Jak vypočítat tepelnou zátěž pro větrání?

2.2.1. Potřeba tepla pro větrání budov se počítá, pokud mají větrací systémy s mechanickým pohonem. Výpočty by měly být provedeny v souladu s požadavky SNiP 2.04.05-91* [4].

2.2.2. U obytných a veřejných budov s přirozenou výměnou vzduchu se při návrhu otopných soustav zohledňuje množství tepla potřebného k ohřevu vzduchu. Rychlost výměny vzduchu při přirozeném větrání pro obytné a některé veřejné budovy je uvedena v tabulce. 16 ÷ 18 Adj. 1.

2.2.3. Pokud existuje návrh větrání budovy a instalované zařízení odpovídá návrhu, bere se maximální tepelný tok pro větrání podle projektových údajů.

Pokud existuje standardní návrh větrání budovy postavené podle standardního návrhu, spotřeba tepla pro konkrétní budovu, W [kcal h], se přepočítá pomocí vzorce:

Q_оv = Q m _оv (t_i – t_о) / (t_i m – t_о m ), (2.32)

kde Q m _оv – návrhový maximální tepelný tok pro větrání podle standardního provedení, W [kcal/h];

t_i, t_i m – průměrná teplota vnitřního vzduchu větraných místností budovy, °C, respektive pro konkrétní budovu a podle standardního provedení;

t_о, t_о m – výpočtová teplota venkovního vzduchu pro návrh vytápění, °C, resp. pro konkrétní objekt a podle standardního návrhu.

2.2.4. Pokud neexistuje návrh pro větranou budovu, odhadovaná spotřeba tepla na větrání, W [kcal/h], se určí pomocí vzorce pro agregované výpočty:

kde V_н – objem budovy podle vnějšího měření, m 3;

q_v – specifické ventilační charakteristiky budovy, W/(m 3 °C) [kcal/(h m 3 °C)], bráno výpočtem; při absenci údajů z tabulky. 6 pro veřejné budovy a podle tabulky. 7 – pro podniky (příloha) 1).

2.2.5. Doba provozu ventilačního systému během dne se bere v závislosti na účelu a provozním režimu institucí a organizací, ale ne více než celkový počet hodin jejich provozu za den.

Při absenci údajů se předpokládá doba trvání ventilace v hotelech 16 hodin.

2.2.6. Pokud jsou v jedné budově prostory pro různé účely, lišící se specifickými charakteristikami větrání, pak se výpočtová spotřeba tepla na větrání stanoví samostatně pro každou část budovy a sečte se.

2.2.7. Množství tepla, kJ [kcal], potřebné k větrání budovy během zúčtovacího období, se určuje podle vzorce:

kde t_m – průměrná teplota venkovního vzduchu za zúčtovací období, °C;

n_v – průměrný počet provozních hodin ventilačního systému během dne;

Z_v – doba provozu ventilačního systému za zúčtovací období.

V agregovaných výpočtech lze množství tepla za výpočtové období kJ [kcal] určit poměrem:

Q_v = 3,6V_Нq_v (t_i – t_m)n_vZ_v; (dva)

[Q_v = V_Нq_v (t_i – t_m)n_vZ_v]. (2.35a)

2.2.8. Obecně platí, že při celkovém větrání se výpočet výměny vzduchu v místnosti stanoví z podmínek ředění vzduchu v místnostech obsahujících zvýšenou koncentraci škodlivých látek na přípustné koncentrace regulované normami SNiP 2.04.05-91* nebo příslušné sanitární a hygienické normy.

Při uvolnění přebytečného tepla v místnosti dochází k požadovanému proudění vzduchu G_v, kg/h, se určuje podle vzorce:

kde Q_chata – přebytečný tepelný tok v místnosti, W [kcal/h];

t_uh – teplota vzduchu opouštějícího místnost, °C;

t_пр – teplota přiváděného vzduchu, °C;

c – měrná tepelná kapacita vzduchu rovná 1 kJ/(kg °C) [0,24 kcal/kg °C)].

Teplota vzduchu opouštějícího místnost je určena vzorcem:

t_uh = t_rz + K_t (H – 2), (2.37)

kde t_rz – předpokládá se, že teplota vzduchu v pracovním prostoru, °C, je o 3–5 °C vyšší než teplota venkovního vzduchu;

K_t – koeficient nárůstu teploty vzduchu po výšce místnosti se považuje za 1 – 1,5 v závislosti na výšce místnosti a úrovni vývinu tepla;

H – svislá vzdálenost od podlahy ke středu přepážek výfuku, m;

2 – výška pracovní plochy, m.

Při uvolňování nadměrného množství plynů v místnosti dochází k požadovanému proudění vzduchu L_v, kg/h, se určuje podle vzorce:

kde G_г – množství plynů uvolněných v místnosti, mg/h;

x₁ – přípustná koncentrace plynů, mg/m3;

x₂ – koncentrace plynů ve venkovním vzduchu, mg/m3.

Když se v místnosti uvolní přebytečná vlhkost, požadovaný proud vzduchu L_v, kg/h, se určuje podle vzorce:

kde G_в – množství vodní páry uvolněné v místnosti, g/h;

d₂ – vlhkost vzduchu opouštějícího místnost, g/kg, suchý vzduch;

d₁ – vlhkost venkovního vzduchu, g/kg, suchý vzduch.

Když se v místnosti uvolňuje prach, požadovaný průtok vzduchu L_v, kg/h, se určuje podle vzorce:

kde G_п – množství prachu uvolněného v místnosti, mg/h;

s₂ – přípustná koncentrace prachu, mg/m3;

s₁ – koncentrace prachu ve venkovním vzduchu, mg/m3.

Maximální tepelný tok Q_оv, W [kcal/h], potřebné k ohřevu odváděného vzduchu obsahujícího škodliviny z místnosti, se určuje podle vzorce:

Q_оv = 0,28L_vc_v (t_i – t_о); (2.41)

[Q_оv = L_vc_v (t_i – t_о)], (2.41a)

kde L_v – hmotnost ohřátého vzduchu, kg/h, se bere výpočtem;

c_v – měrná tepelná kapacita vzduchu rovná 1 kJ/(kg °C) [0,24 kcal/(kg °C)];

t_i, t_о – teplota vnitřního a venkovního vzduchu pro výpočty vytápění, °C; v přítomnosti ohřívačů, respektive teplotu na výstupu a vstupu do ohřívače.

2.2.9. Maximální tepelný tok (tepelný výkon) tepelné clony, W (kcal/h), je určen vzorcem:

kde L_з – množství vzduchu přiváděného clonou (při absenci mechanického přívodu a odvodu v místnosti nebo jejich vyvážení), kg/h;

c_з – měrná tepelná kapacita vzduchu při průměrné teplotě vzduchu opouštějícího tepelnou clonu se předpokládá 1,21 kJ/(m 3 °C) [0,29 kcal/(m 3 °C)];

t_з – teplota vzduchu přiváděného tepelnou clonou, °C;

t_о – návrhová teplota venkovního vzduchu pro návrh vytápění, °C, se bere podle [2].

Množství vzduchu dodávaného závěsem L_з, kg/s, [8]:

L_з = 1,42qμ_прF_пр (2.43)

kde: q = L_з/L_пр – poměr proudu vzduchu dodávaného clonou k proudu vzduchu procházejícího otvorem; u clon s horizontálním přívodem vzduchu se předpokládá 0,6 – 0,7;

μ_пр – součinitel proudění, u clon s horizontálním prouděním se předpokládá 0,25 – 0,3;

F_пр – plocha otvoru, m2;

∆р – rozdíl tlaku vzduchu vně a uvnitř místnosti v úrovni otvoru vybaveného clonou, Pa;

ρ_cm – hustota směsi vzduchové clony a venkovního vzduchu kg/m 3 při teplotě směsi se bere podle tabulky. 19 Adj. 1.

Vypočítaný rozdíl tlaku vzduchu je určen vztahem:

∆р = 0,5h_пр (ρ_н – ρ_в)g(2.44)

kde h_пр – výška otevření, m;

ρ_н, ρ_в – hustota venkovního vzduchu, resp. vnitřního vzduchu, kg/m 3 podle tabulky. 19 Adj. 1;

g – zrychlení volného pádu 9,8 m/s 2 .

Teplota vzduchu t_з, dodávaný závěsem do dveří, by neměl překročit 50 ° C u vnějších dveří a 70 ° C u bran podniků a technologických otvorů a je určen vzorcem:

kde t_cm – předpokládá se, že teplota směsi vzduchu procházející otevřeným otvorem je rovna teplotě vnitřního vzduchu v místnosti; pro předsíň, schodiště obytného domu +16 °C [1];

t_о – návrhová teplota venkovního vzduchu, °C;

Q“/Q_оmaxi – poměr množství tepla ztraceného vzduchem odcházejícím otevřeným otvorem ven k tepelnému výkonu clony se bere podle tabulky. 20 Adj. 1.

Rychlost výstupu vzduchu z trhlin nebo otvorů tepelných clon by neměla překročit 8 m/s u venkovních dveří a 25 m/s u vrat a technologických otvorů [4].

2.2.10. Množství tepla Q_з, kJ [kcal], potřebný pro návrhovou dobu provozu tepelné clony je určen vzorcem:

kde t_m – průměrná teplota venkovního vzduchu za zúčtovací období, °C;

n_з – počet provozních hodin tepelné clony za den;

Z_з – doba provozu tepelné clony v zúčtovacím období, dny.

2.2.11. Průtok chladicí kapaliny z topné sítě pro ventilaci G_v, kg/h, se určuje podle vzorce:

kde Q_оv – odhadovaná hodinová spotřeba tepla na větrání, W (kcal/h);

τ₁, t₂ – vypočtená teplota chladiva podle teplotního plánu dodávky tepla v přívodním a vratném potrubí topné sítě, °C;

c – měrná tepelná kapacita vody, předpokládaná 4,187 kJ/(kg °C) [1 kcal/(kg °C)].

2.2.12. Příklady výpočtů.

příklad 1. Určete roční množství tepla potřebné pro větrání kina umístěného v samostatné budově o objemu 8000 m 3 . Nejsou k dispozici žádné konstrukční údaje.

Předpokládaná teplota venkovního vzduchu je -25 °C, průměrná teplota venkovního vzduchu v topném období je -3,4 °C, doba topného období je 182 dní. Doba provozu ventilačního systému za den je 16 hodin.

Výpočet provádíme pomocí agregovaných dat pomocí vzorce (2.33)

1. Určete hodnotu měrné ventilační charakteristiky podle tabulky. 6 Adj. 1: q_v = 0,454 W/(m3 °C).

Průměrnou vnitřní teplotu vzduchu pro kino zjistíme pomocí tabulky. 1 Adj. 1 rovných 14 °C.

2. Určete maximální tepelný tok pro větrání pomocí vzorce (2.33):

Q_оv = 3,6 × 8000 × 0,454[14 – (-25)] = 141648 W (121795,4 kcal/h).

3. Určete roční množství tepla potřebného pro větrání pomocí vzorce (2.34):

Q_v = 3,6 × 141648 × 16 × 182 × 10-6 = 700,6 GJ (167,3 Gcal).

Exиopatření 2. Určete maximální tepelný tok pro odstranění oxidu uhličitého z haly pro 1000 lidí. Teplota vzduchu v hale je 20 °C. Předpokládaná teplota venkovního vzduchu pro vytápění je -25 °C.

Počáteční obsah oxidu uhličitého ve vzduchu je x₂ = 0,5 l/m3.

Emise oxidu uhličitého jedné osoby v klidu je v_х = 23 l/h. Maximální přípustný obsah oxidu uhličitého v místnosti x₁ = 1,5 l/m3.

1. Určete množství uvolněného oxidu uhličitého G_г:

G_г = 23 × 1000 = 23000 l/h.

2. Určete požadovaný objem odebraného vzduchu:

3. Určete maximální tepelný tok pro větrání pomocí vzorce (2.41):

Q_оv = 0,28 × 23000 × 1,0[20 – (-25)] = 289800 W (249183,1 kcal/h).

Zatížení větráním se vypočítá podle vzorce:

– koeficient zohledňující spotřebu tepla na větrání veřejných budov se bere ve výši 0,4.

2.3 Tepelné zatížení dodávky teplé vody.

Zatížení dodávky teplé vody se vypočítá podle vzorce:

– měrný ukazatel spotřeby teplé vody pro bytové domy, při návrhové teplotě teplé vody;

– specifický ukazatel spotřeby teplé vody pro veřejné budovy při návrhové teplotě teplé vody;

– návrhová teplota teplé vody;

– návrhová teplota studené (kohoutkové) vody v zimě;

Celková spotřeba tepla pro mikročást byla:

2.4 Změna tepelného zatížení v závislosti na změnách venkovní teploty vzduchu.

Spotřeba tepla na vytápění a větrání je dána klimatickými podmínkami. Pro ně jsou sestaveny grafy změn zatížení v závislosti na venkovní teplotě vzduchu, které představují přímku. K jejich konstrukci stačí mít dva body, z nichž jeden je určen při návrhové teplotě venkovního vzduchu, druhý při libovolné jiné. Přepočet zátěže vytápění a větrání na jakoukoli aktuální venkovní teplotu t_н vyrobeno podle vzorce:

kde je návrhové tepelné zatížení vytápění nebo větrání, MW;

t_В – vnitřní teplota vzduchu rovná 20 °C;

t_HP – výpočtová teplota venkovního vzduchu pro návrh vytápění a větrání, °C.

Spotřeba tepla na dodávku teplé vody nezávisí na teplotě venkovního vzduchu, takže její graf je přímka rovnoběžná s osou úsečky.

Průměrné hodinové zatížení vytápění a větrání se vypočítá podle vzorce:

Výpočet ročního zatížení vytápění se provádí pomocí vzorce:

Výpočet ročního zatížení vytápění se provádí pomocí vzorce:

Výpočet ročního zatížení dodávky teplé vody se provádí pomocí vzorce:

Průměrná hodinová spotřeba tepla na dodávku teplé vody v létě pro obytné a veřejné budovy:

– návrhová teplota studené (kohoutkové) vody v létě;

– koeficient zohledňující pokles spotřeby teplé vody v letním období;

Celková roční spotřeba tepla na mikrookres:

Ke konstrukci stačí najít tři body.

Graf celkové spotřeby tepla vychází ze součtu spotřeby tepla na vytápění a spotřeby tepla na dodávku teplé vody.

2.5 Konstrukce topného plánu.

V souladu s pokyny SNiP [1] musí být sítě ohřevu vody vybaveny dvoutrubkovými cirkulačními systémy, které současně dodávají teplo pro vytápění, větrání a zásobování teplou vodou. Pro ně by měla být přijata centrální kvalitní regulace zásobování teplem, podle které zůstává průtok vody v topné síti konstantní a teplota vody v síti se mění v závislosti na teplotě venkovního vzduchu. Poslední fází vývoje centrálního řízení kvality je graf teplot chladicí kapaliny, jehož typ závisí na přijatém režimu řízení.

Metoda kontroly kvality je založena na teplotním grafu, který ukazuje změnu teploty chladicí kapaliny v závislosti na teplotě venkovního vzduchu. Je sestaven podle následujících závislostí:

Určení výstupní teploty:

Určení teploty zpátečky:

Určení teploty na vstupu do topného systému:

Relativní topné zatížení při jakékoliv venkovní teplotě t_н , určeno podle vzorce:

τ₁ ,τ₂ ,τ₃ – teplota vody v přívodním a vratném potrubí a na vstupu do topného systému, °C;

τ₁₀ ,τ₂₀ ,τ₃₀ – stejné v konstrukčním režimu, °C;