Анализ энергоэффективности системы теплоснабжения учебных помещений (стр. 3 из 6)
Для поддержания расчётной температуры воздуха помещения система отопления должна компенсировать теплопотери помещения.
4.3 Расчёт теплопоступлений в помещения
Тепловой поток, поступающий в помещение в виде бытовых тепловыделений [3]
,(4.12)Где FП – площадь пола данного отапливаемого помещения, м2.
Явные тепловыделения (излучение и конвекция) [3]
,(4.13)гдеβИ – коэффициент, учитывающий интенсивность выполняемой человеком работы, принимаемый для лёгкой работы равным 1 [3];
βОД – коэффициент, учитывающий теплозащитные свойства одежды и равный для обычной одежды – 0,66 [3];
νВ– подвижность воздуха в помещении (в жилых и административных зданиях νВ»0,1…0,15 м/с);
tП – температура помещения, ºС.
Тепловыделения при искусственном освещении и работающем электрическим оборудованием:
,(4.14)Где k – коэффициент, учитывающий фактически затрачиваемую мощность, одновременность работы электрооборудования, долю перехода электроэнергии в теплоту, которая поступает в помещение (в зависимости от технологического процесса k=0,15…0,95); для электрических светильников равный k=095 [3];
Nэл– суммарная мощность осветительных приборов или силового оборудования.
4.4 Расчёт количества секций нагревательных приборов
Расчётная плотность теплового потока отопительного прибора qпр, Вт/м2, для условий работы, отличных от стандартных, по формуле для теплоносителя – воды [3]:
,(4.15)где
– номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при стандартных условиях работы, равная для чугунных радиаторов типа МС-140-108 758 Вт/м2. Номинальную плотность теплового потока qном, получают путём тепловых испытаний отопительного прибора для стандартных условий работы в системе водяного отопления, когда средний температурный напор 
, расход воды в приборе составляет 
, а атмосферное давление рб=1013,3 гПа; 
– температурный напор, равный разности полусуммы температур теплоносителя на входе и выходе отопительного прибора и температуры воздуха помещения, принимаем равным 28 ºС;Gпр – действительный расход воды в отопительном приборе, принимаем равным 0,009 кг/с [3];
n, p – экспериментальные значения показателей степени, для чугунного радиатора типа МС-140-108 n=0,3, р=0,02 [3];
спр – коэффициент, учитывающий схему присоединения отопительного прибора и изменения показателя степени р в различных диапазонах расхода теплоносителя, для чугунного радиатора типа МС-140-108 спр=1,039 [3];.
Расчётную площадь отопительного прибора рассчитываем по формуле [3]:
,(4.16)гдеQпотр – теплопотребность помещения, равная теплопотерям за вычетом теплопоступлений, Вт;
Qтр – суммарная теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения стояков, подводок, к которым непосредственно присоединён прибор (принимаем »10% от Qпотр);
β1 – коэффициент учёта дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счёт округления сверх расчётной величины;
β2 – коэффициент учёта дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений.
Расчётное число секций чугунных радиаторов по формуле [3]:
,(4.17)гдеf1 – площадь поверхности нагрева одной секции, зависящая от типа радиатора, принятого к установке в помещении, м2;
β4 – коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении, принимаем при открытой установке равный 1,0 [3];
β3 – коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе, принимаем равный 1,0 [3].
5. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТА СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
5.1 Сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций
Сопротивление теплоотдачи внутренней поверхности определяем по формуле (4.2):
.Сопротивление теплоотдаче наружной поверхности по формуле (4.3):
.Для определения термического сопротивления используем формулы (4.4) и (4.5). Для наружной стены отдельные слои составляют: кладка из кирпича обыкновенного общей толщиной 0,51 м, слой штукатурки из цементно-песчаного раствора толщиной 0,02 м и слой облицовочной плитки толщиной 0,01 м. Коэффициенты теплопроводности λ данных материалов [2]: кирпич – 0,81 Вт/(м·К), цементно-песчаная штукатурка – 0,93 Вт/(м·К), облицовочная плитка – 0,89 Вт/(м·К).
Таким образом, термическое сопротивление наружной стены:
.Общее сопротивление теплопередаче рассчитываем по формуле (4.1) для наружной стены:
.Для определения требуемого сопротивления теплопередаче расчётная температура внутреннего воздуха tB=18 ºС, наружного воздуха tН= -24 ºС [2]. Нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней ограждающей конструкции для наружных стен общественных зданий
. Коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху для наружных стен и покрытий n=1. Требуемое сопротивление теплопередаче определяем по формуле (4.6): 
.Так как требуемое сопротивление теплопередаче больше общего сопротивления, то для дальнейших расчётов принимаем R0=0,689 м2·К/Вт.
5.2 Теплопотери помещений
Сопротивление наружной стены без учёта окна
, а для окна принимаем 
[2].Расчётная температура внутреннего воздуха tB=18 ºС, наружного воздуха tН= -24 ºС [2] Для наружных стен и покрытий коэффициент n=1. Для определения площадей ограждающих конструкций данные берём из таблицы 3.1. Для аудиторий 203, 204, 205, 206, и 207 учитываем добавочные теплопотери на ориентацию по отношению к сторонам света, в данном случае на северную β=0,1 [3].
Исходя из разной площади окон в аудиториях, плотности воздуха ρ=1,332 кг/м3, получаем произведением плотности воздуха на площадь окна расход инфильтрующегося воздуха
: для аудиторий 201, 203, 209 – 15,98 кг/ч; для аудиторий 204, 205, 206, 207 – 10,66; для кабинета 211 и туалета – 5,33 кг/ч [10].Потери теплоты помещений через ограждающие конструкции рассчитываем по формуле (4.10), для нагревания инфильтрующегося воздуха – по формуле (4.11), общие теплопотери – по формуле (4.8).
Результаты расчёта теплопотерь в помещениях заносим в таблицу 5.1.
Таблица 5.1 – Теплопотери помещений
| Помещение | Температура в помещении tB, ºС |  ,Вт |  ,Вт |  ,Вт |  ,Вт |
| 201 | 18 | 1457,14 | 1200 | 131,55 | 2788,69 |
| 203 | 1593,73 | 1320 | 131,55 | 3045,28 | |
| 204 | 1018,05 | 880 | 87,75 | 1985,8 | |
| 205 | 1018,05 | 880 | 87,75 | 1985,8 | |
| 206 | 1059,45 | 880 | 87,75 | 2027,2 | |
| 207 | 1212,19 | 880 | 87,75 | 2179,94 | |
| 209 | 1533,82 | 1200 | 131,55 | 2865,37 | |
| 211 | 481,57 | 400 | 43,86 | 925,43 | |
| Туалет | 511,73 | 400 | 43,86 | 955,59 |
5.3 Теплопоступления в помещения
Теплопоступления в виде тепловых тепловыделений рассчитываем по формуле (4.12), явные теплопоступления – по формуле (4.13), теплопоступления при искусственном освещении и работающем электрическим оборудованием – по формуле (4.14). Общие теплопоступления рассчитываем по формуле (4.9), а тепловую мощность системы отопления – по формуле (4.7).
Подвижность воздуха в помещении принимаем 0,13 м/с. [3] Результаты расчёта теплопоступлений в помещения заносим в таблицу 5.2.
Таблица 5.2 – Теплопоступления в помещения и тепловая мощность системы отопления
| Помещение | Температура в помещении tB, ºС |  ,Вт |  ,Вт |  ,Вт |  ,Вт |  ,Вт |
| 201 | 18 | 1323,84 | 69,72 | 304,0 | 1697,56 | 1091,13 |
| 203 | 1314,47 | 69,72 | 304 | 1688,19 | 1357,15 | |
| 204 | 875,7 | 69,72 | 228 | 1173,42 | 812,38 | |
| 205 | 875,7 | 69,72 | 228 | 1173,42 | 812,38 | |
| 206 | 867,3 | 69,72 | 228 | 1165,02 | 861,18 | |
| 207 | 876,12 | 69,72 | 228 | 1173,84 | 1006,03 | |
| 209 | 1370,29 | 69,72 | 304 | 1744,01 | 1121,36 | |
| 211 | 441 | 69,72 | 76 | 586,72 | 338,71 | |
| туалет | 471,92 | 69,72 | 76 | 617,64 | 337,95 |
5.4 Расчёт необходимого количества секций нагревательных приборов