¿Qué es - consumo de calor específico para calefacción? ¿En qué cantidades se mide el consumo específico de energía térmica para calentar un edificio y, lo que es más importante, de dónde provienen sus valores para los cálculos? En este artículo, nos familiarizaremos con uno de los conceptos básicos de la ingeniería de calefacción y, al mismo tiempo, estudiaremos varios conceptos relacionados. Entonces vamos.
¡Cuidado, camarada! Estás entrando en la jungla de la tecnología de calefacción.
Lo que es
Definición
La definición de consumo de calor específico se da en SP 23-101-2000. Según el documento, este es el nombre de la cantidad de calor requerida para mantener la temperatura normalizada en el edificio, referida a una unidad de área o volumen y a otro parámetro, los grados-día del período de calefacción.
¿Para qué se utiliza este parámetro? En primer lugar, para evaluar la eficiencia energética de un edificio (o, lo que es lo mismo, la calidad de su aislamiento) y planificar los costes de calefacción.
En realidad, SNiP 23-02-2003 establece directamente: el consumo específico (por metro cuadrado o cúbico) de energía térmica para calentar un edificio no debe exceder los valores dados. Cuanto mejor sea el aislamiento, menos energía requiere la calefacción.
Grado-día
Al menos uno de los términos utilizados necesita aclaración. ¿Qué es un día de grado?
Este concepto se refiere directamente a la cantidad de calor necesaria para mantener un clima agradable dentro de una habitación climatizada en invierno. Se calcula utilizando la fórmula GSOP = Dt * Z, donde:
- GSOP - el valor deseado;
- Dt es la diferencia entre la temperatura interna normalizada del edificio (según el SNiP actual, debe ser de +18 a +22 C) y la temperatura media de los cinco días más fríos del invierno.
- Z es la duración de la temporada de calefacción (en días).
Como puede adivinar, el valor del parámetro está determinado por la zona climática y para el territorio de Rusia varía de 2000 (Crimea, Territorio de Krasnodar) a 12000 (Chukotka Autonomous Okrug, Yakutia).
Invierno en Yakutia.
Unidades
¿En qué cantidades se mide el parámetro que nos interesa?
- SNiP 23-02-2003 usa kJ / (m2 * C * día) y, en paralelo con el primer valor, kJ / (m3 * C * día).
- Junto con el kilojulio, se pueden utilizar otras unidades de calor: kilocalorías (Kcal), gigacalorías (Gcal) y kilovatios-hora (kWh).
¿Como están relacionados?
- 1 gigacaloría = 1,000,000 kilocalorías.
- 1 gigacaloría = 4184000 kilojulios.
- 1 gigacaloría = 1162,2222 kilovatios-hora.
La foto muestra un medidor de calor. Los medidores de calor pueden usar cualquiera de las unidades enumeradas.
Parámetros normalizados
Están contenidos en los anexos de SNiP 23-02-2003, tab. 8 y 9. A continuación se muestran algunos extractos de las tablas.
Para viviendas unifamiliares de una sola planta
| Área calentada | Consumo de calor específico, kJ / (m2 * С * día) |
| Hasta 60 | 140 |
| 100 | 125 |
| 150 | 110 |
| 250 | 100 |
Para edificios de apartamentos, hostales y hoteles
| Numero de pisos | Consumo de calor específico, kJ / (m2 * С * día) |
| 1 – 3 | Según la tabla de viviendas unifamiliares |
| 4 – 5 | 85 |
| 6 – 7 | 80 |
| 8 – 9 | 76 |
| 10 – 11 | 72 |
| 12 y más | 70 |
Tenga en cuenta: con un aumento en el número de pisos, la tasa de consumo de calor disminuye. La razón es simple y obvia: cuanto más grande es un objeto de forma geométrica simple, mayor es la relación entre su volumen y su superficie. Por la misma razón, los costos unitarios de calefacción de una casa de campo disminuyen con un aumento en el área calentada.
Calentar una unidad de área de una casa grande es más barato que una pequeña.
Cálculos
Es casi imposible calcular el valor exacto de la pérdida de calor de un edificio arbitrario.Sin embargo, hace tiempo que se han desarrollado métodos de cálculo aproximado que dan resultados promedio bastante precisos dentro de los límites de las estadísticas. Estos esquemas de cálculo a menudo se denominan cálculos agregados (calibres).
Junto con la producción de calor, a menudo es necesario calcular el consumo de energía térmica diaria, horaria y anual o el consumo medio de energía. ¿Cómo hacerlo? Aquí hay unos ejemplos.
El consumo de calor por hora para calefacción según medidores ampliados se calcula mediante la fórmula Qfrom = q * a * k * (tvn-tno) * V, donde:
- Qfrom: el valor deseado en kilocalorías.
- q es el poder calorífico específico de la casa en kcal / (m3 * C * hora). Se busca en libros de referencia para cada tipo de edificio.
La característica de calefacción específica está relacionada con el tamaño, la antigüedad y el tipo de edificio.
- a - factor de corrección de la ventilación (generalmente igual a 1.05 - 1.1).
- k - coeficiente de corrección para la zona climática (0.8 - 2.0 para diferentes zonas climáticas).
- tвн - temperatura interna en la habitación (+18 - +22 С).
- tno - temperatura exterior.
- V es el volumen del edificio junto con las estructuras de cerramiento.
Para calcular el consumo de calor anual aproximado para calefacción en un edificio con un consumo específico de 125 kJ / (m2 * C * día) y un área de 100 m2, ubicado en una zona climática con un parámetro GSOP = 6000, simplemente es necesario multiplicar 125 por 100 (área de la casa) y por 6000 (grado-día del período de calefacción). 125 * 100 * 6000 = 75,000,000 kJ, o aproximadamente 18 gigacalorías, o 20,800 kilovatios-hora.
Para convertir el consumo anual en la potencia calorífica media del equipo de calefacción, basta con dividirlo por la duración de la temporada de calefacción en horas. Si dura 200 días, la potencia calorífica media en el caso anterior será 20800/200/24 = 4,33 kW.
CÁLCULOS DE LA TASA DE CALOR
La mayoría de las veces, necesita conocer el consumo de calor por hora y anual.
Consumo de calor por hora, El consumo de calor máximo por hora se determina en función de la temperatura de diseño para calefacción y las cargas máximas de consumo tecnológico. El valor de consumo obtenido: el calor se utiliza para seleccionar equipos para fuentes de calor y para calcular redes de calefacción, puntos de calor, sistemas locales de consumidores de calor y equipos auxiliares del sistema de suministro de calor. Al mismo tiempo, el consumo de calor para el suministro de agua caliente para las necesidades sanitarias de acuerdo con las instrucciones de SNiP P-36-73 en el consumo de calor máximo por hora estimado de las salas de calderas de CHP y de distrito se tiene en cuenta de acuerdo con el consumo de calor promedio por hora. para el período de calefacción o según el consumo medio por hora para la jornada máxima de trabajo.
El consumo de calor máximo por hora es el valor principal calculado en primer lugar, luego el resto del consumo de calor se determina fácilmente.
El consumo medio de calor por hora del mes más frío del año se determina para comprobar la exactitud de la elección de potencia realizada y la cantidad del equipo principal de fuentes de calor.De acuerdo con los estándares actuales, la capacidad de la sala de calderas de calefacción centralizada y la cantidad de calderas instaladas en ella se seleccionan de modo que cuando una de las calderas está en reserva o falla una caldera, el sistema de suministro de calor conserva la capacidad de proporcionar:
1) cargas de calor tecnológico de la industria - en su totalidad;
2) la carga de suministro de agua caliente para las necesidades sanitarias y domésticas de la industria, al nivel del consumo de calor promedio por hora para el período de calefacción o el consumo de calor promedio por hora para el turno de trabajo máximo;
3) cargas de calefacción, ventilación y aire acondicionado - al nivel del consumo de calor medio por hora: el mes más frío del año;
4) suministro de agua caliente del sector residencial: al nivel del consumo de calor promedio por hora para el período de calefacción.
El consumo medio de calor por hora del período de calefacción y el año se utiliza para determinar el consumo de calor anual necesario para diversos cálculos técnicos, económicos y estadísticos.
El consumo de calor por hora en el punto de inflexión del gráfico de temperatura es necesario para calcular el consumo máximo de agua de la red que circula en el sistema de suministro de calor. Con base en estos datos, se determinan los diámetros de la red de calefacción, las tuberías en las salas de calderas, así como las dimensiones de los calentadores de agua, se realizan los cálculos hidráulicos de las tuberías y se seleccionan las bombas de la red.
El caudal de agua que circula en las redes de calefacción varía a lo largo del año y del día. Debido a las peculiaridades del gráfico de temperatura, el caudal de agua circulante en la red alcanza un máximo en el punto de inflexión del gráfico de temperatura, cuando el valor de At se vuelve más pequeño. En el punto de inflexión, el flujo de agua en circulación es aproximadamente un 20-30% más que en el punto de la temperatura de calefacción de diseño, y 2-4 veces más que en el consumo máximo de calor en verano (dependiendo de la relación de cargas de calor y el esquema para preparar agua para el suministro de agua caliente) ... La información sobre el consumo de agua es necesaria para realizar el cálculo hidráulico de las redes de calefacción en el modo de verano, seleccionar las bombas de la red de verano y verificar la exactitud de la elección de las calderas y calentadores de agua.
A menudo hay casos en que las calderas que proporcionan regularmente una carga de calor determinada en el modo de invierno no pueden hacer frente a la provisión normal del modo de suministro de calor de verano debido al hecho de que al determinar el número y la potencia unitaria de las calderas, el hecho de que el consumo de calor de verano puede afectar menos del mínimo no se tuvo en cuenta la carga permitida para este tipo de calderas.
Consumo anual de calor. La información sobre el consumo anual de calor se utiliza en los cálculos del suministro de combustible y en la organización del ahorro de combustible, y se utiliza en diversos cálculos e investigaciones técnicas, económicas y estadísticas. Sobre la base del consumo de calor anual, se calcula, por ejemplo, el consumo de calor específico por unidad del producto producido. Los datos sobre el consumo de calor específico anual se utilizan en un estudio comparativo de máquinas de diferentes diseños utilizadas en el proceso tecnológico de elaboración de un mismo producto. De acuerdo con el consumo de calor anual, se juzga la tasa de utilización de las calderas instaladas y se verifica la elección correcta de su número y potencia.
Para determinar el consumo de calor por unidad de tiempo, primero calcule por separado el consumo de calor para calefacción, ventilación, aire acondicionado, suministro de agua caliente y tecnología, ya que cada uno de los tipos de consumo de calor considerados tiene su propio modo especial, luego estos costos se suman arriba.
Para obtener datos sobre el consumo de calor de ciertos objetos, primero se debe consultar los materiales de diseño. Los datos de diseño deben considerarse los más confiables, ya que deben reflejar las condiciones reales para la construcción del edificio: materiales y espesores de pared, dimensiones y número de ventanas y puertas, altura de pisos, tecnología de construcción, etc.
Solo en ausencia de un proyecto de construcción para este edificio y la imposibilidad de seleccionar un análogo adecuado, se permite determinar el consumo de calor mediante fórmulas empíricas.
Consumo de calor para calefacción. En ausencia de material de diseño, el consumo de calor para calefacción, kJ / h, se calcula utilizando el método de características de calefacción específicas de acuerdo con la fórmula.
Las oficinas de inventario de la ciudad emiten información sobre el tamaño y el volumen de los edificios existentes. Con esta información, determine el volumen de la parte calentada del edificio (Figura 2-13).
La temperatura del aire exterior se encuentra en el "Libro de referencia sobre el clima de la URSS" o en SNiP II-A.6-72 "Climatología y geofísica de la construcción". SNiP II-A.6-72 proporciona información climática y geofísica detallada para casi 1200 puntos geográficos de la URSS. El Manual de Clima de la URSS considera un número mucho mayor de ubicaciones geográficas en el país.
Mesa 2-1 muestra como ejemplo los datos climatológicos necesarios para los cálculos del suministro de calor para algunas ciudades de la URSS.
La temperatura media del día más frío se utiliza para calcular la calefacción de edificios, como invernaderos, casitas de verano, terrazas, etc., diseñados en estructuras de cerramiento ligero.
La temperatura promedio de los períodos de cinco días más fríos se utiliza para calcular el calentamiento de edificios con estructuras de cerramiento masivas.
Los datos climatológicos de puntos geográficos no indicados en los libros de referencia especiales existentes deben determinarse interpolando datos conocidos de los puntos geográficos más cercanos.
La temperatura del aire interior tB viene dada por las normas sanitarias vigentes, y el consumo de calor específico de un edificio q0 generalmente se toma de acuerdo con los datos empíricos dados en la literatura especial [15], o se determina mediante cálculos utilizando la fórmula empírica del IFP o del fórmula más precisa de Ermolaev [5].
Mesa 2-2 se dan los valores de tB, q0, así como qBeBT - el consumo de calor específico para ventilación, kJ / (h-m3- ° С), para algunos edificios de diferentes tipos y diferentes cubos de edificios en el exterior temperatura del aire de 30 ° С.
El consumo de calor específico para la calefacción q0 varía en función de la temperatura exterior estimada. Para un punto geográfico dado, el valor de q0, kJ / (h-m3- ° С), se calcula mediante la fórmula
En la literatura técnica de los últimos años, se acepta generalmente que para los edificios residenciales y públicos de construcción posterior a 1958, el consumo de calor específico para calefacción q0 es un 20-40% más alto que para los edificios construidos antes de 1958. El aumento en el consumo de calor se vio influenciado , en particular, por la transición de la construcción a estructuras prefabricadas y la fuerte disminución asociada en el espesor de paredes y pisos, así como un aumento en el área de ventanas y superficies acristaladas. Como resultado del uso de estructuras prefabricadas, el costo y los términos de construcción han disminuido significativamente, sin embargo, los costos operativos han aumentado: el consumo de calor.
Para edificios residenciales y públicos, el valor de q0 también se toma dependiendo del número de pisos del edificio:
Número de pisos en el edificio (-30) kJ / (h-m3- ° С)
Una característica de los valores q0 y gwr es el hecho de que, en cualquier caso, el consumo de calor específico para calefacción y ventilación de grandes edificios es mucho menor que para edificios pequeños. Por lo tanto, desde el punto de vista de la eficiencia del suministro de calor, la construcción de edificios grandes y de varios pisos tiene claras ventajas sobre la construcción de edificios pequeños y de un piso.
La temperatura del aire interior actualmente aceptada puede cambiar con el tiempo de acuerdo con las necesidades de la población, las normas sanitarias y los requisitos de los procesos tecnológicos de producción. Se observa que en locales residenciales equipados con medios de regulación habitación por habitación de la temperatura interna, en la mayoría de los casos, los residentes se desvían de la temperatura estándar de 18 ° C y la establecen entre 19 y 2 ° C.En esencia, la temperatura del aire dentro de las instalaciones residenciales y otras está determinada por la sensación de comodidad de las personas que se alojan en ellas, luego se refleja en los estándares sanitarios establecidos en forma de valor promedio.
Sin embargo, la temperatura mantenida en las instalaciones de producción a menudo no se establece al nivel de condiciones de trabajo cómodas, sino que está dictada por la necesidad tecnológica. Así, por ejemplo, en hilanderías de fibras naturales y artificiales, telares, procesadoras de fibras y talleres de acabado de productos, la temperatura óptima a la que la fibra no pierde viscosidad, no forma nudos y no se rompe es de 22 a 27 ° C, según el tipo „Fibra, velocidad de trabajo de las máquinas y proceso de producción.
En ausencia de datos de diseño, el consumo máximo de calor por hora para calentar edificios residenciales para áreas residenciales de ciudades y otros asentamientos, necesario para calcular una fuente de calor de distrito y redes de calefacción principales, se determina mediante indicadores agregados de acuerdo con § 2.4 SNiP N- 36-73 basado en el espacio habitable conocido y el diseño de la temperatura del aire exterior para el diseño de calefacción:
El indicador ampliado del consumo máximo de calor por hora para calentar edificios residenciales (por 1 m2 de espacio habitable), kJ / (h-m2)
Consumo de calor para ventilación. Para calcular el consumo de calor para la ventilación, es necesario determinar con precisión en cuál de los siguientes modos ocurre.
Con ventilación sin recirculación de aire interior en las instalaciones, todo el suministro necesario de aire fresco se realiza mediante el sistema de ventilación de suministro completamente debido al aire externo. Este modo de ventilación es típico para habitaciones donde el aire está contaminado con gases o polvo dañinos, desagradables, de fuego o explosivos.
La ventilación de suministro con recirculación parcial y constante de aire interior durante todo el período de calefacción funciona en los casos en que el aire interior después de una limpieza adecuada de la suciedad en los filtros mecánicos en las cámaras de ventilación de suministro se vuelve inofensivo para la salud humana e ignífugo. El consumo de calor para la ventilación en el modo descrito disminuye en proporción al aumento de la intensidad del proceso de recirculación.
La ventilación con recirculación parcial del aire interior de las instalaciones, utilizada solo durante el período en que la temperatura exterior es inferior a la temperatura de diseño de ventilación, se utiliza en los mismos casos que en el modo anterior, pero con la condición adicional de que el ahorro de calor del El uso de la recirculación se obtiene solo en el período de tiempo en que la temperatura exterior es más baja que la temperatura de diseño de la ventilación.
El consumo de calor durante el período de tiempo, mientras que la temperatura exterior es más alta que la temperatura de ventilación calculada, aumentará constantemente al disminuir el valor de tH. Cuando la temperatura del aire exterior es igual a la temperatura de ventilación calculada o es menor, el consumo de calor para la ventilación se convertirá en un valor constante, menor que el consumo de calor para la ventilación sin recirculación a la misma temperatura del aire exterior (Fig. 2-15).
El consumo de calor para ventilación, en mucha mayor medida que el consumo de calor para calefacción, depende de los procesos tecnológicos de producción llevados a cabo en la habitación y de la intensidad de producción.
En este sentido, es absolutamente necesario, al determinar el consumo de calor para la ventilación, guiarse por la documentación de diseño disponible para este objeto. Solo como excepción, es posible permitir la determinación del consumo de calor para la ventilación de edificios industriales por métodos generales, y se debe tener en cuenta la posibilidad de cometer errores graves en dichos cálculos.
En ausencia de documentación de diseño, en cuanto a la calefacción, el consumo máximo de calor por hora para la ventilación se calcula utilizando el método de consumo de calor específico para la ventilación, kJ / h, utilizando la fórmula
En cualquier edificio, el sistema de ventilación de suministro suministra aire caliente solo a una parte del volumen del edificio (Fig. 2-16). Pero para simplificar los cálculos, la fórmula anterior tiene en cuenta todo el volumen de la parte calentada del edificio. En este sentido, los valores también deben aplicarse a todo el volumen calentado del edificio. Los valores de qMnt para diferentes tipos de edificios se muestran en la tabla. 2-2, así como en la literatura relevante [15].
La duración del período de consumo de calor por ventilación generalmente se toma igual a la duración del período de calefacción n0. El calentamiento de los edificios comienza y termina cuando la temperatura promedio del período de cinco días alcanza los 8 ° C. Si este criterio de temperatura no satisface las condiciones específicas de ventilación, entonces el período de consumo de calor por ventilación se alarga o acorta correspondientemente. De hecho, el calor para la ventilación se consume hasta que la temperatura exterior es igual a la temperatura del aire interior y se convierte en tK = tB.
Al final del período de calefacción, el consumo de calor para la ventilación para calentar el aire exterior a medida que su temperatura se acerca a la temperatura del aire interior disminuye constantemente. Sin embargo, dado el valor relativamente pequeño de este consumo, prácticamente se descuida en el cálculo del consumo anual de calor.
Consumo de calor para necesidades tecnológicas. Se puede determinar el consumo de calor para los procesos de producción tecnológica:
1) según la documentación de diseño;
2) por analogía con el equipo de producción instalado de otra empresa.
Además de los dos métodos de aplicación práctica mencionados anteriormente, también se conoce el método de consumo de calor específico, que da resultados satisfactorios para evaluaciones comparativas y fines estadísticos, pero no proporciona datos iniciales suficientes para calcular el consumo de calor en las condiciones de uso de varios tipos de calor. transportistas, calculando el consumo máximo de calor por hora en general para la empresa industrial y para cada tienda por separado y otros valores necesarios.
Los cálculos del consumo de calor para necesidades tecnológicas en presencia de materiales de diseño se realizan sin dificultad.
Ejemplo de cálculo. Calcule el consumo de calor de los cilindros secadores de una máquina de papel con una capacidad de 4 t / h de papel prensa. Para la producción de 1 tonelada de papel, la máquina consume vapor seco saturado con una presión de p = 0,4 MPa en una cantidad de Q = 7,3 GJ. La máquina trabaja 23 horas al día y 345 días al año. El coeficiente de irregularidad horaria del consumo de calor / s = 1.1.
Consumo máximo por hora de vapor de proceso
Shirak 3. E. Suministro de calor: por. con letón. - M.: Energía, 1979.
Portadores de energía
¿Cómo calcular los costos de energía con sus propias manos, conociendo el consumo de calor?
Basta con conocer el poder calorífico del combustible respectivo.
La forma más sencilla de calcular el consumo de electricidad para calentar una casa: es exactamente igual a la cantidad de calor producido por la calefacción directa.
Una caldera eléctrica convierte toda la electricidad consumida en calor.
Entonces, la potencia promedio de una caldera de calefacción eléctrica en el último caso que consideramos será igual a 4.33 kilovatios. Si el precio de un kilovatio-hora de calor es de 3,6 rublos, gastaremos 4,33 * 3,6 = 15,6 rublos por hora, 15 * 6 * 24 = 374 rublos por día, y así sucesivamente.
Es útil para los propietarios de calderas de combustible sólido saber que las tasas de consumo de leña para calefacción son de aproximadamente 0,4 kg / kW * h. Las tasas de consumo de carbón para calefacción son la mitad: 0,2 kg / kW * h.
El carbón tiene un poder calorífico bastante alto.
Por lo tanto, para calcular con sus propias manos el consumo medio por hora de leña con una potencia calorífica media de 4,33 KW, basta con multiplicar 4,33 por 0,4: 4,33 * 0,4 = 1,732 kg. La misma instrucción se aplica a otros refrigerantes; solo consulte los libros de referencia.
Fuentes de energia
¿Cómo calcular los costos de las fuentes de energía con sus propias manos, conociendo el consumo de calor?
Basta conocer el poder calorífico del combustible correspondiente.
Lo más fácil de hacer es calcular el consumo de electricidad para calentar una casa: es exactamente igual a la cantidad de calor producido por la calefacción directa.
Entonces, la potencia promedio de una caldera de calefacción eléctrica en el último caso que consideramos será igual a 4.33 kilovatios. Si el precio de un kilovatio-hora de calor es de 3,6 rublos, gastaremos 4,33 * 3,6 = 15,6 rublos por hora, 15 * 6 * 24 = 374 rublos por día y sin eso.
Es útil para los propietarios de calderas de combustible sólido saber que las tasas de consumo de leña para calefacción son de aproximadamente 0,4 kg / kW * h. Las tasas de consumo de carbón para calefacción son dos veces menores: 0,2 kg / kW * h.
Entonces, para calcular con sus propias manos el consumo promedio por hora de leña con una potencia de calefacción promedio de 4.33 KW, es suficiente multiplicar 4.33 por 0.4: 4.33 * 0.4 = 1.732 kg. La misma instrucción se aplica a otros refrigerantes; solo consulte los libros de referencia.
