Тепловой баланс производственных помещений

 

Назначение отопительного устройства — восполнить потери теплоты отапливаемых помещений через ограждающие конструкции здания (перекрытия, стенки, окна и т.д.). Поэтому для того, чтобы спроектировать системы отопления, надо подсчитать, какое количество теплоты теряет здание.

Прохождение теплового потока через строительное ограждение из однородного материала можно разбить на три этапа:

а) теплота от воздуха, находящегося в помещении, воспринимается внутренней поверхностью ограждения;

б) теплота, воспринятая внутренней поверхностью ограждения, проходит через ограждение и достигает его наружной поверхности;

в) теплота с внешней поверхности ограждения передается наружному воздуху.

Потери теплоты через строительные ограждения в единицу времени, кВт,

 

Q=10^-3k₀F(t_вн – t_н )n (2)

 

где k₀=1/R₀ коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²*К);

R₀ - термическое сопротивление ограждающих конструкций, м²К/Вт;

F – площадь наружного ограждения, м²;

t_вн - внутренняя температура помещения, °С;

t_H - наружная температура, °С;

n - поправочный коэффициент на разность температур.

Ограждения зданий обычно состоят из нескольких материальных слоев.Термическое сопротивление для плоской многослойной стенки

(3)

здесь

(4)

 

представляют собой отдельные термические сопротивления при передаче теплоты от воздуха помещения через строительные ограждения наружу; α _В-коэффициент теплоотдачи от воздуха помещения к внутренней поверхности ограждения, Вт/(м²К); α _н - то же от наружной поверхности ограждения в окружающий воздух, Вт/(м²К); б_с - толщина слоев материала, составляющих ограждение, м; λ _с - коэффициент теплопроводности материала каждого из слоев, составляющих ограждение, Вт/ (м К).

Величины α _в и α _н зависят от физических свойств подвижной среды, скорости ее движения, поверхности твердого тела, температур и пр. Методика их подсчета приводится в курсах теплопередачи, а для частных случаев в области отопления и вентиляции значения α _в и α _н приведены в справочной литературе.

Значения коэффициентов термического сопротивления R_в и R_H приведены в справочниках.Коэффициенты λ _с также выбираются по справочным данным для разных строительных материалов, образующих ограждение. Величина λ _с зависит в основном от плотности и физической структуры материала. Для одного и того же материала теплопроводность может изменяться с изменением его температуры, однако в пределах колебания температур, имеющих место в практике, влияние их настолько незначительно, что им можно вполне пренебречь при практических расчетах. Присутствие влаги в материале значительно влияет на его теплопроводность, причем с увеличением процента влажности наблюдается повышение λ (значения λ строительных материалов колеблются от 0, 04 Вт/(м К) для пенопласта до 1, 68 Вт/(м К) для железобетона.)

Рассмотрим коэффициент термического сопротивления для воздушных прослоек R_вп. Передача теплоты в воздушной прослойке происходит за счет теплопроводности слоя воздуха, конвекции воздуха в прослойке и радиации стенок, ограничивающих воздушную прослойку.

Поэтому коэффициент R_вп=б_вп /λ _вп для воздушных прослоек является условной величиной, учитывающей все виды передачи теплоты. Термические сопротивления воздушных замкнутых прослоек определяют на основании опытных данных.

Значения К_о и R_o приходится на практике вычислять лишь для нестандартных и редко встречающихся конструкций. Для часто встречающихся типов наружных ограждений можно принимать заранее вычисленные и проверенные значения К_о и R_o, пользуясь соответствующими справочниками (СНиП и др.). Значение К₀ для наружных ограждений (кроме остекления) должно обеспечивать отсутствие конденсации влаги на внутренней поверхности ограждения. Для этого должно быть соблюдено условие

(5)

 

где -температура точки росы, соответствующая данному состоянию воздуха помещения.

Внутренняя расчетная температура t_вн°С в зимний период принимается равной для цехов промышленных предприятий:

с незначительными тепловыделениями (не превышающими 24 Вт* на 1 м³ помещения) 12 - 16

со значительными тепловыделениями.............................5 - 10

со значительными влаговыделениями.............................12 - 18

 

В нерабочее время, как правило, во всех отапливаемых цехах поддерживается дежурное отопление при температуре + 5° С.. Сводка рекомендуемых внутренних температур в зависимости от назначения помещений дается в справочниках.

Вертикальные ограждения, обращенные на север, запад и восток вследствие различной интенсивности облучения солнцем находятся в менее благоприятных условиях, чем ограждения, обращенные на юг. При расчетах необходимо учитывать добавки на теплопотери стенами, окнами, дверьми и вертикальные проекции кровель в размере десяти процентов для поверх­ностей, обращенных на север, восток, северо-восток и северо-запад, и пяти процентов для поверхностей, обращенных на юго-восток и запад. Для зданий, возводимых в местностях со средней скоростью ветра до 5 м/с, увеличение потерь теплоты вертикальными ограждениями на обдувание учитывается в виде надбавки от 5 до 10% (последняя цифра относится к зданиям, расположенным открыто на возвышенностях). В местностях, где скорость ветра превышает 5 м/с, надбавки должны быть увеличены.

Для наружных дверей величина надбавки на поступление холодного воздуха в помещение будет зависеть от тяги, образующейся в лестничной клетке, т. е. от этажности здания.

 

 

Расчет теплопотерь здания ведется в следующем порядке:

1) в зависимости от назначения того или иного помещения согласно СНиП или другим нормативным данным выбираются внутренние температуры помещения;

2) в зависимости от географического пункта постройки выбирается наружная температура по СНиП;

3) по генеральному плану определяется ориентировка, ограждений по сторонам света;

4) из строительных чертежей или обмеров по натуре определяются конструкции ограждений и их размеры;

5) по формулам или данным справочной литературы определяются коэффициенты теплопередачи пли термическое сопротивление отдельных ограждений;

6) определяются теплопотери отдельными ограждениями;

7) к вычисленным основным теплопотерям делаются соответствующие надбавки;

8) суммируются теплопотери отдельных помещений и таким образом определяется расчетная тепловая мощность отопительной системы, если в помещении нет тепловыделения в результате технологического процесса; в противном случае составляется баланс теплоты помещения, для чего из теплопотерь вычитаются тепловыделения.

Подсчет потерь теплоты зданием, необходимый для определения теплопроизводительиости системы отопления, не сложен, однако требует значительной затраты времени. В тех случаях, когда необходимо знать приближенно значение потерь теплоты зданием в целом, задача решается путем определения так называемой тепловой характеристики здания. При этом способе определения расхода теплоты на отопление потери относят не к поверхности наружных ограждений здания, а к его объему. Тогда потеря теплоты здания в ваттах

 

Q₀=q₀V_H(t_вн-t_н) (6)

 

где V_H- наружный строительный объем здания (без подвала), м³; q₀ — удельная отопительная характеристика здания, Вт/(м³К). значения t_вн, t_H - см, формулу (1).

 

Удельная отопительная характеристика здания qo представляет собой потери теплоты в 1 м^э здания в единицу времени при разности (алгебраической) внутренней и наружной температур в 1°С. С достаточной степенью точности отопительные характеристики жилых зданий, Вт/(м³*К), можно подсчитывать по эмпирической формуле ВТИ:

(7)

 

где а - постоянный коэффициент для кирпичных здании с толщиной стен в 2, 5 кирпича и с двойным остеклением окон а=1, 9; для крупноблочных железобетонных зданий а=2, 3 - 2, 6,

 

Формула (7) справедлива для климатических районов с расчетной наружной температурой для отопления t_H'= - 30° С.

Для зданий, расположенных в других климатических районах

 

Q₀=(1.3+0.01* t΄ _н)q΄ ₀ (8)

 

где t_H' — расчетная наружная температура для отопления (отличная от -30°С). В зависимости от процента остекления стен, теплотехнических свойств наружных ограждений и конфигурации самого здания одной и той же кубатуре могут соответствовать различные тепловые характеристики (табл. 3).

Таблица 3 – Укрупненные показатели расхода теплоты на отопление и вентиляцию

 

Примечания: В расходах теплоты на отопление промышленных зданий учтены тепловыделения в них.

Расход теплоты на вентиляцию общественно-коммунальных зданий ориентировочно можно принимать: для учреждений и контор 0, 31- 0, 44; клубов 0, 41- 0.47; универмагов 0, 37 - 0.47; детских садов и яслей 0, 33 - 0, 37 Вт(м³*К).

Более точно теплопотери помещения можно подсчитать, пользуясь выражением для q_o, предложенным проф. Н. С. Ермолаевым:

 

(9)

 

где а= 1, 06 - 1, 08 - коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери вертикальными ограждениями из-за обдувания ветром;

Р - периметр стен здания в плане, м;

S - площадь пола здания, м²;

Н - высота здания, м;

φ _cm -коэффициент остекления стен, т. е. отношение площади окон к площади вертикальных ограждений (стен);

k_cm, k_ocm, k_nom, k_non -коэффи­циенты теплопередачи стен, остекления, потолка и пола, Вт/(М²-К);

п_пот, п_пол -поправочные коэффициенты на расчетный перепад температур для потолка и пола. Из формул видно, что для конкретного здания расход теплоты на отопление зависит только от температуры наружного воздуха т, е. Q₀=f(t_H).

По формуле представляющей собой линейную зависимость часового расхода теплоты на отопление от температуры наружного воздуха, можно построить график, представленный на рис.1. а. Зависимость Qo=f(t_H) nocmpoeнa по двум точкам:

1.t_н=t_вн ; Q₀=0; 2. t_н=t΄ _н ; Q₀=Q₀^макс

 

Рис. 1. Графики отопительной нагрузки.

а - часовой: б - годовой.

Пользуясь этим графиком, можно по заданной температуре наружного воздуха определить необходимый часовой расход теплоты на отопление. Как уже было сказано, отопление является сезонным потребителем. Длительность отопительного сезона z зависит от климатических условий местности. Для установления режима эксплуатации системы теплоснабжения и, в частности, ТЭЦ, а также для определения технико-экономических показателей работы удобно пользоваться годовым графиком продолжительности нагрузки (в данном случае отопительной).

Для построения графика продолжительности нагрузки (рис. 2.) необходимо иметь график Qo=f(t_H) изображенный на рис. 1, а, и длительность стояния наружных температур в данной местности, которая берется по соответствующим климатическим таблицам.

При построении графика продолжительности нагрузки по оси абсцисс откладываются длительности стояния наружных температур, а по оси ординат — соответствующие им секундные расходы тепла на отопление путем переноса их с графика Qo=f(t_H). Полученные точки соединяются плавной кривой. Площадь ОABC соответствует годовому расходу тепла на отопление Q_о^год. Если площадь ОАВС заменить равновеликим по площади прямоугольником OAFE с высотой, равной (в масштабе) максимальной часовой нагрузке, то его основание будет соответствовать годовому числу часов использования максимальной нагрузки:

 

Z_нм=Q₀^год/ Q₀^макс (10)

 

Если заменить площадь ОАВС равновеликим по площади прямоугольником ODKC с основанием, соответствующим продолжительности отопительного сезона z_oc то его высота будет среднему часовому расходу теплоты за отопительный сезон:

Q₀^ср= Q₀^год/z_ос (11)

 

Число часов использования максимальной нагрузки и средний часовой расход теплоты являются важными показателями, широко применяемыми в технических и технико-экономических расчетах систем теплоснабжения. Особенности расчета теплового режима производственных помещений. Основное отличие метода расчета теплопотерь промышленных зданий от подобного же расчета для жилых и общественных зданий и небольших мастерских заключается в том, что для первых учитывается ряд дополнительных факторов, влияющих на значение теплопотерь. Кроме того, в ряде производственных помещений (так называемых горячих цехах) имеют место значительные тепловыделения Σ Q_тв

Могут быть периоды, когда тепловыделения перекрывают не только теплопотери здания через ограждение поверхности, но и расходы теплоты на согревание воздуха, поступающего при естественной вентиляции. Тепловыделения могут быть так велики, что не будет необходимости и в самом устройстве отопления, а наоборот, нужно будет принимать меры к снижению температуры в цехе посредством специальных вентиляционных приспособлений, но может быть и так, что тепловыделения будут недостаточны для покрытия теплопотерь и на некоторые промежутки времени должны вступать в действие отопительные устройства. Общепринятые методы определения теплопотерь путем расчета теплопередачи через ограждающие поверхности с надбавками на стороны света, на открытое положение зданий и т. п, для больших одноэтажных цехов современной конструкции не всегда дают соответствующие действительности результаты. Указанные надбавки не превышают 35%. Между тем конструкции промышленных зданий (стены в 1, 5 - 2 кирпича, очень развитые поверхности окон, наличие больших световых и вентиляционных фонарей) подвержены интенсивной естественной вентиляции главным образом путем проникновения воздуха через неплотности оконных рам и переплетов, а также щелей ворот, т. е. так называемой инфильтрации. Точное исчисление размеров воздухообмена представляет большие затруднения, так как последний зависит от ширины и длины щелей в притворах окон и дверей, тщательности их пригонки, плотности заделки на зимнее время глухих частей окон и фрамуг и т.п. Большое значение имеет также высота цеховых помещений, наличие фонарей, дефлекторов, разность температур, скорость ветра и пр. Поэтому в практике проектирования приходится руководствоваться усредненными значениями, полученными частью опытным путем, частью при помощи лабораторных исследований. Обычно считают, что наружный воздух поступает в здание через его наветренную часть, принимая за таковую половину периметра здания. В горячих цехах поступление воздуха через щели и неплотности ограждений может оказаться полезным для поглощения части теплоизбытков. В случае превышения тепловыделений над количеством теплопотерь через ограждения поступления наружного воздуха вследствие инфильтрации даже можно не учи­тывать, так как потребность в наружном неподогретом воздухе обычно во много раз превышает для горячих цехов объемы воздуха, поступающего через неплотности ограждений. Наоборот, для цехов, где отсутствуют значительные тепловыделения, например для механосборочных, сборки металлических конструкций и т. п., поступление воздуха от естественного воздухообмена следует принимать в расчет при составлении тепловых балансов цеховых зданий. Некоторый воздухообмен происходит через глухие части поверхности стен благодаря пористости строительных материалов, но он незначителен и обычно не учитывается.

Для большинства производственных помещений определение основных теплопотерь через ограждения Q_orp и вследствие инфильтрации Q_инф является достаточным для правильного проектирования отопления и вентиляции. В горячих цехах, где тепловыделения Σ Q_mв достигают нередко очень больших размеров, необходимо установить тепловой режим в помещении при различных наружных температурах.

В производственных помещениях могут быть, кроме указанных выше теплопотерь, еще и другие теплопотери Q_охл, например на испарение воды и других жидкостей (в частности, в литейных расходуется теплота на испарение воды, находящейся в формовочной земле, в травильнях — на испарение воды и кислотных растворов в ваннах и чанах), на обогревание материалов и предметов, вводимых извне при низких температурах (металлических болванок, слитков, вагонов, вагонеток, электрокаров, автомашин и т. п.). Эти потери также следует принимать во внимание при расчетах теплового режима помещений.

Количество затраченной теплоты определяется по массе доставляемых материалов и тары с учетом их теплоемкости и наружной температуры. Поступление теплоты извне и тепловыделения внутри производственных помещений. Поступление воздуха в помещение через наружные ограждения вследствие наличия разности температур в летнее время года определяется тем же методом, что потери теплоты в зимнее время.

Для полов, расположенных на грунте или над подвалом, тепловой приток не учитывают, не учитывают и теплопередачу в помещение через облучаемое бесчердачное перекрытие. Поступление теплоты через внутренние ограждения в летнее время учитывается, если разность температур по обе стороны ограждения составляет не менее 10°С (для систем вентиляции) и не менее 5°С (для систем кондиционирования воздуха). Количество поступающего воздуха и приток теплоты за счет инфильтрации рассчитываются так же, как и в зимний период. Если при проектировании систем кондиционирования воздуха в помещении поддерживается избыточное давление по отношению к наружному воздуху и смежным помещениям, то приток теплоты за счет инфильтрации воздуха учитывать не следует.

Поступление теплоты от солнечной радиации в ряде случаев достигает значительной величины и при составлении теплового баланса помещения должно быть учтено.

Количество теплоты, внесенное в помещение путем солнечной радиации, зависит от географической широты, ориентации по сторонам света, материала наружных ограждений и др. Наибольшее поступление теплоты от солнечной радиации происходит через световые проемы наружных ограждений помещения: окна, фонари.

Расчетные количества радиационной теплоты через остекленные поверхности принимаются по нормативным данным и для различных условий (см. выше) составляют от 70 до 210 Вт/м². Поступление в помещение радиационной теплоты через чердачное перекрытие в среднем равно около 6 Вт/м². В помещения, не имеющие чердака, поступление радиационной теплоты через кровлю принимается равным 18 Вт/м² (для географических широт 55°). Теплоприток в помещения от солнечной радиации через массивные ограждения (стены) незначителен, и его в тепловом балансе помещения обычно не учитывают. Теплоту солнечной радиации учитывают в летний и переходный периоды года. Для уменьшения притока солнечной радиации целесообразно затенять остекленные поверхности шторами, козырьками, побелкой стекол и др.

Тепловыделения от производственных печей. При отсутствии данных по тепловому балансу печи количество выделенной теплоты, Вт,

 

Q=Σ α ₀F(t_пов-t_вн) (12)

 

где α ₀ - коэффициент теплоотдачи внешних поверхностей печи, Вт/(м²*К); F - величина теплоотдающей поверхности, м²; t_noв - температура теплоотдающей поверхности, °С; t_вн - температура воздуха в помещении, °С. Коэффициент теплоотдачи α ₀ от печных стенок к воздуху помещения может быть ориентировочно принят равным 14 - 18 Вт/(м³-К). Для печей с открытым снизу подом (печи на подставках или ножках) следует учитывать тепловыделения через пол. Печи имеют окна и щели, через которые вводятся и вынимаются подлежащие термической обработке материалы; окна снабжены дверцами, которые периодически открываются; щели редко остаются открытыми в течение всего времени протекания процесса. Через открытые щели, окна и т. п. поступает теплота главным образом в виде лучистой энергии. Подсчет тепловыделения в этом случае ведется по формуле Сте­фана — Больцмака.

При ориентировочных подсчетах для печей, работающих на твердом, жидком и газовом топливе, можно принимать:

Q=BQ_н^рα η (13)

для электрических печей

Q=N_устα η (14)

 

где Q - количество выделенной теплоты, кВт;

В - расход топлива, кг/с;

Q_H^P- теплота топлива, кДж/кг(Для газообразного топлива В, м³/с, к Q^р_H, кДж/м³ );

Nуст - установочная мощность печи, кВт;

α - тепловыделения в цех, % от Q_np и Nуст, для электропечей α =70%, для остальных печей α =40-

60%;

η - коэффициент одновременности работы печей.

 

Определение тепловыделений аппаратами, сосудами и трубопроводами с горячим водоснабжением.

Тепловыделения, поступающие с продуктами сгорания. Часть продуктов сгорания может попасть в рабочее помещение. Количество теплоты, выделившейся в помещении при остывании продуктов сгорания, кВт,

Q=G_г c_г(t_г-t_ух) (15)

 

где G — количество газов, поступающих в помещение, кг/с; с_г — теплоемкость продуктов сгорания, Сг=1.05 кДж/(кг-К); t_г — температура газов, поступающих в помещение, °С; t_yx — температура газов, уходящих из помещения, °С (принимается равной температуре воздуха, уходящего из помещения). Тепловыделения из остывающих изделий (материала). В ряде производств значительным источником тепловыделений являются продукты, остывающие в помещении, например металл, полученный в плавильных печах; детали, по­ступившие из сушильного отделения, и т. п. Количество теплоты, выделенной остывающими продуктами,

Q=G_м b[c_ж(t_нач – t_пл)+q+c_т( t_пл – t_к)] (16)

где G_M — количество остывающего материала, кг/с;

b — коэффициент, учитывающий интенсивность выделения теплоты во времени;

с_ж — теплоемкость материала в жидком состоянии, кДж/(кг К);

Cm — средняя теплоемкость материала в твердом состоянии (при температуре от t_nn до t_K),

кДж/(кг К);

q- скрытая теплота плавления, кДж/кг; t_нач — начальная температура материала °С;

t_nn — температура плавления, °С;

t_К — конечная материала, °С.

 

Тепловыделения вследствие перехода механической энергии в тепловую (электродвигатели, станки и др.) Работа, механизмов сопровождается тепловыделениями, которые могут быть определены, если известно количество расходуемой на эту работу механической или электрической энергии. Эта энергия переходит в теплоту от трения частей механизмов, ударов, расщепления или изменения формы и структуры обрабатываемых материалов и т.п.

Количество теплоты, выделяемое в помещение oт механической энергии работающего оборудования.

 

Q=a^.N_уст (17)

 

где Nycт — номинальная установочная мощность электродвигателей, кВт;

a =0, 15 - 0, 70 — опытный коэффициент, учитывающий использование установочной мощности,

загрузку, одновременность работы машин и ассимиляцию выделяющейся теплоты воздухом.

 

Для механических и механосборочных цехов а=0, 25. Количество теплоты, выделяемой осветительными приборами, кВт

 

Q=a^.N_осв (81)

 

где N_осв — мощность установленных осветительных приборов, кВт;

а — коэффициент, учитывающий вид арматуры:

Люминесцентные открытые лампы...... 0, 9

Тоже, закрытие матовым стеклом.........0, 6

Открытые лампы накаливания*............ 0, 6

Лампы накаливания, закрытые матовыми колпаками.. 0, 7

Тепловыделения от людей учитываются, если на одного работающего приходится менее 40 м³ объема площади, и определяются из выражения

 

Q=q^.n (19)

 

где q — количество явного тепла, выделяемого одним человеком, Вт (табл. 2);

n — количество людей в помещении.

 

Тепловой баланс производственных помещений. Для определения расчетной тепловой нагрузки систем отопления и вентиляции составляют тепловой баланс производственных помещений для зимнего, переходного и летнего периодов путем подсчета всех теплопотерь и теплопоступлении.

При составлении теплового баланса цеха определяют:

а) тепловыделения в помещений;

б) теплопотеря через строительные ограждения;

в) расход теплоты на подогрев инфильтрующегося воздуха;

г) расход теплоты на подогрев материалов и предметов, поступающих в помещение снаружи.

В летнее время следует учитывать солнечную радиацию и теплоту инфильтрующегося воздуха. По этим данным можно составить тепловой баланс цеха. Из них относительно постоянными при всех наружных температура будут тепловыделения от производственных процессов и оборудования, переменные теллопотери здания, расходы на согревание поступающего от инфильтрации воздуха и доставляемых снаружи предметов и материалов. Баланс может быть положительным, т. е. с превышением поступающего количества теплоты над потерями теплоты зданием. В течение года, а иногда даже в течение суток тепловой баланс может меняться в зависимости от изменения характера производственного процесса и отчасти от колебаний наружной температуры.

Тепловые балансы помещений составляются для различных периодов года отдельно для каждого цеха:

а) при расчетной наружной температуре для проектирования отопления;

б) при расчетной температуре для вентиляции для холодного времени года.

 

Таблица 4- Количество теплоты и влаги, выделяемых человеком

 

в) при расчетной температуре для вентиляции для теплого времени года. Уравнение теплового баланса помещения:

 

Q_от=Q_огр+Q_инф+Q_ох – Σ Q_ТВ (20)

 

где Q_от — количество теплоты, необходимое для отопления помещений, кВт; Q_огр — теплопотери помещения через строительные ограждения, кВт; Q_инф — расход теплоты на подогрев инфильтрующегося воздуха, кВт; Q_0х — расход теплоты на подогрев холодных материалов и предметов, кВт; Q_тв— тепловыделения в помещении, кВт.

При положительных значениях Q_0т помещение необходимо отапливать; при отрицательных значениях отопление может быть выключено, а в горячих цехах, где тепловыделения значительны, приходится включать в работу вентиляционную установку для борьбы с избыточной теплотой. Тепловой баланс помещения удобно выражать графическим путем. Для этого по оси абсцисс откладывают различные наружные температуры в интервале от t_H=t_вн до t_H=t_H; а по оси ординат — количество теплоты. Если температура воздуха в помещении будет поддерживаться на постоянном уровне, то зна­чение теплопотерь Q_orp, будет зависеть только от наружной температуры t_н.

Затраты теплоты на подогрев инфильтрующегося воздуха Q_инф также прямо пропорциональны разности температур t_вн - t_H; наконец тепло Q_ох, необходимое для подогрева материалов, поступающих извне в цех, также с известным приближением можно принять прямо пропорциональным разности температур t_вн - t_H. Поэтому все рассмотренные выше теплопотери могут быть изображены на графике теплового баланса прямыми линиями:

 

Q_огр=f(t_H); Q_инф=φ (t_H); Q_охл=ψ (t_H); (21)

 

Построить эти линии можно по двум точкам. Обычно бывают заданы абсолютные значения теплопотерь при расчетной температуре наружного воздуха (t_H =t_H '). С другой стороны, при температуре наружного воздуха, равной температуре помещения, все теплопотери равны нулю (т. е. при t_H=t_вн Q_orp=Q_инф=Q_ох=0).

Линии, характеризующие тепловыделения в помещении, и теплота, выносимая солнечной радиацией Q_л, изображаются в виде прямых, параллельных оси абсцисс, так как Σ Q_тв и Q_n не зависят от температуры наружного воздуха. Для удобства построения графика величины Σ Q_тв и Q_n откладывают вниз от оси абсцисс как отрицательные теплопотери.

Алгебраическая сумма ординат (величины теплопотерь и тепловыделений) при различных t_H дает результативную кривую Q₀=φ (t_H). На тех участках t_н, где линия Q_от проходит выше оси абсцисс, помещение требуется отапливать.

 

Пример 1. Построить график теплового баланса в производственном помещении для следующих условий: температура помещений t_вн +20°С, расчетная температура наружного воздуха t_H '= -30° С, теплопотери при расчетной температуре наружного воздуха: Q_orp = 500 кВт; Q_инф =200 кВт; Q_охл=100кВт

Суммарные тепловыделения в помещении Σ Q_тв =300 кВт; тепло, вносимое в помещение солнечной радиацией, Q_n=100 кВт (в тёплый период года).

 

Решение:

Рис.2. График теплового баланса помещения

 

На графике Q, t_H (рис.4) откладываем теплопотери Q_orp Q_инф Q_охл соответствующие расчетной температуре наружного воздуха t_H '= -30°С (отрезки АБ, АВ, АГ), соединив точки Б, В, и Г с точкой Д, координаты которой определяются условиями Q= 0 и t_H-t_вн =+20° С, получаем графики теплопотерь при различных (линии БД ВЦ и ГЦ).Суммарные теплопотери помещения Σ Q_тв при различных t_H показывает линия ДЕ. Тепловыделения в помещении Σ Q_тв =300 кВт откладываем вниз по оси абсцисс (линия КЛ, параллельная оси абсцисс).

Величина Σ Q_тв остается по­стоянной во всем интервале температур наружного воздуха — от t_H = - 30 до t_вн = +20° С. Таким же способом строим линию МН — теплоту, вносимую в по­мещение солнечной радиацией.

Следует отметить, что Q_л учитывают лишь в теплое время года (при t_H > +10°C). Необходимое количество теплоты Q_om для отопления помещений при любой температуре наружного воздуха t_H найдем путем алгебраического суммирования ординат ДЕ, КЛ и МН. На графике это количество теплоты отображено линией ПРСТ.

Как видно из графика, расчетная отопительная нагрузка помещения со­ставляет 550 кВт (точка П). При t_H = = +2° С отопительная система может быть выключена, так как в это время суммарные теплопотери помещения рав­ны тепловыделениям. При более высоких температурах наружного воздуха из помещения требуется отводить избыточную теплоту с помощью вентиляции. Расчетная величина тепловой нагрузки для проектирования вентиляционной установки в летнее время составит (при t_H =+20° С) Q_в =400кВт.

 

Лекция №3

ИСТОЧНИКИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: