Расчет теплоснабжения по укрупненным показателям
Расчет тепловой нагрузки на теплоснабжение строения: формула, варианты
Во время проектирования системы обогрева, будет это промышленное строение или здание жилого фонда, необходимо провести грамотные расчеты и составить схему контура системы отопления. Большое внимание на данном шаге эксперты советуют обращать на расчёт потенциальной тепловой нагрузки на контур отопления, а еще на объем потребляемого топлива и выделяемого тепла.
Тепловая нагрузка: что это?
Под данным термином знают кол-во отдаваемой устройствами теплоснабжения теплоты. Проведенный ориентировочный расчет тепловой нагрузки позволить избежать лишних затрат на покупку составляющих системы отопления и на их установку. Также этот расчет поможет правильно разделить кол-во выделяемого тепла практично и одинаково по всему зданию.
В эти расчеты заложено много невидимых моментов. К примеру, материал, из которого выстроено здание, тепловая изоляция, регион и др. Профессионалы пытаются иметь в виду побольше факторов и параметров для получения более точного результата.
Расчет тепловой нагрузки с ошибками и неточностями приводит к малоэффективной работе системы отопления. Бывает даже, что приходится реконструировать участки уже работающей конструкции, что неминуемо влечет к незапланированным тратам. Да и жилищно-коммунальные организации ведут расчет стоимости услуг на базе данных о тепловой нагрузке.
Решающие факторы
Замечательно рассчитанная и сконструированная отопительная система должна поддерживать заданную температурный режим в помещении и возместить появляющиеся теплопотери. Рассчитывая показатель тепловой нагрузки на систему обогрева в здании необходимо принимать во внимание:
— Назначение строения: жилое или промышленное.
— Характеристику конструктивных компонентов сооружения. Это окна, стены, двери, крыша и система вентиляции.
— Размеры дома. Чем оно выше, тем мощнее должна быть отопительная система. В первую очередь следует учесть площадь проемов окна, дверей, стен снаружи и объем каждого внутреннего помещения.
— Наличие комнат специализированного назначения (баня, парная и др.).
— Степень оснащения техническими устройствами. Другими словами, наличие горячего водообеспечения, вентиляционные установки, кондиционирование и вид системы отопления.
— Режим температур для взятого отдельно помещения. К примеру, в помещениях, которые предназначены для хранения, не надо поддерживать удобную для человека температуру.
— Кол-во точек с горячей водоподачей. Если их много, тем крепче нагружается система.
— Площадь остекленных поверхностей. Комнаты с панорамными окнами теряют большое количество тепла.
— Вспомогательные условия. В зданиях предназначенных для проживания это может быть кол-во комнат, лоджий и балконов и сантехнических узлов. В промышленных – кол-во рабочих дней в год , смен, инновационная цепочка процесса производства и др.
— Условия климата региона. При расчёте потерь тепла берутся во внимание уличные температуры. Если перепады незначительны, то и на компенсацию уходить будет небольшое кол-во энергии. Тогда как при -40оС за окном востребует существенных ее затрат.
Специфики существующих методик
Параметры, включаемые в расчет тепловой нагрузки, находятся в СНиПах и ГОСТах. В них же имеются особые коэффициенты передачи тепла. Из паспортов оборудования, входящего в систему обогрева, берутся цифровые характеристики, касаемые конкретного отопительного радиатора, котла и др. А еще классически:
— расход тепла, взятый по максимуму за один час работы системы обогрева,
— самый большой поток тепла, исходящий от одного отопительного прибора,
— общие расходы тепла в конкретный период (очень часто – сезон); если нужен почасовой расчет нагрузки на тепловую сеть, то расчет необходимо вести с учетом температурного перепада в течении 24 часов.
Изготовленные расчеты сопоставляют с площадью отдачи тепла всей системы. Показатель выходит очень точный. Некоторые отклонения случаются. К примеру, для промышленных зданий необходимо будет предусматривать снижение использования энергии тепла в дни отдыха и праздничные, а в помещениях для жилья – ночью.
Методики для расчета отопительных систем имеют несколько степеней точности. Для сведения неточности до минимума приходится применять довольно непростые вычисления. Менее точные схемы используются если не есть цель улучшить расходы на систему отопления.
Главные способы расчета
На данное время расчет тепловой нагрузки на теплоснабжение строения можно провести одним из следующих способов.
Три главных
- Для расчета берутся укрупненные показатели.
- За базу принимаются показатели конструктивных компонентов строения. Тут будет важен и расчет потерь тепла, которое идет на прогрев внутреннего объема воздуха.
- Рассчитываются и суммируются все входящие в систему обогрева объекты.
Один примерный
Есть и вариант четвертый. Он имеет довольно обширную погрешность, потому что показатели берутся очень средние, или их недостаточно. Вот эта формула — Qот = q0 * a * VH * (tЕН – tНРО), где:
- q0 – удельная тепловая характеристика строения (очень часто устанавливается по самому холодному периоду),
- a – поправочный показатель (зависит от региона и берется из готовых таблиц),
- VH – объем, высчитанный по внешним поверхностям.
Пример обычного расчета
Для сооружения с классическими параметрами (потолочной высотой, размерами комнат и хорошими характеристиками теплоизоляции) можно задействовать обычное соотношение показателей с поправкой на показатель, зависящий от региона.
Предположим, что дом жилого фонда находится в Архангельской области, а его площадь — 170 кв. м. Тепловая нагрузка будет равна 17 * 1,6 = 27,2 кВт/ч.
Аналогичное обозначение тепловых нагрузок не берет в учет многих определяющих факторов. К примеру, конструктивных свойств сооружения, температуры, количество стен, соотношение площадей стен и проёмов окна и др. Благодаря этому такие же расчеты не подойдут для серьёзных проектов отопительной системы.
Расчет отопительного радиатора по площади
Зависит он от материала, из которого они сделаны. Очень часто сейчас применяются биметаллические, металлические, стальные, очень редко радиаторы из чугуна. Любой из них имеет собственный показатель отдачи тепла (мощности тепла). Радиаторы из биметалла при расстоянии между осями в 500 мм, в среднем имеют 180 — 190 Вт. Отопительные приборы из алюминия имеют фактически аналогичные показатели.
Отдача тепла описанных отопительных приборов рассчитывается на одну секцию. Отопительные приборы стальные пластинчатые являются неразборными. Благодаря этому их отдача тепла устанавливается исходя из размера всего устройства. К примеру, теплопроизводительность двухрядного отопительного прибора шириной 1 100 мм и высотой 200 мм будет 1 010 Вт, а панельного отопительного прибора из стали шириной 500 мм, а высотой 220 мм будет составлять 1 644 Вт.
В расчет отопительного радиатора по площади входят следующие основные параметры:
— потолочная высота (классическая – 2,7 м),
— теплопроизводительность (на кв. м – 100 Вт),
— одна наружная стена.
Эти расчеты показывают, что на каждые 10 кв. м нужно 1 000 Вт мощности тепла. Такой результат разделяется на тепловую отдачу одной части. Ответом считается нужное численность секций отопительного прибора.
Для южных районов нашей родины, также как и для северных, разработаны уменьшающие и повышающие коэффициенты.
Среднестатистический расчет и точный
Взяв во внимание описанные факторы, среднестатистический расчет проходит по следующей схеме. Если на 1 кв. м требуется 100 Вт потока тепла, то помещение в 20 кв. м должно получать 2 000 Вт. Отопительный прибор (распространенный биметаллический или металлический) из восьми секций выделяет около 150 Вт. Делим 2 000 на 150, приобретаем 13 секций. Однако это довольно укрупненный расчет тепловой нагрузки.
Точный смотрится чуть-чуть устрашающе. В действительности абсолютно ничего сложного. Вот формула:
Qт = 100 Вт/м2 ? S(помещения)м2 ? q1 ? q2 ? q3 ? q4 ? q5 ? q6? q7, где:
- q1 – вид остекления (простое =1.27, двойное = 1.0, тройное = 0.85);
- q2 – стеновая изоляция (слабая, или отсутствующая = 1.27, стенка выложеная в два кирпича = 1.0, современна, высокая = 0.85);
- q3 – соотношение суммарной площади проемов окна к напольной территории (40% = 1.2, 30% = 1.1, 20% — 0.9, 10% = 0.8);
- q4 – уличная температура (берется небольшое значение: -35оС = 1.5, -25оС = 1.3, -20оС = 1.1, -15оС = 0.9, -10оС = 0.7);
- q5 – количество стен снаружи в комнате (все 4-ре = 1.4, три = 1.3, угловая комната = 1.2, одна = 1.2);
- q6 – вид расчетного помещения над расчетной комнатой (холодное чердачное = 1.0, тёплое чердачное = 0.9, жилое обогреваемое помещение = 0.8);
- q7 – потолочная высота (4.5 м = 1.2, 4.0 м = 1.15, 3.5 м = 1.1, 3.0 м = 1.05, 2.5 м = 1.3).
По любому из перечисленных способов можно сделать расчет тепловой нагрузки дома на несколько квартир.
Приблизительный расчет
Условия такие. Самая маленькая температура в холодный период года — -20оС. Комната 25 кв. м с трехкамерным стеклопакетом, двупольными окнами, потолочной высотой 3.0 м, поверхностями стен в 2 кирпича и неотапливаемым чердачным этажом. Расчет будет следующий:
Q = 100 Вт/м2 ? 25 м2 ? 0,85 ? 1 ? 0,8(12%) ? 1,1 ? 1,2 ? 1 ? 1,05.
Результат, 2 356.20, делим на 150. В конце концов выходит, что в комнате с указанными параметрами необходимо установить 16 секций.
Если нужен расчет в гигакалориях
В случае отсутствия счетчика энергии тепла на открытом отопительном контуре расчет тепловой нагрузки на теплоснабжение строения рассчитывают по формуле Q = V * (Т1 — Т2) / 1000, где:
- V – кол-во воды, потребляемой отопительной системой, исчисляется тоннами или м3,
- Т1 – количество, показывающее температуру горячей воды, меряется в оС и для вычислений берется температура, подходящая конкретному давлению в системе. Показатель этот имеет собственное название – энтальпия. Если функциональным путем снять показатели температуры нет возможности, прибегают к усредненному показателю. Он находится в границах 60-65оС.
- Т2 – температура холодной воды. Ее померять в системе очень непросто, благодаря этому разработаны частые показатели, зависящие от режима температур на улице. Например, в одном из регионов, в холодный период года данный показатель принимается равным 5, летом – 15.
- 1 000 – показатель для получения результата сразу в гигакалориях.
В случае закрытого контура тепловая нагрузка (гкал/час) рассчитывается другим образом:
Qот = ? * qо * V * (tв — tн.р) * (1 + Kн.р) * 0,000001, где
- ? – показатель, призванный исправлять условия климата. Берется в расчет, если уличная температура разнится от -30оС;
- V – объем сооружения по наружным замерам;
- qо – удельный отопительный показатель сооружения при заданной tн.р = -30оС, меряется в ккал/м3*С;
- tв – расчетная внутренняя температура в здании;
- tн.р – расчетная уличная температура для составления проекта отопительной системы;
- Kн.р – показатель инфильтрации. Обусловлен соотношением потерь тепла расчетного строения с инфильтрацией и передачей тепла через наружные конструктивные детали при уличной температуре, которая задана в рамках составляемого проекта.
Расчет тепловой нагрузки выходит несколько укрупненным, но собственно эта формула предоставляется в технической литературе.
Исследование тепловизором
Очень часто, чтобы увеличить рабочая эффективность системы отопления, прибегают к тепловизионным обследованиям сооружения.
Работы эти проводят ночью. Для более точного результата требуется соблюдать температурную разницу между помещением и улицей: она обязана быть не меньше в 15о. Лампы дневного освещения и лампы с нитью накала выключаются. Было бы неплохо убрать ковры и мебель по максимуму, они сбивают прибор, давая определенную ошибку.
Исследование проходит плавно, данные проходят регистрацию тщательно. Схема проста.
Начальный этап работ проходит в середине помещения. Прибор двигают поэтапно от дверей к окнам, уделяя большое внимание углам и прочим стыкам.
Второй этап – исследование тепловизором наружных стен сооружения. По прежнему тщательно исследуются стыки, особенно соединение с кровлей.
3-ий этап – обработка данных. В первую очередь это выполняет прибор, потом показания переносятся в компьютер, где необходимые программы завершают обработку и предоставляют результат.
Если исследование проводила лицензированная организация, то она по итогу работ выдаст отчет с обязательными советами. Если работы производились персонально, то надеяться необходимо на собственные знания и, может быть, помощь интернета.
2.2.Расчет по укрупненным показателям
Для предварительного расчета потерь тепла строения воспользуемся формулой:
где q – удельная тепловая характеристика строения, Вт/(м3?оС); V – объем отапливаемого строения по внешнему обмеру, м3; (tп-tн) – расчетная разница температуры для главных (наиболее представительных) помещений строения, оС.
Величина q определяет средние потери тепла 1 м3 строения, отнесенные к разности температур 1 оС. Ее находим по формуле:
где qo – эталонная удельная тепловая характеристика, подходящая разности температуры ?to=19-(-31)=50 оС, Вт/(м3?оС); ?t – температурный показатель, учитывающий отклонение фактической разности температуры от ?to.
Эталонную удельную тепловую характеристику находим, приняв за основу характеристики для строений жилого типа:
где d – доля площади стен снаружи, занятая окнами; Ас,Ап – площадь, исходя из этого, стен снаружи и строения в плане, м2.
Для определения qo находим площади:
Температурный показатель ?t равён
Значение удельной тепловой характеристики применяют для приблизительного подсчета потерь тепла строения
Установочная теплопроизводительность системы по укрупненным показателям принята равной
Согласно (21) вспомогательные потери тепла принять равными 7%.
Qот=1,07? Qзд=1,07?188723,47=201934,11Вт (22)
3.Гидравлический расчет трубо-проводов
Самой главной задачей расчета считается обозначение диаметров трубопровода и расчете потерь давления в контуре системы обогрева.
Основное циркуляционное кольцо при тупиковом движении носителя тепла выбираем в магистралях через стояк 5: длина кольца – 130,7м.
Располагаемое давление, действующее в циркуляционном кольце запишется в виде:
где ?Рн – давление, создаваемое насосом или смесительной установкой;
?Ре.пр. – натуральное циркуляционное давление, возникающее в расчетном кольце системы вследствии охлаждения воды в радиаторах.
?Ре.тр. – натуральное циркуляционное давление, возникающее за счёт охлаждения воды в трубах.
Для вертикальных систем отопления с одной трубой Б=1,0.
Насосное циркуляционное давление рассчитывается по следующему соотношению:
где ?l – сумма длин расчетных участков циркуляционного кольца.
Натуральное циркуляционное давление определим по формуле:
?Ре.пр=
, (25)
где Qi – нужная отдача тепла носителем тепла в пространство помещения;
hi – вертикальное расстояние между виртуальными центрами водонагрева в тепловом пункте и охлаждения в стояке для i-го прибора;
? – усредненное приращение плотности при уменьшении температуры воды на 1оС /таблица 10.4(6)/;
?1, ?2 – поправочные коэффициенты, учитывающие добавочную отдачу тепла в помещения /с.157(7)/;
N – количество приборов в стояке;
Gст – водный расход в стояке, определяемый по формуле:
Gст=
. (26)
Расчетное циркуляционное давление находим по формуле(23), пренебрегая как маленькой величиной ?Ре.тр, принимая ?Рн по формуле (24) и ?Ре.пр по формуле(25):
?Рр=9376+2862,91=12238,91 Па.
Средняя ориентировочная удельная линейная потеря давления устанавливается по формуле:
Rcр=
, Па/м; (27)
Вычисляем удельную характеристику сопротивления по формуле:
Sуд=Rcp/G2, Па/м(кг/ч)2; (28)
где G – примерный водный расход на участке, вычисленный по формуле(26).
Удельная характеристика сопротивления стояка 5 при найденном значении Rср устанавливается по формуле (28)
По Sуд.р. из таблиц 10.7. с.91(6) принимаем диаметр стояка dу=25мм.
Потери давления на трение и местные сопротивления на участке формируют по формуле:
где S – характеристика сопротивления в плане гидравлики участка, определяемая по соотношению
где А – удельное динамическое давление /см.табл.10.7.(6)/;
приведенный показатель гидравлического трения / см.табл.10.7. (6)/.
Характеристика сопротивления стояка 11 и магистральных участков находится по формуле (30):
Значения коэффициентов здешних сопротивлений принимаются по таблице II.11-II.12(6). Стояк 11:
20отводов dу=25мм ?=0,5•20=10
2 вентиля dу=25мм ?=9,3•2=18,6
пробковый кран dу=25мм ?=1
• Диаметр магистральных участков 1-2 и 1’-2’ примем dу=25мм . Для них найдем характеристику сопротивления участков 1-2 и 1’-2’:
Коэффициенты здешних сопротивлений на участках 1-2 и 1’-2’:
1 тройник проходной ?=2=2;
• Вычислим характеристику сопротивления приборного узла.
замыкающий участок, dу=15мм:
Коэффициенты здешних сопротивлений замыкающего участка:
2 поворотных тройника ??=1,5•2=3.
Диаметр подводок dу=20мм. Характеристика сопротивления подводки равна:
Коэффициенты здешних сопротивлений для подводок:
1 термостат dу=20мм ?=1
1 кран с круглым отверстием ?=1
Определим проводимости подводок и замыкающих участков:
?=1/
, кг/(ч•Па0,5); (31)
Характеристика приборного узла устанавливается по следующему соотношению:
(32)
Тогда общаяя характеристика сопротивления стояка 11 будет составлять:
Потери давления в стояке 1:
Перейдем к расчету магистральных участков системы обогрева.
Участок 3-2 и 3’-2’. Расход участка сориентироваться:
G= Gст11+ Gст10=571,2+571,2=1142,4кг/час. Принимаем dу=32мм
Коэффициенты здешних сопротивлений на участках 3-2 и 3’-2’:
1 тройник поворотный ?=1,5;
Точно также рассматриваем все другие участки ключевого циркуляционного кольца. Результаты расчета сводим в таблицу №3.
Суммарные потери давления в системе:
Сравнивая суммарные потери давления в системе с располагаемым, приобретаем запас давления в главном циркуляционном кольце:
что отвечает условию ?Рсис.?0,9?Рр.
Рассмотрим очень приближенный стояк к главному стояку. Это 10 стояк, тепловая нагрузка которого составляет 15507 Вт. Расход носителя тепла в стояке 10 находим по формуле:
Располагаемое давление в стояке 10 ?Рст10=?Р ст11 =4112,4Вт
Определим удельную потерю давления в стояке 11 по формуле(27):
Удельная характеристика сопротивления стояка 11 устанавливается по формуле (28):
Диаметр стояка 11 по таблице 10.7. (6) принимаем dу=25мм.
Рассчитаем характеристику сопротивления стояка 10 по формуле (30):
Значения коэффициентов здешних сопротивлений принимаются по таблице II.11-II.12(6). Стояк10:
20 отодов dу=25мм ?=0,5•20=10
2 вентиля dу=25мм ?=9,3•2=18,6
пробковый кран dу=25мм ?=1
Вычислим характеристику сопротивления приборного узла.
замыкающий участок, dу=15мм:
Коэффициенты здешних сопротивлений замыкающего участка:
2 поворотных тройника ??=1,5•2=3.
Диаметр подводок dу=20мм. Характеристика сопротивления подводки равна:
Коэффициенты здешних сопротивлений для подводок:
1 термостат dу=20мм ?=1
1 кран с круглым отверстием ?=1
Определим проводимости подводок и замыкающих участков:
?=1/
, кг/(ч•Па0,5); (31)
Характеристика приборного узла устанавливается по следующему соотношению:
(32)
Тогда общаяя характеристика сопротивления стояка 11 будет составлять:
Удостоверимся в надежности увязку потерь давления в стояках 9 и 11.
Как видно потери давления в стояке увязаны.
Точно также проведя расчёт последнего в кольце стояка 7, принимаем dу=25мм и ?Рст7 =6228,1Па, что расходится с потерями давления до этого стояка на -2%
Самостоятельный расчет тепловой нагрузки на теплоснабжение: часовых и в год показателей
Как улучшить расходы на теплоснабжение? Такая задача решается только комплексным подходом, учитывающим все параметры системы, строения и особенности климата региона. При этом важнейшей составляющей считается тепловая нагрузка на теплоснабжение: расчет часовых и в год показателей входят в систему вычислений КПД системы.
Для чего необходимо знать такой параметр
Что же такое расчет тепловой нагрузки на теплоснабжение? Он определяет идеальное кол-во энергии тепла для всех помещений и строения в общем. Переменными величинами являются мощность оборудования для отопления – котла, отопительных приборов и трубо-проводов. Также берутся во внимание потери тепла дома.
В совершенстве теплопроизводительность системы отопления должна возместить все потери тепла и при этом поддерживать удобный температурный уровень. Благодаря этому перед тем как сделать расчет годовой нагрузки на теплоснабжение, необходимо определиться с решающими факторами, которые влияют на нее:
- Характеристика конструктивных компонентов дома. Фасадные стены, окна, двери, система вентиляции сказываются на уровне потерь тепла;
- Размеры дома. Разумно высказать предположение, что чем больше помещение – тем интенсивнее должна работать отопительная система. Существенным фактором при этом считается не только объем любой комнаты, но и площадь стен снаружи и конструкций окна;
- Климат в регионе. При сравнительно небольших снижениях температуры на улице необходимо небольшое кол-во энергии для компенсации потерь тепла. Т.е. самая большая часовая нагрузка на теплоснабжение зависит от степени уменьшения температуры в конкретный временной период и среднегодовое значение для отопительного периода.
Взяв во внимание данные моменты составляется хороший режим тепла работы системы обогрева. Резюмируя все сказанное выше необходимо заявить, что обозначение тепловой нагрузки на теплоснабжение нужно Для снижения расхода энергоносителя и выполнения благоприятного уровня нагрева в домашних помещениях.
Для расчета хорошей нагрузки на теплоснабжение по укрупненным показателям необходимо знать точный объем строения. Необходимо помнить, что данная методика разрабатывалась для больших построек, благодаря этому погрешность вычислений будет велика.
Выбор методики расчета
Прежде чем сделать расчет нагрузки на теплоснабжение по укрупненным показателям или с более большой точностью нужно выяснить предлагаемые режимы температур для здания жилого фонда.
При расчете параметров теплоснабжения необходимо руководствоваться нормами СанПиН 2.1.2.2645-10. Исходя из данных таблицы, в любой комнате дома нужно обеспечить хороший режим температур работы теплоснабжения.
Методики, по которой выполняется расчет часовой нагрузки на теплоснабжение, могут иметь самую разнообразную степень точности. В большинстве случаев лучше всего применять достаточно непростые вычисления, благодаря чему погрешность будет минимальна. Если же оптимизация расходов на источники энергии не считается приоритетной задачей во время проектирования теплоснабжения – можно использовать менее точные схемы.
При расчете почасовой нагрузки на теплоснабжение следует учесть суточную смену температуры улицы. С целью улучшения точности вычисления необходимо знать технические свойства строения.
Обычные способы вычисления тепловой нагрузки
Любой расчет тепловой нагрузки необходим для оптимизации показателей системы обогрева или улучшения утеплительных параметров дома. После его выполнения подбираются некоторые способы регулирования тепловой нагрузки теплоснабжения. Рассмотрим нетрудоемкие методики вычисления данного параметра системы обогрева.
Зависимость мощности теплоснабжения от площади
Для дома с традиционными размерами комнат, потолочной высотой и качественной теплоизоляцией можно задействовать знакомое соотношение площади помещения к необходимой мощности тепла. В подобном случае на 10 м? понадобится генерить 1 кВт тепла. К получившемуся результату необходимо применить поправочный показатель, зависящий от зоны климата.
Предположим, что дом находится в Области Москвы. Его вся площадь составлять 150 м?. В подобном случае часовая тепловая нагрузка на теплоснабжение будет равна:
Основным минусом такого способа считается большая погрешность. Расчет не берет в учет изменение перепадов погоды, а еще специфики строения – сопротивление передачи тепла стен, окон. Благодаря этому на самом деле его применять не рекомендуется.
Укрупненный расчет тепловой нагрузки строения
Укрупненный расчет нагрузки на теплоснабжение отличается более точными результатами. С самого начала он применялся для ориентировочного расчета данного параметра при невозможности определить точные характеристики строения. Общая формула для определения тепловой нагрузки на теплоснабжение предоставлена ниже:
Где q° — удельная тепловая характеристика сооружения. Значения необходимо брать из подобающей таблицы, а – поправочный показатель, о котором говорилось выше, Vн – внешний объем сооружения, м?, Tвн и Tнро – температурные значения в середине дома и на улице.
Таблица удельных тепловых параметров строений
Предположим, что нужно высчитать самую большую часовую нагрузку на домашнее отопление у которой объем по стенам снаружи 480 м? (площадь 160 м?, дом в два этажа). В данном случае тепловая характеристика будет равна 0,49 Вт/м?*С. Поправочный показатель а = 1 (для Области Москвы). Комфортная температура в середине помещения для проживания (Твн ) должна составлять +22°С. На улице температура при этом будет равна -15°С. Воспользуемся формулой для расчета часовой нагрузки на теплоснабжение:
Q=0.49*1*480(22+15)= 9,408 кВт
Если сравнивать с идущим до этого расчетом полученная величина меньше. Но она предусматривает значимые факторы – температуру в середине помещения, на улице, объем строения. Такие же вычисления можно создать для любой комнаты. Методика расчета нагрузки на теплоснабжение по укрупненным показателям помогает определить хорошую мощность для любого отопительного прибора в отдельно взятом помещении. Для более точного вычисления необходимо знать среднетемпературные значения для определенного региона.
Подобный вариант расчета можно использовать для вычисления часовой тепловой нагрузки на теплоснабжение. Но полученные результаты не дадут приемлемо точную величину потерь тепла строения.
Правильные расчеты тепловой нагрузки
Но все таки этот расчет хорошей тепловой нагрузки на теплоснабжение не даёт требуемую точность вычисления. Он не берет в учет очень важный параметр – характеристики строения. Основной из них считается сопротивление передачи тепла материал изготовления индивидуальных элементов дома – стен, окон, потолка и пола. Непосредственно они формируют степень сохранения энергии тепла, получившейся от носителя тепла системы обогрева.
Что такое сопротивление передачи тепла (R)? Это величина, обратная теплопроводимости (?) – возможности структуры материала передавать энергию тепла. Т.е. чем больше значение теплопроводимости – тем выше потери тепла. Для расчета годовой нагрузки на теплоснабжение воспользоваться этой величиной нельзя, так как она не берет в учет толщину материала (d). Благодаря этому профессионалы применяют параметр сопротивление передачи тепла, который вычисляется по следующей формуле:
Расчет по стенкам и окнам
Есть нормированные значения сопротивления передачи тепла стен, которые прямо зависят от региона, где размещён дом.
В отличии от укрупненного расчета нагрузки на теплоснабжение в первую очередь необходимо определить сопротивление передачи тепла для стен снаружи, окон, пола цокольного этажа и чердачного этажа. Возьмём за основу следующие характеристики дома:
- Габариты стен – 280 м?. В нее включены окна – 40 м?;
- Материал изготовления стен – кирпич полнотелый (?=0.56). Толщина стен снаружи – 0,36 м. Если из этого исходить рассчитываем сопротивление телепередачи — R=0.36/0.56= 0,64 м?*С/Вт;
- С целью улучшения качеств теплоизоляции был поставлен внешний материал для утепления – полистирол вспененный толщиной 100 мм. Для него ?=0,036. Исходя из этого R=0,1/0,036= 2,72 м?*С/Вт;
- Общее значение R для стен снаружи равно 0,64+2,72= 3,36 что считается очень хорошим показателем тепловой изоляции дома;
- Сопротивление передачи тепла окон — 0,75 м?*С/Вт (двухкамерный стеклопакет с заполнением аргоном).
Практически потери тепла через стены составят:
(1/3,36)*240+(1/0.75)*40= 124 Вт при разнице температуры в 1°С
Показатели температуры возьмём аналогичные, как и для укрупненного вычисления нагрузки на теплоснабжение +22°С в помещении и -15°С на улице. Последующий расчет следует производить по следующей формуле:
124*(22+15)= 4,96 кВт/час
Расчет по вентиляции
Потом нужно определить потери через вентиляцию. Объем воздуха в здании составляет 480 м?. При этом его плотность приблизительно равна 1,24 кг/м?. Т.е. его масса равна 595 кг. В среднем за день (24 часа) происходит пятикратное оновление воздуха. В подобном случае для вычисления самой большой часовой нагрузки для отапливания следует рассчитать потери тепла на вентиляцию:
(480*40*5)/24= 4000 кДж или 1,11 кВт/час
Суммируя все полученные показатели можно найти общие потери тепла дом:
Подобным образом устанавливается точная самая большая тепловая нагрузка на теплоснабжение. Полученная величина зависит от температуры на улице. Благодаря этому для расчета годовой нагрузки на систему отопления следует учесть изменение погодных атмосферных. Если температура в среднем на протяжении отопительного периода составляет -7°С, то итоговая нагрузка на теплоснабжение будет равна:
(124*(22+7)+((480*(22+7)*5)/24))/3600)*24*150(дней отопительного периода)=15843 кВт
Меняя температурные значения можно создать правильный расчет тепловой нагрузки для любой системы обогрева.
К полученным результатам необходимо добавить значение потерь тепла через крышу и пол. Это можно создать поправочным показателем 1,2 – 6,07*1,2=7,3 кВт/ч.
Полученная величина указывает на фактические расходы энергоносителя во время работы системы. Есть несколько вариантов регулирования тепловой нагрузки теплоснабжения. Наиболее действенный из них – снижение температуры в помещениях, где нет постоянного присутствия жильцов. Это можно выполнить при помощи термостатов и установленных термопреобразователей. Однако при этом в здании должна быть поставлена отопительная двухтрубная система.
Для вычисления точного значения потерь тепла воспользуйтесь специальной программой Valtec. В материале показа пример работы с ней.
2. 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