2. Розрахунок тепловтрат

При дотриманні оптимальних умов теплового балансу приміщень будинків необхідно щоб виконувалася в них умова рівності між тепловтратами і теплонадходженнями.

2.1 Сумарні розрахункові тепловтрати приміщень

, Вт                   (2.1)

де: ΣQ0 - сумарні втрати теплоти через огороджуючі конструкції будівлі, Вт;

ΣQд - сумарні додаткові втрати теплоти огороджуючі конструкції, Вт;

ΣQінф - сумарні додаткові втрати теплоти на інфільтрацію холодного повітря, Вт.

2.2 Тепловтрати через огороджуючі конструкції будівлі (стіни, світлові й дверні прорізи, стелі, неутеплені підлоги)

, Вт   (2.2)

де: Fогр - розрахункова площа поверхні огороджуючої конструкції, м2;

R0 - опір теплопередачі огороджуючої конструкції (за результатами проведених розрахунків і зіставлення RΣпр и Rqmin), м2·°С/Вт;

tв, tз - відповідно температури усередині приміщення і зовнішнього повітря, 0С:

- при визначенні тепловтрат через внутрішні стіни у формулу підставляються температури приміщень, які розгороджені даними стінами;

n - коефіцієнт, прийнятий залежно від положення зовнішньої поверхні огороджуючої конструкції відносно зовнішнього повітря, (Таблиця 12).

У відповідності з формулою (2.2), основні тепловтрати крізь підлоги Qпдл розраховуються як:

, Вт     (2.3)

де: , , ,  - термічний опір теплопередачі окремих зон підлог на ґрунті, (м2·0С)/Вт;

FI, FII, FIII, FIV - площі підлоги, відповідно першої, другої, третьої, четвертої зони, м2;

tв, tгр - відповідно внутрішня температура приміщень над підлогами і температура ґрунту (для практичних розрахунків приймається температура ґрунту tгр=+40С);

2.2.1 Сумарні втрати теплоти через огороджуючі конструкції визначаються по наступному вираженню

, Вт       (2.4)

де: ΣQст - сумарні втрати теплоти через зовнішні огородження, обчислені по кожному приміщенню, Вт;

ΣQвкн - сумарні втрати теплоти через світлові прорізи, обчислені по кожному приміщенню, Вт;

ΣQз.д - сумарні втрати теплоти через зовнішні двері (ворота), обчислені для приміщень у яких є вихід на зовнішню сторону будинку, Вт;

ΣQпдл - сумарні втрати теплоти через неутеплені підлоги, обчислені по кожному приміщенню з такими підлогами, Вт.

2.3 Розрахунок додаткових тепловтрат через огороджуючі конструкції

Додаткові втрати тепла через огороджуючі конструкції будівель обумовлені наявністю багатьох різних неврахованих факторів, що підвищують величини основних тепловтрат на деякі частки від їхніх значень.

2.3.1 Додаткові тепловтрати через зовнішні стіни, обумовлені орієнтацією будинків

, Вт  (2.5)

де: Qст - тепловтрати через кожну зовнішню стіну приміщень, Вт;

βор - коефіцієнт добавки на орієнтацію зовнішньої стіни стосовно сторін світу:

- зона від північно-заходу до сходу βор=0,1;

- південно-східна зона βор=0,05;

- зона від півдня до південно-заходу βор=0;

- західна зона βор=0,05.

Допускається для практичних розрахунків для всіх зовнішніх стін будинку, незалежно від орієнтації, приймати βор=0,08 - при одній зовнішній стіні в приміщенні, і βор=0,13 - при двох і більше зовнішніх стін у приміщенні.

2.3.2 Сумарні додаткові тепловтрати через зовнішні огородження на орієнтацію стосовно сторін світу

, Вт                   (2.6)

де: Qдi.ор - додаткові тепловтрати на орієнтацію крізь кожну зовнішню стіну, Вт;

n - кількість зовнішніх стін через які визначались значення Qдi.ор.

2.3.3 Додаткові тепловтрати на відкривання зовнішніх дверей (воріт)

, Вт         (2.7)

де: Qз.д - втрати теплоти через зовнішні двері (ворота), Вт;

βвідкр - коефіцієнт добавки на відкривання дверей, що має значення:

- для одинарних дверей (воріт) для виробничих будинків βоткр=3;

2.3.4 Додаткові тепловтрати через неутеплені підлоги розташованими на ґрунті або над холодними підвалами

, Вт                   (2.8)

де: Qпдл - втрати теплоти через неутеплені підлоги, Вт.

2.3.5 Сумарні тепловтрати через неутеплені підлоги

, Вт         (2.9)

де: Qдi.пдл - втрати теплоти через неутеплені підлоги по кожному приміщенню, Вт;

n - кількість приміщень де є неутеплені підлоги, для яких розраховано значення Qдi.пдл.

2.3.6 Величина сумарних додаткових втрат теплоти через огороджуючі конструкції

, Вт                   (2.10)

де: ΣQдор - сумарні додаткові тепловтрати через зовнішні огородження на орієнтацію, Вт;

ΣQдз.д - сумарні додаткові тепловтрати на відкривання зовнішніх дверей, Вт;

ΣQдпдл - сумарні тепловтрати через неутеплені підлоги, Вт.

2.4 Додаткові втрати теплоти на інфільтрацію холодного повітря

2.4.1 Додаткові тепловтрати на інфільтрацію повітря через світлові прорізи

, Вт     (2.12)

де: с - питома теплоємність повітря, що дорівнює 1,005кДж/кг·0С;

tв, tз -відповідно температури внутрішнього повітря приміщення і зовнішнього повітря, 0С;

Gн.вкн - кількість інфільтрованого холодного повітря через нещільність віконного огородження, кг/(м2×год), (Таблиця 13);

Fвкн - площа віконного прорізу, м2.

2.4.2 Сумарні тепловтрати через нещільності світлових прорізів

, Вт        (2.13)

де:  - втрати теплоти на інфільтрацію, обчислені по кожному світловому прорізу в приміщенні, Вт;

n - кількість світлових прорізів, для яких розраховано значення

2.4.3 Додаткові тепловтрати на інфільтрацію повітря через дверні прорізи (ворота)

, Вт    (2.14)

де: с - питома теплоємність повітря, що дорівнює 1,005кДж/кг·0С;

tв, tз -відповідно температури внутрішнього повітря приміщення і зовнішнього повітря (за результатами виконаних вимірів), 0С;

Gз.д - кількість інфільтрованого холодного повітря через нещільність дверного прорізу, кг/год

,    (2.15)

де: bн.д - ширина встановленої дверної нещільності (приймається 0,005м);

Lн.д - довжина нещільності дверного прорізу (приймається загальний периметр воріт), м;

vср.н. д - осереднена швидкість інфільтрації холодного повітря через нещільності дверного прорізу за результатами виконаних вимірів (приймається 0,5м/с);

mп - маса 1м3 повітря, рівна 1,3кг.

2.4.4 Сумарні додаткові втрати теплоти на інфільтрацію холодного повітря

, Вт      (2.16)

У підсумку проведених розрахунків за результатами дискретного визначення тепловтрат у приміщеннях обстежуванної будівлі визначається сумарне розрахункове значення тепловтрат ΣQвтр по формулі (2.1)

2.5 Приклад розрахунку тепловтрат по складу

Через зовнішні стіни :

,де , n=1.

(Для внутрішньої стінки адміністративного приміщення

Через стелю:

Через підлогу:

Вт       

Через вікна:

Через зовнішні двері:

-для складу

-

для адміністративного приміщення(з врахуванням тепловтрат через внутрішню стінку).

Додаткові тепловтрати через огороджуючи конструкції:

βор=0,13

Вт

Втрати по висоті приміщення

Додаткові тепловтрати на інфільтрацію повітря через світлові прорізи

Вт

Додаткові тепловтрати на інфільтрацію повітря через дверні прорізи (ворота)

Вт

 кг/год    

.

Сумарні додаткові втрати теплоти на інфільтрацію холодного повітря

 Вт

Величина сумарних додаткових тепловтрат

Сумарні розрахункові тепловтрати приміщень

Вт

Результати розрахунків по всім приміщенням наведені у таблиці2.1, таблиці2.2 і таблиці2.3

Таблиця 2.1

Результати розрахунку основних видів тепловтрат

Таблиця 2.2

Результати розрахунку додаткових видів тепловтрат

Таблиця 2.3

Сумарні результати по всім видам тепловтрат

3. Розрахунок теплонадходжень

3.1 Теплонадходження від людей

, Вт       (3.1)

де: qл - явні теплонадходження від людей, Вт (Таблиця 14);

nл - кількість людей.

3.2 Теплонадходження від працюючого електроустаткування

, Вт     (3.2)

де: Nел - номінальна потужність електроустаткування, Вт;

kП - коефіцієнт завантаження (kП =0,9);

η - ККД електроустаткування (приймається 0,9);

kТ - коефіцієнт переходу тепла в приміщення (kТ =0,9);

kс - коефіцієнт попиту на електроенергію (kс=0,15).

3.3 Теплонадходження від джерел освітлення

, Вт   (3.3)

де: Nл - потужність одного джерела освітлення, Вт;

kосв - коефіцієнт переходу електричної енергії в теплову (лампи розжарення - kосв= 0,95);

kз - коефіцієнт завантаження освітлення (за умовою завдання до курсової роботи);

nл - кількість однотипних джерел освітлення.

3.4 Теплонадходження від сонячної радіації

, Вт  (3.4)

де: qс, qТ - відповідно тепловий потік, що надходить через 1м2 скління, освітленого сонцем і перебуваючого в тіні, Вт/м2 (qс=250Вт/м2; qТ=100Вт/м2);

Fс, FТ - площі заповнення світлових прорізів, відповідно освітлених і затінених, м2;

kО.П - коефіцієнт відносного проникнення сонячної радіації через заповнення світлового прорізу (kО.П=0,6).

3.5 Теплонадходження від матеріалів, що вистигають (розраховуються тількі для цехів)

, Вт                   (3.5)

де: Gм - маса матеріалу, що вистигає, кг;

cм - питома теплоємність матеріалу (для металів - cм=0,11кДж/кг·0С);

tн - початкова температура матеріалу, що вистигає, 0С;

tдо - кінцева температура матеріалу, що вистигає, 0С;

β - коефіцієнт інтенсивності тепловіддачі (без примусового охолодження β=0,75).

3.6 Сумарні теплонадходження

, Вт      (3.6)

3.7 Визначення теплової потужності всієї будівлі

, Вт      (3.7)

де: ΣQвтр - сумарні тепловтрати по всій будівлі, Вт;

ΣQтн - сумарні теплонадходження по всій будівлі, Вт.

3.8 Приклад розрахунку теплових надходжень по складу

Теплонадходження від людей

Теплонадходження від працюючого електроустаткування

 Вт

Теплонадходження від джерел освітлення

Вт 

Теплонадходження від сонячної радіації

 Вт

Сумарні теплонадходження

Вт

Сумарні тепловтрати по всій будівлі

Вт

Сумарні теплонадходження по всій будівлі:

Вт

Результати розрахунків по всім приміщенням наведені у таблиці 3.1 і таблиці 3.2

Таблиця 3.1

Результати розрахунку теплонадходжень

Таблиця 3.1

Результати розрахунку теплової потужності

4. Аналіз техніко-економічної характеристики обстежуваного будинку

З метою приведення результатів розрахунку дійсного стану обстежуваного будинку на предмет енергетичної ефективності його експлуатації, вираженої в остаточному підсумку величиною матеріальних витрат, необхідним є визначення фактичної питомої витрати теплової енергії, що доводиться на 1м2 опалювальній площі.

Питома теплова витрата енергії на опалення будинку за опалювальний період qбуд - це кількість теплової енергії за опалювальний період, необхідної для компенсації тепловтрат будинку із врахуванням повітрообміну і додаткових теплонадходжень при нормованих параметрах теплового і повітряного режимів приміщень у ньому, віднесеної до одиниці площі корисної площі приміщень будинку.

Фактичну питому витрату теплоти можна визначати і у відношенні до всього періоду опалювального сезону, а не тільки по окремо встановлених температурних показниках зовнішнього повітря. З урахуванням градусо-діб опалювального сезону цей показник розраховується по наступній залежності:

, кВт·год/м2.  (4.1)

де:  - сумарні розрахункові тепловтрати приміщення, Вт;

 - загальна площа приміщення будинку, м2;

n - кількість днів опалювального періоду;

Δt - температурний перепад між температурою повітря приміщення та середньою температурою зовнішнього повітря за опалювальний сезон, 0С;

Dd - кількість градусо-діб опалювального періоду, що визначається залежно від температурної зони експлуатації будинку, що приймається згідно з таблицею 5.

Опалювана площа  визначається у межах внутрішніх поверхонь зовнішніх стін, що включає площу, яку займають перегородки і внутрішні стіни.

Питомі тепловитрати на опалення будинків повинні відповідати умові

qбуд ≤ Emax,  (4.2)

де: qбуд - розрахункові або фактичні питомі тепловитрати, що визначаються за (4.1);

Emax - максимально допустиме значення питомих тепловитрат на опалення будинку за опалювальний період, кВт·год/м2, що встановлюється згідно з табл.16.

Таким чином, якщо  >  то такий стан всіх технологічних і конструктивних елементів, що визначають енергетичну ефективність процесу створення і підтримки теплового балансу в будинку, необхідно вважати незадовільними. Якщо  ≤  - тепловий режим будинку перебуває в задовільному стані.

В адміністративному приміщенні:

кВт·год/м2.

В складі:

кВт·год/м2.

Порівняльна характеристика розрахункових і максимально допустимих тепловитрат наводиться у таблиці 4.1

Таблиця 4.1

5. Розрахунок площі опалювальних приладів

Розрахунок ведеться по кожному приміщенню в будинку.

5.1 Кількість води, що циркулює в системі опалення

, кг/год                   (5.1)

де: ΔQ - теплова потужність опалювального приміщення, Вт;

с - питома масова теплоємність води, що дорівнює 4,187кДж/(кг·0С);

tвх - температура входу теплоносія в систему опалювальних приладів, (tвх=700С);

tвих - температура виходу теплоносія із системи опалювальних приладів, (tвих=600С);

Δtп.м - величина зниження температури води на ділянках магістралі, що подає теплоносій до опалювальних приладів, 0С. Для випадку ізольованої магістралі, залежно від її діаметра умовного проходу, зазначена величина дорівнює:

β1 - коефіцієнт врахування додаткового теплового потоку встановлюваних опалювальних приладів за рахунок округлення понад розрахункову величину, приймається рівним 1,05;

β2 - коефіцієнт врахування додаткових втрат теплоти опалювальними приладами у зовнішніх огородженнях, приймається рівним 1,06

5.2 Розрахункова щільність теплового потоку опалювальних приладів

, Вт/м2 (5.2)

де:  - номінальна щільність теплового потоку опалювального приладу при стандартних умовах роботи, Вт/м2.Система опалення двотрубна (знизу-униз), без підвідних і відвідних стояків;

 - середній температурний напір опалювальних приладів:

, 0С                   (5.3)

tв - температура повітря в приміщенні, 0С

Gпр - дійсна витрата води в опалювальній системі приміщення, кг/год,

n, p - експериментальні значення показників ступеня для визначення теплового потоку опалювальних приладів;

спр - коефіцієнт, що враховує схему приєднання опалювального приладу і зміни показника ступеня р у різних діапазонах витрати теплоносія;

5.3 Визначення загальної площі опалювальних приладів

Розрахунок проводиться без врахування тепловіддачі ділянок труб, що підводять до опалювальних приладів теплоносій.

, м2       (5.4)

5.4 Визначення кількості обраних опалювальних приладів

,            (5.5)

де: f1 - площа поверхні нагрівання опалювального приладу залежно від прийнятого до установки в приміщеннях, м2;

5.5 Приклад розрахунку площі опалювальних приладів по складу

Чавунні радіатори розраховані на робочий тиск до 6 кгс/см2. Вимірювачами поверхні нагріву нагрівальних пристроїв є фізичний показник- квадратний метр поверхні нагрівання та теплотехнічний показник - еквівалентний квадратний метр (экм2). Еквівалентним квадратним метром називають площу нагрівального пристрою, який віддає в 1 годину 435 ккал тепла при різниці середньої температури теплоносія повітря 64,5°С та витраті води 17,4 кг/год по схемі руху теплоносія зверху вниз. Радіатор віддає в приміщення радіацією біля 25% загального теплового потоку від теплоносія (інші 75% - конвекцією). Секції радіатору відливають з сірого чавуна,їх можна компонувати в пристрої різної площі. Секції з’єднують на ніпелях з прокладками з картону, резини або пароніту.

Технічні характеристики радіатору приведені в табл. 5.1.1

         Рис.5.1.1 Чавунний радіатор МС-140

Табл. 5.1.1 Технічні характеристики радіатора

Кількість води, що циркулює в системі опалення

 кг/год

Розрахункова щільність теплового потоку опалювальних приладів

Вт/м2

n=0.15, p=0.08 c=1.092

при витраті теплоносія 800 кг/год.

0С

Визначення загальної площі опалювальних приладів

м2

Визначення кількості обраних опалювальних приладів

,

Результати розрахунків по всім приміщенням наведені у таблиці 5.1.2

Таблиця 5.1.2

6. Визначення витрат на експлуатацію системи опалення

6.1 Визначення витрат на генерацію тепла, для опалення будівлі

У тих випадках, коли обстежувана будівля з виробничим режимом і автономним теплопостачанням, де ведеться регулювання температури в приміщеннях залежно від часу робочих змін, - відбувається зниження внутрішньої температури до чергової tчерг0С у неробочі години доби і на вихідні дні, річні витрати на опалення визначаються

, грн/рік        (6.1)

де: 3,6 - число переводу Вт у кДж;

1,2 - коефіцієнт, що враховує втрати теплоти в зовнішніх теплопроводах;

ΔQ- розрахункова теплова потужність будинку, Вт;

tв - розрахункова температура повітря в приміщеннях будинку, 0С;

tз - розрахункова за опалювальний період температура зовнішнього повітря (табл. 10), 0С;

tср.оп - середня за опалювальний період температура зовнішнього повітря, 0С;

tчерг - чергова температура повітря в приміщенні в неробочий час (за звичай 8…120С);

nоп - тривалість опалювального періоду протягом року, год/рік;

nнр - неробочий час (сума годин простою виробничих приміщень і вихідних днів за опалювальний сезон), год/рік;

СТ - вартісна оцінка виробленої теплової енергії, грн/кДж,

,  (6.2)

де: SТ =2,3 грн/кг - вартість одиниці об'єму або маси витрачуваного палива,;

ηген =0,85- ККД генератора теплоти,;

Qнр =41000 кДж/кг - нижня робоча теплота згоряння мазуту, кДж/кг або кДж/м3 ,.

6.1.1 Представлення результату розрахунків річних витрат на опалення

 грн/рік

 грн/кДж

6.2 Вибір теплогенератора

Теплогенератор, який забезпечує належну роботу системи теплопостачання, повинен мати достатній робочий діапазон за потужністю при майже незмінному ККД для випадків коли система споживає як мінімум теплової енергії, так і її максимум. Для покриття неврахованних чинників теплових втрат, обираємий теплогенератор повинен мати максимальну потужність, що розраховується як:

,кВт      (6.3)

де: ΔQ- розрахункова теплова потужність будинку, Вт;

0,15 -відсотки від розрахункової потужності будинку на невраховані чинники підвищення цієї потужності у часи пікових навантажень.

Виходячи з вищенаведеної умови щодо величини максимальної потужності, номінальна потужність обираємого теплогенератора NТГ повинна відповідати умові:

, кВт  (6.4)

Таким чином, обраний теплогенератор спроможний перекривати коливання споживаємої теплової потужності у інтервалі величин:

     (6.5)

6.2.2 Представлення результатів вибору теплогенератора

Стаціонарні теплогенератори, що працюють на солярці, мазуті, метані чи розріженому газі, із високим ККД оснащені камерами згорання із нержавіючої стали із реверсійним пламенем, плоскотрубними теплообмінниками и статично и динамічно відбалансованими вентиляторами двухстороннього всмоктування. Електрична панель, по нормам ЕС, с терморегулятором Fan Limit ручного восстановления. Корпус виготовлений із складних панелей, помальованих епоксидною фарбою із ізоляційною прослойкою, що гарантирує звуко- и теплоізоляцію.

Таблиця 6.1 Технічні параметри теплогенератора SP60

Рис.6.1 Схематичне зображення стаціонарного теплогенератора SP60

6.3 Розрахунок строку окупності впроваджених енергозберігаючих заходів

, рік     (6.6)

де: ТТЕЦ - річні витрати на генерацію тепла, грн/рік;

К - капітальні вкладення на закупівлю і монтаж обладнання та матеріалів, які забезпечують ефективну експлуатацію системи теплозабезпечення, грн.

,      (6.7)

де: SТГ= 26000 грн - вартість теплогенератора;

SОП - сумарна вартість всіх пристроїв опалення, грн;

SІЗ =288 грн - вартість теплоізоляційного матеріала.

0,65 - відсоток від вартості всього закупленого обладнання і матеріалів, який враховує вартість на проведення будівельно-монтажних робіт.

Список використаних джерел

1.  ДБН В.2.6-31:2006 Теплова ізоляція будівель.

2.      СНиП II-3-79* Строительная теплотехника.

3.      СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика

4.      Еремкин А.И., Королева Т.И. Тепловой режим зданий: Учебное пособие. - М.: Издательство АСВ, 2000. - 368 с.

5.      Монастырев П.В. Технология устройства дополнительной теплозащиты стен жилых зданий: Учебное пособие. - М.: Издательство АСВ, 2002. - 160 с.

6.      Чесанов Л.Г., Шапарь А.Г., Кораблева А.И., Чесанов В.Л. Внутренняя среда помещений: эколого-гигиенические аспекты. - Днепропетровск, 2001. - 164 с.

7.      http//www.kroll.ru/nk-generators/php

Страницы: 1, 2