формулы. 2 Уравнение теплового баланса здания

• Название: 2 Уравнение теплового баланса здания
• Дата: 11.08.2022
• Размер: 152.67 Kb.
• Имя файла: формулы.docx
• Тип: Документы; #643914

2.1. Уравнение теплового баланса здания

Расчетные тепловые потери помещений жилого здания ΣQ_о вычисляют по уравнению теплового баланса:

ΣQ_o = Q_огр + Q_и – Q_б (1)

где Q_огр– основные потери теплоты через ограждающие конструкции здания, Вт;

Q_и– расход теплоты на нагревание воздуха, поступающего в помещение при инфильтрации и вентиляции, Вт;

Q_б – бытовые тепловыделения, Вт.

2.2. Определение потерь теплоты через ограждающие конструкции зданий

Потери теплоты помещениями через ограждающие конструкции ΣQ_огр, рассчитываемые при проектировании систем отопления, следует определять, суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции с округлением до 10 Вт по формуле:

(2)

где : t_в – расчетная температура воздуха помещения, ºС, принимаемая по таблице 1;

t_н.о – расчетная зимняя температура наружного воздуха, ºС, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92, принимаемая по [1];

R_o – сопротивление теплопередаче рассматриваемой конструкции, м²·ºС/Вт;[4]

F – расчетная поверхность ограждающей конструкции, м²;

n – коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, определяемый по таблице 2;

(1+ Σβ) – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь.

2.3. Расчет расхода теплоты на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха

Потери теплоты на инфильтрацию наружного воздуха через неплотности и щели в стенах, воротах, окнах, фонарях в наружных ограждениях жилых зданий Q_инф1 определяются по величине нормативной воздухопроницаемости G^ндля окон и балконных дверей жилых зданий по формуле:

Q_инф1= 0,28сG(t_вн-t_н.о)k, (3)

где с - удельная теплоёмкость воздуха принимается равной 1,005 кДж/(кг·ºС).

G -количество инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через ограждающие конструкции помещения;

k - коэффициент, учитывающий влияние встречного теплового потока, определяемый по таблице 3.

В курсовом проекте количество инфильтрующегося воздуха в помещение через неплотности в наружных ограждениях определяется по формуле:

G = G^нF, (4)

где G^н - нормативная воздухопроницаемость для окон и балконных дверей, G^н= 6 кг/(м²ч);

F - расчетная площадь окон и балконных дверей в м².

Количество теплоты, необходимое для нагревания инфильтрующегося воздуха, поступающего в жилые комнаты при естественной вытяжной вентиляции Q_инф2определяется по формуле:

Q_инф2= 0,28сL_н_н(t_вн-t_н.о), (5)

где L_н – расход приточного, предварительно не подогреваемого, инфильтрующегося воздуха, м³/ч; определяется как 3 м³/ч на 1 м² жилой площади для жилых помещений, что соответствует примерно однократному воздухообмену.

ρ_н – плотность наружного воздуха, кг/м³,

(6)

F – площадь пола, м²;

с – удельная теплоёмкость воздуха принимается равной 1,005 кДж/(кг·ºС).

За расчетные потери теплоты на инфильтрацию наружного воздуха следует принимать большее из полученных значений Q_инф1 и Q_инф2.

2.4. Расчет бытовых теплопоступлений в помещения

При расчете тепловой мощности системы отопления необходимо учитывать регулярные бытовые теплопоступления в помещение от электрических приборов, коммуникаций, тела человека и других источников. При этом значения бытовых тепловыделений, поступающих в комнаты и кухни жилых домов, следует определять по уравнению, Вт,

Q_быт = q_быт·F_пол,(7)

где q_быт – величина бытовых тепловыделений на 1 м площади жилых помещений, , принимаемая для жилых зданий в размере 21 Вт/м².

F_пол – площадь пола отапливаемого помещения, м².

2.5 Определение удельной отопительной характеристики здания

Удельная тепловая характеристика здания q представляет собой количество теплоты, теряемое 1 м³ здания по внешнему наружному обмеру при разности температур внутреннего и наружного воздуха в 1°С и расчитывается по формуле, Вт/м³·°С:

(8)

где Q- суммарные теплопотери здания, Вт;

V_н- объем отапливаемой части здания по внешнему наружному обмеру. При определении V_н - высота здания отсчитывается от поверхности земли.

t^ср_в- усредненная расчетная температура внутреннего воздуха в отапливаемой части здания, °С;

t_н - расчетная температура наружного воздуха, °С;

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

4.2. Расчет тепловой нагрузки системы отопления

Расчетная тепловая нагрузка прибора в помещении определяется по тепловым потерям помещения Q_пом, но должна быть несколько выше, так как приборы устанавливаются у наружных стен или под окнами и, нагревая ограждения, увеличивают действительные значения Q_пом,. Поэтому действительное значение нагрузки прибора определяется следующим выражением:

 Q_н.п. =Q_пом·β₁·β₄ (9)

где β1- коэффициент учета дополнительных тепловых потерь, принимаемые по таблицам 2.1 приложения 2;

β₄–коэффициент, учитывающий некоторое увеличение теплового потока радиатора при округлении расчетной поверхности прибора в большую сторону, принимаемые по таблице 2.5 приложения 2.



4.3. Расчёт циркуляционного напора в системе водяного отопления

Для ОЦК и вычисляется расчетное циркуляционное давление или, что более правильно по смыслу, расчётный циркуляционный перепад давлений, Па

∆P  _р= ∆P_н+∆P_е (11)

где Р_н - искусственный перепад давления, создаваемый нагнетателем (насосом, элеватором), Па;

Искусственный напор, создаваемый насосом, определяется по формуле:
∆P_н=100·∑l_оцк (12)

где l_оцк- длина основного циркуляционного кольца, м.

Р_е - естественный или гравитационный перепад давления, возникающий в кольце системы вследствие охлаждения вода в нагревательных приборах и открытых (неизолированных) трубопроводах, Па.

Величина Р_е для однотрубных систем отопления (вертикальных) с верхней или нижней разводкой (тупиковых и с попутным движением воды) может быть вычислена по приближенной формуле:

 (13)

где  - среднее приращение плотности воды при охлаждении ее на 10°С, определяемое по таблице5.

g =9,81 - ускорение свободного падения, м/с²;

С_p- удельная массовая теплоемкость воды, кДж/кг °С;

G_ст -массовый расход воды через стояк основного кольца, кг/ч, вычисляется из выражения (11).

- сумма произведений мощностей нагревательных приборов стояка Q_н.п на вертикальное расстояние hi от условного центра охлаждения приборов до центра нагревания воды в системе (ось элеватора, центр теплообменника, центр отопительного котла); для систем проточных и проточно-регулируемых с трехходовыми кранами центр охлаждения воды в приборе соответствует середине высоты прибора, а для систем с замыкающими участками и проходными (КРП) кранами на подводках центр охлаждения воды в приборе зависит от направления движения воды в стояке (рисунок 9).

4.4.Расчет ОЦК по методу удельных потерь давления на трение

Гидравлический расчет рекомендуется вести методом удельных линейных потерь давления на трение по длине трубопроводов в нижеприведенной последовательности.

Гидравлическое сопротивление отдельного участка системы по методу удельных потерь давления на трение вычисляется по формуле Дарси-Вейсбаха:



где Δpl – потери давления на трение на участке длиной l, Па;

Δp_M – потери давления в местных сопротивлениях участка, Па;

R– удельные потери давления на трение, Па/м;

l – длина участка, м;

d – внутренний диаметр трубопровода, м;

λ – коэффициент трения;

ρ – плотность воды, кг/м³ ,определяемая по таблице 6;

w – скорость воды, м/с;

– сумма коэффициентов местных сопротивлений (к.м.с.) на участке.

4. 
   Вычисляется средняя величина удельной потери давления на трение (удельное сопротивление) R_ср, Па/м
   

(15)

где _m – коэффициент, принимаемый для однотрубной системы отопления β=0,65, для двухтрубной β=0,5;

Σl – сумма длин участков циркуляционного кольца, м;

∆р_р – расчетное давление в системе отопления, Па, в магистральных участках ОЦК определяются в соотношении 0,3∆P_р, а в удаленном стояке ОЦК в соотношении 0,7∆P_р.

Вычисляют гидравлическое сопротивление циркуляционного кольца, суммируя ΔР всех участков кольца:

, (16)

и сопоставляют его с величиной расчетного циркуляционного перепада давления∆P_р.

9. Проверяется правильность гидравлического расчета ОЦК:

(17)

И из условия гидравлической устойчивости для однотрубных систем самого удаленного стояка:

(18)

10. После расчета основного кольца переходят к расчету наиболее благоприятного (для тупиковых систем - наименее протяженного) кольца МЦК той же ветви. Участки, общие для обоих колец, повторно не рассчитываются (расходы в них одинаковы и диаметры уже подобраны при расчете ОЦК). Увязка гидравлических сопротивлений параллельных колец производится за счет изменения сопротивления не общих участков колец (стояков - в вертикальных системах и ветвей - в горизонтальных).

Проверяется правильность гидравлического расчета из условия общего гидравлического баланса, при котором невязка должна составить при тупиковой разводке системы водяного отопления:

(19)

При невыполнении указанных условий на отдельных участках следует соответственно увеличить или уменьшить диаметр трубопровода и произвести пересчет потерь давления на них.

5.Расчет поверхности нагрева отопительных приборов в однотрубных системах отопления.

.Определяем суммарное понижение расчетной температуры воды на участках подающей магистрали от начала системы до рассматриваемого стояка по формуле:

(20)

где q_г- теплопередача одного метра трубы в помещение температурой t_в, Вт/м, принимаемая по таблице 2.9 приложения2;

l- длинна участка магистрали, м;

G_уч- расход воды на участке, определяемый по предварительному расчету, кг/ч.