Расчет теплопотерь за счет теплопередачи через ограждения

 

Основные тепловые потери через наружные ограждения

Основные тепловые потери помещения через ограждающие конструкции составят:

 

,где - площадь поверхности ограждения, м²;

 - коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/ (м²×°С);

 - коэффициент, учитывающий положение ограждающей конструкции относительно наружного воздуха, по таблице 3* [2] для стен принимаем .

Принимаем надбавки к основным теплопотерям:

добавки на ориентацию наружных ограждений:

 для севера (С)

 для юга (Ю).

Расчет тепловых потерь через ограждающие конструкции покажем на примере комнаты 1:

1) Температура внутри помещения t=20 ^оС;

2) Ограждающие конструкции и их ориентация по сторонам света:

а) наружная стена-С

б) окно - С

в) пол

3) Линейные размеры ограждающих конструкций (по правилам линейного обмера отапливаемых помещений), м x м:

а) наружная стена 4,285х3,094

б) окно 2,4х1,52

в) потолок 3,76х5,5

4) Площади ограждающих конструкций:

 

а) наружная стена  м²;

б) окно  м²;

в) потолок  м²

 

5) Разность температур внутри помещения и наружного воздуха:

 

а) наружная стена  ^оС

б) окно  ^оС

в) потолок  ^оС

 

6) Коэффициент теплопередачи наружных ограждений:

 

а) наружная стена ;

б) окно ;

в) потолок ;

 

Результаты всех расчетов тепловых потерь через наружные ограждения каждого помещения сведем в общую таблицу 4 (квартира без изоляции) и таблицу 5 (квартира с изоляцией).

Таблица 4 Расчет тепловых потерь квартиры.

№ отапливаемого помещения	Наименование помещения, tв, оС		Наименование ограждения	Ориентация ограждения	Размеры ограждения		Площадь ограждения, м2	Расчётная разность температур tвtн, оС	n	К, Вт/ (м2∙ºС)	Qосн, Вт	Добавки, %		Qдоб Вт	Qобщ Вт	Qинф. Вт	Сумма по помещению, Вт
					а, м	b, м						Стороны света	Другие
1	2		3	4	5		6	7	8	9	10	11		12	13	14	15
1	Комната	20	НС	З	4,285	3,094	13,26	57	1,0	1,159	876	5	0	44	920	530	2589
			ДО	З	2,4	1,52	3,65	57	1,0	1,341	279	5	0	14	293
			ПТ		3,76	5,5	20,68	57	0,90	0,797	846	0	0	0	846
2	Комната	20	НС	З	4,185	3,094	12,95	57	1,0	1,159	856	5	5	86	942	530	3953
			НС	Ю	6,39	3,044	19,45	57	1,0	1,159	1286	0	5	65	1351
			ДО	З	2,4	1,52	3,65	57	1,0	1,341	279	5	5	28	307
			ПТ		5,48	3,67	20,11	57	0,90	0,797	823	0	0	0	823
3	Комната	20	НС	Ю	3,41	3,094	10,55	57	1,0	1,159	698	0	0	0	698	530	1974
			ДО	Ю	1,72	1,52	2,61	57	1,0	1,341	200	0	0	0	200
			ПТ		3,91	3,41	13,33	57	0,90	0,797	546	0	0	0	546
5	Кухня	17	НС	Ю	3,655	3,094	11,31	54	1,0	1,159	708	0	0	0	708	1325	2734
			ДО	Ю	1,52	1,52	2,31	54	1,0	1,341	168	0	0	0	168
			БД	Ю	0,9	2	1,80	54	1,0	1,341	131	0	0	0	131
			ПТ		3,3	3,14	10,36	54	0,90	0,797	402	0	0	0	402
6	Туалет	18	ПТ		1,39	2,1	2,92	55	0,9	0,797	116	0	0	0	116		116
8	Ванная	27	ВС		3,17	3,094	9,81	64	1,0	2, 209	1387	0	0	0	1387		6192
			ВС		3,17	3,094	9,81	64	1,0	2, 209	1387	0	0	0	1387
			ВС		3,43	3,094	10,61	64	1,0	2, 209	1501	0	0	0	1501
			ВС		3,43	3,094	10,61	64	1,0	2, 209	1501	0	0	0	1501
			ПТ		2,88	3,14	9,04	64	0,9	0,797	416	0	0	0	416
9	Прихожая	20	ПТ		2,3	1,94	4,46	57	0,9	0,797	183	0	0	0	183		183
																сумма	17742

 

Таблицт 5 (с изоляцией).

№ отапливаемого помещения	Наименование помещения, tв, оС		Наименование ограждения	Ориентация ограждения	Размеры ограждения		Площадь ограждения, м2	Расчётная разность температур tвtн, оС	n	К, Вт/ (м2∙ºС)	Qосн, Вт	Добавки, %		Qдоб Вт	Qобщ Вт	Qинф. Вт	Сумма по помещению, Вт
					а, м	b, м						Стороны света	Другие
1	2		3	4	5		6	7	8	9	10	11		12	13	14	15
1	Комната	20	НС	З	4,285	3,224	13,81	57	1,0	0,280	221	5	0	12	233	530	1267
			ДО	З	2,4	1,52	3,65	57	1,0	1,280	267	5	0	14	281
			ПТ		3,76	5,5	20,68	57	0,90	0,210	223	0	0	0	223
2	Комната	20	НС	З	4,285	3,224	13,81	57	1,0	0,280	221	5	5	23	244	530	1623
			НС	Ю	6,59	3,044	20,06	57	1,0	0,280	321	0	5	17	338
			ДО	З	2,4	1,52	3,65	57	1,0	1,280	267	5	5	27	294
			ПТ		5,48	3,67	20,11	57	0,90	0,210	217	0	0	0	217
3	Комната	20	НС	Ю	3,41	3,224	10,99	57	1,0	0,280	176	0	0	0	176	530	1041
			ДО	Ю	1,72	1,52	2,61	57	1,0	1,280	191	0	0	0	191
			ПТ		3,91	3,41	13,33	57	0,90	0,210	144	0	0	0	144
5	Кухня	17	НС	Ю	3,755	3,224	12,11	54	1,0	0,280	184	0	0	0	184	1325	1900
			ДО	Ю	1,52	1,52	2,31	54	1,0	1,280	160	0	0	0	160
			БД	Ю	0,9	2	1,80	54	1,0	1,280	125	0	0	0	125
			ПТ		3,3	3,14	10,36	54	0,90	0,210	106	0	0	0	106
6	Туалет	18	ПТ		1,39	2,1	2,92	55	0,9	0,210	31	0	0	0	31		31
8	Ванная	27	ВС		3,17	3,224	10,22	64	1,0	2, 209	1446	0	0	0	1446		6130
			ВС		3,17	3,224	10,22	64	1,0	2, 209	1446	0	0	0	1446
			ВС		3,43	3,224	11,06	64	1,0	2, 209	1564	0	0	0	1564
			ВС		3,43	3,224	11,06	64	1,0	2, 209	1564	0	0	0	1564
			ПТ		2,88	3,14	9,04	64	0,9	0,210	110	0	0	0	110
9	Прихожая	20	ПТ		2,3	1,94	4,46	57	0,9	0,210	49	0	0	0	49		49
																сумма	12042

 

Таким образом, общие потери здания:

при фактической конструкции:  кВт;

по условиям энергосбережения:  кВт.

4. Расчет и выбор отопительных приборов

 

 

Для поддержания в помещении требуемой температуры необходимо, чтобы количество тепла, отдаваемого нагревательными приборами, установленными в помещении, соответствовало расчетным теплопотерям помещения.

Количество тепла Q, Вт, отдаваемого прибором, пропорционально площади поверхности его нагрева F_пр, м², коэффициенту теплопередачи прибора k и разности температур теплоносителя t_cp в приборе и омывающего его воздуха помещения t_в.

В качестве нагревательных приборов принимаем РБС - 500. Расположение прибора показано на рисунке 7.

Радиаторы относятся к биметаллическим отопительным приборам с полностью стальным сварным сердечником. Такая конструкция обеспечивает отменную прочность и отличные тепловые характеристики. Теплоноситель при работе радиатора контактирует только со сталью, поэтому гальваническая пара сталь-алюминий не возникает, электрохимическая коррозия сведена к минимуму. Нет ограничений и в выборе подводящих трубопроводов - стальная, медная, металлопластиковая, пластиковая подводка будет отлично работать с данными радиаторами.

Радиаторы благодаря стальному сердечнику легко выдерживают давление до 25кг/см², при этом давление, способное разрушить радиатор, более 100кг/см². Таким образом многократный запас прочности радиаторов позволяет использовать их без ограничений во всех типах систем отопления - от автономных коттеджей до высотных домов с центральной системой отопления и периодически происходящими гидравлическими ударами.

Стальная начинка биметаллического радиатора стойко переносит кислотность теплоносителя - показатель pH может находиться в пределах 6.5-9.5, что обеспечивает длительный срок эксплуатации даже в системах отопления с агрессивным теплоносителем плохого качества (именно такой теплоноситель как правило находится в системах центрального отопления стран СНГ). Гарантия завода изготовителя - 5 лет, срок эксплуатации - более 40 лет.

При компактных габаритах радиатор обладает высокой мощностью. Небольшой внутренний объем радиаторов отопления позволяет не только сократить количество теплоносителя в системе отопления, но и делает систему менее инерционной, что является важным фактором при поддержании заданной температуры в помещении. Малый внутренний объем секций позволяет легко регулировать теплоотдачу как ручным, так и автоматическим способом. Соответственно, при меньшем расходе энергии, мы получаем максимальную теплоотдачу.

Конструкция и форма ребер радиаторов обеспечивает интенсивные конвекционные потоки теплого воздуха, направленные как вверх (для создания "теплового экрана" перед окном), так и внутрь помещения - для равномерного нагрева всего пространства. Конвекционные потоки воздуха препятствуют также накоплению пыли внутри радиатора.

Верхние и нижние коллекторы секций радиаторов отопления не имеют карманов, где могут накапливаться газы и шлак. Благодаря этому опасность коррозии и засорения минимальна.

Благодаря большому сечению вертикального канала секции радиатора не склонны к шлакованию, радиатор имеет малое гидравлическое сопротивление.

Приведем пример расчета для комнаты 1 по условиям энергосбережения. При этом температура воды, подаваемая в прибор, t_вх = 95 ^OC; температура воды, выходящей из прибора t_вых = 70 ^OC; температура омываемого воздуха t_в = 20 ^OC.

Тепловая нагрузка на прибор отопления:

 

,

 

где Q_{т. пот. -} тепловые потери помещения (берутся из таблицы 2.2), Вт;

Q_{тр. -} тепло, поступающее от труб, Вт;

Тепловая нагрузка на трубы системы отопления, идущие внутри помещения, находится как:

 

,

 

где q_в^п - удельная тепловая потеря участка подающего

вертикального трубопровода, Вт/м,

q_в^п=63 Вт/м;

q_в^о - удельная тепловая потеря участка обратного

вертикального трубопровода, Вт/м,

q_в^о=38 Вт/м;

q_г^п - удельная тепловая потеря участка подающего

горизонтального трубопровода, Вт/м,

q_г^п=81 Вт/м;

q_г^о - удельная тепловая потеря участка обратного

горизонтального трубопровода, Вт/м,

q_г^о=50 Вт/м;

l_в^п, l_в^о - длины участков вертикальных подающего

и обратного трубопроводов, м,

 

l_в^п=0,65 м, l_в^о=0,15 м;

 

l_г^п, l_г^о - длины участков подающего горизонтальных и обратного трубопроводов, м,

l_г^п=0,3 м, l_г^о=0,25 м;

 

 Вт.

 

Подберем прибор отопления на примере комнаты № 1:

1) приборов отопления в количестве одна штука;

2) теплопотери помещения выпишем из таблицы 5, Q¹=1267 Вт;

тогда

 

 Вт

 

2) Расход воды через отопительный прибор:

 

 кг/ч;

 

3) Коэффициент приведения:

 

,

 

где Q_сек^ном - номинальная тепловая нагрузка на секцию

Q_сек^ном=195 Вт;

b - коэффициент, учитывающий атмосферное давление, b=1, [3];

y - коэффициент, учитывающий способ подключения прибора,

"сверху-вниз" y=1;

с - коэффициент, учитывающий число секций в приборе, от 5

до 10 с=1, [3];

n, с, р - поправочные коэффициенты, n=0,3, р=0,04, с=1;

 

, Вт;

 

4) Среднее количество секций:

 

 

5) коэффициент, учитывающий количество секций;

 

 

6) Номинальная тепловая нагрузка на секцию:

 

 

7) Определяем количество секций в отопительном приборе:

 

 секций.

 

 - коэффициент, учитывающий способ установки прибора;

Для комнаты № 1 принимаем один отопительный прибор РБС-500, состоящий из восьми секций.

Все остальные расчеты отопительных приборов сведем в таблицы 5 и 6.

Таблица 5. Расчет нагревательных приборов без изоляции.

Помещение	Температура внутреннего воздуха, tв	Теплопотери с помещения, Qпот	Тепловой поток от труб, Qтр	Расчётная тепловая нагрузка прибора, Qпр	Средний перепад температур, Δtср	Расход воды через прибор, Gпр, кг/ч	Коэффициент приведения, φ	Требуемая номинальная мощность прибора, Qнт	Предварительно определенное число секций, Nор	Коэффициент, β3	Минимальное необходимое количество секций, Nmin	Окнчательно принятое число секций, N
Комната 1	20	2589	83,5	2514,1	62,5	93,98	0,818	3074,0	16	0,981	16,553	17
Комната 2	20	3953	83,5	3878,1	62,5	144,97	0,832	4660,2	24	0,977	25,188	26
Комната 3	20	1974	83,5	1899,1	62,5	70,99	0,809	2348,2	13	0,983	12,613	13
Кухня	17	2734	83,5	2659,0	65,5	99,40	0,871	3052,1	16	0,981	16,435	17

 

Таблица 5. Расчет нагревательных приборов с изоляцией.

Помещение	Температура внутреннего воздуха, tв	Теплопотери с помещения, Qпот	Тепловой поток от труб, Qтр	Расчётная тепловая нагрузка прибора, Qпр	Средний перепад температур, Δtср	Расход воды через прибор, Gпр, кг/ч	Коэффициент приведения, φ	Требуемая номинальная мощность прибора, Qнт	Предварительно определенное число секций, Nор	Коэффициент, β3	Минимальное необходимое количество секций, Nmin	Окнчательно принятое число секций, N
Комната 1	20	1267	83,5	1192,1	62,5	44,56	0,794	1501,7	8	0,992	7,998	8
Комната 2	20	1623	83,5	1548,1	62,5	57,87	0,802	1929,9	10	0,987	10,324	11
Комната 3	20	1041	83,5	966,1	62,5	36,12	0,787	1227,3	7	0,995	6,516	7
Кухня	17	1900	83,5	1825,0	65,5	68,22	0,858	2126,6	11	0,986	11,394	12