Системи опалення, теплова потужність, визначення
Система опалення для виконання покладеного на неї завдання повинна мати певну тепловою потужністю. Розрахункова теплова потужність системи виявляється в результаті складання теплового балансу в приміщеннях, що обігріваються при температурі зовнішнього повітря tн.р, званої розрахункової. рівній середній температурі найбільш холодної пятідневкіс забезпеченістю 0,92 tн.5 і яка визначається для конкретного району будівництва по нормам [3]. Розрахункова теплова потужність протягом опалювального сезону використовується частково в залежності від зміни тепловтрат приміщень при поточному значенні температури зовнішнього повітря tн і тільки при tн.р - повністю.
Зміна поточної теплопотребності на опалення має місце протягом усього опалювального сезону, тому теплоперенос до опалювальних приладів повинен змінюватися в широких межах. Цього можна досягти шляхом зміни температури і (або) кількості переміщається в системі опалення теплоносія. Цей процес називають експлуатаційним регулюванням.
Система опалення призначена для створення в приміщеннях будівлі температурної обстановки, відповідної комфортної для людини або відповідає вимогам технологічного процесу.
Що виділяється людським організмом теплота повинна бути віддана навколишньому середовищу так і в такій кількості, щоб людина, що знаходиться в процесі виконання будь-якого виду діяльності, не відчував при цьому відчуття холоду або перегріву. Поряд з витратами на випаровування з поверхні шкіри і легенів, теплота віддається з поверхні тіла за допомогою конвекції і випромінювання. Інтенсивність тепловіддачі конвекцією в основному визначається температурою і рухливістю навколишнього повітря, а за допомогою випромінювання (радіації) - температурою поверхонь огороджень, звернених всередину приміщення.
Температурна обстановка в приміщенні залежить від теплової потужності системи опалення, а також від розташування обігрівальних пристроїв, теплофізичних властивостей зовнішніх і внутрішніх огороджень, інтенсивності інших джерел надходження і втрат теплоти. У холодну пору року приміщення в основному втрачає теплоту через зовнішні огорожі і, в якійсь мірі, через внутрішні огородження, що відокремлюють дане приміщення від суміжних, що мають більш низьку температуру повітря. Крім того, теплота витрачається на нагрівання зовнішнього повітря, що проникає в приміщення через нещільність огороджень природним шляхом або в процесі роботи системи вентиляції, а також матеріалів, транспортних засобів, виробів, одягу, які холодними потрапляють в приміщення зовні.
У сталому (стаціонарному) режимі втрати рівні надходжень теплоти. Теплота надходить в приміщення від людей, технологічного і побутового обладнання, джерел штучного освітлення, від нагрітих матеріалів, виробів, в результаті впливу на будівлю сонячної радіації. У виробничих приміщеннях можуть здійснюватися технологічні процеси, пов'язані з виділенням теплоти (конденсація вологи, хімічні реакції та ін.).
Облік всіх перерахованих складових втрат і надходження теплоти необхідний при зведенні теплового балансу приміщень будівлі і визначенні дефіциту або надлишку теплоти. Наявність дефіциту теплоти dQ вказує на необхідність пошуку в приміщенні опалення. Надлишок теплоти зазвичай асимілюється системою вентиляції. Для визначення розрахункової теплової потужності системи опалення Qот становить баланс витрат теплоти для розрахункових умов холодного періоду року в вигляді
Qот = dQ = Qогр + Qи (вент) ± Qт (побут) (4.2.1)
де Qогр - втрати теплоти через зовнішні огородження; Qи (вент) - витрата теплоти на нагрівання надходить в приміщення зовнішнього повітря; Qт (побут) - технологічні або побутові виділення або витрата теплоти.
Методики розрахунку окремих складових теплового балансу, що входять в формулу (4.2.1), нормуються СНиП [1].
Основні тепловтрати через огородження приміщення Qогр визначають залежно від його площі, приведеного опору теплопередачі огорожі і розрахункової різниці температури приміщення і зовні огорожі.
Площа окремих огороджень при підрахунку втрат теплоти через них повинна обчислюватися з дотриманням певних норм [1] правил обміру.
Приведений опір теплопередачі огорожі або зворотна йому величена - коефіцієнт теплопередачі - приймаються з теплотехнічного розрахунку відповідно до вимог СНиП [2] або (наприклад, для вікон, дверей) за даними заводу-виготовлювача.
Розрахункова температура приміщення зазвичай задається рівною розрахункової температурі повітря в приміщенні tв, прийнятої в залежності від призначення приміщення по СНиП, відповідним призначенням опалювального будівлі.
Під розрахункової температурою зовні огорожі мається на увазі температура зовнішнього повітря tн.р або температура повітря більш холодного приміщення при розрахунку втрат теплоти через внутрішні огородження.
Основні тепловтрати через огородження часто виявляються менше дійсних їх значень, так як при цьому не враховується вплив на процес теплопередачі деяких допонітельних факторів (фільтрації повітря через огородження, впливу опромінення сонцем і випромінювання поверхні огороджень в сторону небосхилу, можливої зміни температури повітря всередині приміщення по висоті, вриваніе зовнішнього повітря через відкриваються отвори тощо). Визначення пов'язаних з цим додаткових тепловтрат також нормується СНиП [1] у вигляді добавок до основних тепловтрат.
Витрата теплоти на нагрівання холодного повітря Qи (вент), що надходить в приміщення будівель в результаті інфільтрації через масив стін, сіни вікон, ліхтарів, дверей, воріт, може становити 30 ... 40% і більше від основних тепловтрат. Кількість зовнішнього повітря залежить від конструктивно-планувального рішення будівлі, напрямку і швидкості вітру, температури зовнішнього та внутрішнього повітря, герметичності конструкцій, довжини і виду притворов відкриваються прорізів. Методика розрахунку величини Qи (вент), також нормована СНиП [1], зводиться, перш за все, до розрахунку сумарної витрати інфільтрують повітря через окремі огороджувальні конструкції приміщення, який залежить від виду і характеру нещільності в зовнішніх огородженнях, що визначають значення їх опору повітропроникності. Їх фактичні значення приймаються згідно СНиП [2] або за даними заводу-виготовлювача конструкції огорожі.
Крім розглянутих вище тепловтрат в громадських і адміністративно-побутових будинках взимку, коли працює система опалення, можливі як теплопоступления, так і додаткові витрати теплоти Qт. Ця складова теплового балансу зазвичай враховується при проектуванні систем вентиляції і кондиціонування повітря. Якщо в приміщенні не передбачені подібні системи, то зазначені додаткові джерела повинні бути враховані при визначенні розрахункової потужності системи опалення. При проектуванні системи опалення житлового будинку згідно СНиП облік додаткових (побутових) теплопоступлений в кімнатах і кухні нормується величиною не менше Qбит = 10 Вт на 1 м 2 площі квартири, яка вираховується з розрахункових тепловтрат цих приміщень.
При остаточному визначенні розрахункової теплової потужності системи опалення відповідно до СНиП [1] враховуються також ряд факторів, пов'язаних з тепловою ефективністю застосовуваних в системі опалювальних приладів. Показником, що оцінює це властивість, є опалювальний ефект приладу. який показує відношення кількості фактично витрачається приладом теплоти для створення в приміщенні заданих умов теплового комфорту до розрахункових втрат теплоти приміщенням. Згідно СНиП [1] сумарна величина додаткових тепловтрат повинна бути не більше 7% розрахункової теплової потужності системи опалення.
Для теплотехнічної оцінки об'ємно-планувальних і конструктивних рішень, а також для орієнтовного розрахунку тепловтрат будівлі користуються показником - питома теплова характеристика будівлі q, Вт / (м 3 · ° С), яка при відомих тепловтратах будівлі дорівнює
q = Qзд / (V (t в - tн.р)), (4.2.2)
де Qзд - розрахункові тепловтрати усіма приміщеннями будівлі, Вт; V - об'єм опалювального будівлі по зовнішньому обміру, м 3; (Tв - tн.р) - розрахункова різниця температури для основних (найбільш представницьких) приміщень будівлі, ° C.
Величина q визначає середні тепловтрати 1 м 3 будівлі, віднесені до різниці температури 1 ° C. Їй зручно користуватися для теплотехнічної оцінки можливих конструктивно-планувальних рішень будівлі. Величину q зазвичай призводять до переліку основних характеристик проекту його опалення.
Іноді значення питомої теплової характеристики використовують для приблизного підрахунку тепловтрат будівлі. Однак необхідно відзначити, що застосування величини q для визначення розрахункової опалювальної навантаження призводить до значних похибок в розрахунку. Пояснюється це тим, що значення питомої теплової характеристики, наведені в довідковій літературі, враховують тільки основні тепловтрати будівлі, між тим як опалювальна навантаження має більш складну структуру, описану вище.
Розрахунок теплових навантажень на системи опалення за укрупненими показниками використовують тільки для орієнтовних підрахунків і при визначенні потреби в теплоті району, міста, т. Е. При проектуванні централізованого теплопостачання.