3.2. Отопление здания

Система отопления обеспечивает компенсацию потери тепла через наружные ограждения, что позволяет поддерживать в помещениях заданную расчетную температуру воздуха в помещениях в отопительный период, за который принимается время года, когда средняя дневная температура наружного воздуха становится ниже +8⁰С. Расчетная температура помещений устанавливается по таблице 6 справочного пособия по проектированию предприятий общественного питания.

В современных зданиях имеется большое количество оборудования, которое способно выделять тепло (осветительные приборы, бытовые приборы, технологические приборы и т.д.). Для установления динамического равновесия затрата и потери тепла в отопительный период должны быть одинаковы. При таком условии система отопления способна обеспечить постоянство параметров микроклимата, чистоту воздуха в зависимости от категории помещений, экономичность системы отопления.

При проектировании системы отопления следует решить следующие вопросы:

• Установить источник теплоснабжения (центральная система подачи тепла, использование бойлеров, электрическое отопление).

• Принять тип теплоносителя (водяное, паровое, электрическое). Воздушное отопление в торговых учреждениях не рекомендуется.

• Определить теплопотери через ограждающие конструкции с целью установления затрат тепла на отопление. При этом следует учитывать тепло от оборудования (тепловыделение).

• Проверить возможности прогрева помещений в летний период времени за счет солнечной радиации.

• Разработать систему разводки тепла (верхнего, нижнего).

• Выбрать тип отопительных приборов.

В проекте все эти вопросы должны быть решены с соответствующими обоснованием, исходя из конкретных условий, и конкретно описаны.

Расчет теплопотерь в отопительный период.

Теплопотери можно определить путем суммирования потерь при преодолении потоком тепла термических сопротивлений R₀ каждого участка ограждения помещения от внешней среды (стен, окон, дверей, пола) с учетом ориентации, площади ограждения .температуры наружного воздуха за отопительный период, внутренней температуры в помещениях. Годовой расчет ведется за расчетный отопительный период установлений нормами для пункта строительства.

Потери тепла через i-ю ограждающую конструкцию при таком расчете определяется по формуле:

Общие потери за сутки будут суммироваться по всем ограждающим конструкциям, т.е. равны . Добавляются к ним потери за счет инфильтрации воздуха , и вычитается из них дополнительное тепло поступающее в помещения от бытовой техники и оборудования.

Как видно такой расчет тепловых потерь, а, следовательно, и расчет тепла на отопление сложный и трудоемкий и делается обычно при рабочем проектировании отопления.

В детали к дипломному проекту следует расчет теплопотерь делать по укрупненным показателям на м³ объема здания. В таблице заимствованной из книги Ю.Д. Сибикина «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», 2006г. Стр.82 приведены удельные расходы тепла на отопление и вентилирование для ряда зданий при перепаде температуры в один градус в течении одной секунды(потребная мощность отопления одного кубометра обьема здания).

Здания и сооружения.	Объем здания по наружному обмеру, тыс. м3	, Вт/м30С
		Для отопления	Для вентиляции
Жилые дома	Менее 3 От 3 до 10 От 11 до 25 Более 25	0,49 0,38 0,33 0,30	- - - -
Административные здания, конторы	Менее 5 От 5 до 15	0,51 0,41	0,105 0,08
Предприятия общественного питания	До 5	0,407	-
Лаборатории	Менее 5 Более 5	0,42 0,35	1,165 1,05

Количество тепловой энергии на отоплении за период времени Т, определяется по формуле:

(1), где

v – объем здания по наружному обмеру в пределах высоты от пола до верха утеплителя покрытия здания;

- средняя температура воздуха помещений;

- средняя температура наружного воздуха за отопительный период;

Т – время использования мощности теплового потока. в часах или в сутках отопительного периода. Для каждого региона установлено нормами и .

Определим потери тепла, следовательно, и потребность в тепловой энергии для здания рассматривавшегося в примере расчета водопотребления, кафе на 40 посетителей. Здание имеет строительный объем v = []м³. Проектируется для города Хабаровска, расчетная зимняя температура наиболее холодной пятидневки – 31⁰С, средняя зимняя температура наружного воздуха в отопительный период – 10,1⁰С, продолжительность отопительного периода 205 суток (см. СНиП 23-01-99, «строительная климатология»). Температуру внутри помещений примем среднюю в размере = 18⁰.

Определим необходимую мощность отопительной системы, т.е. способность обеспечивать зданию параметры внутренней среды. Мощность измеряется работой (теплотой, потоком электричества) в 1 секунду.

.

За годовой отопительный период Т = 205 - будет расходоваться тепловая энергия в количестве.

^-6 = 196,36 ГВт

Примечание:

Измерение работы, принято производить в настоящее время в системе СИ.

Поясним единицы измерения и связь их с единицами измерений в других системах.

Работу силы в один ньютон на пути в 1 метр условно принято называть джоулем (Дж). 1 Дж = 10⁷ эрг =0,2388 кал. = 1 Ваттсек. Мощностью называют работу, совершаемую в течение времени в одну секунду. И она также измеряется в единицах работы. Работа, совершаемая электричеством в 1 сек с напряжением в 1 вольт и силой тока в один ампер принято называть Ваттом (Вт). Принципиально 1 Вт = 1 Дж. Для большого количества работы удобно пользоваться измерителями: Киловаттом, Мегаваттом, Гиговаттом (К, М, Г – это 1000, миллион, триллион).

В связи с тем, что в кафе будет оборудована вентиляция и кондиционирование будет дополнительно тратиться тепловая энергия на прогрев воздуха в кондиционерах и выброс ее через вентиляцию. Учтём что коэффициентами (1+β), к расчетной мощности отопительной системы, приняв β = 0,07. Тогда мощность отопительной системы кафе должна быть равной

А расход тепла за год, будет составлять:

Далее при выполнении детали к дипломному проекту надо установить потребность горячей воды на отопление. Это зависит от принимаемой системы подачи тепла (от единой системы, водонагревателей), наличие циркуляционных насосов, также подачи горячей воды (верхняя и нижняя разводка) и ряда других факторов и обычно разрабатывается специалистами по отоплению при рабочем проектировании.

Количество воды для циркуляции в системах отопления (на участке) определяется по формуле:

, где - расчетные потоки тепловой энергии на участке, Вт. , коэффициенты = 1,04-1,13 учитывают тип радиаторов, = 1,01-1,03 зависит от материала нагревателя (чугун, сталь, алюминий);

С- теплоемкость воды с=4,2 КДж/кг⁰С;

- температура воды поступающей в систему ⁰С,- 95⁰С при поступление воды через элеватор в сеть.;

- температура воды на выходе из системы (-70⁰С), а при поступление воды через водонагреватели (бойлеры) равно 60-65⁰С.

Определяются возможные потери давления R в трубопроводах вызываемые шероховатостью поверхности труб,а также от поворотов и изгибов в них, от задвижек, фитингов и т. д.

, где - расчетное циркуляционное давление воды для рассчитываемого участка (колец) в Па. Оно определяется соответствующим расчетом, можно принять его порядком 150 Па;

- суммарная длина участка (кольца), м.

Далее по номограмме, приведенной в нормах, определяется диаметр трубопровода в кольце. Можно при принятом диаметре установить потери давления, скорость движения воды.

После этого подбираются приборы отопления, по примечанию. Количество секций в приборах устанавливается в зависимости от площади помещений или потери тепла через ограждающую конструкцию этого помещения, положение – рядовое или угловое, расчетной температуре воздуха в помещении и т. д. Всё это уже решается при разработке рабочего проекта системы отопления.

Продолжим расчет примера.

Определим количество воды для системы отопления кафе. Будем считать, что система монтируется из одного кольца с подачей воды из теплового узла, куда она поступает из городской системы, через элеватор. Количество тепла поступающего в систему составит

Соответственно количество горячей воды G в систему в час должно поступать в размере

Установим циркуляционное давление воды в системе в размере 150 Па (по нашему усмотрению без расчета).

Суммарная длина разводки системы в соответствии с предполагаемой разводкой отопительной сети по плану здания

Тогда потери давления могут составить . По номограмме при расходе воды равным 1596 кг/час и падении давления в кольце разводящей системы 1,55 Па, нужен будет диаметр трубы порядка 89 мм. Диаметр трубок для соединения с приборами 15-20 мм.

Количество секций в приборах отопления определяется исходя из теплоотдачи принятого прибора. Примем радиаторы МС-140-108 площадь поверхности нагрева 0,244 м², номинальная плотность потери м². Теплоотдача .

При полных теплопотерях со всех помещений кафе 11,086 КДж (КВт) надо поставить в помещениях кафе n секций.

секций.

Это количество можно распределить пропорционально площади помещений или обьему. Так в торговом зале площадью 73,9 м² при общей площади помещений 236 м² можно поставить ( 59/236 )73= 18 секций, под каждым окном по 6 секций. В остальных помещениях соответственно остальные секции. По аналогичной методике подсчитывается количество настенных или напольных конвекторов ( смотри приложение 9).

Желательно составить аксонометрическую схему сети отопления по такому же принципу как составлялись аналогичные аксонометрические схемы водопровода и канализации.

В пояснительной записке требуется описать эту схему с учетом правил расположения трубопроводов, крепления их, размещения приборов отопления конкретно для проектируемого объекта пользуясь изъявительным накоплением при построение фраз в записке.

В случае подачи горячей воды через систему с подогреванием (с бойлера, водогрейной установки) в отопительную систему следует подобрать циркуляционный насос. Он обычно устанавливается в тепловом пункте, там же где смонтирован водонагреватель. Характеристика насоса подбирается по объёму подаваемой воды G м³/час, давления циркуляции воды (КПа), мощности двигателя.