Ce este - consumul de căldură specific pentru încălzire? În ce cantități se măsoară consumul specific de energie termică pentru încălzirea unei clădiri și, cel mai important, de unde provin valorile sale pentru calcule? În acest articol, vom face cunoștință cu unul dintre conceptele de bază ale ingineriei termice și, în același timp, vom studia mai multe concepte conexe. Deci să mergem.
Atenție, tovarăș! Intri în jungla tehnologiei de încălzire.
Ce este
Definiție
Definiția consumului specific de căldură este dată în SP 23-101-2000. Conform documentului, acesta este numele cantității de căldură necesară pentru menținerea temperaturii normalizate în clădire, referită la o unitate de suprafață sau volum și la un alt parametru - gradul-zile ale perioadei de încălzire.
La ce se folosește acest parametru? În primul rând - pentru evaluarea eficienței energetice a unei clădiri (sau, ceea ce este același, calitatea izolației sale) și planificarea costurilor de căldură.
De fapt, SNiP 23-02-2003 afirmă direct: consumul specific (pe metru pătrat sau cub) de energie termică pentru încălzirea unei clădiri nu trebuie să depășească valorile date. Cu cât izolația este mai bună, cu atât necesită încălzire mai puțină energie.
Grad-zi
Cel puțin unul dintre termenii folosiți necesită clarificări. Ce este o zi de grad?
Acest concept se referă direct la cantitatea de căldură necesară pentru a menține un climat confortabil în interiorul unei camere încălzite în timpul iernii. Se calculează utilizând formula GSOP = Dt * Z, unde:
- GSOP - valoarea dorită;
- Dt este diferența dintre temperatura internă normalizată a clădirii (conform SNiP actual, ar trebui să fie de la +18 la +22 C) și temperatura medie a celor mai reci cinci zile de iarnă.
- Z este lungimea sezonului de încălzire (în zile).
După cum ați putea ghici, valoarea parametrului este determinată de zona climatică și pentru teritoriul Rusiei variază de la 2000 (Crimeea, teritoriul Krasnodar) la 12000 (Chukotka Autonom Okrug, Yakutia).
Iarna în Yakutia.
Unități
În ce cantități se măsoară parametrul de interes pentru noi?
- SNiP 23-02-2003 folosește kJ / (m2 * C * zi) și, în paralel cu prima valoare, kJ / (m3 * C * zi).
- Alături de kilojoule, pot fi utilizate și alte unități de încălzire - kilocalorii (Kcal), gigacalorii (Gcal) și kilowatt-oră (kWh).
Cum sunt ele legate?
- 1 gigacalorie = 1.000.000 kilocalorii.
- 1 gigacalorie = 4184000 kilojoule.
- 1 gigacalorie = 1162.2222 kilowatt-oră.
Fotografia arată un contor de căldură. Contoarele de căldură pot utiliza oricare dintre unitățile enumerate.
Parametrii normalizați
Acestea sunt conținute în anexele la SNiP 23-02-2003, fila. 8 și 9. Iată câteva extrase din tabele.
Pentru case individuale unifamiliale, cu un singur etaj
| Zona încălzită | Consum specific de căldură, kJ / (m2 * С * zi) |
| Până la 60 | 140 |
| 100 | 125 |
| 150 | 110 |
| 250 | 100 |
Pentru clădiri de apartamente, pensiuni și hoteluri
| Numărul de etaje | Consum specific de căldură, kJ / (m2 * С * zi) |
| 1 – 3 | Conform tabelului pentru casele unifamiliale |
| 4 – 5 | 85 |
| 6 – 7 | 80 |
| 8 – 9 | 76 |
| 10 – 11 | 72 |
| 12 și în sus | 70 |
Vă rugăm să rețineți: odată cu creșterea numărului de etaje, rata consumului de căldură scade. Motivul este simplu și evident: cu cât este mai mare un obiect de formă geometrică simplă, cu atât este mai mare raportul dintre volumul său și suprafața. Din același motiv, costurile unitare ale încălzirii unei case de țară scad odată cu creșterea suprafeței încălzite.
Încălzirea unei unități de suprafață a unei case mari este mai ieftină decât una mică.
Calcule
Este aproape imposibil să se calculeze valoarea exactă a pierderii de căldură a unei clădiri arbitrare.Cu toate acestea, au fost dezvoltate mult timp metode de calcule aproximative, care dau rezultate medii destul de precise în cadrul statisticilor. Aceste scheme de calcul sunt adesea denumite calcule agregate (ecartamente).
Împreună cu puterea de căldură, este adesea necesar să se calculeze consumul zilnic, orar, anual de energie termică sau consumul mediu de energie. Cum să o facă? Aici sunt cateva exemple.
Consumul orar de căldură pentru încălzire conform contoarelor mărite este calculat prin formula Qfrom = q * a * k * (tvn-tno) * V, unde:
- Qfrom - valoarea dorită în kilocalorii.
- q este valoarea de încălzire specifică a casei în kcal / (m3 * C * oră). Se caută în cărțile de referință pentru fiecare tip de clădire.
Caracteristica specifică de încălzire este legată de dimensiunea, vârsta și tipul clădirii.
- a - factorul de corecție a ventilației (de obicei egal cu 1,05 - 1,1).
- k - coeficient de corecție pentru zona climatică (0,8 - 2,0 pentru diferite zone climatice).
- tвн - temperatura internă în cameră (+18 - +22 С).
- tno - temperatura exterioară.
- V este volumul clădirii împreună cu structurile de închidere.
Pentru a calcula consumul anual aproximativ de căldură pentru încălzire într-o clădire cu un consum specific de 125 kJ / (m2 * C * zi) și o suprafață de 100 m2, situată într-o zonă climatică cu un parametru GSOP = 6000, trebuie doar trebuie să înmulțiți 125 cu 100 (suprafața casei) și cu 6000 (gradul-zi al perioadei de încălzire). 125 * 100 * 6000 = 75.000.000 kJ, sau aproximativ 18 gigacalorii, sau 20.800 kilowatt-oră.
Pentru a converti consumul anual în puterea medie de căldură a echipamentului de încălzire, este suficient să îl împărțiți cu lungimea sezonului de încălzire în ore. Dacă durează 200 de zile, puterea medie de încălzire în cazul de mai sus va fi de 20800/200/24 = 4,33 kW.
CALCULELE VITEZEI DE CALDURĂ
Cel mai adesea, trebuie să cunoașteți consumul de căldură orar și anual.
Consumul orar de căldură, consumul maxim de căldură orar este determinat pe baza temperaturii de proiectare pentru încălzire și a sarcinilor maxime de consum tehnologic. Valoarea de consum obținută - căldură este utilizată pentru a selecta echipamente pentru surse de căldură și pentru a calcula rețelele de încălzire, punctele de căldură, sistemele locale de consumatori de căldură și echipamentele auxiliare ale sistemului de alimentare cu căldură. În același timp, consumul de căldură pentru alimentarea cu apă caldă pentru necesități sanitare, conform instrucțiunilor SNiP P-36-73, în consumul maxim estimat de căldură orar al centralei de cogenerare și al cazanelor de district este luat în considerare în funcție de consumul mediu de căldură orar. pentru perioada de încălzire sau în funcție de consumul mediu orar pentru tura maximă de lucru.
Consumul maxim de căldură pe oră este valoarea principală calculată în primul rând, apoi restul consumului de căldură este ușor de determinat.
Consumul mediu orar de căldură din cea mai rece lună a anului este determinat pentru a verifica corectitudinea alegerii puterii și cantitatea de echipament principal de surse de căldură.Conform standardelor actuale, capacitatea centralei de încălzire centralizată și numărul cazanelor instalate în aceasta sunt selectate astfel încât atunci când unul dintre cazane este în rezervă sau un cazan eșuează, sistemul de alimentare cu căldură își păstrează capacitatea de a furniza:
1) încărcăturile tehnologice de căldură ale industriei - în totalitate;
2) sarcina de alimentare cu apă caldă pentru nevoile sanitare și menajere ale industriei - la nivelul consumului mediu de căldură orar pentru perioada de încălzire sau al consumului mediu de căldură orar pentru tura maximă de lucru;
3) sarcini de încălzire, ventilație și aer condiționat - la nivelul consumului mediu orar de căldură: cea mai rece lună a anului;
4) alimentarea cu apă caldă a sectorului rezidențial - la nivelul consumului mediu de căldură orar pentru perioada de încălzire.
Consumul mediu orar de căldură al perioadei de încălzire și al anului este utilizat pentru a determina consumul anual de căldură necesar pentru diferite calcule tehnice, economice și statistice.
Consumul orar de căldură la punctul de cotitură al graficului de temperatură este necesar pentru a calcula consumul maxim de apă din rețea care circulă în sistemul de alimentare cu căldură. Pe baza acestor date, sunt determinate diametrele rețelei de încălzire, conductele din camerele cazanelor, precum și dimensiunile încălzitoarelor de apă, se efectuează calcule hidraulice ale conductelor și sunt selectate pompele de rețea.
Debitul apei care circulă în rețelele de încălzire variază de-a lungul anului și al zilei. Datorită particularităților graficului de temperatură, debitul apei care circulă în rețea atinge un maxim la punctul de inflexiune al graficului de temperatură, când valoarea lui At devine cea mai mică. La punctul de cotitură, debitul apei circulante este cu aproximativ 20-30% mai mare decât la punctul de temperatură de încălzire proiectată și de 2-4 ori mai mare decât la consumul maxim de căldură vara (în funcție de raportul dintre sarcinile de căldură și schema de pregătire a apei pentru alimentarea cu apă caldă) ... Informațiile privind consumul de apă sunt necesare pentru efectuarea calculului hidraulic al rețelelor de încălzire în modul de vară, selectarea pompelor de rețea de vară, precum și verificarea corectitudinii alegerii cazanelor și a încălzitoarelor de apă.
Există adesea cazuri în care cazanele care asigură în mod regulat o anumită sarcină de căldură în modul de iarnă nu pot face față furnizării normale a modului de alimentare cu căldură de vară datorită faptului că atunci când se determină numărul și puterea unitară a cazanelor, faptul că consumul de căldură de vară poate afecta mai puțin decât minimul nu a fost luată în considerare.încărcarea admisibilă pentru acest tip de cazane.
Consumul anual de căldură. Informațiile privind consumul anual de căldură sunt utilizate în calculele aprovizionării cu combustibil și în organizarea economiei de combustibil, utilizate în diverse calcule și cercetări tehnice, economice și statistice. Pe baza consumului anual de căldură, se calculează, de exemplu, consumul specific de căldură pe unitate a produsului produs. Datele privind consumul anual specific de căldură sunt utilizate într-un studiu comparativ al mașinilor de diferite modele utilizate în procesul tehnologic de producere a aceluiași produs. În funcție de consumul anual de căldură, se evaluează rata de utilizare a cazanelor instalate și se verifică alegerea corectă a numărului și puterii acestora.
Pentru a determina consumul de căldură pe unitate de timp, calculați mai întâi separat consumul de căldură pentru încălzire, ventilație, aer condiționat, alimentare cu apă caldă și tehnologie, deoarece fiecare dintre tipurile considerate de consum de căldură are propriul său mod special, apoi aceste costuri sunt însumate sus.
Pentru a obține date despre consumul de căldură de anumite obiecte, ar trebui să ne referim în primul rând la materialele proiectate. Datele de proiectare ar trebui considerate cele mai fiabile, deoarece acestea ar trebui să reflecte condițiile reale pentru construcția clădirii: grosimi ale materialelor și ale pereților, dimensiuni și număr de ferestre și uși, înălțimea podelelor, tehnologia construcției etc.
Numai în absența unui proiect de construcție pentru această clădire și a imposibilității de a selecta un analog adecvat, este permisă determinarea consumului de căldură prin formule empirice.
Consum de căldură pentru încălzire. În absența materialului proiectat, consumul de căldură pentru încălzire, kJ / h, se calculează utilizând metoda caracteristicilor specifice de încălzire conform formulei
Informațiile privind dimensiunea și volumul clădirilor existente sunt emise de birourile de inventariere ale orașului. Folosind aceste informații, determinați volumul părții încălzite a clădirii (Figura 2-13).
Temperatura aerului exterior se găsește în „Cartea de referință despre clima URSS” sau în SNiP II-A.6-72 „Climatologia și geofizica construcțiilor”. SNiP II-A.6-72 oferă informații climatice și geofizice detaliate pentru aproape 1200 de puncte geografice ale URSS. Manualul climatic al URSS are în vedere un număr mult mai mare de locații geografice din țară.
Masa 2-1 arată ca exemplu datele climatologice necesare pentru calculele aprovizionării cu căldură pentru unele orașe ale URSS.
Temperatura medie a celei mai reci zile este utilizată la calcularea încălzirii clădirilor, cum ar fi sere, cabane de vară, verande etc., proiectate în structuri de închidere ușoară.
Temperatura medie a celor mai reci perioade de cinci zile este utilizată la calcularea încălzirii clădirilor cu structuri închise masive.
Datele climatologice ale punctelor geografice care nu sunt indicate în cărțile de referință speciale existente ar trebui determinate prin interpolare a datelor cunoscute din cele mai apropiate puncte geografice.
Temperatura aerului interior tB este dată de standardele sanitare actuale, iar consumul specific de căldură al unei clădiri q0 este de obicei luat conform datelor empirice date în literatura specială [15], sau determinat prin calcule folosind formula empirică a VTI sau formula mai exactă a lui Ermolaev [5].
Masa 2-2 sunt date valorile tB, q0, precum și qBeBT - consumul specific de căldură pentru ventilație, kJ / (h-m3- ° С), pentru unele clădiri de diferite tipuri și diferite cuburi de construcție la exterior temperatura aerului de 30 ° С.
Consumul specific de căldură pentru încălzirea q0 variază în funcție de temperatura exterioară estimată. Pentru un punct geografic dat, valoarea lui q0, kJ / (h-m3- ° С), este calculată prin formula
În literatura tehnică din ultimii ani, este general acceptat faptul că pentru clădirile rezidențiale și publice de construcții după 1958, consumul specific de căldură pentru încălzire q0 este cu 20-40% mai mare decât pentru clădirile construite înainte de 1958. Creșterea consumului de căldură a fost influențată , în special, prin tranziția construcției la structuri prefabricate și scăderea bruscă asociată a grosimii pereților și podelelor, precum și o creștere a zonei ferestrelor și a suprafețelor vitrate. Ca urmare a utilizării structurilor prefabricate, costul și termenii de construcție au scăzut semnificativ, cu toate acestea, costurile de exploatare au crescut - consumul de căldură.
Pentru clădirile rezidențiale și publice, valoarea q0 este, de asemenea, luată în funcție de numărul de etaje din clădire:
Numărul de etaje din clădire (-30) kJ / (h-m3- ° С)
O caracteristică a valorilor q0 și gwr este faptul că, în orice caz, consumul specific de căldură pentru încălzirea și ventilația clădirilor mari este mult mai mic decât pentru clădirile mici. Astfel, din punctul de vedere al eficienței alimentării cu căldură, construcția de clădiri mari și cu mai multe etaje are avantaje clare față de construcția de clădiri mici și cu un etaj.
Temperatura aerului interior acceptat în prezent se poate modifica în timp, în conformitate cu necesitățile populației, standardele sanitare și cerințele proceselor tehnologice de producție. Se observă că în spațiile rezidențiale dotate cu mijloace de reglare a camerei cu cameră a temperaturii interne, în majoritatea cazurilor, locuitorii se abat de la temperatura standard de 18 ° C și o stabilesc între 19 și 2 ° C.În esență, temperatura aerului în interiorul spațiilor rezidențiale și în alte spații este determinată de sentimentul de confort al persoanelor care stau în ele, apoi se reflectă în standardele sanitare stabilite sub forma unei valori medii.
Cu toate acestea, temperatura menținută în incintele industriale este adesea stabilită nu la nivelul condițiilor de muncă confortabile, ci este dictată de necesitatea tehnologică. De exemplu, în magazinele de filare pentru fibre naturale și artificiale, magazinele de țesut, procesarea fibrelor și magazinele de finisare a produselor, temperatura optimă la care fibra nu pierde vâscozitatea, nu formează noduri și nu se rupe este de la 22 la 27 ° C, în funcție de tipul „Fibra, viteza de lucru a mașinilor și procesul de producție.
În absența datelor de proiectare, consumul maxim de căldură orar pentru încălzirea clădirilor rezidențiale pentru zonele rezidențiale din orașe și alte așezări, necesar pentru calcularea unei surse de căldură districtuale și a rețelelor principale de încălzire, este determinat de indicatori agregați în conformitate cu § 2.4 SNiP N- 36-73 pe baza spațiului de locuit cunoscut și a designului temperaturii aerului exterior pentru proiectarea încălzirii:
Indicatorul mărit al consumului maxim de căldură orar pentru încălzirea clădirilor rezidențiale (per 1 m2 de spațiu locativ), kJ / (h-m2)
Consum de căldură pentru ventilație. Pentru a calcula consumul de căldură pentru ventilație, este necesar să se determine cu precizie în care dintre următoarele moduri are loc.
Cu ventilația fără recirculare a aerului interior în incintă, toată alimentarea necesară cu aer proaspăt este efectuată de sistemul de ventilație de alimentare complet datorită aerului extern. Acest mod de ventilație este tipic pentru încăperile în care aerul este poluat cu gaze sau praf dăunătoare, neplăcute, incendiare sau explozive.
Ventilația de alimentare cu recirculare parțială și constantă a aerului interior pe parcursul întregii perioade de încălzire funcționează în cazurile în care aerul interior, după o curățare adecvată de murdărie de pe filtrele mecanice din camerele de ventilație de alimentare, devine inofensiv pentru sănătatea umană și ignifug. Consumul de căldură pentru ventilație în modul descris scade proporțional cu creșterea intensității procesului de recirculare.
Ventilația cu recirculare parțială a aerului interior al încăperilor, utilizată numai în perioada în care temperatura exterioară este mai mică decât temperatura de proiectare a ventilației, este utilizată în aceleași cazuri ca în modul anterior, dar cu condiția suplimentară de a economisi căldură din utilizarea recirculării se obține numai prin aceea că perioada de timp în care temperatura exterioară este mai mică decât temperatura de proiectare a ventilației.
Consumul de căldură în timpul perioadei de timp, în timp ce temperatura exterioară este mai mare decât temperatura de ventilație calculată, va crește constant cu scăderea valorii tH. Atunci când temperatura aerului exterior este egală cu temperatura de ventilație calculată sau este mai mică, consumul de căldură pentru ventilație va deveni o valoare constantă, mai mic decât consumul de căldură pentru ventilație fără recirculare la aceeași temperatură a aerului exterior (Fig. 2-15).
Consumul de căldură pentru ventilație, într-o măsură mult mai mare decât consumul de căldură pentru încălzire, depinde de procesele tehnologice de producție desfășurate în cameră și de intensitatea producției.
În acest sens, este absolut necesar, atunci când se determină consumul de căldură pentru ventilație, să fie ghidat de documentația de proiectare disponibilă pentru acest obiect. Doar ca excepție, este posibil să se permită determinarea consumului de căldură pentru ventilația clădirilor industriale prin metode generale și ar trebui să se ia în considerare posibilitatea de a comite erori grave în astfel de calcule.
În absența documentației de proiectare, ca și pentru încălzire, consumul maxim de căldură orar pentru ventilație este calculat utilizând metoda consumului de căldură specific pentru ventilație, kJ / h, folosind formula
În orice clădire, sistemul de ventilație de alimentare furnizează aer încălzit doar unei părți din volumul clădirii (Fig. 2-16). Dar pentru a simplifica calculele, formula de mai sus ia în considerare întregul volum al părții încălzite a clădirii. În acest sens, valorile ar trebui să se aplice și întregului volum încălzit al clădirii. Valorile qMnt pentru diferite tipuri de clădiri sunt prezentate în tabel. 2-2, precum și în literatura relevantă [15].
Durata perioadei de consum de căldură prin ventilație este luată de obicei egală cu durata perioadei de încălzire n0. Încălzirea clădirilor începe și se termină atunci când temperatura medie a perioadei de cinci zile ajunge la 8 ° C. Dacă acest criteriu de temperatură nu îndeplinește condițiile specifice de ventilație, atunci perioada de consum de căldură prin ventilație se prelungește sau se scurtează corespunzător. De fapt, căldura pentru ventilație este consumată până când temperatura exterioară este egală cu temperatura aerului interior și devine tK = tB.
La sfârșitul perioadei de încălzire, consumul de căldură pentru ventilație pentru a încălzi aerul exterior pe măsură ce temperatura acestuia se apropie de temperatura aerului interior scade constant. Cu toate acestea, având în vedere valoarea relativ mică a acestui consum, acesta este practic neglijat în calculul consumului anual de căldură.
Consumul de căldură pentru nevoi tehnologice. Consumul de căldură pentru procesele tehnologice de producție poate fi determinat:
1) conform documentației de proiectare;
2) prin analogie cu echipamentul de producție instalat al unei alte întreprinderi.
Pe lângă cele două metode aplicate practic menționate mai sus, este cunoscută și metoda consumului specific de căldură, care oferă rezultate satisfăcătoare pentru evaluări comparative și scopuri statistice, dar nu oferă suficiente date inițiale pentru calcularea consumului de căldură în condițiile utilizării diferitelor călduri transportatori, calculând consumul maxim de căldură orar în general pentru întreprinderi industriale și pentru fiecare magazin separat și alte valori necesare.
Calculele consumului de căldură pentru necesitățile tehnologice în prezența materialelor de proiectare se efectuează fără dificultate.
Exemplu de calcul. Calculați consumul de căldură al buteliilor de uscare ale unei mașini de hârtie cu o capacitate de 4 t / h de hârtie de ziar. Pentru producerea a 1 tonă de hârtie, aparatul consumă abur saturat uscat, cu o presiune de p = 0,4 MPa într-o cantitate de Q = 7,3 GJ. Mașina funcționează 23 de ore pe zi și 345 de zile pe an. Coeficientul de denivelare orară a consumului de căldură / s = 1.1.
Consumul maxim orar de abur de proces
Shirak 3. E. Alimentare cu căldură: per. cu letona. - M.: Energie, 1979.
Purtători de energie
Cum să calculați costurile energetice cu propriile mâini, cunoscând consumul de căldură?
Este suficient să cunoașteți puterea calorică a combustibilului respectiv.
Cel mai simplu mod de a calcula consumul de energie electrică pentru încălzirea unei case: este exact egal cu cantitatea de căldură produsă de încălzirea directă.
Un cazan electric transformă toată energia electrică consumată în căldură.
Deci, puterea medie a unui cazan electric de încălzire în ultimul caz pe care l-am luat în considerare va fi de 4,33 kilowați. Dacă prețul unui kilowatt-oră de căldură este de 3,6 ruble, atunci vom cheltui 4,33 * 3,6 = 15,6 ruble pe oră, 15 * 6 * 24 = 374 ruble pe zi și așa mai departe.
Este util pentru proprietarii de cazane pe combustibil solid să știe că consumul de lemne de foc pentru încălzire este de aproximativ 0,4 kg / kW * h. Consumul de cărbune pentru încălzire este la jumătate - 0,2 kg / kW * h.
Cărbunele are o putere calorică destul de mare.
Astfel, pentru a calcula cu propriile mâini consumul mediu orar de lemn de foc cu o putere de încălzire medie de 4,33 KW, este suficient să înmulțiți 4,33 cu 0,4: 4,33 * 0,4 = 1,732 kg. Aceeași instrucțiune se aplică și altor lichide de răcire - trebuie doar să intrați în cărțile de referință.
Surse de energie
Cum să calculați costurile surselor de energie cu propriile mâini, cunoscând consumul de căldură?
Este suficient să cunoașteți puterea calorică a combustibilului corespunzător.
Cel mai ușor lucru de făcut este să calculați consumul de energie electrică pentru încălzirea unei case: este exact egal cu cantitatea de căldură produsă de încălzirea directă.
Deci, puterea medie a unui cazan electric de încălzire în ultimul caz pe care l-am luat în considerare va fi de 4,33 kilowați. Dacă prețul unui kilowatt-oră de căldură este de 3,6 ruble, atunci vom cheltui 4,33 * 3,6 = 15,6 ruble pe oră, 15 * 6 * 24 = 374 ruble pe zi și fără asta.
Este util pentru proprietarii de cazane pe combustibil solid să știe că consumul de lemne de foc pentru încălzire este de aproximativ 0,4 kg / kW * h. Consumul de cărbune pentru încălzire este de două ori mai mic - 0,2 kg / kW * h.
Deci, pentru a calcula cu propriile mâini consumul mediu orar de lemn de foc cu o putere medie de încălzire de 4,33 KW, este suficient să înmulțiți 4,33 cu 0,4: 4,33 * 0,4 = 1,732 kg. Aceeași instrucțiune se aplică și altor lichide de răcire - trebuie doar să intrați în cărțile de referință.
