ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АРЕНДНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ПРОМСТРОЙПРОЕКТ

ПОСОБИЕ 9.91 к СНиП 2.04.05-91

Годовой расход энергии системами отопления,
вентиляции и кондиционирования

Москва, 1993 г.

Рекомендовано к изданию решением Технического Совета арендного предприятия Промстройпроект.

Пособие 9.91 к СНиП 2.04.05-91. Годовой расход энергии системами отопления, вентиляции и кондиционирования. /Промстройпроект М. 1993г./

Пособие 9.91 к СНиП 2.04.05-91. «Годовой расход энергии системами отопления, вентиляции и кондиционирования» разработано Промстройпроектом (канд. техн. наук Б.В. Баркалов) при участии МИСИ им. В.В. Куйбышева (доктор техн. наук Ю.Я. Кувшинов) взамен раздела 15 пособия к СНиП 2.04.05-86 «Расчеты годовых расходов энергии системами вентиляции и кондиционирования», разработанного МИСИ им. В.В. Куйбышева, рассмотренное и утвержденное кафедрой Отопления и вентиляции, протокол № 12 от 6.02.1989г.

Пособие переработано и дополнено новыми материалами по расходу энергии системами отопления, предоставленными Ю.Я. Кувшиновым.

Пособие предназначено для специалистов в области отопления и вентиляции.

Рецензент доктор технических наук В.П. Титов

Редактор инженер Н.В. Агафонова

 

Годовые расходы теплоты и электроэнергии для систем вентиляции (СВ), кондиционирования воздуха (СКВ) и холода для СКВ рассчитываются для рабочей смены или части суток (далее смены) с последующим суммированием при работе систем в две или большее число смен.

1. Определяются средние параметры наружного воздуха за время работы систем в теплый и холодный периоды года:

а) температура, °С, и энтальпия, кДж/кг, наружного воздуха

t_т=t_ср,т+0,5A_тK₁K₂                                                                                            (1)

t_x=t_ср,x+0,5A_xK₁K₂                                                       (2)

J_т=J_cp,т+A_тK₁K₂                                                          (3)

J_х=J_cp,х+A_хK₁K₂                                                          (4)

где - t_ср,т, t_ср,x, J_cp,т, J_cp,х - средняя температура воздуха самого жаркого и холодного месяцев, определяемая по СНиП 2.01.01-82, и средняя энтальпия самого жаркого и холодного месяцев года, определяемая по таблице 1;

A_т, A_x, A_э,т, A_э,x - средняя амплитуда температуры, °С, и амплитуда энтальпии, кДж/кг, самого жаркого и холодного месяцев в году, определяемая для температуры по приложению 2 к СНиП 2.01.01-82, а для энтальпии по таблице 1;

K₁ - коэффициент, определяемый по таблице 2 в зависимости от продолжительности работы систем в течение суток;

K₂ - коэффициент, определяемый по таблице 2 в зависимости от времени, приходящегося на середину суточного периода работы системы.

б) средняя за время работы систем в году температура и энтальпия наружного воздуха:

t_г=t_ср,г+0,25(A_т+A_х)K₁K₂                                                  (5)

J_г=J_ср,г+0,5(A_э,т+A_э,х)K₁K₂                                                  (6)

где t_ср,г, J_ср,г - среднегодовая температура и энтальпия, определяемые соответственно по таблице СНиП 2.01.01-82 и по таблице 1;

A_т, A_x, A_э,т, A_э,x -амплитуды температуры и энтальпии, определяемые по п.п. "а";

K₁, K₂ – коэффициенты, определяемые по таблице 2.

2. Годовой расход теплоты на нагревание приточного воздуха для прямоточной СВ. работающей в одну смену, кДж/г:

Q=0,143nmcG_пDtM₁K₃K₄                                                  (7)

где n - число рабочих дней в неделе;

m - продолжительность смены, ч;

с - удельная теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/кг°С;

G_п - максимальный расход приточного воздуха, кг/ч; для СВ, работающей с переменным расходом за G_п принимается средний расход воздуха за холодный период года; для систем, работающих с рециркуляцией, кроме G_п учитывается минимальный расход наружного воздуха G, кг/ч, см. формулу (9);

Dt_к - разность температур воздуха до и после подогрева в самый холодный месяц года, определяемая по формулам:

а) для прямоточной СВ

Dt_к=t_п-t_х                                                                (8)

б) для СВ с применением рециркуляции

Dt_к=t_п-[t_рц(1-G/G_п)+t_хG/G_п]                                             (9)

t_х - температура наружного воздуха в холодный период года,°С, определяется по формуле (2);

t_п - средняя температура приточного воздуха в самый холодный период года;

t_рц - температура рециркулирующего воздуха в холодный период года;

G, G_п - расход наружного и приточного воздуха, кг/ч;

M₁ - длительность периода потребления теплоты воздухонагревателем СВ, суток;

M₁=182,5(Dt_к/Dt_к,г)^0,5                                                 (10)

Dt_к - по формуле (8) или (9);

Dt_к,г для прямоточной СВ

Dt_к=t_г-t_х                                                            (11)

Dt_к,г - Для СВ с рециркуляцией воздуха принимается как разность температур:

а) смеси рециркулирующего воздуха с наружным при среднегодовой температуре t_г;

б) смеси рециркулирующего воздуха с наружным при средней температуре самого холодного месяца t_х;

Dt_к,г определяется по формуле:

Dt_к,г=[t_рц(1-G/G_п)+t_гG/G_п]-[t_рц(1-G/G_п)+t_хG/G_п]=(t_г-t_х)G/G_п                  (12)

К₃ и К₄ - коэффициенты, определяемые по табл. 3 в зависимости от длительности периода потребления теплоты.

Число часов работы воздухонагревателя в течение года определяется по формуле:

N₁=0,143M₁nmK₃                                                    (13)

где M₁, n, m - как для формулы (7).

3. Годовой расход теплоты на первый подогрев воздуха для прямоточной СКВ и при применении рециркуляции:

Q=0,143nmG_пDJ_кM₂K₃K₄                                             (14)

где n, m, G_п, G, K₃, K₄ - как для формулы (7);

DJ_к - разность энтальпий воздуха в самый холодный месяц года, кДж/кг;

для прямоточной СКВ

DJ_к=J_ф,х-J_х                                                            (15)

для СКВ с применением первой рециркуляции

DJ_к=J_ф,х-[J_рц(l-G/G_n)+J_xG/G_n]                                          (16)

здесь J_ф,х - энтальпия воздуха на выходе из форсуносной камеры или воздухонагревателя в холодный период года, кДж/кг;

J_x - энтальпия воздуха на входе в воздухонагреватель в самый холодный месяц года;

J_рц - энтальпия рециркулирующего воздуха в самый холодный месяц года;

М₂=182,5(DJ_к/DJ_к,г)^0,5                                               (17)

DJ_к - по формуле (15) или (16);

DJ_к,г - среднегодовая разность энтальпий:

для прямоточной СКВ

DJ_к,г=J_г-J_x                                                            (18)

для СКВ с применением первой рециркуляции, аналогично формуле (12)

DJ_к,г=(J_г-J_c)G/G_п                                                      (19)

J_г - среднегодовая энтальпия наружного воздуха, определяется по формуле (6).

Число часов работы первого подогрева при односменной работе

N₂=0,143птМ₂К₃                                                    (20)

где п, т, М₂, К₃ - по предыдущему.

4. Годовой расход теплоты на второй подогрев для прямоточной СКВ и при применении рециркуляции:

Q₂=52mn[(G_п-G_рц,2)DJ_г-3,6Q_г,cp],                                            (21)

где: G_п - расход приточного воздуха, кг/ч;

G_рц,2 - расход воздуха помещения, поступающего на вторую рециркуляцию, кг/ч;

Q_г,cp - среднегодовые, средние за смену теплоизбытки (по полному теплу) обслуживаемого помещения в Вт;

DJ_г - среднегодовая разность энтальпий воздуха помещения и воздуха на выходе из форсуночной камеры или поверхностного воздухоохладителя в кДж/кг:

DJ_г=0,5(J_рц,т+J_рц,х-J_ф,т-J_ф,х)                                              (22)

где: J_рц,т, J_рц,х - энтальпия рециркулирующего воздуха помещения, соответственно для теплого и холодного периодов, кДж/кг;

J_ф,т, J_ф,х - энтальпия воздуха на выходе из оросительной камеры или поверхностного воздухоохладителя соответственно для теплого и холодного периода, кДж/кг.

Среднегодовые избытки теплоты Q_г,cp, Вт, следует определять расчетом при среднегодовых значениях параметров наружного климата, а при их отсутствии допустимо принимать величину Q_г,cp - средней между избытками теплоты в теплый и холодный периоды года. Если воздухонагреватели второго или зонального подогрева СКВ обслуживают несколько помещений, то величина Q_г,cp - определяется как сумма для всех обслуживаемых помещений.

5. Годовой расход холода прямоточной СКВ, кДж/г, определяется по формуле:

Q=0,143птG_пDJ_тМ₃К₃К₄                                                (23)

где: п, т, К₃, К₄ - как для формулы (7);

DJ_т=J_т-J_ф,т                                                            (24)

J_т - энтальпия воздуха самого жаркого месяца, определяемая по формуле (3);

J_ф,т энтальпия воздуха на выходе из форсуночной камеры или воздухоохладителя в теплый период года;

M₃ - длительность периода потребления холода за год, сут.:

M₃=182,5(DJ_т/DJ_т,г)^0,5                                                  (25)

где: DJ_т - по формуле (24);

DJ_т,г=J_т-J_г                                                             (26)

J_г - среднегодовая энтальпия наружного воздуха, определяемая по формуле (6).

Число часов потребления холода за год определяется по формуле

N₃=0,143пmМ₃К₃                                                  (27)

где: п, m, М₃, К₃ - по предыдущему.

6. Годовой расход холода для СКВ с первой рециркуляцией, кДж/г, определяется по формуле

Q_рц,1=Q-DQ_г,э                                                    (28)

где: Q - годовой расход прямоточной системы, определяемый по формуле (23);

DQ_г,э -годовая экономия холода, кДж/г, определяемая по формуле

DQ_г,э=0,143nm(G_п-G_рц)DJ_т,рцМ_рцK₃K₄                                     (29)

n, m, G_п, K₃, K₄ - по предыдущему;

DJ_т=J_т-J_рц                                                             (30)

J_рц - энтальпия воздуха, рециркулирующего в теплое время года;

M_рц - продолжительность периода работы СКВ с первой рециркуляцией, определяется по формуле (25), при DJ_т =DJ_т,рц

G_рц - расход рециркулируемого воздуха, кг/ч.

7. Годовой расход холода для СКВ со второй рециркуляцией, кДж/г:

Q_рц,2=(1-G₂/G_п)Q,                                                    (31)

где: Q - годовой расход холода по формуле (23);

G₂ - расход воздуха на вторую рециркуляцию, кг/ч;

G_п - расход приточного воздуха, кг/ч.

8. Годовой расход теплоты на отопление зависит от вида регулирования и тепловой мощности системы.

При отпуске теплоты на отопление по графику централизованного качественного регулирования годовой расход теплоты на отопление определяется средней температурой отопительного периода и его продолжительностью.

При автоматическом регулировании отопления каждого помещения следует учитывать как теплопотери, так и теплопоступления в помещение.

а) суммарная тепловая нагрузка на систему отопления помещения, Q_co Вт, слагается из теплопотерь через наружные ограждения, потерь от инфильтрации и поступлении теплоты солнечной радиации и от внутренних источников рассчитывается для трех месяцев года: января Q_I, апреля Q_IV и октября Q_X. На основании этих величин определяются:

продолжительность отопительного периода в сутках

Z=183[Q_I/(Q_I-Q_co,г)]^0,5                                                 (32)

годовой расход теплоты, Вт-часов при автоматическом регулировании

Q_от,г=116m[Q₁/(Q₁-Q_co,г)]^0,5                                            (33)

среднегодовая мощность системы, Вт

Q_co,г=0,5(Q_IV+Q_X)                                                     (34)

б) тепловая нагрузка на систему отопления от помещения рассчитывается по среднемесячным потерям и поступлениям теплоты, Вт:

при круглосуточной работе

Q_co=Q_п-Q_s-Q_p-Q_b                                                     (35)

при работе т часов в сутки

Q_co=1/h_c(Q_п-Q_s3h_sQ_ph_p-Q_вh_в)                                        (36)

где: Q_п - теплопотери через наружные ограждения за счет разности температур и инфильтрации, Вт;

Q_s и Q_р - поступления теплоты от прямой или рассеянной радиации, Вт, определяемые по формулам (43) и (44);

Q_в - среднесуточные поступления теплоты от внутренних источников, Вт;

h_c - коэффициент общей тепловой нагрузки на систему

h_c=m/24+(K_пт/ΣA_i)[(0,5-0,04m/24]ρ_c+0,1-0,01m]                             (37)

h_s,р - коэффициент нагрузки от прямой или рассеянной радиации

h_s,р=1+(K_пт/ΣA_i)(K_и/m-0,13)                                               (38)

h_в - коэффициент поступлений теплоты от оборудования

h_в=1+(K_пт/ΣA_i)[(12/m-0,04)/ρ_c+2,4/m-0,24]                                (39)

где:

K_пт=K₁A₁+К₂А₂+…+К_пA_п                                                  (40)

K_пт - показатель теплопередачи помещения Вт/(°С×м²), равен сумме произведений коэффициентов теплопередачи на площади наружных ограждений и тех внутренних ограждений, которые отделяют данное помещение от других помещений с температурой на 3°С и более отличающуюся от температуры данного помещения;

ΣA_i=A₁+A₂+…+А_n - сумма, площадей всех поверхностей ограждений данного помещения, обращенных внутрь этого помещения, м²;

ρ_c - доля тепловых потоков, вносимых в помещение конвективными струями, принимается по табл. 4;

К_и=К_кон-К_нач;                                                           (41)

коэффициент использования солнечной радиации для отопления помещения; К_кон и К_нач - определяются но табл.5, для конца и начала части суток, когда работает отопление;

в) среднемесячные теплопотери через наружные ограждения теплопередачей рассчитываются относительно средней условной температуры

t_y=t_см+ρ(S_гoK_s+Р_гоК_р)/α_н                                               (42)

где: t_см - среднемесячная температура, наружного воздуха, °С, определяемая по СНиП 2.01.01-82;

S_гo - среднемесячная интенсивность прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность, Вт/м², определяемая по табл. 6;

Р_го - среднемесячная интенсивность рассеянной солнечной радиации на горизонтальную поверхность, Вт/м², определяемая по табл. 6;

K_s, К_р - коэффициенты для пересчета среднемесячной интенсивности солнечной радиации с горизонтальной на вертикальную поверхность, K_s - по табл. 7; К_р=0,7;

ρ - коэффициент поглощения теплоты солнечной радиации поверхностью стен и перекрытий; определяется по приложению 7 к СНиП II-3-79**;

α_н - коэффициент теплообмена на наружной поверхности, Вт/м²°С, определяемый по табл. 6* СНиП II-3-79**.

Среднемесячные потери теплоты от инфильтрации рассчитываются по СНиП 2.01.05-91 с применением среднемесячной температуры наружного воздуха и среднемесячной скорости ветра, приведенных в СНиП 2.01.01-82.

Среднесуточный тепловой поток от прямой Q_s и рассеянной Q_p солнечной радиации, поступающей через окна

Q_s=S_гK_sβ₁β₂β₃A_oк,                                                      (43)

Q_p=0,74Р_гK_гβ₃A_oк                                                      (44)

где: β₁β₂β₃ - коэффициенты: проникания радиации в помещение, определяемый по табл. 8; затенения, определяемый по формуле

                                        (45)

и теплопроникания солнцезащитных устройств по приложению 8 к СНиП II-3-79**

К_s, К_г - по предыдущему;

A_oк - площадь оконных проемов, м².

 и α - высота стояния и азимут солнца, град, определяемые по табл. 9;

 и  - относительные размеры затеняющего выступа по рис.1 по отношению к высоте окна и по отношению к ширине окна.

9. Годовой расход электрической энергии на перемещение воздуха системами вентиляции и кондиционирования воздуха, кВт часов в год, определяется по формуле

N_j=52nmN_l                                                               (46)

n и m - число часов работы в смену и число рабочих дней в неделе. N_l - мощность, расходуемая СВ и СКВ, кВт.

10. Расчет расходов тепловой и электрической энергии рекомендуется производить, используя "Программу для расчета эксплуатационных показателей работы центральных СКВ при вариантном проектировании" "АСЕ".

Программное средство хранится в МОФАП ЦНИИпроекта шифр: N 589.249 9947.14330-01, разработчики: Латгипропром Госстроя Латвийской ССР, МИСИ им. В. В. Куйбышева, Рижский политехнический институт и ГПИ СантехНИИпроект.

11. Примеры расчетов

Пример 1. Определить годовой расход теплоты для прямоточной и рециркуляционной систем приточной вентиляции цеха, работающего в две смены 5 дней в неделю в Москве. Продолжительность каждой смены 8 часов, первая смена с 7 до 15 часов, вторая с 15 до 23 часов. Расход приточного воздуха 12000 кг/ч при минимальном расходе наружного воздуха 7000 кг/ч. Температура воздуха в помещении 18°С, температура приточного воздуха 13°С.

Решение. По СНиП 2.01.01-82 среднегодовая температура наружного воздуха в Москве t_ср,г=3,8°С, самого холодного месяца t_ср,х=-10,2°С, средняя амплитуда самого холодного месяца А_х=6,2°С.

Середина первой смены приходится на 0,5(7+15)=11 ч, а второй 0,5(15+23)=19 ч. Для обеих смен по табл.2 находим одинаковые коэффициенты: для продолжительности смены K₁=0,83 и для середины смены К₂=0,5(0,26+0,71)@0,5. Следовательно, расходы теплоты для обеих смен будут одинаковые.

1. Расход теплоты для прямоточной СВ за 1 смену определяем по формуле (7):

Q=0,143×5×8×1,005×12000×Dt_kM₁K₃K₄

где: Dt_k по формуле (8) Dt_k = 13 -(-8,9) = 21,9°С, при этом t_x по формуле (2) t_x=-10,2+0,5×6,2×0,83×0,5=-8, 9°С; по формуле (10) - длительность периода потребления теплоты М₁=182,5[21,9/(5,5-(-8,9))]^0,5=225 суток; здесь по формуле (5) t_г=3,8+0,25(10,4+6,2)×0,83×0,5=5,5°С. При этих условиях Q=68983,2×21,9×225×1,06×0,62=223,4 10⁶=223,4 гДж/г; здесь по таблице 3 К₃=1,06 и К₄=0,62

Число часов работы воздухонагревателя в течение года по формуле (13)

N₁=0,143×225×5×8×1,06=1364 ч/г

2. Расход теплоты для этой системы с применением рециркуляции при отношении минимального расхода наружного воздуха к общему расходу приточного воздуха 7000/12000=7/12, по формуле (7) и предыдущим расчетам

Q=68983,2×Dt_kM₁K₃K₄

где по формуле (9) Dt_k=13-[18(1-7/12)+(-8,9×7/12)]=10,7°.

Среднегодовая разность температур по формуле (12), при i_г=5,5° и t_x=-8,9°С; Dt_к,г=(5,5+8,9)7/12=8,4°С; тогда по формуле (10)

M₁=182,5(10,7/8,4)^0,5=206 суток.

Расход теплоты по формуле (7) составит при односменной работе

Q=68983,2×10,7×206×1,03×0,63=98,7гДж/г.

Число часов работы воздухонагревателя в течение года по формуле (13) равно N_j=0,143×206×5×8×1,03=1214 ч/г

3. Годовой расход теплоты системой за 2 смены соответственно составит: для прямоточной 223,4×2=446,8 гДж/г и системы с использованием рециркуляции 98,7×2=197,4 гДж/г.

4. Число часов работы воздухонагревателя за 2 смены будет соответственно 1364×2=2728 ч и 1214×2=2428 ч.

Пример 2. Определить годовые расходы теплоты, холода и электроэнергии центральной СКВ, работающей 5 дней в неделю по 9 часов в сутки с 8 до 17 часов в Ташкенте. Расход воздуха 12000 кг/ч, минимальный расход наружного воздуха 7000 кг/ч.

Средняя энтальпия воздуха в помещении в холодный период J_ср,х=40 кДж/кг, в теплый период J_ср,т=52 кДж/кг, энтальпия воздуха на выходе из форсуночной камеры в холодный период J_ф,х=25 кДж/кг и в теплый период J_ф,т=35 кДж/кг. Среднегодовые избытки теплоты Q_г,ср=32500 Вт. Мощность, потребляемая электродвигателями приточного вентилятора, 2 кВт, и рециркуляционного 1 кВт.

Решение. По табл.1 для Ташкента среднее значение энтальпии наружного воздуха самого холодного месяца J_cp,x=6 кДж/кг, амплитуда этой энтальпии А_э,х=4,8 кДж/кг. Энтальпия самого жаркого месяца J_cp,т=51,3 кДж/кг и амплитуда А_э,т=5,9 кДж/кг. Среднегодовая энтальпия J_cp,г=27,7 кДж/кг.

Для середины рабочего времени 0,5(8+17)=12,5 ч по табл. 2 К₁=0,79 и К₂=0,78.

Средняя за время работы системы энтальпия наружного воздуха для самого холодного месяца по формуле (4) J_x=6+4,8×0,79×0,78=9 кДж/кг для самого жаркого месяца J_т=51,3+5,9×0,79×0,78=54,9 кДж/кг. Средняя годовая энтальпия по формуле (6) J_г=27,7+0,5(5,9+4,8)×0,79×0,78=31 кДж/кг.

1. Расход теплоты на первый подогрев для прямоточной СКВ по формуле (14) равен:

Q=0,143×5×9×12000(25-9)156×0,98×0,65=122,8×10⁶=122,8гДж/г,

где по формуле (17) M₂=182,5[(25-9)/(31-9)]^0,5=156 суток; К₃=0,98; К₄=0,65 по табл. 3.

2. Число часов работы первого подогрева по формуле (20)

N₂=0,143×5×9×156×0,98=984 ч/г.

3. Расход теплоты для СКВ, работающей с первой рециркуляцией, по формуле (14) и по табл. 3, где К₃=0,92 и К₄=0,65:

Q=0,143×5×9×12000×3,08×89,5×0,92×0,65=12,7 гДж/г,

где, по формуле (16) DJ_k=25-[40(1-7/12)+9×7/12]=3,08 кДж/кг; а М₂ по формуле (17) равна:

М₂=182,5[]^0,5=89,5 суток.

Экономия теплоты за счет рециркуляции: 122,8-12,7= 110,1 гДж/г. Число часов работы первого подогрева по формуле (20).

N₂=0,143×5×9×89,5×0,92=530 ч/г.

4. Годовой расход теплоты на второй подогрев для СКВ прямоточной и с рециркуляцией по формуле (21) с учетом среднегодовых избытков теплоты в помещении 32500 Вт:

Q=52×5×9(12000×16-3,6×32500)=176 гДж/г,

здесь среднегодовая разность энтальпий по формуле (22):

DJ_г=0,5(52+40-35-25)=16 кДж/кг.

5. Годовой расход холода по формуле (23) и табл. 3 для прямоточной СКВ:

Q=0,143×5×9×12000(54,9-35)167×0,98×0,65=163гДж/г,

где: М₃=182,5[(54,9-35)/(54,9-31)]^0,5=167 суток.

Число часов потребления холода по формуле (27).

N₃=0,143-5×9×167×0,98=1053 ч.

6. Годовой расход холода при работе с первой рециркуляцией по формуле (28).

Q_рц,1=163-3,5=159,5гДж/г,

где : DQ_г,э определена по формуле (29)

DQ_г,э=0,143×5×9(12-7)10³(54,9-52)64×0,91×0,65=3,5 гДж/г,

при М₃, определенной по формуле (25) и DJ_т=DJ_т,г:

М₃=182,5[(54,9-52)/(54,9-31)]^0,5=64 сут.

К₃=0,91; К₄=0,65 по табл. 3.

7. Годовой расход электроэнергии по формуле (46)

N=52×5×9(2+1)=7020 кВт часов/г.

Пример 3. Определить годовой расход теплоты на отопление помещения общественного здания в Москве (56 гр.с.ш.) при круглосуточной работе конвекторной системы отопления и индивидуальном автоматическом регулировании температуры помещения, имеющего стены А = 24м² с коэффициентом теплопередачи К=1,17Вт/(м²×°С, окна А=30м², К=3,3 Вт/(м²×°С), пол и потолок площадью по А=144т², внутренние стены А=162м². Средние за сутки внутренние тепловыделения 1238 Вт, при доле конвективной составляющей rl=0,63.

Окно расположено на ЮЗ фасаде, относительные размеры затеняющего выступа окна (по рис.1) =0,05, =0,1. Расход инфильтрующегося воздуха через окно в январе G_п=8,2 кг/м²ч, в октябре G_п=5,4, в апреле G_п=5,4. Температура воздуха в помещении 22°С.

Решение. По СНиП 2.01.01-82 среднемесячная температура наружного воздуха в январе t_н=-10,3, апреле 3,7, октябре -4,1. По табл. 6 для Москвы в январе S_г=1 Вт/м², r_г=15, в апреле S_г=49, r_г=63, в октябре S_г=14, r_г=28. По табл.7 коэффициенты пересчета прямой радиации для Юго-Запада в январе k_s=2,6, в апреле k_s=0,74, в октябре k_s=1,83. По табл. 8 коэффициенты пропускания прямой радиации в январе b₁=0,84, в апреле b₁=0,85, в октябре b₁=0,83.

Коэффициенты по СНиП II-33-79**: а) теплообмена на наружной поверхности стены a_н=23 Bт/м²°C; б) поглощения солнечной радиации r=0,7; в) солнцезащиты b₃=0,9.

Средняя условная температура наружной среды t_y для наружной стены по формуле (42):

январь -10,3+0,7(1×2,6+0,7×15)/23=-9,9

апрель 3,7+0,7(49×0,74+63×0,7)/23=6,1

октябрь -4,1+0,7(14×1,83+0,7×28)/23=-2,7

Средние месячные теплопотери Q_п, Вт, через наружные ограждения за счет разности температур:

январь 1,17×24(22+9,9)+3,3×30(22+10,3)=4093;

апрель 1,17×24(22-6,1)+3,3×30(22-3,7)=2258;

октябрь 1,17×24(22+2,7)+3,3×30(22+4,1)=3277 Вт.

Коэффициенты затенения окон b₂ по формуле (45) и табл. 9:

январь (1-0,05tan50)(l-0,1tan14/cos50)=0,9;

апрель (1-0,05tan60)(1-0,1tan34/cos60)=0,79;

октябрь (1-0,05tan54)(l-0,1tan36/cos54)=0,82.

Теплопоступления Q_s, Вт, от прямой солнечной радиации по формуле (43):

январь 1×2,6×0,84×0,90×0,90×30=53;

апрель 49×0,74×0,85×0,79×0,90×30=657;

октябрь 14×1,83×0,84×0,82×0,90×30=476.

Теплопоступления от рассеянной солнечной радиации Q_p, Вт, по формуле (43):

январь 0,74×15×0,7×0,90×30=210;

апрель 0,74×63×0,7×0,90×30=881;

октябрь 0,74×285×0,7×0,90×30=392.

Теплопотери от инфильтрации через окна Q_и, Вт:

январь 0,28×8,2×1×30(22+10,3)=2224;

апрель 0,28×5,4×1×30(22-3,7)=830;

октябрь 0,28×5,4×1×30(22-4,1)=812.

Тепловая нагрузка Q_co, Вт, на систему отопления по формуле (35):

январь 4093+2224-1238-53-210=4816 Вт;

апрель 2219+812-1238-476-392=925 Вт;

октябрь 3277+830-1238-657-881=1331 Вт.

Среднегодовая тепловая мощность системы отопления по формуле (34):

Q_co,г=0,5(925+1331)=1128 Вт.

Продолжительность отопительного периода при автоматическом регулировании тепловой мощности по формуле (32)

DZ_oп=183[4816/(4816-1128)]^0,5=209 суток.

Годовой расход теплоты на отопление при автоматическом регулировании тепловой мощности по формуле (33)

Q_oт,г=116×24×4816[4816/(4816-1128)]^0,5=15,3×10³ кВт×ч.

Годовой расход теплоты на отопление при централизованном регулировании и средней температуре отопительного периода t_оп=-3,7, при продолжительности отопительного периода Z=209 сут.

Q_oт,г=116-24×209(22+3,7)=15,0×10³ кВт×ч.

Пример 4. Определить годовой расход теплоты на отопление для условий примера 3 при работе системы с 7 до 16 ч (по истинному времени).

Решение. По табл. 4 доля конвективной теплоотдачи системы отопления r_с=0,85. По табл. 5 коэффициенты использования прямой солнечной радиации для начала рабочего времени К_нач=-0,08, для конца работы К_кон=-0,62, для рассеянной солнечной радиации К_нач=-0,8, К_кон=0,39.

Величина показателя теплопередачи помещения в формулах (37)-(39) К_пт=1,17×24+3,3×30=127 Вт/°С, SА_i=24+33+144+144+162=507м², продолжительность рабочего времени т=16-7=9 ч.

Коэффициент h_с по формуле (37)

9/24+[(0,5-0,04×9/24)0,85+0,1-0,01×9]=0,48.

Коэффициент h_b по формуле (39)

1+[(12/9-0,04)0,63+2,4/9-0,24]=1,21.

Коэффициент h_s по формуле (38)

1+[(-0,62+0,08)/9-0,13]=0,96.

Коэффициентh_р по формуле (38)

1+[(0,39+0,8)/9-0,13]@1.

Тепловая нагрузка Q_со, Вт, на систему отопления по формуле (36)

- для января (4093-2224)/0,48-1238×1,16/0,48-53×0,96/0,48-210×1/0,48=9500 Вт;

- для апреля (2258+830)/0,48-1238×1,16/0,48-657×0,96/0,48-881×1/0,48=260 Вт;

- для октября (3277+812)/0,48-1238×1,16/0,48-476×0,96/0,46-392×1/0,48=3760 Вт.

Среднегодовая тепловая нагрузка на систему по формуле (34)

Q_со,г=0,5(3760+360)=1960 Вт.

Продолжительность отопительного периода по формуле (32)

Z=183[9500/(9500-1960)]^0,5=205 суток.

Годовой расход теплоты по формуле (33):

Q_от,г=116×9×9500[9500/(9500-1960]^0,5=11,13×10³кВт×ч.

Из приведенных расчетов видно, что при периодическом действии системы отопления годовой расход теплоты на отопление оказывается меньше, чем при круглосуточной ее работе. Однако при периодическом действии системы значительно понижается температура воздуха в нерабочее время, что требует отопления и в нерабочее время.

Таблица 1

Характеристики годового хода энтальпии наружного воздуха

Таблица 2

Значения коэффициентов: К₁ - для продолжительности работы в ч и К₂ - для времени середины продолжительности работы

Таблица 3

Значения коэффициентов К₃ и К₄ для определения продолжительности периода потребления теплоты или холода в сутках

* и менее суток

Таблица 4

Доля конвективной составляющей тепловых потоков р_с

Таблица 5

Коэффициенты DК_н=К_нач-К_кон использования солнечной радиации для отопления

Примечания: 1. Для рассеянной радиации коэффициенты принимаются равными коэффициентам для горизонтальной поверхности.

2. Время - солнечное.

Пример. Время начала рабочей смены 9 ч и окончания 17 ч гражданского времени, которое по Постановлению правительства на 1 час позже солнечного времени (возможны варианты). Определить коэффициент использования солнечной радиации К для окна на ЮЗ фасаде. По формуле (41) DК_н=К_нач-К_кон=К₁₆-К₈=-0,62-(-0,3)=-0,31, для прямой радиации и DК_н=К₁₆-К₈=0,39-(-0,97)=1,36. В среднем в 1 час для прямой DК_и/8=-0,32/8=-0,04; DК_и=1,36/8=0,17.

Таблица 6

Таблица 7

Коэффициенты пересчета интенсивности прямой солнечной радиации k_s с горизонтальной поверхности на вертикальную

Таблица 8

Коэффициенты проникания солнечной радиации b₁ в помещение

Таблица 9

Высота стояния h и азимут a солнца

Pиc. 1 Для определения относительных размеров затеняющих плоскостей

а) специальных солнцезащитных плоскостей

б) затенение оконным откосом

1 - план; 2 - разрез г; =h/H; =l/L.