4 Розрахунок втрат тепла

Системи опалення повинні компенсувати втрати тепла через:

- будівельні огородження;

- витрати тепла на нагрівання повітря, яке надходить через відкриті ворота, двері і інші прорізи, нещільності в огородженнях;

- витрати тепла на нагрів матеріалів, устаткування та транспорту, які надходять зовні;

- витрати тепла на нагрів повітря, яке надходить зовні для компенсації повітря, яке вилучається витяжними системами у тих випадках, коли це повітря не компенсується приточною вентиляцією.

При розрахунку теплової потужності систем опалювання слід ураховувати середньогодинне виділення тепла від обладнання, від нагрітих матеріалів та інших джерел.

На підставі даних теплових втрат та виробничих виділень тепла складають теплові баланси приміщення або цеху. На підставі балансів визначають потужність опалювальних приладів.

При визначенні витрат тепла приміщень через будівельні огородження ураховують основні та додаткові втрати тепла.

Основні втрати тепла визначають підсумовуванням втрат тепла через окремі огородження (стіни, стелі, вікна і т. ін.) за формулою:

, Вт (2.1)

де F – поверхня огородження, м²;

t_B, t_З – розрахункова температура повітря у приміщенні та зовнішнього повітря, °С;

k – коефіцієнт теплопередачі конструкції огородження, Вт/м²·град;

n – поправочний коефіцієнт до розрахункової різниці температур.

Додаткове тепло для нагріву зовнішнього повітря, яке надходить через щілини у вікнах, дверях і інших прорізах:

, Вт (2.2)

де G – кількість повітря, яке надходить через шілини, кг/год;

t_B, t_З – розрахункові температури зовнішнього та внутрішнього повітря, °С.

Кількість тепла Qт, яке витрачається на нагрів матеріалів, які надходять зовні:

, Вт (2.3)

де G_M – вага матеріалів, які надходять зовні, кг/год;

С – питома теплоємність матеріалу, кДж/кг·град;

t_B – температура внутрішнього повітря,°С;

t_М – температура матеріалу, °С (для металу та виробів з нього t_M = t_B; для несипучих матеріалів t_M = t_B -10 °С; для сипучих матеріалів t_M = t_B - 15 °С);

B – коефіцієнт, який враховує інтенсивність поглинання тепла.

Питомою тепловою характеристикою будівлі називається втрата тепла через зовнішнє огородження, віднесена до 1 м³ будівлі, при різниці температур зовнішнього та внутрішнього повітря 1°С.

Годинна втрата тепла:

, Вт (2.4)

де V – зовнішня кубатура будівлі, м³ ;

t_B- t_З – різниця температур повітря в опалювальному приміщенні і зовнішнього, °С;

q – питома теплова характеристика, Вт/м³·год·°С:

, (2.5)

де P – периметр будівлі, м;

S – площа забудови, м²;

h – висота будівлі, м;

S_о – коефіцієнт остіклення (відношення площі остіклення до площі стін);

kст, kвік, kстелі, kпол – коефіцієнти теплопередачі відповідно стін, вікон, стелі, полу, Вт/м²·град.

Приклад розрахунку втрат тепла

Необхідно опалити будівлю механічного цеху розміром 100x24 и височиною 20 м. Розрахункова температура : зовнішня мінус 25°С, внутрішня +15°С. Стіни товщиною 380 мм з цегли. Перекриття бездахове з покриттям керамзитом товщиною 80 мм. Вікна металеві з одинарними переплетами та подвійним склом. Ліхтар металевий з одинарним склом.

В будівлі на протязі години можуть відчинятися одні ворота розміром 3x4 м, обладнані автоматизованою повітряною завісою з ККД=0,7.

Тривалість відкривання воріт – 10 хвилин у годину. В цеху на протязі години знаходиться одна автомашина ЗИЛ-110 з вантажем металу 2 т.

Кількість повітря, яке потрапляє у приміщення цеху через щілини у вікнах та ліхтарі, 3000 кг/год. Нагрів цього повітря визначимо за формулою 1.2.

Тоді

Qдод = 0,24·3000·(-25 - 15) = 29000 Вт

Кількість повітря, яке надходить через ворота 80000 м³/год. Витрати тепла через зовнішнє огородження QЗ.О, (табл.) = 649 000 Вт. Нагрів автомобіля QА= 4100 Вт (табл.). Нагрів металу визначимо за формулою 1.3. В – коефіцієнт, враховуючий інтенсивність поглинання тепла (В =0,5).

Тоді

Q_T = 2000·0,1·0,5·(-25 - 15) = 4000 Вт.

Загальні витрати:

Qзаг = Qдод + Qз.с + QА + Qт =

= 29000 + 649000 + 4100 + 4000 = 686100 Вт.