Расчет теплоэнергетических показателей здания

(в дипломном проекте (контрольной работе) не нужно приводить справочные таблицы)

Методика определения удельных расходов тепловой энергии
на отопление и вентиляцию зданий, приведенная в СНБ 4.02.01-03 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», содержит следующий порядок выполнения расчетов.

Потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции Q, Вт, с округлением до 10 Вт для помещений определяют по формуле:

 

,                               (7.6) 

где F - расчетная площадь ограждающей конструкции, м²;  

R_т - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м² · °С/Вт;

t_в - расчетная температура воздуха в помещении, °С, с учетом повышения ее в зависимости от высоты для помещений высотой более 4 м;

t_н - расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года при расчете потерь теплоты через наружные ограждающие конструкции, °C;

n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху;

b - добавочные потери теплоты в долях от основных потерь.

 

Добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции b принимают в долях от основных потерь:

а) в помещениях любого назначения через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна, обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад - 0, 10, на юго-восток и запад - 0, 05;

в общественных, административных, бытовых и производственных помещениях через две наружные стены и более - 0, 15, если одна из ограждающих конструкций обращена на север, восток, северо-восток и северо-запад, и 0, 10 - в других случаях;

в угловых помещениях - дополнительно по 0, 05 на каждую стену, дверь и окно;

б) в помещениях (при типовом проектировании) через стены, двери и окна и обращенных на любую из сторон света, - 0, 08 при одной наружной стороне и 0, 13 - для угловых помещений, а во всех жилых помещениях - 0, 13 независимо от количества наружных стен;

в) через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами, при высоте зданий H, м, от средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты:

0, 20H — для тройных дверей с двумя тамбурами между ними;

0, 27H — для двойных дверей с тамбуром между ними;

0, 34H — для двойных дверей без тамбура;

0, 22H — для одинарных дверей;

 

Таблица 7.3 - Средняя температура наружного воздуха t_н, °C, по областям

(таблица 4.3 ТКП 45-2.04-43-2006)

Расчетный период	Средняя температура наружного воздуха tн, °C, по областям
	Брестская	Витебская	Гомель-ская	Гроднен-ская	Минская	Могилевская
Наиболее холодные сутки обеспеченностью 0, 98	–31	–37	–32	–31	–33	–34
Наиболее холодные сутки обеспеченностью 0, 92	–25	–31	–28	–26	–28	–29
Наиболее холодная пятидневка обеспеченностью 0, 92	– 21	–25	– 24	– 22	– 24	– 25

Средние параметры наружного воздуха за отопительный период и его продолжительность принимают по таблице 7.4. (это таблица 4.4 ТКП 45-2.04-43-2006) Продолжительность отопительного периода соответствует периоду года со среднесуточной температурой воздуха равной и ниже 8 °С, а для больниц, школ и дошкольных учреждений - равной и ниже 10 °С.

 

 

Таблица 7.4 - Средние параметры наружного воздуха за отопительный период и его продолжительность

(таблица 4.4 ТКП 45-2.04-43-2006)

Область	Средняя температура наружного воздуха tн, °C	Продолжительность отопительного периода zoт, сут
Брестская
Витебская
Гомельская
Гродненская
Минская
Могилевская

Примечание — В числителе приведены данные для среднесуточной температуры наружного воздуха начала отопительного периода 8 °С, в знаменателе — для 10 °С.

 

Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха Q_i, Вт, в помещениях жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемого подогретым приточным воздухом, определяют по формуле:

,                  ( 7.7 )

где L_n        - расход удаляемого воздуха, не компенсируемый подогретым приточным воздухом, м³/ч; для жилых зданий удельный нормативный расход - 3 м³/ч на 1 м² жилых помещений;

r - плотность воздуха в помещении, равна 1, 213 кг/м³ при температуре воздуха в помещении 18 ◦ С;

с- удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг · °С);  

t_в, t_н       - расчетные температуры воздуха, °С, соответственно в помещении (средняя с учетом повышения для помещений высотой более 4 м) и наружного воздуха в холодный период года. 

k - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный:

0, 7       - для стыков панелей стен и окон с тройными переплетами;

0, 8       - для окон и балконных дверей с раздельными переплетами;

1, 0       - для одинарных окон, окон и балконных дверей со спаренными переплетами и открытых проемов.

 

 

Количество градусо-суток отопительного периода D, °С× сут, определяют по формуле

                                 (7.8)

где t_от и Z_от - средняя за отопительный период температура наружного воздуха, °С, и продолжительность отопительного периода, сут;

t_в - расчетная температура внутреннего воздуха, °С.

Основные и добавочные годовые потери теплоты здания и годовой расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха (Q_ts + Q_is ), кВт× ч, определяют по формуле

,               (7.9)

где - сумма основных и добавочных потерь теплоты здания, Вт;

- сумма расходов теплоты на нагревание наружного воздуха, инфильтрующегося в помещения здания, Вт;

t _в   - средневзвешенная по объему здания расчетная температура внутреннего воздуха, °С;

t_н - средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0, 92, °С.

 

Годовые поступления теплоты от электрических приборов, освещения, технологического оборудования, коммуникаций, материалов, людей и других источников Qhs, кВт× ч, определяют по формуле

 

,                                (7.10)

где    - суммарный тепловой поток, регулярно поступающий в помещения здания от электрических приборов, освещения, технологического оборудования, коммуникаций, материалов, людей и других источников, Вт, при этом тепловой поток, поступающий в комнаты и кухни жилых домов, следует принимать - 21, 0 Вт на 1 м² пола;

Z_от - продолжительность отопительного периода, сут

 

Удельные бытовые тепловыделения общественных и административных зданий за отопительный период Q_h, Вт, вычисляются в зависимости от числа людей, находящихся в здании, по расчетному числу (90 Вт на человека); от освещения (по установленной мощности) и оргтехники (10 Вт/м²) с учетом продолжительности рабочего дня и количества рабочих дней в неделю.

Тепловыделения от источников искусственного освещения зависят от принятого уровня освещенности помещения и удельных тепловыделений от установленных светильников и определяются по формуле:

 

Q_осв = E × F_пл × q_осв × h_осв                                            (7.11)  

 

где  Е - заданная минимальная освещенность, лк;

F_пл - площадь пола помещения, м²,

q_осв - средние удельные тепловыделения, Вт/(лк× м²),

h_осв - коэффициент равный 1, если светильники находятся непосредственно в помещении, и 0, 45 – если светильники располагаются в
вентилируемом подвесном потолке.

 

Удельные тепловыделения от светильников с люминесцентными лампами (верхние значения) и лампами накаливания (нижние значения) приведены в таблице 7.5

Таблица 7.5 – Удельные тепловыделения от светильников

Тип светильника	Средние удельные тепловыделения qосв, Вт/(лк× м2 ), для помещений площадью, м2
	Менее 50		50 - 200		Более 200
	При высоте помещения, м
	До 3, 6	Более 4, 2	До 3, 6	Более 4, 2	До 3, 6	Более 4, 2
Прямого света	0, 077	0, 202	0, 058	0, 074	0, 056	0, 067
	0, 212	0, 280	0, 160	0, 204	0, 154	0, 187
Диффузного света	0, 116	0, 166	0, 079	0, 102	0, 077	0, 094
	0, 319	0, 456	0, 217	0, 280	0, 212	0, 268
Отражённого света	0, 161	0, 264	0, 154	0, 264	0, 108	0, 145
	0, 443	0, 726	0, 424	0, 726	0, 297	0, 399

 

 

Суммарный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания Qs, кВт× ч, определяют по формуле

 

Q_s = (Q_ts + Q_is) - Q_hs × h₁,                     (7.12)

 

где (Q_ts + Q_is )     - основные и добавочные годовые потери теплоты здания и годовой расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха, кВт× ч;

Q _hs - годовые поступления теплоты от электрических приборов, освещения, технологического оборудования, коммуникаций, материалов, людей и других источников, кВт× ч;

h ₁   - коэффициент, принимаемый по таблице 7.6 в зависимости от способа регулирования системы отопления здания.

 

Таблица 7.6– Значение коэффициента h₁ в зависимости от системы отопления и способа регулирования

(Таблица А.1 СНБ 4.02.01-03)

Система отопления и способ регулирования

Коэффициент h1

Электроотопление с индивидуальным регулированием Водяное отопление с индивидуальными автоматическими терморегуляторами у отопительных приборов Водяное отопление с местным пофасадным регулированием по температуре внутреннего воздуха помещений-представителей Водяное отопление с местной системой регулирования по температуре наружного воздуха («следящая система регулирования») Водяное отопление без регулирования

0, 85 0, 80 0, 60 0, 40     0, 20

 

 

Удельные расходы тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий q_А, Вт× ч/(м²× °С× сут), и q_V, Вт·ч/(м³× °С× сут), определяют по формулам:

,                                                 ( 9.13) 

,                                               ( 9.14)  

где Q_s - суммарный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию

              здания, кВт× ч;

F_от -  отапливаемая площадь здания, м², определяемая по внутреннему

   периметру наружных вертикальных ограждающих конструкций;

V_от- отапливаемый объем здания, м³;

D   - количество градусо-суток отопительного периода, °С× сут.

 

Расчетное здание удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию не должно превышать нормативного значения, приведенного в таблице 7.7.

 

Таблица 7.7 - Нормативные удельные расходы тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий приведены в таблице 

(таблица А.2 СНБ 4.02.01-03)

 

Наименование объектов нормирования	Нормативный удельный расход тепловой энергии
	на отопление и вентиляцию		на вентиляцию с искусственным побуждением
	qАн, Вт× ч/(м2× °С× сут)	qVн, Вт× ч/(м3× °С× сут)	qh in, Вт× ч/(м3× °С× сут)
1 Жилые дома (9 этажей и более) с наружными стенами из:   многослойных панелей монолитного бетона штучных материалов	21, 7 22, 2 22, 9	7, 8 7, 9 8, 2	— — —
2 Жилые дома (6—8 этажей) с наружными стенами из: многослойных панелей штучных материалов	23, 0 24, 4	8, 2 8, 7	— —
3 Жилые дома (4—5 этажей) с наружными стенами из: многослойных панелей штучных материалов	22, 5 24, 0	8, 0 8, 6	— —
4 Жилые дома (2—3 этажа) с наружными стенами из штучных материалов	29, 6	10, 6	—
5 Коттеджи, жилые дома усадебного типа, в том числе с мансардами	35, 4	12, 6	—
6 Детские сады с наружными стенами из: многослойных панелей штучных материалов	— —	8, 4 8, 7	1, 0 1, 0
7 Детские сады с бассейном с наружными стенами из: многослойных панелей штучных материалов	— —	9, 4 10, 0	1, 4 1, 4
8 Школы с наружными стенами из: многослойных панелей штучных материалов	— —	5, 5 5, 7	3, 7 3, 7
9 Поликлиники с наружными стенами из: многослойных панелей штучных материалов	— —	5, 8 6, 2	3, 5 3, 5
10 Поликлиники с бассейном или гимнастическим залом с наружными стенами из: многослойных панелей штучных материалов	— —	6, 9 7, 2	6, 0 6, 0
11 Административное здание с наружными стенами из: многослойных панелей штучных материалов	— —	5, 1 5, 3	3, 8 3, 8
Примечания 1 Значения нормативных удельных расходов тепловой энергии на отопление определены при коэффициенте остекленности, равном: для поз. 1—4 — 0, 18; для поз. 5 — 0, 15. 2 Значения удельных расходов тепловой энергии на вентиляцию с искусственным побуждением приведены в качестве справочных. Продолжительность работы систем приточной вентиляции с искусственным побуждением для общественных зданий за отопительный период определена на основании следующих исходных данных: — для детских яслей-садов: 5-дневная рабочая неделя и 12-часовой рабочий день; — для общеобразовательных школ: 6-дневная рабочая неделя и 12-часовой рабочий день; — для административных зданий: 5-дневная рабочая неделя и 10-часовой рабочий день.

 

Пример выполнения расчета теплоэнергетических

Показателей здания

Определить, удельный расход тепловой энергии на отоплении и вентиляцию здания общественного назначения, расположенного в г.п. Воропаево Витебской области. Здание прямоугольное, с размерами в плане: ширина 8 м, длина 16 м. Высота здания 8, 4 м. Высота этажа 2, 8 м.

Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха Q_i, Вт, при естественной вытяжной вентиляции, не учитываем.

 

 

Определение площади наружных стен, покрытия, пола 1-го этажа, окон и дверей выполняем по рабочим чертежам.  

Общая площадь наружных стен составляет F_ст = 315 м², в том числе

с учетом ориентации по сторонам света:

ориентированных на юг – 105 м²

ориентированных на север – 105 м²

ориентированных на запад – 52, 5 м²

ориентированных на восток – 52, 5 м².

 

Определяем потери теплоты через ограждающие конструкции по формуле (7.6):

- Потери теплоты через наружные стены, обращенные на север, запад, восток:

Вт

- Потери теплоты через наружные стены, обращенные на юг:

Вт

где 0, 15 - надбавка на ориентацию на север, запад, восток; 0, 05 – надбавка на угловое помещение.

 

- Потери теплоты через окна, обращенные на север:

Вт

- Потери теплоты через окна, обращенные на юг:

Вт

где 0, 15 - надбавка на ориентацию на север; 0, 05 – надбавка на угловое помещение.

 

- Потери теплоты через покрытие:

Вт

 

- Потери теплоты через полы первого этажа:

Вт

 

- Потери теплоты через входные двери (ориентация на север):

 Вт

 

Сумма потерь теплоты через ограждающие конструкции помещений составит: 11563, 82 Вт

 

Рассчитываем бытовые тепловыделения с учетом 5-ти дневной рабочей недели и 8-ми часового рабочего дня.

Поступления теплоты от людей:

Вт,

где   25 – расчетное число людей;

   90 – количество теплоты, Вт, выделяемое одним человеком при температуре воздуха

    в помещении 20◦ С.

 

Поступления теплоты от освещения по формуле 7.11:

  Вт

Поступления теплоты от оргтехники (в среднем принимаем 10 Вт на 1 м²):

 Вт

К подсчитанным поступлениям теплоты прибавляем 20% на неучтенные теплопритоки:

 Вт

Средняя температура наружного воздуха для Витебской области за отопительный период составляет t_н, = -2 ◦ С, продолжительность отопительного периода z_oт = 207 сут ( по таблице 9.4).

Количество градусо-суток отопительного периода рассчитываем по формуле

 °С× сут

 

Годовые поступления теплоты от освещения, оргтехники, людей и других источников определяют по формуле (7.10)

 

  кВт× ч

 

Годовые потери теплоты здания Qts, кВт× ч, определяют по формуле (7.9)

  кВт× ч

Суммарный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания Qs, кВт× ч, определяем по формуле (7.12):

Q_s =Q_ts - Q_hs × h₁ = 26720, 49 -9672, 64× 0, 60=20916, 91 кВт× ч,

Отапливаемая площадь здания (суммарная площадь пола этажей здания)

F_от = 256 м²

Отапливаемый объем здания (равен объему, ограниченному внутренними поверхностями наружных ограждений здания)

V_от = 716, 8 м³

 

Удельные расходы тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий q_А, Вт× ч/(м²× °С× сут), и q_V, Вт·ч/(м³× °С× сут), определяем по формулам (7.13), (7.14):

 Вт× ч/(м²× °С× сут),                                        

  Вт·ч/(м³× °С× сут).        

По таблице 9.7  нормативное значение удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию составляет 5, 3 Вт·ч/(м³× °С× сут).

Расчетное значение 7, 05 Вт·ч/(м³× °С× сут) превышает нормативное, что свидетельствует о необходимости снижения теплопотерь в здании, которое может быть достигнуто за счет увеличения толщины тепловой изоляции наружных стен и покрытия.

При утеплении наружных стен ориентированных на север, запад и восток плитами пенополистирольными толщиной 100 мм сопротивление теплопередаче составит:

 

 м²× °С/Вт.

Тогда потери теплоты через наружные стены, обращенные на север, запад, восток:

Вт

Сумма потерь теплоты через ограждающие конструкции помещений составит 10769, 73 Вт

 

Годовые потери теплоты здания Q_ts, кВт× ч, составят

  кВт× ч

Суммарный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания Q_s, кВт× ч, составит

Q_s =Q_ts - Q_hs × h₁ = 24885, 59 -9672, 64× 0, 60=19082, 01 кВт× ч,

 

Удельный расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания q_V, Вт·ч/(м³× °С× сут), составит:

 Вт·ч/(м³× °С× сут) > 5, 3Вт·ч/(м³× °С× сут).  

Увеличение толщины тепловой изоляции стен, ориентированных на север, запад и восток, с 50 мм до 100 мм снизило теплопотери, но удельный расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания превышает нормативное значение. Следовательно, необходимо обеспечить дальнейшее снижение теплопотерь в здании, путем дополнительного утепления пола 1-го этажа, утепления покрытия здания или снижения процента остеклённости фасада.

 

⇐ Предыдущая123

Поделиться: