Распределение тепловой нагрузки
При водяном отоплении самая большая теплопроизводительность котла должна равняться сумме теплопроизводительности всех устройств теплоснабжения в доме. На распределение устройств теплоснабжения воздействуют следующие факторы:
- Площадь помещения и потолочная высота;
- Размещение изнутри дома. Угловыми и торцевыми помещениями теряется больше тепла, чем помещениями, размещенными внутри строения;
- Отдаленность от теплового источника;
- Желаемая температура в помещениях.
СНиП предлагает следующие значения:
- Комнаты для проживания внутри дома – 20 градусов;
- Угловые и торцевые комнаты для проживания – 22 градуса. При этом за счёт более большой температуры не промерзают стены;
- Кухня – 18 градусов, потому как в ней есть свои личные тепловые источники – газовые или варочные поверхности и др.
- Комната где установлена ванна – 25 градусов.
При воздушном отоплении поток тепла, который поступает в индивидуальное помещение, зависит от пропускной способности воздушного рукава. Очень часто простейшим способом его регулировки считается подстройка положения решёток вентиляции с контролем температуры ручным способом.
При отопительной системе, где используется распределительный тепловой источник (дизайн радиатора, полы с подогревом, электрические обогреватели и т.д.), нужный режим температуры ставится на термостате.
Расчет мощности системы
Поправочных коэффициентов много. Как рассчитывали нагрузку предки, без проектов? Методом проб, ошибок, учитывали большой запас.
Расчёт в процентах
Главное в самостоятельных расчетах – определить ориентировочный показатель тепла для выбора источника. Нужно учитывать:
- восполнение тепла при потерях через стены, крышу, окна, двери;
- отопление для компенсации, при вентилировании воздуха в помещениях;
- обогрев специфических объектов;
- резерв для экстремальных ситуаций: аномально холодной зимы, сооружение дополнительных хозяйственно-бытовых объектов.
Рассчитанной нагрузки, с учетом факторов, достаточно для полноценного обогрева зданий. В остальных случаях существуют проектные бюро, где за разработанные тепловые системы специалисты несут персональную ответственность
Основные факторы
Идеально рассчитанная и сконструированная система отопления должна поддерживать заданную температуру в помещении и компенсировать возникающие потери тепла. Рассчитывая показатель тепловой нагрузки на систему отопления в здании нужно принимать к сведению:
— Назначение здания: жилое или промышленное.
— Характеристику конструктивных элементов строения. Это окна, стены, двери, крыша и вентиляционная система.
— Размеры жилища. Чем оно больше, тем мощнее должна быть система отопления. Обязательно нужно учитывать площадь оконных проемов, дверей, наружных стен и объем каждого внутреннего помещения.
— Наличие комнат специального назначения (баня, сауна и пр.).
— Степень оснащения техническими приборами. То есть, наличие горячего водоснабжения, системы вентиляции, кондиционирование и тип отопительной системы.
— Температурный режим для отдельно взятого помещения. Например, в комнатах, предназначенных для хранения, не нужно поддерживать комфортную для человека температуру.
— Количество точек с подачей горячей воды. Чем их больше, тем сильнее нагружается система.
— Площадь остекленных поверхностей. Комнаты с французскими окнами теряют значительное количество тепла.
— Дополнительные условия. В жилых зданиях это может быть количество комнат, балконов и лоджий и санузлов. В промышленных – количество рабочих дней в календарном году, смен, технологическая цепочка производственного процесса и пр.
— Климатические условия региона. При расчёте теплопотерь учитываются уличные температуры. Если перепады незначительны, то и на компенсацию будет уходить малое количество энергии. В то время как при -40 о С за окном потребует значительных ее расходов.
Что делать если нужен очень точный расчет
К сожалению, далеко не каждая квартира может считаться стандартной. Еще в большей степени это относится к частным жилым домам. Возникает вопрос: как рассчитать количество радиаторов отопления с учетом индивидуальных условий их эксплуатации? Для это понадобится учесть множество различных факторов.
Особенность этого метода состоит в том, что при вычислении необходимого количества тепла используется ряд коэффициентов, учитывающих особенности конкретного помещения, способные повлиять на его способность сохранять или отдавать тепловую энергию. Формула для расчетов выглядит так:
КТ = 100Вт/кв.м. * П * К1 * К2 * К3 * К4 * К5 * К6 * К7. где
КТ — количество тепла, необходимого для конкретного помещения; П — площадь комнаты, кв.м.; К1 — коэффициент, учитывающий остекление оконных проемов:
- для окон с обычным двойным остеклением — 1,27;
- для окон с двойным стеклопакетом — 1,0;
- для окон с тройным стеклопакетом — 0,85.
К2 — коэффициент теплоизоляции стен:
- низкая степень теплоизоляции — 1,27;
- хорошая теплоизоляция (кладка в два кирпича или слой утеплителя) — 1,0;
- высокая степень теплоизоляции — 0,85.
К3 — соотношение площади окон и пола в помещении:
К4 — коэффициент, позволяющий учесть среднюю температуру воздуха в самую холодную неделю года:
- для -35 градусов — 1,5;
- для -25 градусов — 1,3;
- для -20 градусов — 1,1;
- для -15 градусов — 0,9;
- для -10 градусов — 0,7.
К5 — корректирует потребность в тепле с учетом количества наружных стен:
К6 — учет типа помещения, которое расположено выше:
- холодный чердак — 1,0;
- отапливаемый чердак — 0,9;
- отапливаемое жилое помещение — 0,8
К7 — коэффициент, учитывающий высоту потолков:
Такой расчет количества радиаторов отопления включает практически все нюансы и базируется на довольно точном определении потребности помещения в тепловой энергии.
Остается полученный результат разделить на значение теплоотдачи одной секции радиатора и полученный результат округлить до целого числа.
Некоторые производители предлагают более простой способ получить ответ. На их сайтах можно найти удобный калькулятор, специально предназначенный для того, чтобы сделать данные вычисления. Чтобы воспользоваться программой, нужно ввести необходимые значения в соответствующие поля, после чего будет выдан точный результат. Или же можно воспользоваться специальным софтом.
Когда получали квартиру не задумывались о том, какие у нас радиаторы и подходят ли они к нашему дому. Но со временем потребовалась замена и тут уже стали подходить с научной точки зрения. Так как мощности старых радиаторов явно не хватало. После всех вычислений пришли к выводу, что 12 достаточно. Но нужно еще учесть вот какой момент — если ТЕЦ плохо выполняет свою работу и батареи чуть теплые, то тут уже никакое количество вас не спасет.
Последняя формула для более точного расчета понравилась, но не понятен коэффициент К2. Как определить степень теплоизоляции стен? Например, стена толщиной 375мм из пеноблока «ГРАС», это низкая или средняя степень? А если добавить снаружи стены 100мм плотного строительного пенопласта, это будет высокая, или все еще средняя?
Ок, последняя формула добротная вроде бы, окна учитываются, но а если в помещении еще и дверь есть наружная? А если это гараж в котором 3 окна 800*600 + дверь 205*85 + гаражные секционные ворота толщиной 45мм размерами 3000*2400?
Если делать для себя — я бы увеличил кол-во секций и поставил бы регулятор. И вуаля — мы уже значительно в меньшей степени зависим от прихотей ТЭЦ.
Характеристики объекта для расчета тепловых нагрузок
назначение и вид недвижимого объекта. Для расчета необходимо помнить, какое здание будет обогреваться — жилой или нежилой дом, квартира (прочтите также: “Квартирный учетный прибор энергии тепла”). От типа постройки зависит норма нагрузки, определяемая компаниями, поставляющими тепло, а, исходя из этого, затраты на отопление;
особенности архитектуры
Во внимание принимаются размеры подобных наружных ограждений, как стенки, кровля, покрытие пола и размеры оконных, дверных и балконных проемов. Немаловажными считаются этажность строения, и также наличие подвальных помещений, чердачных этажей и свойственные им характеристики;
норма режима температур для всех помещений в доме
Имеется в виду температура для комфортабельного нахождения людей в жилой комнате или зоне административной постройки (прочтите: “Расчет тепла помещения и строения полностью, формула потерь тепла”);
характерности конструкции наружных ограждений, включая толщину и вид строительных материалов, наличие слоя теплоизоляции и применяемая для этого продукция;
назначение помещений. Эта характеристика очень важна для зданий для производства, в которых для любого цеха или участка нужно создать конкретные условия относительно оснащения режима температур;
наличие специализированных помещений и их специфики. Касается это, к примеру, бассейнов, оранжерей, бань и т.д.;
степень физико-технического обслуживания. Наличие/отсутствие горячего водообеспечения, механизированного отопления, системы кондиционирования и другого;
кол-во точек для забора подогретого носителя тепла. Если их много, тем значительнее тепловая нагрузка, оказываемая на всю отопительную конструкцию;
кол-во людей, которые находятся в здании или живущих в доме. От данного значения прямо зависят влажность и температура, которые берутся во внимание в формуле вычисления тепловой нагрузки;
другие специфики объекта. Если это здание промышленной направленности, то ими могут быть, кол-во рабочих дней в течении год , количество рабочих в смену. Для приватного дома берут во внимание, сколько живет в нем людей, какое кол-во комнат, сантехнических узлов и т.д.
Пошаговый расчет тепловой нагрузки на отопление здания: примеры, формула
Расчет норм по отоплению в квартире
Расчет тепловых утечек для коммунальной службы с целью открытия спора, как правило, не дает результата. Причина в том, что существуют стандарты теплопотерь. Если дом введен в эксплуатацию, то требования выполнены. При этом приборы отопления соответствуют требованиями СНИП. Замена батарей и отбор большего количества тепла запрещен, так как радиаторы установлены по утвержденным строительным стандартам.
Методика расчета норм по отоплению в частном доме
Расчеты можно сделать вручную, используя несложную формулу или калькулятор на сайте. Программа помогает рассчитать необходимую мощность системы отопления и утечки тепла, характерные для зимнего периода. Расчеты осуществляются для определенного теплового пояса.
Основные принципы
Методика включает в себя целый ряд показателей, которые в совокупности позволяют оценить уровень утепления дома, соответствие стандартам СНИП, а также мощность котла отопления. Как это работает:
Чем хуже утеплен дом, тем выше расход тепла от системы отопления
По объекту проводится индивидуальный или усредненный расчет. Основной смысл проведения подобного обследования состоит в том, что при хорошем утеплении и малых утечках тепла в зимний период можно использовать 3 кВт. В здании той же площади, но без утепления, при низких зимних температурах потребляемая мощность составит до 12 кВт. Таким образом, тепловую мощность и нагрузку оценивают не только по площади, но и по теплопотерям.
Основные теплопотери частного дома:
- окна – 10-55%;
- стены – 20-25%;
- дымоход – до 25%;
- крыша и потолок – до 30%;
- низкие полы – 7-10%;
- температурный мост в углах – до 10%
Специфика расчетов
Данную методику еще можно встретить под названием «теплотехнический расчет». Упрощенная формула имеет следующий вид:
Qt = V × ∆T × K / 860, где
Qt – тепловая нагрузка на объем помещения;
V – объем помещения, м³;
∆T – максимальная разница в помещении и вне помещения, °С;
К – оценочный коэффициент тепловых потерь;
860 – коэффициент перехода в кВт/час.
Коэффициент тепловых потерь К зависит от строительной конструкции, толщины и теплопроводности стен. Для упрощенных расчетов можно использовать следующие параметры:
- К = 3,0-4,0 – без теплоизоляции (неутепленное каркасное или металлическое строение);
- К = 2,0-2,9 – малая теплоизоляция (кладка в один кирпич);
- К = 1,0-1,9 – средняя теплоизоляция (кирпичная кладка в два кирпича);
- К = 0,6-0,9 – хорошая теплоизоляция по стандарту.
Данные коэффициенты усредненные и не позволяют оценить теплопотери и тепловую нагрузку на помещение, поэтому рекомендуем воспользоваться онлайн-калькулятором.
Пример №2
Необходимо определить марку открытого настенного конвектора с кожухом КН-20к «Универсал-20», который устанавливается на однотрубный стояк проточного типа. Кран возле устанавливаемого прибора отсутствует.
Определяет среднюю температуру воды в конвекторе:
tcp = (105 — 2) — 0,5х1410х1,04х1,02х3,6 / (4,187х300) = 100,9 °С.
В конвекторах «Универсал-20» плотность теплового потока равна 357 Вт/м2.имеющиеся данные: µtcp=100,9-18=82,9°С, Gnp=300кг/ч. По формуле qпр =qном(µ tср /70)1+n (Gпр /360)p пересчитываем данные:
qnp = 357(82,9 / 70)1+0,3(300 / 360)0,07 = 439 Вт/м2.
Определяем уровень теплоотдачи горизонтальных (1г-=0,8 м) и вертикальных (lв=2,7 м) труб (с учетом Dy20) используя формулу Qтр = qвхlв +qгхlг. Получаем:
Qтр = 93х2,7 + 115х0,8 = 343 Вт.
Воспользовавшись формулой Ap = Qnp/qnp и Qпp = Qп — µ трхQтр, определяем расчетную площадь конвектора:
Ар =(1410 — 0,9х343) / 439 = 2,51 м2.
То есть, к установке принят конвектор «Универсал-20» длина кожуха которого составляет 0,845 м (модель КН 230-0,918, площадь которой 2,57м2).
Объем расширительного бака
Это один из параметров, нуждающихся в расчете в автономной отопительной системе. Расширительный бак должен вместить избыток теплоносителя при его температурном расширении. Цена его недостаточного объема – постоянное срабатывание предохранительного клапана.
В простейшем варианте расчета бак берется равным 10% общего количества теплоносителя в контуре. Как узнать количество теплоносителя?
Вот пара простых решений:
- Система заполняется водой, после чего та сливается в любую мерную посуду.
- Кроме того, в сбалансированной системе объем теплоносителя в литрах примерно равен 13-кратной мощности котла в киловаттах.
Мощность котла должна соответствовать количеству теплоносителя.
Более сложная (но и дающая более точный результат) формула расчета бачка выглядит так:
V = (Vt х E)/D.
В ней:
- V – искомый объем бака в литрах.
- Vt – объем теплоносителя в литрах.
- Е – коэффициент расширения теплоносителя при максимальной рабочей температуре контура.
- D – коэффициент эффективности бака.
Коэффициент расширения воды, которая чаще всего выступает в качестве теплоносителя, при нагреве с исходной температуры в +10С можно взять из следующей таблицы:
| Нагрев, С | Расширение, % |
| 30 | 0,75 |
| 40 | 1,18 |
| 50 | 1,68 |
| 60 | 2,25 |
| 70 | 2,89 |
| 80 | 3,58 |
| 90 | 4,34 |
| 100 | 5,16 |
На фото – антифриз для системы отопления.
Коэффициент эффективности расширительного бачка вычисляется по следующей формуле: D = (Pv – Ps) / (Pv + 1).
В ней:
- Pv – максимально допустимое рабочее давление в контуре. На него выставляется срабатывание предохранительного клапана. Как правило, оно выбирается равным 2,5 атмосферы.
- Ps – давление зарядки бака. Оно обычно соответствует высоте водяного столба в контуре над баком. Скажем, в системе отопления, где верх радиаторов на втором этаже возвышается над баком, смонтированным в подвале, на 5 метров, бак заряжается давлением в 0,5 атмосферы (что соответствует пятиметровому напору).
Давайте в качестве примера выполним своими руками расчет бачка для следующих условий:
- Объем теплоносителя в контуре равен 400 литрам.
- Теплоноситель – вода, нагреваемая котлом с 10 до 70 градусов.
- Предохранительный клапан выставлен на 2,5 кгс/см2.
- Расширительный бак накачан воздухом до давления в 0,5 кгс/см2.
Итак:
- Коэффициент эффективности бака равен (2,5-0,5)/(2,5+1)=0,57.
Вместо расчета коэффициент эффективности бака можно взять из таблицы.
- Коэффициент расширения воды при нагреве на 60 градусов равен 2,25%, или 0,0225.
- Бак должен иметь минимальный объем в 400*0,0225/0,57=16 (с округлением до ближайшего значения из линейки размеров бачков) литров.
Расход теплоносителя через 1м.п. чугунных радиаторов
|
| Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» (И.Г. Староверов, 1975 г.), таблица 12.3, стр. 47 |
Определим расход теплоносителя через одну секцию чугунного радиатора кг/ч
35:10 = 3,5 кг/ч расход теплоносителя через одну секцию (G), где:
10 шт. – количество секций в 1 м.п. радиатора;
35 кг/ч – расход теплоносителя через 1м.п. радиатора.
Расход теплоносителя через 1м.п. отопительных приборов
| Расчетная площадь нагревательной поверхности секционных радиаторов Fp в зависимости от числа секций в радиаторе | |||||
| ЧислосекцийNi | Радиатор | ||||
| М-140-АО | М-140 (М-140-А) | М-140-АО-300 | М-90 | РД-90с | |
| Площадь нагревательной поверхности одной секции, экм | |||||
| 0,35 | 0,31 | 0,217 | 0,26 | 0,275 | |
| 2 | 0,84 | 0,76 | 0,59 | 0,67 | 0,70 |
| 3 | 1,18 | 1,07 | 0,80 | 0,93 | 0,97 |
| 4 | 1,52 | 1,37 | 1,01 | 1,18 | 1,25 |
| 5 | 1,84 | 1,67 | 1,22 | 1,43 | 1,50 |
| 6 | 2,16 | 1,98 | 1,43 | 1,68 | 1,73 |
| 7 | 2,54 | 2,26 | 1,64 | 1,93 | 2,01 |
| 8 | 2,82 | 2,52 | 1,85 | 2,19 | 2,28 |
| 9 | 3,15 | 2,83 | 2,06 | 2,44 | 2,56 |
| 10 | 3,49 | 3,1 | 2,27 | 2,69 | 2,80 |
| 11 | 3,82 | 3,39 | 2,47 | 2,94 | 3,05 |
| 12 | 4,12 | 3,68 | 2,68 | 3,19 | 3,30 |
| 13 | 4,45 | 3,96 | 2,89 | 3,45 | 3,57 |
| 14 | 4,77 | 4,26 | 3,10 | 3,70 | 3,86 |
| 15 | 5,08 | 4,58 | 3,31 | 3,95 | 4,06 |
| 16 | 5,42 | 4,82 | 3,52 | 4,20 | 4,32 |
| 17 | 5,73 | 5,09 | 3,73 | 4,45 | 4,54 |
| 18 | 6,05 | 5,39 | 3,94 | 4,71 | 4,80 |
| 19 | 6,37 | 5,67 | 4,15 | 4,96 | 5,07 |
| 20 | 6,70 | 5,96 | 4,36 | 5,21 | 5,33 |
| 21 | 7,01 | 6,24 | 4,57 | 5,46 | 5,59 |
| 22 | 7,34 | 6,58 | 4,78 | 5,71 | 5,85 |
| 23 | 7,65 | 6,81 | 4,99 | 5,97 | 6,11 |
| 24 | 7,99 | 7,10 | 5,20 | 6,22 | 6,37 |
| 24 | 8,31 | 7,38 | 5,41 | 6,47 | 6,57 |
| Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» (И.Г. Староверов, 1975 г.), таблица 12.13, стр. 67 |
Красным цветом выделены данные по радиаторам 1-го (7 секций), зеленым — 2-го (8 секций), синим — 3-го (9 секций) типов.
Определим расчетную формулу плотности теплового потока на 1 экм нагревательной поверхности отопительных чугунных радиаторов Gотн / Fp ≤ 7 или
Gотн / Fp ≥ 7
Радиаторы М-140-АО 7 секций (4 радиатора)
Gотн / Fp = (3,5 х 7) : 17,4 : 2,54 = 0,55
Итого: 0,55 < 7
Полученное значение меньше 7, дальнейший расчет выполним по формуле из таблицы ниже.
Вычислим теплопередачу чугунных радиаторов.
3,5 х 7 = 24,5 кг/ч расход воды в радиаторе
qэ = 1,89/φ ·∆tср1,32 = 1,89/1,05 х ((95,0 + 70,0):2 -20)1,32 = 422,5 Ккал/(ч·экм)
0,35х7 = 2,45 экм
422,5х2,45 х4 = 4140,5 Ккал/ч
Радиаторы М-140-АО 8 секций (1 радиатор)
Gотн / Fp = (3,5 х
Итого: 0,57 < 7
Полученное значение меньше 7, дальнейший расчет выполним по формуле из таблицы ниже.
Вычислим теплопередачу чугунных радиаторов.
3,5 х 8 = 28 кг/ч расход воды в радиаторе
qэ = 1,89/φ ·∆tср1,32 = 1,89/1,04 х ((95,0 + 70,0):2 -20)1,32 = 426,5 Ккал/(ч·экм)
0,35х8 = 2,8 экм
426,5х2,8 х1 = 1194,2 Ккал/ч
Радиаторы М-140-АО 9 секций (1 радиатор)
Gотн / Fp = (3,5 х 9) : 17,4 : 3,15 = 0,57
Итого: 0,57 < 7
Полученное значение меньше 7, дальнейший расчет выполним по формуле из таблицы ниже.
Вычислим теплопередачу чугунных радиаторов.
3,5 х 9 = 31,5 кг/ч расход воды в радиаторе
qэ = 1,89/φ ·∆tср1,32 = 1,89/1,04 х ((95,0 + 70,0):2 -20)1,32 = 426,5 Ккал/(ч·экм)
0,35х9 = 3,15 экм
426,5х3,15 х1= 1343,5 Ккал/ч
Суммарная тепловая нагрузка по радиаторам М-140-АО
Qр.от.= 4140,5+1194,2 +1343,5 =6678,2 Ккал/ч
Расчетная формула плотности теплового потока на 1 экм нагревательной поверхности отопительных приборов:
|
| Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» (И.Г. Староверов, 1975 г.), таблица 12.8, стр. 52 |
Посмотреть: тепловые нагрузки на отопление админ здания
Коэффициент φ, учитывающий расход воды в систему:
|
| Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» (И.Г. Староверов, 1975 г.), стр. 48 |
Простые вычисления по площади
Вычислить величину батарей отопления для определенного помещения можно, ориентируясь на его площадь. Это самый простой способ – использовать сантехнические нормы, которые предписывают, что тепловой мощности 100 Вт в час нужно для обогрева 1 кв.м. Надо помнить, что этот метод используется для помещений, у которых потолки стандартной высоты (2,5-2,7 метра), а результат получается несколько завышенным. К тому же он не учитывает таких особенностей, как:
- число окон и тип стеклопакетов на них;
- количество в комнате наружных стен;
- толщина стен здания и из какого материала они состоят;
- тип и толщина использованного утеплителя;
- диапазон температур в данной климатической зоне.
Тепло, которое для обогрева комнаты должны давать радиаторы: площадь следует умножить на тепловую мощность (100 Вт). К примеру, для комнаты в 18 кв.м требуется такая мощность батареи отопления:
18 кв.м х 100 Вт = 1800 Вт
То есть, в час для обогрева 18-ти квадратных метров необходимо 1,8 кВт мощности. Этот результат надо поделить на количество тепла, которое в час выделяет секция отопительного радиатора. Если данные в его паспорте указывают, что это составляет 170 Вт, то следующий этап вычислений выглядит так:
1800 Вт / 170 Вт = 10,59
Это число надо округлить до целого (обычно округляется в большую сторону) – получится 11. То есть, чтобы в комнате температура в отопительный сезон была оптимальной, необходимо установить радиатор отопления с 11-ю секциями.
Такой метод подходит только для вычисления величины батареи в помещениях с центральным отоплением, где температура теплоносителя не выше 70 градусов Цельсия.
Есть и более простой способ, который можно применять для обычных условий квартир панельных домов. В этом приблизительном расчете учитывается, что для обогрева 1,8 кв.м площади нужна одна секция. Другими словами, площадь помещения надо разделить на 1,8. Например, при площади 25 кв.м необходимо 14 частей:
25 кв.м / 1,8 кв.м = 13,89
Но такой метод расчета неприемлем для радиатора пониженной или повышенной мощности (когда средняя отдача одной секции варьируется в пределах от 120 до 200 Вт).
точный расчёт и Избыточность
Стоит сначала оговорить одну тонкость расчетов: полностью правильные значения теплопотерь через пол, потолок и стенки, каковые приходится компенсировать системе отопления, вычислить фактически нереально. Возможно сказать только о той либо другой степени достоверности оценок.
Обстоятельство — в том, что на потери тепла воздействует через чур много факторов:
- Тепловое сопротивление капитальных стен и всех слоев отделочных материалов.
- Наличие либо отсутствие мостиков холода.
- Роза расположение и ветров дома на рельефе местности.
- Работа вентиляции (которая, со своей стороны, опять-таки зависит от направления и силы ветра).
- стен инсоляции и Степень окон.
Имеется и хорошие новости. Фактически все современные системы и отопительные котлы распределенного отопления (утепленные полы, электрические и газовые конвектора и т.д.) снабжаются термостатами, дозирующими расход тепла в зависимости от температуры в помещении.
С практической стороны это указывает, что избыточная тепловая мощность повлияет только на режим работы отопления: скажем, 5 КВт*ч тепла будут даны не за один час постоянной работы с мощностью 5 КВт, а за 50 мин. работы с мощностью 6 КВт. Следующие 10 мин. котел либо другой нагревательный прибор совершит в режиме ожидания, не потребляя электричество либо энергоноситель.
Следовательно: при вычисления тепловой нагрузки наша задача — выяснить ее минимально допустимое значение.
Единственное исключение из неспециализированного правила связано с работой классических твердотопливных котлов и обусловлено тем, что понижение их тепловой мощности связано с важным падением КПД из-за неполного сгорания горючего. Неприятность решается установкой в контур теплоаккумулятора и дросселированием отопительных устройств термоголовками.
Котел по окончании растопки работает на полной мощности и с большим КПД до полного прогорания угля либо дров, после этого накопленное теплоаккумулятором тепло дозировано расходуется на поддержание оптимальной температуры в помещении.
Большинство других нуждающихся в расчете параметров также допускает некоторую избыточность. Но, об этом — в соответствующих разделах статьи.
Расход тепла на теплоснабжение по укрупненным показателям
Для определения расчетного расхода тепла на теплоснабжение строения можно пользоваться формулой
Q = qот * Vзд ( tвн – tн ) * 10 -3 , кВт,
где qот – удельная тепловая характеристика строения, Вт/м3 оС
Vзд – общий внешний объем строения, м3.
Удельная тепловая характеристика строения находится по формуле
qот = P/S ? 1/Rст + ? ( 1/Rок – 1/Rст )] + 1/h ( 0,9 *1/Rпл + 0,6 *1/Rпт ) ,
где P, S, h — периметр, площадь, высота строения, м
? – степень остекленности строения, равная отношению всей площади световых проемов к площади вертикальных ограждений строения, ? = Fост /Fверт.огр.
Rст, Rок, Rпл, Rпт – сопротивление передаче тепла стен, окон, пола, потолка.
Величина удельной тепловой характеристики определяет средние потери тепла 1м3 строения, отнесенные к расчетной температурной разнице, равной 1оС.
Характеристикой qот комфортно пользоваться для теплотехнической оценки предполагаемых конструктивно-планировочных решений строения.
По рассчитанному расходу тепла выбирают котел системы обогрева (Приложение 1) и осуществляется работа по его установке в помещении теплогенерирующей установкой с учетом норм проектирования (Приложение 2).
3. Тепловой баланс помещений
В зданиях и помещениях с постоянным тепловым режимом сопоставляют потери тепла и теплопоступления в расчетном режиме. Для общественных и жилых зданий принимают, что в помещениях теплоисточники отсутствуют, и теплопроизводительность системы обогрева должна компенсировать теплопотери через ограждения снаружи.
Потери тепла через конструкции ограждения помещения складываются из потерь тепла через некоторые ограждения Q, конкретные с округлением до 10 Вт по формуле:
Q = F * 1/R *( t вн – tн ) * ( 1 + ? ) * n Вт, где
F – расчетная площадь ограждения, м2 (правила обмера ограждений см. Приложение 3)
R – сопротивление передаче тепла конструкции ограждения, м2 оС/Вт
tвн – температура помещения, 0С
tнV – расчетная внешняя температура наиболее холодной пятидневки, 0С
? – добавочные потери теплоты в долях от главных потерь,
n – показатель, принимаемый в зависимости от положения поверхности с наружной стороны конструкций ограждения к наружному воздуху
Расчеты потерь тепла сводятся в таблицу (см. Приложение 4)
Добавочные потери тепла ?
1. Добавка на ориентацию – для всех вертикальных ограждений
2. Добавка в угловых помещениях общественных и зданий для производства (имеющих две и более фасадные стены) принимаются для всех вертикальных ограждений в размере ? = 0,15.
3. Добавка на поступление холодного воздуха через входы в здание (эксплуатируемые регулярно) принимается
для распашных дверей с тамбуром между ними 0,27 Н
Точные расчеты тепловой нагрузки
Значение теплопроводности и сопротивление теплопередачи для строительных материалов
Но все же этот расчет оптимальной тепловой нагрузки на отопление не дает требуемую точность вычисления. Он не учитывает важнейший параметр – характеристики здания. Главной из них является сопротивление теплопередачи материал изготовления отдельных элементов дома – стен, окон, потолка и пола. Именно они определяют степень сохранения тепловой энергии, полученной от теплоносителя системы отопления.
Что же такое сопротивление теплопередачи (R )? Это величина, обратная теплопроводности (λ ) – возможности структуры материала передавать тепловую энергию. Т.е. чем больше значение теплопроводности – тем выше тепловые потери. Для расчета годовой нагрузки на отопление воспользоваться этой величиной нельзя, так как она не учитывает толщину материала (d ). Поэтому специалисты используют параметр сопротивление теплопередачи, который вычисляется по следующей формуле:
Расчет по стенам и окнам
Сопротивление теплопередачи стен жилых зданий
Существуют нормированные значения сопротивления теплопередачи стен, которые напрямую зависят от региона, где расположен дом.
В отличие от укрупненного расчета нагрузки на отопление сначала нужно вычислить сопротивление теплопередачи для наружных стен, окон, пола первого этажа и чердака. Возьмем за основу следующие характеристики дома:
- Площадь стен – 280 м². В нее включены окна – 40 м² ;
- Материал изготовления стен – полнотелый кирпич (λ=0.56 ). Толщина наружных стен – 0,36 м. Исходя из этого рассчитываем сопротивление телепередачи — R=0.36/0.56= 0,64 м²*С/Вт ;
- Для улучшения теплоизоляционных свойств был установлен наружный утеплитель – пенополистирол толщиной 100 мм. Для него λ=0,036. Соответственно R=0,1/0,036= 2,72 м²*С/Вт ;
- Общее значение R для наружных стен равно 0,64+2,72= 3,36 что является очень хорошим показателем теплоизоляции дома;
- Сопротивление теплопередачи окон — 0,75 м²*С/Вт (двойной стеклопакет с заполнением аргоном).
Фактически тепловые потери через стены составят:
(1/3,36)*240+(1/0.75)*40= 124 Вт при разнице температуры в 1°С
Температурные показатели возьмем такие же, как и для укрупненного вычисления нагрузки на отопление +22°С в помещении и -15°С на улице. Дальнейший расчет необходимо делать по следующей формуле:
Расчет по вентиляции
Затем необходимо вычислить потери через вентиляцию. Общий объем воздуха в здании составляет 480 м³. При этом его плотность примерно равна 1,24 кг/м³. Т.е. его масса равна 595 кг. В среднем за сутки (24 часа) происходит пятикратное обновление воздуха. В таком случае для вычисления максимальной часовой нагрузки для отопления нужно рассчитать тепловые потери на вентиляцию:
(480*40*5)/24= 4000 кДж или 1,11 кВт/час
Суммируя все полученные показатели можно найти общие тепловые потери дом:
Таким образом определяется точная максимальная тепловая нагрузка на отопление. Полученная величина напрямую зависит от температуры на улице. Поэтому для расчета годовой нагрузки на отопительную систему нужно учитывать изменение погодных условий. Если средняя температура в течение отопительного сезона составляет -7°С, то итоговая нагрузка на отопление будет равна:
(124*(22+7)+((480*(22+7)*5)/24))/3600)*24*150(дней отопительного сезона)=15843 кВт
Меняя температурные значения можно сделать точный расчет тепловой нагрузки для любой системы отопления.
К полученным результатам нужно прибавить значение тепловых потерь через крышу и пол. Это можно сделать поправочным коэффициентом 1,2 – 6,07*1,2=7,3 кВт/ч.
Полученная величина указывает на фактические затраты энергоносителя при работе системы. Существует несколько способов регулирования тепловой нагрузки отопления. Наиболее действенный из них – уменьшение температуры в комнатах, где нет постоянного присутствия жильцов. Это можно осуществить с помощью терморегуляторов и установленных датчиков температуры. Но при этом в здании должна быть установлена двухтрубная система отопления.
Для вычисления точного значения тепловых потерь можно воспользоваться специализированной программой Valtec. В видеоматериале показа пример работы с ней.
Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта
Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта
Уважаемая Ольга! Извините,что обращаюсь к Вам еще раз. Что-то у меня по Вашим формулам получается немыслимая тепловая нагрузка: Кир=0,01*(2*9,8*21,6*(1-0,83)+12,25)=0,84 Qот=1,626*25600*0,37*((22-(-6))*1,84*0,000001=0,793 Гкал/час По укрупненной формуле, приведенной выше, получается всего 0,149 Гкал/час. Не могу понять, в чем дело? Разъясните пожалуйста! Извините за беспокойство. Анатолий.
Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта
Диаметр трубопровода
Как определить минимальное значение внутреннего диаметра трубы розлива или подводки к отопительному прибору? Не станем лезть в дебри и воспользуемся таблицей, содержащей готовые результаты для разницы между подачей и обраткой в 20 градусов. Именно это значение характерно для автономных систем.
Максимальная скорость потока теплоносителя не должна превышать 1,5 м/с во избежание появления шумов; чаще ориентируются на скорость в 1 м/с.
При большой скорости потока вода шумит на фитингах и переходах диаметра. Едва ли этот шум порадует вас ночью.
| Внутренний диаметр, мм | Тепловая мощность контура, Вт при скорости потока, м/с | ||
| 0,6 | 0,8 | 1 | |
| 8 | 2450 | 3270 | 4090 |
| 10 | 3830 | 5110 | 6390 |
| 12 | 5520 | 7360 | 9200 |
| 15 | 8620 | 11500 | 14370 |
| 20 | 15330 | 20440 | 25550 |
| 25 | 23950 | 31935 | 39920 |
| 32 | 39240 | 52320 | 65400 |
| 40 | 61315 | 81750 | 102190 |
| 50 | 95800 | 127735 | 168670 |
Скажем, для котла мощностью 20 КВт минимальный внутренний диаметр розлива при скорости потока в 0,8 м/с будет равен 20 мм.
Внутренний диаметр пластиковой трубы равен разнице наружного диаметра и удвоенной толщины стенки.
