Материал: Теплогазоснабжение населения и предприятий. учебное пособие для студентов бакалавриата и магистрантов. Мелькумов В.Н., Чуйкин С.В

2. Расчет тепловых нагрузок города

2.1. Климатологические данные

На первом этапе расчета тепловых нагрузок города необходимо определить климатические характеристики предполагаемого района строительства, а именно следующие величины:

а) tро – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления [1, 4], С;

б) tрв – расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции [1, 4], С;

в) tср.о – средняя температура наружного воздуха за отопительный период

[1, 2], С;

г) no – продолжительность отопительного периода [1, 4], ч;

д) продолжительность стояния температур наружного воздуха через интервалы в 5 °С, принимается по [4].

Полученные климатические показатели заносятся в таблицу, приведенную в приложении 1.

2.2. Определение максимальных тепловых потоков

Определение максимальных тепловых потоков осуществляется по следующему алгоритму:

а) максимальный тепловой поток на отопление жилых зданий, Qoж, Вт, определяется по формуле

где qо – укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади, принимаемой по [3, п. 5.2], Вт; А – общая площадь жилых зданий, м2;

б) максимальный тепловой поток на отопление общественных зданий, Qoо, Вт, определяется по формуле

где k1 – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий (при отсутствии данных следует принимать равным 0,25).

Максимальный тепловой поток на отопление жилых и общественных зданий, Qo, Вт, определяется по формуле

в) максимальный тепловой поток на вентиляцию общественных зданий, Qво, Вт, определяется по формуле

6

где k2 – коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий (при отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных до 1985 г. – 0,4; после 1985 г. – 0,6);

г) средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых зданий, Qгвж , Вт, определяется по формуле

где 1,2 – коэффициент, учитывающий теплоотдачу в помещении от трубопроводов систем горячего водоснабжения (отопление ванных комнат, сушка белья); с – удельная теплоемкость воды, принимаемая равной 4,187 кДж/(кг С);

m – число человек, проживающих в городе;

а – норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре 55 °С на одного человека в сутки, принимаемая в зависимости от степени комфортности зданий в соответствии с [3], л;

tхз – температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период (при отсутствии данных принимается равной 5 С);

д) средний тепловой поток на горячее водоснабжение, потребляемый в общественных зданиях при температуре 55 °C, принимается в размере 25 л/сут на 1 чел;

ж) суммарный средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Qгв, Вт, определяется по формуле

з) максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Qгв.max, Вт, определяется по формуле

Qгв.мах 2,4 Qгв . (1.7)

Все расчеты по определению жилой площади, количества жителей и максимальных тепловых потоков должны быть проведены для каждого квартала и сведены в таблицу, представленную в приложении 2.

2.3. Определение средних тепловых потоков

Средние тепловые потоки определяются по следующему алгоритму:

а) средний тепловой поток на отопление, Qо.ср, Вт, определяется по фор-

муле

где Qо – максимальный тепловой поток на отопление, Вт;

tв – средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий (принимается для жилых и общественных зданий равной 18 °С);

7

tср.о – средняя температура наружного воздуха за период со среднесуточной температурой воздуха 8 °С и менее (отопительный период), С;

tро – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, °С; б) средний тепловой поток на вентиляцию, Qв.ср, Вт, определяется по

формуле:

где Qв – максимальный тепловой поток на вентиляцию общественных зданий, Вт; tв – средняя температура внутреннего воздуха в общественных отапливаемых зданиях, принимается равной 18 °С;

tрв – расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, °С;

в) средний тепловой поток на горячее водоснабжение в отопительный период принимается по формуле;

г) средний тепловой поток на горячее водоснабжение в летний (неотопительный) период, Qлгв.ср, Вт, определяется по формуле

где Qгв – средний тепловой поток на горячее водоснабжение в отопительный период, Вт;

tлхз – температура холодной (водопроводной) воды в неотопительный (летний) период (при отсутствии данных принимается равной 15 °С);– коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее

водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду, принимается для жилищно-коммунального сектора равным 0,8 (для курортных, южных городов =1,5).

2.4. Определение годовых тепловых потоков

Определение годовых тепловых потоков осуществляется по следующему алгоритму:

а) годовой тепловой поток на отопление, Qогод, МВт·ч, определяется по формуле

где nо – продолжительность отопительного периода в сутках, сут; Qо.ср – средний тепловой поток на отопление, Вт;

б) годовой тепловой поток на вентиляцию, Qвгод, МВт·ч, определяется по формуле

8

где z – усредненное, за отопительный период, число часов работы системы вентиляции общественных зданий, в течение суток (при отсутствии данных должно приниматься равным 16 часам);

Qв.ср – средний тепловой поток на вентиляцию, Вт;

в) годовой тепловой поток на горячее водоснабжение, Qгвгод, МВт·ч, определяется по формуле

где Qгв – средний тепловой поток на ГВ в отопительный период, Вт;

Qгвл – средний тепловой поток на горячее водоснабжение в летний период, Вт; 350 – число суток в году работы системы горячего водоснабжения;

г) суммарный годовой расход теплоты, Qгод, МВт·ч, определяется по формуле

2.5. Построение графиков теплового потребления

Часовой график расхода теплоты, представленный в левой части рисунка 1.1, составляется для определения часового расхода тепла в зависимости от температуры наружного воздуха. Для построения графика по оси абсцисс откладываются среднесуточные температуры наружного воздуха отопительного периода (от +8 °С до tро с интервалом в 5 °С), а на оси ординат откладываются максимальные часовые расходы тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. При этом следует учитывать, что: отопительная нагрузка меняется линейно от 0 Вт (при tн = +18° С) до Qo (при tро); вентиляционная нагрузка меняется от 0 Вт (при tн = +18 °С) до Qв (при tрв), и в диапазоне температур от tрв до tро она остается постоянной и равняется Qв, т.к. на этом участке применяется частичная рециркуляция воздуха, при которой осуществляется подогрев наружного воздуха, что снижает нагрузку на систему теплоснабжения; нагрузка на горячее водоснабжение остается постоянной в летний период, Qгв.мах, и в отопительный период, Qгв. После построения графиков часовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение строится суммарный график: Q = Qо + Qв + Qгв. Линия этого графика далее используется для построения годового графика продолжительности тепловой нагрузки (левая часть рисунка 1.1). При данном построении, по оси абсцисс вправо от нуля, с нарастающим итогом откладывается число часов стояния наружных температур воздуха соответствующего часового диапазона, а по оси ординат откладывается суммарный часовой расход тепла при данной наружной температуре. Точка пересечения перпендикуляров, восстановленных от оси абсцисс, с линиями часовых расходов соответствующих диапазонов наружных температур, проведенных параллельно оси абсцисс, образуют кривую графика продолжительности тепловой нагрузки. Конец кривой графика на оси абсцисс соответствует продолжительности отопительного периода (no) в часах для данного города.

9

10

Рис. 1.1. Годовой график по продолжительности тепловой нагрузки