Определение нагрузок потребителей и их анализ. Расчётные или суммарные тепловые потери подающих трубопроводов систем горячего водоснабжения

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

И ИХ АНАЛИЗ

Первым этапом при проектировании тепловых сетей и при разработке схем теплоснабжения является определение расходов теплоты, отпускаемой потребителям из тепловых сетей. Такое определение должно производится отдельно по каждому виду теплопотребления, а в точных расчётах – по каждому зданию или группе однотипных зданий.

Отпуск теплоты из водяных теплосетей может производится прежде всего в системы отопления, вентиляции или кондиционирования воздуха зданий, предназначенные для поддержания в помещениях заданных нормами комфортных условий, в первую очередь температуры воздуха , а также его состава независимо от колебаний температуры наружного воздуха .

Определение потребности в теплоте систем отопления, вентиляции или кондиционирования воздуха базируется на анализе тепловых балансов отдельных помещений или зданий в целом в течение отопительного периода. В расходной части этих балансов учитываются, прежде всего, тепловые потери помещений или зданий в окружающую среду  через их ограждающие конструкции (наружные стены со световыми проёмами и дверьми, верхние покрытия, полы, расположенные на грунте или над неотапливаемыми подвалами). Вторым слагаемым  являются расходы теплоты на подогрев наружного воздуха, поступающего в помещения за счёт инфильтрации или подачи системами приточной вентиляции . В приходной части этих балансов согласно нормам [  ] должно учитываться поступление теплоты в воздух помещений в результате внутренних тепловыделений в них , связанных с пребыванием людей и теплоотдачей осветительных и других электрических и газовых приборов, а в производственных помещениях – также с тепловыми потерями печей, аппаратуры и трубопроводов. Некоторые количества теплоты периодически поступают в помещения через остекление световых проёмов за счёт солнечной радиации (инсоляции) .

В результате тепловой баланс помещений или зданий в целом может быть представлен в виде

                                    (3.1.)

Отсюда

                                (3.1а)

Значения , ,  и  непрерывно изменяются в сезонном, суточном и даже часовом разрезах. Особенно подвержены таким изменениям слагаемые  и . Более устойчивыми являются значения  в связи с влиянием тепловой инерции ограждающих конструкций (в основном наружных стен), благодаря которой кратковременные колебания температуры наружного воздуха слабо отражаются на температурах внутренних поверхностей этих ограждений, а стало быть, и воздуха в помещениях.

Определение тепловых потерь зданий через их ограждающие конструкции производится по нормам [  ] отдельно по каждому из основных видов этих конструкций (наружные стены, заполнения световых проёмов, покрытия, полы) с последующим суммированием по формуле

, Вт,                                      (3.2)

где   - расчётная поверхность данного вида ограждающей конструкции, м²;

 - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м²·К/Вт;

 - коэффициент, зависящий от ориентации ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.

Определение значений  для ограждающих конструкций однородных по толщине производится по формуле

, м²·К/Вт,                                             (3.3) где  и  - значения коэффициентов теплоотдачи соответственно от воздуха помещения к внутренней поверхности ограждающих конструкций и от их наружной поверхности в атмосферу, Вт/(м²·К). В качестве расчётных значений этих коэффициентов для отопительного периода рекомендуется принимать = 8,7 Вт/(м²·К) и =23 Вт/(м²·К). Влияние ветра на эти значения подлежит учёту только при расчётах для летнего периода;

- толщина ограждающей конструкции, м;

- теплопроводность ограждающей конструкции, Вт/(м·К).

При выборе температур необходимо использовать данные по следующим характерным температурам наружного воздуха , °С:

–  абсолютной минимальной температуре за весь период наблюдений ;

–  средней температуре наиболее холодной пятидневки  за 30-50-летний период;

–  средней температуре наиболее холодного периода , средняя длительность которого соответствует 15% общей продолжительности отопительного периода в области наиболее низких температур, но не более 25 суток.

После определения значений максимальных тепловых потерь  для расчетного режима эти значения для любого другого режима могут быть подсчитаны по формуле

, Вт                                            (3.4)

Расходы теплоты на подогрев наружного воздуха, поступающего в вентилируемые помещения при любом режиме, подсчитываются по формуле:

, Вт,                 (3.5)

где , кг/с, и , м³/с – соответственно массовые и объёмные расходы поступающего в помещение наружного воздуха при его исходной температуре , °С;

1000 Дж/(кг·К) – средняя массовая удельная теплоёмкость воздуха при давлении 0,1 МПа и в обычном для расчётов  интервале температур (от –25 до +25 ^оС);

1,25 кг/м³ – средняя плотность воздуха в этом интервале.

От расходов теплоты , подсчитываемых по формуле (3.5), следует отличать поступление её в помещения за счёт работы калориферов систем вентиляции или воздушного отопления. Эта величина определяется по формуле:

, Вт,           (3.6)

где , кг/с, и , м³/с, - соответственно массовый и объёмный расходы воздуха через калориферы при его температуре на входе в калориферы , °С, и на выходе их них , °С.

Покрытие расходов теплоты  за счёт инфильтрации воздуха в помещении при отсутствии приточной вентиляции может достигаться только путём дополнительного отпуска теплоты системой отопления. При этом величина  определяется по формуле (3.5) с подстановкой в неё вместо  расхода воздуха, поступающего в помещение за счёт инфильтрации , кг/с.