С; теплоноситель отводящей магистрали - t₂= 70°С, расчетная скорость ветра - U = 4,8 м/с.

Определение расчетных площадей стен АБК:

F_c= F_оc- F_дв- F_ок, [м²]; (2.1)

где F_c - общая площадь стены, м²; F_оc - общая площадь стороны здания, м²; F_дв- площадь дверей, м²; F_ок - площадь окон, м².

Рассчитаем площадь каждой стены.

Северная сторона АБК имеет 9 окон и 2 двери. Площадь окон составляет F_ок=16,1 м², площадь дверей F_дв=2 м², общая площадь северной стороны АБК F_оc=180 м², следовательно:

F_cс = 180 – 16,1 - 2 = 161,9 м².

Южная сторона АБК имеет 6 окон. Площадь окон составляет F_ок=19,3 м², общая площадь северной стороны АБК F_оc= 180 м², следовательно:

F_cс = 180 –19,3 = 160,7 м².

На западной стороне АБК 42 окна и 1 дверь. Площадь окон составляет F_ок=135,2 м², площадь дверей F_дв= 4 м² (т.к. дверь двустворчатая),общая площадь западной стороны АБК F_оc=540 м². Площадь стен составит:

F_зc= 540 – 135,2 – 4 = 400,76 м².

На восточной стороне имеется 54 окна, двери отсутствуют. Площадь окон составляет F_ок=173,8 м², общая площадь восточной стороны АБК F_оc=540 м². Площадь стен составит:

F_вc= 540 – 173,8 = 366,2 м².

Сопротивление m – слойного ограждения теплопередаче[1]:

,[(м²∙°С)/Вт], (2.2)

где R_в=0,115(м²∙°С)/Вт - термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения; R_н= 0,043(м²∙°С)/Вт - термическое сопротивление теплопередаче наружной поверхности ограждения; λ_i - коэффициент теплопроводности слоя: для керамзитобетонных плит 0,68; кирпичной кладки 0,7; штукатурки 0,93; δ_i - толщина слоя.

Сопротивление теплопередаче керамзитобетонных плит:

R₀= 0,115 + (0,38/0,68) + (0,02/0,93) + 0,043 = 0,773(м²∙°С)/Вт

Коэффициент теплопередачи для керамзитобетонных плит:

,[Вт/(м²∙°С)]; (2.3)

Основные потери теплоты через наружные ограждения:

,[Вт], (2.4)

где t_в - температура внутри помещения; t_н - температура наружного воздуха; - поправочный коэффициент к расчетной разнице температур, для наружных стен и полов принимается 1.

Дополнительные потери тепла на ветер, инфильтрацию, ориентацию принимаются 15% для стен, 25% для дверей и окон.

Теплопотери для стены северной стороны:

= 1,293∙161,9∙(18+30)∙1 = 10048,2 Вт;

= 0,15∙10048,2 = 1507,2 Вт;

= 10048,2 + 1507,2 = 11555,4 Вт.

Площадь дверей северной стороны F_дв= 2 м². Термическое сопротивление теплопередаче для дверей R₀ = 0,22 (м²∙°С)/Вт по[1]. Коэффициент теплопередачи k = 1/0,22 = 4,545 Вт/(м²∙°С).

Теплопотери для дверей северной стороны:

= 4,545∙2∙(18+30)∙1 = 436,3 Вт,

= 0,25∙436,3 = 109,1 Вт,

= 436,3+109,1 = 545,4 Вт.

Площадь окон северной стороны F_ок=16,1 м². Термическое сопротивление теплопередаче для окон R₀ = 0,33 (м²∙°С)/Вт [1]. Коэффициент теплопередачи k = 1/0,33 = 3,03 Вт/(м²∙°С).

Теплопотери через окна северной стороны:

= 3,03∙16,1∙(18+30) ∙1 = 2341,6 Вт,

= 0,25∙2341,6 = 585,4 Вт,

= 2341,6 + 585,4 = 2926 Вт.

Общие теплопотери северной стороны:

= 11555,4 + 545,4 + 2926 = 15027,8 Вт.

Аналогично рассчитаны теплопотери для южной, восточной и западной стен:

= 14980,7 Вт;

= 54281,1 Вт;

= 57742,7 Вт.

Определяем теплопотери через кровлю

Площадь кровли F_к= 18∙54 = 972м².

Термическое сопротивление теплопередаче через кровлю:

R₀= 0,115 + (0,0015/0,15) + (0,006/0,17) + (0,12/0,64) + (0,001/0,17) + +0,043 = 0,396 (м²∙°С)/Вт.

Коэффициент теплопередачи k = 1/0,396 = 2,523 Вт/(м²∙°С).

Общие теплопотери через кровлю:

= 2,523∙972∙(18+30) ∙1 = 109268,3 Вт.

Для определения тепловых потерь через пол, его площадь делится на зоны. Зоной называется полоса шириной 2м, параллельная линии наружной стены. Зоны номеруются от наружной стены. Для первой зоны термическое сопротивление составит 2,15(м²∙°С)/Вт, для второй 4,3(м²∙°С)/Вт, для третьей 8,6(м²∙°С)/Вт, для последующих 14,2(м²∙°С)/Вт.

Коэффициенты теплопередачи соответственно составят 0,465 Вт/(м²∙°С); 0,233 Вт/(м²∙°С); 0,116 Вт/(м²∙°С); 0,0704 Вт/(м²∙°С).

Расчетная площадь каждой зоны пола составит:

F_п1= 54∙18 -50∙14 = 272 м²;

F_п2= 50∙14 - 46∙10 = 240 м²;

F_п3= 46∙10-42∙6= 208 м²;

F_п4= 42∙6= 252 м².

Тепловые потери для каждой зоны пола:

Q _п1=0,465∙272∙48 = 6071Вт;

Q _п2=0,233∙240∙48 = 2684,1Вт;

Q _п3 =0,116∙208∙48 = 1158,1Вт;

Q _п4= 0,116∙252∙48 = 851,5 Вт.

Общие теплопотери пола:

Q_п= 6071 + 2684,1 + 1158,1 + 851,5 = 10764,9 Вт.

Суммарные теплопотери через ограждающие конструкции всего здания:

∑Q= 15027,8 + 14980,7 + 54281,1+ 57742,7 + 109268,3 + 10764,9 = =262065,5 Вт.

Аналогично рассчитываем теплопотери других зданий и полученные данные сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Теплопотери через ограждающие конструкции зданий объекта

Наименование помещения	АБК	Операторная	Трансформаторная подстанция №1	Трансформаторная подстанция №2
Теплопотери через ограждения, Вт	262065,5	202150,6	43190,9	43190,9