Материал: Расчет водяного и калориферного отопления

t_ni - температура i-той поверхности, ^оС;

t_в - температура внутри помещения, ^оС.

Общие суммарные потери тепла составят

åQ = Q_о + Q_в + Q_н + Q_m - Q_э - Q_эо - Q_ст - Q_осв - Q_л - Q_п (11)

По суммарным теплопотерям Р_к (кВт) находят тепловую мощность котла и выбирают марку котла (табл. 4)

Р_к = (1,1...1,15)×åQ×10^-3 (12)

Таблица 4 - Технические характеристики водогрейных котлов

Центральное водяное отопление помещений осуществляется нагревательными приборами-радиаторами.

Находят общую площадь поверхности åF_нп (м²) нагревательных приборов по формуле

 (13)

где åQ_n - суммарные потери тепла в помещении, Вт;

k_т - коэффициент теплопередачи стенками нагревательных приборов в воздухе (табл. 5);

t_г - температура воды или пара при входе в радиатор, ^оС, (для водяных радиаторов низкого давления t_г = 85...95, высокого давления t_г = 120...125, для паровых радиаторов t_г = 110...115);

t_x - температура воды или пара при выходе из радиатора, ^оС, (для водяных радиаторов низкого давления t_x = 65...75, для водяных и паровых радиаторов высокого давления t_x = 95);

t_n - принятая температура воздуха в помещении, ^оС.

Таблица 5- Коэффициент теплоотдачи нагревательных приборов (Кт), Вт/м²•град

По площади åF_нп определяют необходимое количество n₀ секций нагревательных приборов

, (14)

где F₀ - площадь одной секции радиатора, зависящая от его марки, м ² (таблица 5).

Таблица 6 - Площадь секции нагревательных элементов

Площадь поверхности ребристых труб диаметром 175 мм составляет 2м² на 1 м длины.

Пример 1. Рассчитать отопление в производственном помещении ремонтной мастерской объемом 288 м³, если расчетная внутренняя температура +15⁰С, наружная температура -14⁰С. В помещении для освещения используются 3 светильника с лампами по 200 Вт каждая, для выполнения технологического процесса установлены 9 электродвигателей мощностью по 1,5 кВт каждый. Количество рабочих 15 человек.

Решение. По формуле (1) определяем теплопотери через стены здания, выбрав удельную тепловую характеристику здания по таблице 1- q_o=0,45 Вт/м³·^оС

Q_o = q_o Vн(tв - tн)= 0,45х 288(15(-14)) = 3758,4 Вт

Определяем количество тепла, необходимое для возмещения теплопотерь на вентилирование помещений по формуле (2), приняв удельный расход тепла на подогрев 1м³ воздуха q_в=1 Вт/м³·^оС

Q_в = q_в V_н(t_в - t_н)=1х 288[15-(-14)] = 8352 Вт

Рассчитываем потери тепла от поглощения его ввозимыми машинами массой 1500 кг по формуле (3), приняв к_м = 0,4; t_н = -14 ^оС; время нагрева машин до температуры помещения 1 час

= 0,4х 1500[15-(-14)]·(1/3,6) = 4579 Вт

Рассчитываем расход тепла на технологические нужды по формуле (4), принимая расход воды Q = 350 кг/ч (Приложение Б), теплосодержание воды i = 426 кДж/кг (табл. 3), количество возвращаемого конденсата Р = 0 %

= 350(426-0/100)(1/3,6) = 39236 Вт

Рассчитываем тепло, выделяемое 9 электродвигателями по 1,5 кВт каждый по формуле (5)

 = 13500х 0,6х 0,5[(1-0,8)/0,8] = 1012,5 Вт

Количество тепла, выделяемое оборудованием с электродвигателями, определяем по формуле (6)

Q_эо = N×k₁×k₂×k₃ = 13500х 0,6х 0,5х 0,1 = 2025 Вт

Рассчитываем тепло, выделяемое осветительными приборами (3 светильника с лампами по 200 Вт) по формуле (8)

Q_ств = N_осв×h = 600х 0,95 = 570 Вт

Рассчитываем количества тепла, выделяемое людьми (15 чел) при тяжелой работе, по формуле (9)

Q_л = n g = 15х 120 = 1800 Вт

Рассчитываем приток тепла от нагретых поверхностей оборудования и трубопроводов общей площадью 361,8 м² по формуле (10), принимая t_n = 45 ^оС; t_в = 15 ^оС и α_I = 5,2...7,5 Вт/(м ²×^оС), т.к. (t_ni - t_в) = (45-15) > 5 ^оС

Q_п = åS_i× α _i×(t_ni- t_в) = 361,8х 7,5х 30 = 81405 Вт

Тепловую мощность отопительной системы рассчитаем по формуле (11)

åQ = Q_о + Q_в + Q_н + Q_m - Q_э - Q_эо - Q_осв - Q_л - Q_п = 3758,4 + 8352 + 4578,9 + 39236 - 1012 - 2025 - 570 - 1800 - 81405 = 8349,3 Вт

По формуле (12) находим тепловую мощность котла

Р_к = (1,1...1,15)×åQ× = 1,1х 8349,3х 10^-3 = 9,1842 кВт

Подбираем котел по таблице 4 - КИ-1 тепловой мощностью 81,5 кВт и температурой нагрева воды 95⁰С.

Рассчитывает площадь поверхности отопительных приборов по формуле (13), приняв коэффициент теплопередачи К_п = 7,4

= 8349,3/ 7,4 [(92+57)/2] - 15 = 18,96 м²

Выбираем по таблице 6 отопительные приборы из чугунных труб с крутыми ребрами (при длине 1000 мм) с площадью поверхности одной секции 2 м² .

Количество секций для отопления помещения рассчитаем по формуле (14)

= 18,96/2 = 9,48.

Принимаем 10 секций.

.2 Упрощенный расчет водяного (парового) отопления

отопление теплопотеря нагревательный калориферный

Потребное количество тепла Q_о (B_т) для отопления здания определяют по формуле

Q_o = q_o Vн(tв - tн), (15)

где q_o - удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м ³×^оС), (табл.1, 2);

V_н - наружный объем здания или его отапливаемой части, м³;

t_в - расчетная внутренняя температура помещений, ^оС (для жилых зданий

t_в =18…20^о; для горячих цехов t_в = 12…14^о; для производственных зданий t_в = 15^о);

t_н - расчетная наружная температура воздуха для самого холодного времени года, ^оС (t_в = -30^о).

Общую площадь поверхности åF_нп (м²) нагревательных приборов рассчитывают по формуле

 (16)

где åQ_n - потребное количество тепла в помещении, Вт;

k_т - коэффициент теплопередачи стенками нагревательных приборов в воздухе (табл. 5);

t_г - температура воды или пара при входе в радиатор, ^оС, (для водяных радиаторов низкого давления t_г = 85…95, высокого давления t_г = 120…125, для паровых радиаторов t_г = 110…115);

t_x - температура воды или пара при выходе из радиатора, ^оС, (для водяных радиаторов низкого давления t_x = 65…75, для водяных и паровых радиаторов высокого давления t_x = 95);

t_n - принятая температура воздуха в помещении, ^оС.

По площади åF_нп определяют необходимое количество n₀ секций нагревательных приборов

, (17)

где F₀ - площадь одной секции радиатора, зависящая от его марки, м² (таблица 5).

Пример 2. Определите необходимое количество секций нагревательных приборов, если площадь поверхности одной секции 0,2 м², суммарные потери тепла 25000 Вт, температура воды на входе в отопительную систему 90 градусов, на выходе 60 градусов, коэффициент теплопередачи 0,9 Вт/м² °С.

Решение. Общую площадь поверхности  нагревательных приборов определим по формуле (16)

=

где - суммарные потери тепла в помещении, Вт;

k_т - коэффициент теплопередачи стенками нагревательных приборов в воздухе, k_т =0,9 Вт/м² °С ;

t_г - температура воды при входе в радиатор, ⁰С, t_г = 90⁰С;

tх - температура воды при выходе из радиатора, ⁰С, t_х = 60⁰С;

t_{п -} принятая температура воздуха в помещении, ⁰С, t_п = 20⁰С.

По формуле (17) определяют необходимое количество n₀ секций нагревательных приборов:

 секций.

Пример 3. Определить потребное количество тепла для создания нормальной температуры внутри жилого дома площадью 10x15 м ² и высотой 6 м, если удельная тепловая характеристика 0,55 Вт/м^3оС, наружная температура -15°С. Определить площадь поверхности нагрева отопительных приборов, если коэффициент теплоотдачи равен 10 Вт/м²°С.

Решение. Теплопотери Q_о (Вт) через наружные ограждения и здания определяем по формуле (15)