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 Составление теплового баланса - №1 - открытая онлайн библиотека 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:

Dd=(tint – tht)·Zht, ºС·сут

Dd=(20+5,4)·231=5867,4

4. Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций:

Rreq=a·Dd+b, м2·ºС/Вт

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

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

- для окон и балконных дверей: Rreq=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:

Составление теплового баланса - №2 - открытая онлайн библиотека , м2·ºС/Вт

где Составление теплового баланса - №3 - открытая онлайн библиотека – толщина слоя, м

Составление теплового баланса - №4 - открытая онлайн библиотека – расчетный коэффициент материала слоя, Вт/(м·оС)

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

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

- для наружных стен: Составление теплового баланса - №5 - открытая онлайн библиотека

- для пола 1-го этажа: Составление теплового баланса - №6 - открытая онлайн библиотека

- для чердачного перекрытия: Составление теплового баланса - №7 - открытая онлайн библиотека

б) Расчетная толщина теплоизоляционного слоя

δinsins·Rins, м

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

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

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

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

в) Фактическое термическое сопротивление

Составление теплового баланса - №8 - открытая онлайн библиотека , м2·ºС/Вт

- для наружных стен: Составление теплового баланса - №9 - открытая онлайн библиотека

- для пола 1-го этажа: Составление теплового баланса - №10 - открытая онлайн библиотека

- для чердачного перекрытия: Составление теплового баланса - №11 - открытая онлайн библиотека

г) Коэффициент теплопередачи

Составление теплового баланса - №12 - открытая онлайн библиотека , Вт/(м2·ºС)

- для наружных стен: Составление теплового баланса - №13 - открытая онлайн библиотека

- для пола 1-го этажа: Составление теплового баланса - №14 - открытая онлайн библиотека

- для чердачного перекрытия: Составление теплового баланса - №15 - открытая онлайн библиотека

6. Выбираю конструкцию окна, определив его термическое сопротивление

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

Составление теплового баланса - №16 - открытая онлайн библиотека

7. Требуемое сопротивление теплопередаче Составление теплового баланса - №17 - открытая онлайн библиотека двери должно быть не менее 0,6 Составление теплового баланса - №17 - открытая онлайн библиотека стен здания.

Rдв=0,6 Составление теплового баланса - №17 - открытая онлайн библиотека =0,6·3,49=2,094 м2·оС/Вт

Составление теплового баланса - №20 - открытая онлайн библиотека Вт/ м2·оС

2. Расчет теплопотерь отапливаемыми помещениями и

составление теплового баланса

2.1. Расчет теплопотерь через наружные ограждения

Qоп=к·А·(tint – text)·n, где

к – коэффициент теплопередачи ограждения;

А – площадь ограждения, м2;

text – температура наружного воздуха, оС;

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

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

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
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
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
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:

Qи=0,28·с·Ао·Gо(tint – text)·β,

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

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

Ао – площадь окна, м2;

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

Составление теплового баланса - №21 - открытая онлайн библиотека , где

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

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

∆Ρ=(H – h)·(γext – γint)+0,5·ν2·ρexp·(ce,n – ce,p)·kl – pint,

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

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

γexp, γint – удельный вес соответственно наружного воздуха и воздуха в помещении, Н/м;

Составление теплового баланса - №22 - открытая онлайн библиотека

ρext – плотность наружного воздуха, кг/м3

Составление теплового баланса - №23 - открытая онлайн библиотека

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

ce,n=+0,8; ce,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.

pint – условно-постоянное давление воздуха в здании, Па

pint=0,5H·(γext – γint)+0,25 ν2·ρexp·(ce,n – ce,p)·kl

Составление теплового баланса - №24 - открытая онлайн библиотека

Составление теплового баланса - №25 - открытая онлайн библиотека

Составление теплового баланса - №26 - открытая онлайн библиотека

pint=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

Составление теплового баланса - №27 - открытая онлайн библиотека

Составление теплового баланса - №28 - открытая онлайн библиотека

Qи1=0,28·1,005·2,25·0,82∙(20 + 33)·1=28,9

Qи2=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:

Qв=0,28·Lп·ρint·с(tint – text)·β,

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

ρint – плотность воздуха в помещении, кг/м3

Составление теплового баланса - №29 - открытая онлайн библиотека

3) Бытовые теплопоступления

Бытовые теплопоступления определяются для всех помещений, кроме лестничной клетки

Qб=10·Fп, где

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

4) Расчет тепловой нагрузки на систему отопления

- для жилых комнат

Qот= Qтп+ Составление теплового баланса - №30 - открытая онлайн библиотека – Qб,

где Составление теплового баланса - №30 - открытая онлайн библиотека – наибольшая величина из расходов теплоты или на инфильтрацию Qи, или на вентиляцию Qв

- для кухонь

Qот= Qтп+ Qи – Qб

- для лестничных клеток

Qот= Qтп+ Qи

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:

Составление теплового баланса - №32 - открытая онлайн библиотека , Вт/м3·оС

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

ΣQот – отопительная нагрузка всего здания, Вт

Составление теплового баланса - №33 - открытая онлайн библиотека

3. Гидравлический расчет системы отопления

3.1. Определение расчетного располагаемого давления.

1) Определяется коэффициент смешения элеватора

Составление теплового баланса - №34 - открытая онлайн библиотека

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

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

tо=70 оС – расчетная температура обратной воды в системе отопления

2) Определяется насосное циркуляционное давление

Составление теплового баланса - №35 - открытая онлайн библиотека ,

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

ηэ=0,2÷0,3 – КПД элеватора

Составление теплового баланса - №36 - открытая онлайн библиотека кПа

3) Определяется естественное циркуляционное давление

∆Ре=6,2·hо·(tг – tо), кПа,

где Составление теплового баланса - №37 - открытая онлайн библиотека ,

Qi – нагрузка i-го нагревательного прибора;

Нi – расстояние между ЦН и ЦО для данного прибора

∆Ре=6,2·6·(95 – 70)=0,93 кПа

4) Расчетное располагаемое циркуляционное давление

∆Рр=∆Рн+Б·∆Ре,

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

∆Рр=1,875+0,93=2,805 кПа

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

∆Р=0,9·∆Рр=0,9·2,805=2,5245 кПа

Результаты гидравлического расчета однотрубной системы отопления сводятся в таблицу 3.

Таблица 3.