Классификация тепловых нагрузок

В системах централизованного теплоснабжения по тепловым сетям подается теплота различным тепловым потребителям. Тепловую нагрузку по характеру протекания по времени можно разделить на сезонную и круглогодичную.

Изменения сезонной нагрузки зависят главным образом от климатических условий – температуры наружного воздуха, его влажности, направления и скорости ветра, солнечной радиации и т.п. Основную роль играет изменение температуры наружного воздуха. Сезонная нагрузка имеет сравнительно постоянный суточный график и переменный годовой. К сезонной тепловой нагрузке относятся отопление, вентиляция (зимние нагрузки), кондиционирование воздуха (летняя нагрузка).

К круглогодичной нагрузке относятся технологическая нагрузка и горячее водоснабжение (ГВС). График технологической нагрузки зависит от профиля производственных предприятий и режима их работы, а график нагрузки ГВС - от благоустройства жилых и общественных зданий, состава населения и распорядка его рабочего дня, режима работы коммунальных предприятий. Эти нагрузки имеют переменный суточный график. Технологическая и нагрузка ГВС слабо зависят от времени года.

При проектировании и разработке режима эксплуатации систем централизованного теплоснабжения заключается в определении значений и характера тепловых нагрузок.

Сезонная нагрузка

Цель отопления – поддержание температуры внутреннего воздуха в помещении на заданном уровне. Для этого необходимо сохранение равновесия между тепловыми потерями здания и теплопритоком.

Q = Q_T + Q_И = Q_О + Q_TВ (24)

где – суммарные тепловые потери здания;

- теплопотери теплопередачей через наружные ограждения;

- теплопотери инфильтрацией из-за поступления в помещение через неплотности наружных ограждений холодного воздуха;

- подвод теплоты в здание через отопительную систему;

- внутренние тепловыделения.

Тепловые потери здания определяют по формуле:

(25)

где – коэффициент инфильтрации, представляющий собой отношение теплопотерь инфильтрацией к теплопотерям теплопередачей через наружные ограждения.

Источником внутренних тепловыделений в жилых зданиях обычно являются люди, приборы для приготовления пищи, осветительные приборы. Источник внутренних тепловыделений в промышленных зданиях – тепловые и силовые установки и механизмы (печи, сушила, двигатели и др.) различного рода.

Теплопотери теплопередачей через наружные ограждения, Дж/с, определяются:

(26)

где – площадь поверхности отдельных наружных ограждений, м²;

– коэффициент теплопередачи наружных ограждений, Вт/(м²К);

- разность температур воздуха с внутренней и наружной сторон ограждающих конструкций, ⁰С.

Теплопотери путем теплопередачи через наружные ограждения здания:

(27)

а полные теплопотери с учетом инфильтрации:

(28)

Для жилых и общественных зданий при правильной эксплуатации максимальный коэффициент инфильтрации составляет 3 – 6 %, для промышленных зданий – 25 – 30 %.

Вентиляция. Расход теплоты на вентиляцию предприятий, а также общественных зданий и культурных учреждений составляет значительную долю суммарного теплопотребления объекта. В производственных предприятиях расход теплоты на вентиляцию превышает расход тепла на отопление.

Расход теплоты на вентиляцию определяется по формуле, Дж/с:

(29)

где - кратность обмена воздуха, 1/с;

– вентилируемый объем здания, м³;

- объемная теплоемкость воздуха, 1,26 кДж/(м³К);

- температура нагретого воздуха, подаваемого в помещение, ⁰С;

- температура наружного воздуха, ⁰С.

Для удобства расчета используют формулу:

(30)

где - удельный расход теплоты на вентиляцию;

- наружный объем вентилируемого здания;

- усредненная внутренняя температура, ⁰С.