Расчет отопления

1. Методика расчета сопротивления воздухопроницаемости ограждающей конструкции стены

1.
Определяют удельный вес наружного и
внутреннего воздуха, Н/м2

,
(6.1)

.
(6.2)

2.
Определяют разность давлений воздуха
на наружной и внут­ренней поверхностях
ограждающей конструкции, Па

(6.3)

где Vхол–

максимальная из средних ско­ро­стей ветра по румбам за январь, м/c, , (см. табл.1.1).

3. Вычисляют
требуемое сопротивление воздухопроницанию,
м2чПа/кг

, (6.4)

где Gн–

нормативная воздухопроницаемость ограждающих кон­струк­ций, м2чПа/кг, .

4.
Находят общее фактическое сопротивление
воздухопрони­цанию наружного
ограждения, м2чПа/кг

,
(6.5)

где Rих–

сопротивление воздухопроницанию отдельных слоев ог­раж­дающей конструкции, м2чПа/кг .

Если
выполняется условие
,
то ограждающая конструк­ция отвечает
требованиям воздухопроницаемости, если
условие не вы­полняется, то необходимо
принять меры по увеличению
возду­хопроницаемости.

Пример
10

Расчет
сопротивления воздухопроницаемости

ограждающей конструкции стены

Усредненный расчет и точный

Учитывая описанные факторы, усредненный расчет проводится по следующей схеме. Если на 1 кв. м требуется 100 Вт теплового потока, то помещение в 20 кв. м должно получать 2 000 Вт. Радиатор (популярный биметаллический или алюминиевый) из восьми секций выделяет около 150 Вт. Делим 2 000 на 150, получаем 13 секций. Но это довольно укрупненный расчет тепловой нагрузки.

Точный выглядит немного устрашающе. На самом деле ничего сложного. Вот формула:

• q₁ – тип остекления (обычное =1.27, двойное = 1.0, тройное = 0.85);
• q₂ – стеновая изоляция (слабая, или отсутствующая = 1.27, стена выложенная в 2 кирпича = 1.0, современна, высокая = 0.85);
• q₃ – соотношение суммарной площади оконных проемов к площади пола (40% = 1.2, 30% = 1.1, 20% — 0.9, 10% = 0.8);
• q₄ – уличная температура (берется минимальное значение: -35 о С = 1.5, -25 о С = 1.3, -20 о С = 1.1, -15 о С = 0.9, -10 о С = 0.7);
• q₅ – число наружных стен в комнате (все четыре = 1.4, три = 1.3, угловая комната = 1.2, одна = 1.2);
• q₆ – тип расчетного помещения над расчетной комнатой (холодное чердачное = 1.0, теплое чердачное = 0.9, жилое отапливаемое помещение = 0.8);
• q₇ – высота потолков (4.5 м = 1.2, 4.0 м = 1.15, 3.5 м = 1.1, 3.0 м = 1.05, 2.5 м = 1.3).

По любому из описанных методов можно провести расчет тепловой нагрузки многоквартирного дома.

3. Методика расчета влияния инфильтрации на температуру внутренней поверхности и коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции

1.
Вычисляют количество воздуха, проникающего
через наруж­ное ограждение, кг/(м2ч)

.
(6.7)

2.
Вычисляют температуру внутренней
поверхности ограждения при инфильтрации,
С

,
(6.8)

где Cв–	удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кгС);
е –	основание натурального логарифма;
RXi –	термическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, начиная от наружного воздуха до данного сечения в толще ограждения, м2С/Вт:

.
(6.9)

3.
Рассчитывают температуру внутренней
поверхности огражде­ния при отсутствии
конденсации, С

.
(6.10)

4. Определяют
коэффициент теплопередачи ограждения
с уче­том инфильтрации, Вт/(м2С)

.
(6.11)

5.
Вычисляют коэффициент теплопередачи
ограждения при от­сут­ствии
инфильтрации по уравнению (2.6), Вт/(м2С)

.
(6.12)

Пример
12

Расчет
влияния инфильтрации на температуру
внутренней поверхности
и коэффициент
теплопередачи ограждающей конструкции

Исходные
данные

Значения
величин, необходимых для расчета:
Δp= 27,54 Па;t_н = –27 С;
t_в = 20 С;
V_хол= 4,4 м/с;
= 3,28 м2С/Вт;
е= 2,718;
= 4088,7м2чПа/кг;
R_в = 0,115 м2С/Вт;
С_В = 1,01 кДж/(кгС).

Порядок
расчета

Вычисляют
количество воздуха, проникающего через
наружное ограждение, по уравнению (6.7),
кг/(м2ч)

G_и = 27,54/4088,7 = 0,007
г/(м2ч).

Вычисляют
температуру внутренней поверхности
ограждения при инфильтрации, С,
и термическое сопротивление теплопередаче
ограждающей конструкции, начиная от
наружного воздуха до дан­ного сечения
в толще ограждения по уравнениям (6.8) и
(6.9).

 м2С
/Вт;

 С.

Рассчитывают
температуру внутренней поверхности
ограждения при отсутствии конденсации,
С

С.

Из
расчетов следует, что температура
внутренней поверхности при фильтрации
ниже, чем без инфильтрации ()
на 0,1С.

Определяют
коэффициент теплопередачи ограждения
с учетом инфильтрации по уравнению
(6.11), Вт/(м2С)

 Вт/(м2С).

Вычисляют
коэффициент теплопередачи ограждения
при от­сут­ствии инфильтрации по
уравнению (2.6), Вт/(м2С)

Вт/(м2С).

Таким
образом, установлено, что коэффициент
теплопередачи с учетом инфильтрации
k_ибольше
соответствующего коэффициента без
инфильтрацииk(0,308 > 0,305).

Контрольные
вопросы к разделу 6:

1.
Какова основная цель расчета воздушного
режима наружного
ограждения?

2.
Как влияетинфильтрация на температуру
внутренней поверхности
и коэффициент
теплопередачи ограждающей конструкции?

7.
Требования
к расходу тепловой энергии на отопление
и вентиляцию зданий

Инфильтрация расчет объема

Расчет объема инфильтрации.

Чтобы было заметно воздействие кислоты на карбонатные включения, в атмосферных осадках,просачивающихся через зону аэрации, pH должно быть менее 4, что бывает очень редко (в основном на промышленных территориях и не всегда). При этом кислые растворы полностью нейтрализуются в породах зоны аэрации . При этом на поверхность водоносного комплекса площадью I м2 по расчетам будет поступать 6 г 3042″, а прирост концентрации в подземных водах составит всего 4 мг/л. Следовательно, загрязнение подземных вод соединениями серы за счет поступления загрязненных атмосферных осадков из атмосферы незначительно. По объемам стоков, поступающих в подземные воды, и площади их распространения при инфильтрации наибольшее значение имеют утечки условно-чистых техногенных вод на территории ЕСР и ЗЛО и утечки пресных техногенных вод на территории АШЗ. Сточные воды, инфильтруясь через зону аэрации, взаимодействуют с породами. Фильтрационные потери из ЕСР ориентировочно составляют 120-130 тыс. м3/год (или-0,23 ад/год, или 6,ЗЛО-4 м/сут). Значение инфильтрации на ЭДО без учета испарения и транспирации составляет 2,2.10“3м/сут (или 0,77 ад/год).Фильтруясь через зону аэрации,эти растворы меняют свой состав. За счет вымывания гипса из пород увеличивается ионная сила раствора. Кроме того, вначале происходит растворение кальцита, в небольшом количестве содержащегося в породах. Затем, по данным моделирования , из-за нарушения соотношения в растворе ионов Са2+ при растворении гипса будет наблюдаться осавдение доломита. Также при взаимодействии раствора с породами в него будут переходить миграционные формы алюминия (А102 и А1(0Н)4 в основном).

В общем случае защищенность подземных вод оценивается на основе четырех показателей: глубины залегания грунтовых вод или мощности зоны аэрации, строения и литологического состава слагающих пород этой зоны, мощности и распространенности слабопроницаемых отложений над грунтовыми водами и фильтрационных свойств пород над уровнем грунтовых вод. Наибольшее влияние на скорости и объемы инфильтрующихся загрязненных вод оказывают два последних признака, а глубина залегания грунтовых вод имеет подчиненное значение. Поэтому при предварительных оценках категорий защищенности пользуются параметром мощности зоны аэрации и расчетами глубин и скоростей инфильтрации загрязненных вод. При более детальных оценках в расчеты или прогнозные модели вводят такие параметры, как поглощающие, сорбционные свойства пород и соотношения уровней водоносных горизонтов с целью оценки горизонтальных направлений и объема миграции загрязненных вод по латерали. На этом же этапе наряду с природными необходим учет техногенных физико-химических процессов (свойства жидкости).

Расчетную часовую тепловую нагрузку отопления следует принимать по типовым или индивидуальным проектам зданий.

В случае отличия принятого в проекте значения расчетной температуры наружного воздуха для проектирования отопления от действующего нормативного значения для конкретной местности, необходимо произвести пересчет приведенной в проекте расчетной часовой тепловой нагрузки отапливаемого здания по формуле:

Q_ор = Q_{о пр}

где: Q_ор — расчетная часовая тепловая нагрузка отопления здания, Гкал/ч (ГДж/ч);

t_в — расчетная температура воздуха в отапливаемом здании, C; принимается в соответствии с главой СНиП 2.04.05-91 и по табл. 1;

t_нро — расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления в местности, где расположено здание, согласно СНиП 2.04.05-91, C;

Таблица 1 РАСЧЕТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА В ОТАПЛИВАЕМЫХ ЗДАНИЯХ

Наименование здания	Расчетная температура воздуха в здании t C
Жилое здание	18
Гостиница, общежитие, административное	18 — 20
Детский сад, ясли, поликлиника, амбулатория, диспансер, больница	20
Высшее, среднее специальное учебное заведение, школа, школа — интернат предприятие общественного питания, клуб	16
Театр, магазин, пожарное депо	15
Гараж	10
Баня	25

В местностях с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления — 31 C и ниже значение расчетной температуры воздуха внутри отапливаемых жилых зданий следует принимать в соответствии с главой СНиП 2.08.01-85 20 C.

Простые способы вычисления тепловой нагрузки

Любой расчет тепловой нагрузки нужен для оптимизации параметров системы отопления или улучшения теплоизоляционных характеристик дома. После его выполнения выбираются определенные способы регулирования тепловой нагрузки отопления. Рассмотрим нетрудоемкие методики вычисления этого параметра системы отопления.

Зависимость мощности отопления от площади

Для дома со стандартными размерами комнат, высотой потолков и хорошей теплоизоляцией можно применить известное соотношение площади помещения к требуемой тепловой мощности. В таком случае на 10 м² потребуется генерировать 1 кВт тепла. К полученному результату нужно применить поправочный коэффициент, зависящий от климатической зоны.

Предположим, что дом находится в Московской области. Его общая площадь составлять 150 м². В таком случае часовая тепловая нагрузка на отопление будет равна:

15*1=15 кВт/час

Главным недостатком этого метода является большая погрешность. Расчет не учитывает изменение погодных факторов, а также особенности здания – сопротивление теплопередачи стен, окон. Поэтому на практике его использовать не рекомендуется.

Укрупненный расчет тепловой нагрузки здания

Укрупненный расчет нагрузки на отопление характеризуется более точными результатами. Изначально он применялся для предварительного расчета этого параметра при невозможности определить точные характеристики здания. Общая формула для определения тепловой нагрузки на отопление представлена ниже:

Где q°
– удельная тепловая характеристика строения. Значения нужно брать из соответствующей таблицы, а
– поправочный коэффициент, о котором говорилось выше, Vн
– наружный объем строения, м³, Tвн
и Tнро
– значения температуры внутри дома и на улице.

Предположим, что необходимо рассчитать максимальную часовую нагрузку на отопление в доме с объемом по наружным стенам 480 м³ (площадь 160 м², двухэтажный дом). В этом случае тепловая характеристика будет равна 0,49 Вт/м³*С. Поправочный коэффициент а = 1 (для Московской области). Оптимальная температура внутри жилого помещения (Твн) должна составлять +22°С. Температура на улице при этом будет равна -15°С. Воспользуемся формулой для расчета часовой нагрузки на отопление:

Q=0.49*1*480(22+15)= 9,408 кВт

По сравнению с предыдущим расчетом полученная величина меньше. Однако она учитывает важные факторы – температуру внутри помещения, на улице, общий объем здания. Подобные вычисления можно сделать для каждой комнаты. Методика расчета нагрузки на отопление по укрупненным показателям дает возможность определить оптимальную мощность для каждого радиатора в отдельно взятом помещении. Для более точного вычисления нужно знать среднетемпературные значения для конкретного региона.