Расчет тепловых нагрузок на теплоснабжение

Как определить нагрузку тепла на теплоснабжение?

Тепловая нагрузка на теплоснабжение — это кол-во энергии тепла, нужное для достижения оптимальной температуры в помещении. Есть также понятие самой большой почасовой нагрузки, которое необходимо иметь в виду как самое большое кол-во энергии, которое может пригодиться в некоторые часы при плохих условиях. Чтобы понимать, какие условия можно считать неблагоприятными, нужно разобраться с факторами, от них зависит тепловая нагрузка.

Необходимость строения в тепле

В различных строениях понадобится неодинаковое кол-во энергии тепла, чтобы человек чувствовал себя удобно.

Среди факторов, влияющих на необходимость в тепле, необходимо выделить такие:

Материал, из которого сделаны стены, а еще их толщина. Стенка, выложеная в один кирпич и стена из газобетона, более того все вместе с 20-сантиметровой прокладкой из пенополистирола, выделяются в плане пропускания энергии тепла.
Материал кровли и ее особенности конструкции. Совмещенная крыша из ж/б плит из бетона и отлично утеплённое помещение чердака существенно различаются по показателям потерь тепла.
Система вентиляции. На потери тепла воздействуют продуктивность вентиляции и возможность рекуперации тепла.
Площадь остекленных поверхностей. Естественно, что помещение с панорамными окнами при прочих равных условиях теряет больше тепла, чем комната с небольшими окнами-амбразурами. Такой недостаток существенного остекления сглаживается толстыми стеклопакетами, где стекла обработаны энергосберегающим веществом.
Показатели инсоляции, характерные той либо другой местности, уровень поглощения солнечных лучей внешней поверхностью строения. Также имеет большое значение расположение дома относительно сторон света. В качестве крайних примеров можно привести строение, всегда которое находится в тени и другой дом, у которого черные стены, наклонная черная крыша и расположение всех окон на юг.
Температурная дельта между зданием и улицей определяет поток тепла через компоненты ограждения при перманентном сопротивлении передаче тепла. Если на улице 10 градусов тепла, потери тепла будут разниться от ситуации, когда температура с наружной стороны упала до 30 градусов мороза.
Перспективы перемен потребностей в тепле. Если например планируется обновление строения или добавление к нему новых пристроек, то может быть, что заложенной тепловой нагрузки уже вскоре будет мало.

Распределение приборов

Если речь идет о традиционном отоплении, самая большая мощность источника энергии тепла должна равняться сумме мощностей всех источников тепла в здании.

Распределение приборов по домашним помещениям зависит от следующих обстоятельств:

Площадь помещения, потолочный уровень.
Положение комнаты в строении. Помещения в торцевой части по углах выделяются очень высокими потерями тепла.
Расстояние до теплового источника.
Комфортная температура (с точки зрения жильцов). На температуру помещения, кроме прочих факторов, действует перемещение потоков воздуха в середине жилья.

Нормы строительства и правила (СНиП) советуют такие температурные параметры:

Помещения для жилья в глубине сооружения — 20 градусов.
Помещения для жилья в угловых и торцевых частях строения — 22 градуса.
Кухня — 18 градусов. В помещении кухни температура выше, так как в ней присутствуют вспомогательные тепловые источники (электроплита, холодильник и т.д.).
Комната где установлена ванна и санузел — 25 градусов.

Схема температуры в случае верхнего розлива

Если в доме обустроено отопление воздушного типа, объем теплового потока, поступающий в комнату, зависит от пропускной возможности воздушного рукава. Изменяется поток ручной настройкой вентиляционных решёток, а находится под контролем — термометром.

Дом может обогреваться распределенными источниками энергии тепла: электро- или газовые радиаторы, полы с подогревом на электричестве, масляные батареи, ИК-обогреватели, кондиционеры. В данном случае необходимые температуры определяются настройкой терморегулятора. В данном случае необходимо предусматривать такую мощность оборудования, которой бы хватало при высоком уровне потерь тепла.

Методики расчета

Расчет тепловой нагрузки на теплоснабжение можно сделать на примере определенного помещения. Пускай в этом случае это будет сруб из 25-сантиметрового бурса с чердачным помещение и полом из дерева. Размеры строения: 12?12?3. В стенках есть 10 окон и пара дверей. Дом размещён в местности, для которой свойственны довольно невысокие температуры во время зимы (до 30 градусов мороза).

Расчеты можно сделать тремя способами, о которых пойдёт речь ниже.

Первый вариант расчета

Согласно существующим нормативам СНиП, на 10 метров квадратных необходим 1 кВт мощности. Этот показатель корректируется с учетом климатических коэффициентов:

южные регионы — 0,7-0,9;
центральные регионы — 1,2-1,3;
Дальний Восток и Крайний Север — 1,5-2,0.

Сначала находим площадь дома: 12?12=144 кв. м.. В подобном случае базисный показатель тепловой нагрузке равён: 144/10=14,4 кВт. Результат который получился умножаем на климатическую поправку (станем применять показатель 1,5): 14,4?1,5=21,6 кВт. Столько мощности необходимо, чтобы в доме была оптимальная температура.

Таблица соотношения мощности котла и площади дома

Совет! Рекомендуется предусматривать, как минимум, 20% прочностный запас для оборудования для отопления.

Другой вариант расчета

Способ, вышеприведенный, страдает существенными погрешностями:

Не учтена потолочная высота, а ведь обогревать необходимо не метры квадратные, а объем.
Через проемы дверей и окон теряется больше тепла, чем через стены.
Не учтен вид строения — многоквартирное это здание, где за поверхностями стен, полом и потолком обогреваемые квартиры содей или это приватизированный дом, где за поверхностями стен только прохладный воздух.

В качестве базисного используем следующий показатель — 40 Вт на метр кубический.
Для любой двери предусмотрим по 200 Вт, а для окон — по 100 Вт.
Для квартир в угловых и торцевых частях дома применяем показатель 1,3. Если речь идет об очень высоком или самом невысоком этаже здания с множеством квартир, применяем показатель 1,3, а для приватного сооружения — 1,5.
Также опять используем климатический показатель.

Таблица климатического коэффициента

Высчитываем объем помещения: 12?12?3=432 кв. м..
Базисный параметр мощности равняется 432?40=17280 Вт.
Есть в доме десяток окон и пара дверей. Подобным образом: 17280+(10?100)+(2?200)=18680Вт.
Если речь идет о личном доме: 18680?1,5=28020 Вт.
Учитываем климатический показатель: 28020?1,5=42030 Вт.

Итак, исходя из второго вычисления видно, что разница с первым способом расчета фактически двукратная. При этом следует иметь в виду, что аналогичная мощность необходима только во время самых невысоких температур. Говоря иначе, пиковую мощность можно обеспечить добавочными источниками обогревания, к примеру, резервным обогревательным прибором.

Вариант третий расчета

Есть еще более точный способ подсчета, в котором берутся во внимание потери тепла.

Схема теплопотери в процентах

Формула для расчета такая: Q=DT/R, где:

Q — теплопотери на метр квадратный конструкции ограждения;
DT — дельта между внутренней и наружной температурами;
R — уровень сопротивления при передаче тепла.

Нужно обратить внимание! Порядка 40% тепла уходит в систему вентиляции.

Чтобы облегчить расчеты, примем среднестатистический показатель (1,4) теплопотерь через компоненты ограждения. Осталось определить параметры термического сопротивления из справочной литературы. Ниже приведена таблица для очень часто используемых конструкционных решений:

стенка в 3 кирпича — уровень сопротивления составляет 0,592 на кв. м?С/Вт;
стенка в два кирпича — 0,406;
стенка в 1 кирпич — 0,188;
сруб из 25-сантиметрового бруса — 0,805;
сруб из 12-сантиметрового бруса — 0,353;
каркасный материал с теплоизоляцией минеральной ватой — 0,702;
пол из дерева — 1,84;
потолок или чердачный этаж — 1,45;
древесная распашная дверь — 0,22.

Таблица значений теплоизоляторов

Температурная дельта — 50 градусов (20 градусов тепла в помещении и 30 градусов мороза на улице).
Теплопотери на метр квадратный пола: 50/1,84 (данные для напольного покрытия из дерева)=27,17 Вт. Потери по всей напольной территории: 27,17?144=3912 Вт.
Потери тепла через потолок: (50/1,45)?144=4965 Вт.
Рассчитываем площадь четырех стен: (12?3)?4=144 кв. м. Так как стенки сделаны из 25-сантиметрового бруса, R равняется 0,805. Потери тепла: (50/0,805)?144=8944 Вт.
Складываем полученные результаты: 3912+4965+8944=17821. Полученное количество — общие потери тепла дома без учета свойств потерь через двери и окна.
Прибавляем 40% вентиляционных потерь: 17821?1,4=24,949. Подобным образом, потребуется котел на 25 кВт.

Даже очень продвинутый из указанных способов не берет в учет всего спектра теплопотерь. Благодаря этому рекомендуется приобретать котел с определенным запасом мощности. Поэтому приведем пару фактов по свойствам КПД различных котлов:

Газовое оборудование для котельной работают с наиболее стабильным КПД, а конденсационные и соляровые котлы переходят на экономный режим при меньшей нагрузке.
Электрические бойлеры имеют 100% КПД.
Не разрешается работа в режиме ниже номинальной мощности для твердотопливных котельных установок аппаратов.

Тт котлы регулируются ограничителем поступления воздуха в топку, но при недостаточном уровне кислорода не случается полного выгорания топлива. Это приводит к появлению огромного количества золы и уменьшению КПД. Улучшить положение можно с помощью аккумулятора тепла. Бачок с тепловой изоляцией ставится между трубами подачи и обратки, размыкая их. Подобным образом, создается небольшой контур (котел — буферный бачок) и большой контур (бачок — радиаторы).

Схема с аккумулятором тепла

Схема функционирует так:

После закладки топлива оборудование не прекращает работу на номинальной мощности. Благодаря естественной или циркуляции принудительного типа, происходит теплопередача в буфер. После сгорания топлива, циркуляция в малом контуре заканчивается.
На протяжении дальнейших часов теплоноситель двигается по большому контуру. Буфер плавно передает тепло батареям или полу с подогревом.

Увеличенная мощность востребует внеочередных затрат. При этом запас мощности оборудования даёт важный хороший результат: интервал между топливными загрузками существенно возрастает.

Как правильно сделать расчет тепловых нагрузок на теплоснабжение

Теплоснабжение личного дома » Монтаж отопительной системы » Расчет отопительных систем

Как высчитать нагрузку тепла

Спросите у любого мастера, как правильно организовать систему обогрева в здании. При этом не имеет значения — жилой это объект или заводской. И специалист даст ответ, что основное — это точно составить расчеты и правильно сделать проектирование. Речь, например, идет о расчете тепловой нагрузки на теплоснабжение. От данного показателя зависит объем использования энергии тепла, а это означает, и топлива. Другими словами экономические показатели стоят рядом с техническими свойствами.

Выполнение правильных расчетов дает возможность приобрести не только весь перечень нужной для проведения работ по монтажу документации, но и выбрать необходимое оборудование, вспомогательные узлы и материалы.

Тепловые нагрузки — обозначение и характеристики

Что в большинстве случаев предполагают под термином «тепловая нагрузка на теплоснабжение»? Это кол-во теплоты, которое отдают все приборы теплоснабжения, установленные в здании. Во избежание дополнительных расходов на производство работ, а еще покупку лишних приборов и материалов, и нужен ориентировочный расчет. При его помощи можно настроить правила установки и распределения теплоты по всем помещениям, причем сделать это можно экономично и одинаково.

Стоит сказать, что это не все еще. Довольно часто профессионалы проводят расчеты, надеясь на точные показатели. Они затрагивают размеров дома и невидимых моментов строительства, где принимается во внимание многообразие компонентов строения и их соответствие требованиям тепловой изоляции и другого. Собственно точные показатели предоставляют возможность правильно сделать расчеты и, исходя из этого, получить очень сильно приближенные к совершенству варианты распределения энергии тепла по помещениям.

Но нередко случаются ошибки в расчетах, что приводит к малоэффективной работе теплоснабжения в общем. Порой приходится реконструировать на протяжении всей работы не только схемы, но и участки системы, что приводит к лишним тратам.

Какие же параметры воздействуют на расчет тепловой нагрузки в общем? Тут нужно поделить нагрузку на пару позиций, куда входят:

Система централизованого отопления.
Система пол с подогревом, если такой поставлен в доме.
Вентиляционная система — как принудительной, так и естественной.
Горячее обеспечение водой строения.
Ответвления на вспомогательные домашние нужды. Например, на парную или баню, на бассейн или душ.

Главные характеристики

Специалисты не упускают из виду ни одну мелочь, которая может оказать влияние на безукоризненность расчета. Отсюда и достаточно больший перечень параметров системы обогрева, которые следует принять во внимание. Вот только отдельные из них:

Назначение недвижимого объекта или его вид. Это может быть здание жилого фонда или промышленное. У поставщиков энергии тепла есть нормы, которые делятся по типу строений. Непосредственно они часто становятся основополагающими при выполнении расчетов.
Архитектурная часть строения. Сюда можно включить компоненты ограждения (стены, кровля, перекрытия, полы), их размеры и габариты, толщину. В первую очередь берутся во внимание самые разные проемы — балконы, окна, двери и другое. Крайне важно иметь в виду наличие подвальных помещений и чердачных этажей.
Режим температур для всех помещений по отдельности. Это немаловважно, так как общие потребности к температуре в доме не дают точной картины теплораспределения.
Назначение помещений. Как правило это можно отнести к производственным цехам, в которых нужно более неукоснительное соблюдение режима температур.
Наличие специализированных помещений. Например, в жилых приватных домах это могут быть сауны или бани.
Степень оснащения в техническом плане. Принимается во внимание наличие вентиляционные установки и кондиционирования, горячего водообеспечения, вид применяемого теплоснабжения.
Кол-во точек, через которые проходит отбор горячей воды. И чем больше подобных точек, тем большей тепловой нагрузке подвергается отопительная система.
Кол-во присутствующих на объекте людей. От данного показателя зависят эти критерии, как влажность в середине помещений и температура.
Вспомогательные показатели. В помещениях для жилья необходимо выделить кол-во сантехнических узлов, индивидуальных комнат, балконов. В зданиях промышленной направленности — кол-во смен работающих, количество дней в году, когда не прекращает работу сам цех в инновационной цепочке.

Что включают в расчет нагрузок

Расчет тепловых нагрузок на теплоснабжение проводят еще на стадии проектирования строения. Однако при этом в первую очередь берут во внимание нормы и потребности самых разных параметров.

Например, потери тепла ограждающих компонентов строения. Причем в расчет берутся все помещения по отдельности. Дальше, это мощность, которая нужна для нагревания носителя тепла. Приплюсуем сюда кол-во энергии тепла, требующейся для нагревания вентиляции приточного типа. Без этого расчет будет не достаточно точным. Прибавим также энергию, которая тратится на обогрев воды для бани или бассейна. Профессионалы в первую очередь учитывают и последующее развитие теплосистемы. Ни с того ни с сего спустя пару лет вам вздумается устроить в своём приватизированном доме турецкий хамам. Благодаря этому достаточно добавить к нагрузкам несколько процентов — в большинстве случаев до 10%.

Рекомендация! Рассчитывать тепловые нагрузки с «запасом» нужно для коттеджей. Собственно запас даст возможность в перспективе избежать добавочных денежных затрат, которые часто определяются суммами в пару нулей.

Специфики расчета тепловой нагрузки

Параметры воздуха, а точнее, его температура берутся из ГОСТов и СНиПов. Тут же выбираются коэффициенты передачи тепла. К слову, реквизиты паспорта всех видов оборудования (котлы, батареи отопления и другое) берутся в расчет в первую очередь.

Что в большинстве случаев включают в классический расчет нагрузки тепла?

Самое первое, самый большой поток энергии тепла, исходящей от отопительных систем (отопительных приборов).
Второе, самый большой расход тепла за 1 час эксплуатации системы отопления.
Третье, общие тепловые расходы за конкретный временной период. В большинстве случаев подсчитывают сезонный период.

Если эти все расчеты соизмерить и сравнить с площадью отдачи тепла системы в общем, то выйдет довольно точный показатель эффективности обогревания дома. Но придется предусматривать и маленькие отклонения. Например, снижение использования тепла ночью. Для объектов промышленности также придется предусматривать выходные и праздники.

Способы определения тепловых нагрузок

Проектирование пола с подогревом

Сейчас профессионалы пользуются тремя главными способами расчета тепловых нагрузок:

Расчет главных потерь тепла, где берутся во внимание только укрупненные показатели.
Берутся во внимание показатели, сформированые на параметрах конструкций ограждения. Сюда в большинстве случаев прибавляются потери на нагрев внутреннего воздуха.
Выполняется расчет всех систем, которые входят в отопительные сети. Это и теплоснабжение, и система вентиляции.

Существует еще один вариант, он называется укрупненным расчетом. Его в большинстве случаев используют на случай, когда отсутствуют какие-нибудь главные показатели и параметры строения, нужные для обычного расчета. Другими словами фактические характеристики могут разниться от проектных.

Для этого профессионалы применяют самую простую формулу:

Q max от.=? x V x q0 x (tв-tн.р.) x 10 -6

? — это поправочный показатель, зависящий от региона строительства (табличная величина) V — объем строения по наружным поверхностям

q0 — характеристика системы отопления по удельному показателю, в большинстве случаев устанавливается по самым холодным дням в году

Виды тепловых нагрузок

Тепловые нагрузки, которые применяются в расчетах системы обогрева и подборе оборудования, имеют несколько вариантов. Например, сезонные нагрузки, для которых характерны следующие специфики:

Температурное изменение снаружи жилых помещений на протяжении всего отопительного периода.
Метеорологические специфики региона, где возведен дом.
Скачки нагрузки на систему обогрева в течении 24 часов. Данный показатель в большинстве случаев проходит по категории «небольшие нагрузки», так как компоненты ограждения предохраняют высокое давление на теплоснабжение в общем.
Все, что же касается энергии тепла, которая связана с вентиляционной системой строения.
Тепловые нагрузки, которые определяются на протяжении круглого года. К примеру, употребление горячей воды в летней сезон уменьшается лишь только на 30-40%, если сопоставлять его с зимним временем года.
Сухое тепло. Эта характерность свойственна собственно отечественным системам отопления, где принимается во внимание довольно большой ряд показателей. Например, кол-во дверных и оконных проемов, кол-во проживающих или присутствующих регулярно в доме людей, система вентиляции, обмен воздуха через самые разные щели и зазоры. Для определения данной величины применяют сухой термометр.
Спрятанная тепловая энергия. Есть и такой термин, который устанавливается испарениями, конденсацией и так дальше. Для определения показателя применяют мокрый термометр.

Регуляторы тепловых нагрузок

Программируемый контроллер, температурный диапазон — 5-50 C

Современные устройства для отопления и приборы обеспечиваются комплектом различных регуляторов, благодаря которым можно менять тепловые нагрузки, чтобы таким образом избежать провалов и скачков энергии тепла в системе. Практика показала, что при помощи регуляторов не только можно уменьшить нагрузки, но и привести систему обогрева к правильному применению топлива. А это уже чисто финансовая сторона вопроса. Тем более это можно отнести к промышленным объектам, где за большой расход топлива приходится выплачивать довольно большие штрафы.

Если же у вас нет уверенности в правильности собственных расчетов, то воспользуйтесь услугами профессионалов.

Необходимо рассмотреть еще пару формул, которые затрагивают различных систем. Например, вентиляционные установки и горячего водообеспечения. Тут вам будут нужны две формулы:

Qв.=qв.V(tн.-tв.) — касается это вентиляции. Тут: tн. и tв — температура окружающей среды внутри и снаружи qв. — удельный показатель

V — внешний объем строения

Qгвс.=0,042rв(tг.-tх.)Пgср — для систем с горячим водоснабжением, где

tг.-tх — температура холодной и горячей воды r — плотность воды в — отношение самой большой нагрузки к средней, которая устанавливается ГОСТами П — кол-во потребителей

Gср — усредненный норматив расхода горячей воды

Комплексный расчет

В сочетании с расчетными вопросами в первую очередь проводят исследования теплотехнического порядка. Для этого можно использовать разные приборы, которые предоставляют точные показатели для расчетов. Например, для этого обследуют проемы дверей и окон, перекрытия, стены и так дальше.

Собственно такое исследование дает возможность определить тонкости и факторы, которые окажут важное воздействие на потери тепла. Например, тепловизорная диагностика точно покажет перепад температур при прохождении конкретного количества энергии тепла через 1 метр квадратный конструкции ограждения.

Так что функциональные измерения ценны при выполнении расчетов. Тем более это касается нешироких мест в конструкции строения. В данном плане доктрина не сумеет точно показать, где и что не так. А практика укажет, где нужно применить различные способы защиты от потерь тепла. Да и сами расчеты в данном плане становятся точнее.

Заключение по теме

Расчетная тепловая нагрузка — очень весомый признак, получаемый в процессе проектирования системы обогрева дома. Если подойти к делу с умом и провести все расчеты которые для этого необходимы правильно, то можно обеспечивать, что система отопления будет работать прекрасно. И при этом можно будет сэкономить на перегревах и других затратах, которых можно просто избежать.

Комментарии и отзывы к материалу

Способы расчета мощности системы обогрева (+пример)

Установка системы индивидуального отопления для личного дома или квартиры в городе всегда начинается с создания проекта. Одной из основных задач, стоящих перед профессионалами на данной стадии, считается обозначение полной необходимости имеющихся площадей в энергии нагретого носителя тепла для нужд теплоснабжения и, если нужно, горячего водообеспечения.

Пример системы обогрева личного дома

Чтобы это сделать в большинстве случаев осуществляется расчет величины тепловых нагрузок или теплотехнический расчёт помещения.

Содержание

Для чего необходим расчет тепловых нагрузок

Расчёт энергии тепла на теплоснабжение нужен для правильного определения параметров системы с учетом характерных особенностей объекта: вид и назначение строения, кол-во проживающих людей, материал и конфигурация любого помещения, расположение и остальные. Вычисление размера тепловой нагрузки считается пусковой точкой для дальнейших расчетов показателей оборудования теплоснабжения:

Выбор мощности котла. Это наиболее серьезный фактор, определяющий результативность системы обогрева в общем. Продуктивность котла должна давать работу без перебоев всех потребителей в самых разных условиях, также и при наиболее малых температурах (в самую холодную пятидневку). Одновременно с тем при избыточной мощности котла часть вырабатываемой энергии, а значит, и наличных средств владельцев будет в прямом смысле вылетать в трубу;
Согласование подсоединения к газовой сети. Для того чтобы взять разрешение на подсоединение к газотранспортной магистрали, нужно создать ТУ на подключение. В заявке в первую очередь указывается планируемый годовой расход газа и оценка суммарной мощности тепла всех потребителей;
Расчет периферийного оборудования. Вид и характеристики батарей, длина и сечение труб, продуктивность насоса циркуляционного и остальные параметры также определяются в результате расчета тепловых нагрузок.

к меню ^

Приблизительные методики оценки

Правильный расчет теплоснабжения помещения – это непростая инженерная задача, которая просит конкретной профессиональности и наличия специализированных знаний. Собственно поэтому ее очень часто поручают профессионалам.

Но, как и в некоторых остальных случаях, есть более обычные способы, которые дают приблизительную оценку величины нужной энергии тепла и могут быть сделаны своими силами.

Необходимо выделить следующие способы определения тепловой нагрузки:

Для Москвы и области этот показатель в большинстве случаев берется равным 100–150 Вт/м2, а полная нагрузка вычисляется его умножением на общую площадь помещения.

Учет объема и температуры. Чуть-чуть намного сложнее метод дает возможность принять во внимание потолочную высоту, уровень удобства в зоне теплоснабжения, а еще, очень приблизительно, предусмотреть специфики самого строения.

Тепловая нагрузка вычисляется по формуле: Q = V*?T*K/860. Тут V – объем (творение длины, высоты и ширины помещения), ?T – температурная разница снаружи и внутри, К – показатель потерь энергии тепла.

Собственно с помощью коэффициента К в расчет и закладываются особенности конструкции строения. К примеру, для построек из двойной кладки из кирпича с обыкновенной кровлей значение К берется из диапазона 1,0–1,9, а для упрощенных конструкций из дерева оно достигает 3,0–4,0.

Способ укрупненных показателей. Такой способ похож на предыдущий, но применяется для определения тепловой нагрузки при устройстве системы обогрева больших объектов, к примеру, зданий с множеством квартир.

Не обращая внимания на простоту и доступность, указанные способы дают только примерную оценку тепловой нагрузки вашего квартиры или дома. Результаты, полученные при их помощи, могут разниться от настоящих как в большую, так и в меньшую сторону. Минусы устройства маломощной системы обогрева понятны, но и осознанно залаживать бездоказательный запас по мощности также нежелательно. Применение более производительного, чем требуется, оборудования приводит к его быстрому изнашиванию, большому расходу электроэнергии и топлива.

Использовать вышеприведенные формулы на самом деле рекомендуется с львиной долей осторожности. Такие расчеты могут быть оправданы в очень простых случаях, к примеру, при подборе насоса циркуляционного для имеющегося котла или для получения грубых оценок величины расходов на теплоснабжение.

Правильный расчет тепловой нагрузки

Результативность тепловой изоляции каждого помещения зависит от его конструктивных свойств. Известно, что весомая часть потерь тепла (до 40%) приходится на фасадные стены, 20% — на системы окон, по 10% — на крышу и пол. Остальное тепло уходит через двери и вентиляцию. Понятно, что расчёт величины нагрузки на теплоснабжение в первую очередь должен предусматривать эти специфики распределения энергии тепла. Чтобы это сделать применяются необходимые коэффициенты:

К1 – предусматривает вид окон. Для стеклопакетов с двумя камерами его значение равно 1, для трехкамерных – 0,85, для привычного остекления – 1, 27;
К2 – тепловая изоляция стен. Может меняться от 1 для пенобетонного блока с усовершенствованной теплопроводимостью до 1,5 для кладки в 1,5 кирпича или блоков из бетона;
К3 – конфигурация помещения (соотношение площади окон и пола). Естественно, чем больше окон, тем больше энергии тепла уходит на улицу. При размерах остекления в 20% от напольной территории этот показатель равён единице, при увеличении доли окон до 50% он также увеличивается до 1,5;
К4 – самая маленькая уличная температура на протяжении всего сезона. Тут логика также объяснима – чем холоднее на улице, тем большие корректировки нужно вносить в расчет тепловых нагрузок. За единицу берется температура -20 °C, дальше добавляется или вычитается по 0,1 на каждые 5 °C;
К5 – кол-во стен снаружи. Для одной стенки показатель равён 1, для 2-ух и трех – 1,2, для четырех – 1,33;
К6 – вид помещения над рассматриваемой комнатой. Если сверху жилой этаж – то 0,82, если тёплый чердачный этаж – 0,91, для холодного чердачного этажа значение коэффициента равно 1,0;
К7 – предусматривает потолочную высоту. Практически всегда это 1,0 для высоты 2,5 м или 1,05 — для 3 м.

Определив все поправочные коэффициенты, можно высчитать тепловые нагрузки для всех помещений:

где q =100 Вт/м2, а Si – площадь помещения. Из формулы видно, что любой из перечисленных коэффициентов повышает расчетную величину потерь тепла, если его значение больше единицы, и понижает ее в другом случае.

Просуммировав потери тепла всех помещений, приобретаем общую величину мощности системы обогрева:

где N – кол-во домашних помещений. Эту величину в большинстве случаев делают больше на 15–20% для создания запаса энергии тепла на непридусмотренные ситуации: очень крепкие морозы, нарушение тепловой изоляции, разбитое окно и т. д.

Функциональный пример расчёта

Как пример рассмотрим расчет мощности оборудования, нужной для отапливания помещений дома из бруса площадью 150 м2, содержащего тёплый чердачный этаж, три наружные стены и окна из двухкамерных стеклопакетов. Площадь остекления – 25%, высота стен 2,5 м. Температуру на улице в самую холодную пятидневку можем считать равной -28 °C.

Находим поправочные коэффициенты:

К1=1,0 (двойной стеклопакет).
К2=1,25 (материал стен – брус).
К3=1,1 (для площади остекления 21 — 29%).
К4=1,16 (считаем способом интерполяции для крайних значений: 1,1 при -25 °C и 1,2 при -30 °C).
К5=1,22 – три фасадные стены.
К6=0,91 – сверху тёплый чердачный этаж.
К7=1,0 – потолочная высота 2,5 м.

Считаем полную нагрузку тепла:

Q=100 Вт/м2*135 м2*1,0*1,25*1,1*1,16*1,22*0,91*1,0 = 23,9 кВт.

Сейчас находим мощность системы обогрева: W=Q*1,2 = 28,7 кВт.

Напомним, что если бы для расчета мы применяли упрощенную методику, основаную на учете только площади помещения, то получили 15–22,5 кВт (100–150 Вт х 150 м2). Система работала бы на пределе, без запаса по мощности. Подобным образом, этот пример еще раз выделяет значимость использования точных методик определения тепловых нагрузок на теплоснабжение.

Тепловая нагрузка на теплоснабжение: определения и расчеты

Тема данной статьи — тепловая нагрузка. Мы узнаем, что собой представляет такой параметр, от чего он зависит и как может рассчитываться. Более того, в публикации будет приведен ряд справочных значений теплового сопротивления разнообразных материалов, которые могут потребоваться для расчета.

Монтаж оборудования для отопления в доме или на предприятии всегда начинается с расчетов.

Что это такое

Термин, в сущности, интуитивно-понятный. Под тепловой нагрузкой имеется в виду то кол-во энергии тепла, которое нужно для поддержки в здании, квартире или индивидуальном помещении оптимальной температуры.

Самая большая часовая нагрузка на теплоснабжение, подобным образом – это, то кол-во тепла, которое может понадобится для поддержки нормированных показателей на протяжении часа в наиболее плохих условиях.

Какие условия считать неблагоприятными? Вопрос неразделимо связывают с тем, от чего, собственно, зависит тепловая нагрузка.

Итак, что действует на необходимость строения в тепле?

Материал и толщина стен. Ясно, что стенка в 1 кирпич (25 сантиметров) и газобетонная стена под 15-сантиметровой пенопластовой шубой пропустят Очень различное кол-во энергии тепла.
Материал и структура кровли. Совмещенная крыша из плит железобетона и теплоизолированный чердачный этаж тоже будут очень ощутимо различаться по потерям тепла.
Система вентиляции — очередной значимый фактор. Ее продуктивность, наличие или отсутствие системы рекуперации тепла воздействуют на то, сколько тепла теряется с отработанным воздухом.
Площадь остекления. Через окна и фасады из стекла теряется ощутимо больше тепла, чем через сплошные стены.

Однако: трехкамерные стеклопакеты и стекла с энергосберегающим напылением делают меньше разницу в пару раз.

Уровень инсоляции у вас в регионе, уровень поглощения солнечного тепла наружным покрытием и ориентация плоскостей строения относительно сторон света. Крайние ситуации — дом, находящийся на протяжении всего дня в тени иных зданий и дом, ориентированный черной стеной и наклонной кровлей черного цвета с самой большой площадью на юг.

Стенки дома на фото зачернены конкретно для того, чтобы поглощать побольше солнечного тепла.

Дельта температур между помещением и улицей определяет поток тепла через конструкции ограждения при систематическом сопротивлении передаче тепла. При +5 и -30 на улице дом будет терять различное кол-во тепла. Уменьшит, конечно, необходимость в энергии тепла и уменьшение температуры в середине строения.
Напоследок, в проект нередко приходится залаживать перспективы последующего строительства. Скажем, если нынешняя тепловая нагрузка равна 15 киловаттам, но в скором времени предполагается пристроить к дому теплоизолированную крытую террасу — разумно приобрести бытовой котёл отопления с запасом по мощности тепла.

Распределение

В случае традиционного отопления пиковая теплопроизводительность теплового источника должна быть равна сумме мощности тепла всех радиаторов в доме. Конечно, разводка тоже не должна становиться узким местом.

Распределение радиаторов по помещениям устанавливается определенными моментами:

Площадью комнаты и высотой ее потолка;
Расположением в середине строения. Угловые и торцевые помещения теряют больше тепла, чем те, которые размещены в середине дома.
Удаленностью от теплового источника. В частном строительстве такой параметр значит отдаленность от котла, в системе централизованого отопления дома на несколько квартир — тем, подключена батарея до стояка подачи или обратки и тем, на каком этаже вы проживаете.

Уточнение: в домах с нижним розливом стояки соединяются попарно. На подающем — температура убывает при подъеме с цокольного этажа к последнему, на обратном, конечно, наоборот.

Как распределятся температуры в случае верхнего розлива — догадаться тоже легко.

Желаемой температурой в помещении. Кроме фильтрации тепла через наружные стены, в середине строения при неравномерном распределении температур тоже будет видна миграция энергии тепла через перегородки.

Рекомендованные СНиП значения такие:

Для жилых помещений в середине строения — 20 градусов;
Для жилых помещений в углу или срезе дома — 22 градуса. Более высокая температура, среди прочего, мешает промерзанию стен.
Для кухонной комнаты — 18 градусов. В ней, в основном, существует огромное количество своих источников тепла — от холодильника до варочные поверхности.
Для ванны и сантехнического узла совмещенного типа нормой являются 25С.

В случае отопления воздушного типа поток тепла, поступающий в отдельную комнату, устанавливается пропускной способностью воздушного рукава. В основном, самый простой способ регулировки — ручная подстройка положений регулируемых вентиляционных решёток с контролем температур по термометру.

Напоследок, например если речь идет о системе отопления с распределенными источниками тепла (электрические или газовые конвекторного обогревателя, полы с подогревом электрического образца, радиаторы масляного типа отопления, ИК обогреватели и кондиционеры) нужный режим температур просто задается на термостате. Все, что необходимо от вас — обеспечить пиковую теплопроизводительность приборов на уровне пика потерь тепла помещения.

Электрические отопительные приборы и конвекторного обогревателя снабжены терморегуляторами. Средняя теплопроизводительность автоматично подгоняется по необходимость помещения в тепле.

Методики расчета

Уважаемый читатель, у вас прекрасное воображение? Давайте представим себе дом. Пускай это будет сруб из 20-сантиметрового бруса с чердачным этажом и полом из дерева.

Мысленно дорисуем и конкретизируем возникшую в голове картинку: размеры жилой части строения будут равны 10*10*3 метра; в стенках мы прорубим 8 окон и 2 двери — на передний и внутренний дворы. А сейчас поместим наш дом… скажем, в город Кондопога в Карелии, где температура в пик холодов может опуститься до -30 градусов.

Обозначение тепловой нагрузки на теплоснабжение можно сделать несколькими вариантами с различной сложностью и достоверностью результатов. Давайте воспользуемся тремя наиболее обычными.

Действующие СНиП рекомендуют нам самый простой способ расчета. На 10 м2 берется один киловатт мощности тепла. Полученное значение умножается на региональный показатель:

Для южных регионов (Побережье Чорного моря, Краснодарский край) результат умножается на 0,7 — 0,9.
Умеренно-холодный климат Московской и Ленинградской областей заставит применять показатель 1,2-1,3. Думается, наша Кондопога попадет собственно в эту климатическую группу.
Напоследок, для Дальнего Востока районов Крайнего Севера показатель меняется от 1,5 для Новосибирска до 2,0 для Оймякона.

Инструкция по расчету с применением такого способа довольно проста:

Площадь дома равна 10*10=100 м2.
Базисное значение тепловой нагрузки равно 100/10=10 КВт.
Умножаем на региональный показатель 1,3 и приобретаем 13 киловатт мощности тепла, нужных для поддержки комфорта в доме.

Эта таблица предлагает пойти по пути упрощения намного дальше. В общем то, как мы узнаем позднее, лишняя котельная мощность проблем не сделает.

Однако: если уж пользоваться столь простой методикой, лучше выполнить запас как минимум в 20% для компенсации огрехов и сложных холодов. Собственно, будет показательным сопоставить 13 КВт со значениями, полученными иными вариантами.

Ясно, что при первом методе расчета неточности будут очень большими:

Потолочная высота в различных строениях сильно отличается. Взяв во внимание то, что согревать нам приходится не площадь, а некий объем, причем при конвекционном отоплении тёплый воздух собирается под поверхностью потолка — фактор важный.
Двери и окна пропускают больше тепла, чем поверхности стен.
Напоследок, будет явной ошибкой стричь под одну гребенку квартиру в городе (причем независимо от ее расположения в середине строения) и приватизированный дом, у которого внизу, вверху и за поверхностями стен не тёплые соседские квартиры, а улица.

Что же, скорректируем способ.

За базисное значение возьмём 40 ватт на кубометр объема помещения.
На любую дверь, ведущую на улицу, добавим к базисному значению 200 ватт. На каждое окно — 100.
Для угловых и торцевых квартир в доме на несколько квартир введем показатель 1,2 — 1,3 в зависимости от толщины и материала стен. Его же применяем для крайних этажей например если подвал и чердачный этаж плохо утеплены. Для личного дома значение умножим и совсем на 1,5.
Напоследок, используем те же региональные коэффициенты, что и в прошлом случае.

Климатическая территория при любых обстоятельствах действует на расчеты.

Как там живет наш домик в Карелии?

Объем равён 10*10*3=300 м2.
Базисное значение мощности тепла равно 300*40=12000 ватт.
Восемь окон и две двери. 12000+(8*100)+(2*200)=13200 ватт.
Приватизированный дом. 13200*1,5=19800. Мы начнем смутно заподозрить, что при выборе мощности котла по первой методике понадобилось бы померзнуть.
А ведь еще остался региональный показатель! 19800*1,3=25740. В итоге — нам необходим 28-киловаттный котел. Разница с первым значением, полученным простым способом — двукратная.

Однако: на самом деле подобная мощность понадобится лишь в пару дней пика холодов. Очень часто правильным решением будет уменьшить мощность основного теплового источника меньшим значением и приобрести запасной нагреватель (например, электрический котел или несколько газовых радиаторов).

Не обольщайтесь: описанный способ тоже очень несовершенен. Мы очень образно говоря учли тепловое сопротивление потолка и стен; дельта температур между внешним и внутренним воздухом тоже учтена лишь в региональном коэффициенте, другими словами очень примерно. Цена упрощения расчетов — большая погрешность.

Вспомним: для поддержки в середине строения постоянной температуры нам необходимо обеспечить кол-во энергии тепла, равное всем потерям через конструкции ограждения и вентиляцию. К сожалению, и тут нам придется несколько облегчить себе расчеты, пожертвовав достоверностью данных. Иначе полученные формулы должны будут предусматривать очень много факторов, которые тяжело померять и систематизировать.

Теплопотери очень зависят от материала стен. Более того, не менее трети энергии тепла уходит через вентиляцию.

Очень простая формула выглядит так: Q=DT/R, где Q — кол-во тепла, которое теряет 1 м2 конструкции ограждения; DT — дельта температур между внешней и внутренней температурами, а R — сопротивление передаче тепла.

Заметьте: мы говорим о теплопотерях через стены, пол и потолок. В среднем еще около 40% тепла теряется через вентиляцию. Ради упрощения расчетов мы подсчитаем потери тепла через конструкции ограждения, а потом просто умножим их на 1,4.

Дельту температур померять легко, но где брать информацию о термическом сопротивлении?

К сожалению — исключительно из справочников. Приведем таблицу для некоторых распространенных решений.

Стенка в три кирпича (79 сантиметров) обладает сопротивлением передаче тепла в 0,592 м2*С/Вт.
Стенка в 2,5 кирпича — 0,502.
Стенка в 2 кирпича — 0,405.
Стенка в кирпич (25 сантиметров) — 0,187.
Сруб из бревен с диаметром бревна 25 сантиметров — 0,550.
То же, однако из бревен диаметром 20 см — 0,440.
Сруб из 20-сантиметрового бруса — 0,806.
Сруб из брус толщиной 10 см — 0,353.
Каркасная стенка толщиной 20 сантиметров с теплоизоляцией мин. ватой — 0,703.
Стенка из пено- или газосиликата при толщине 20 сантиметров — 0,476.
То же, но с толщиной, увеличенной до 30 см — 0,709.
Штукатурка толщиной 3 сантиметра — 0,035.
Потолочное или перекрытие для чердака — 1,43.
Пол из дерева — 1,85.
Двойная деревянная дверь — 0,21.

Таблица имеет ряд значений для распространенных теплоизоляторов различной толщины.

А сейчас вернемся к нашему дому. Какими параметрами мы располагаем?

Дельта температур в пик холодов будет равной 50 градусам (+20 в середине и -30 с наружной стороны).
Потери тепла через метр квадратный пола составят 50/1,85 (сопротивление передачи тепла пола из дерева) =27,03 ватта. Через весь пол — 27,03*100=2703 ватта.
Посчитаем теплопотери через потолок: (50/1,43)*100=3497 ватт.
Габариты стен равна (10*3)*4=120 м2. Так как у нас стены сделаны из 20-санттиметрового бруса, параметр R равён 0,806. Теплопотери через стены равны (50/0,806)*120=7444 ватта.
Сейчас сложим полученные значения: 2703+3497+7444=13644. Собственно столько наш дом будет терять через потолок, стены и пол.

Заметьте: чтобы не высчитывать доли метров квадратных, мы пренебрегли разницей в теплопроводимости стен и окон с дверьми.

Потом добавим 40% потерь на вентиляцию. 13644*1,4=19101. Согласно этому расчету нам должно хватить 20-киловаттного котла.

Выводы и решение проблем

Как можно заметить, присущие способы расчета тепловой нагрузки собственными руками дают очень значительные неточности. На счастье, лишняя котельная мощность не повредит:

Газовые водогреи на уменьшенной мощности работают фактически без падения КПД, а конденсационные так и совсем выходят на самый экономичный режим при неполной нагрузке.
Это же касается соляровых котлов.
Электрическое нагревательное оборудование разного типа всегда имеет КПД, равный 100 процентам (конечно, это не относится к насосам для отопления). Вспомните физику: вся мощность, не потраченная на совершения механической работы (другими словами перемещения массы против вектора гравитации) в конечном итоге, тратится на нагрев.

Единственный вид котлов, для которых работа на мощности меньше номинальной вредна — твердотопливные. Регулировка мощности в них выполняется довольно примитивным способом — ограничением воздушного притока в топочную камеру.

Что в результате?

В случае дефицита кислорода горючее горит не полностью. Образуется больше золы и сажи, которые загрязняют котел, дымоотвод и атмосферу.
Последствие неполного сгорания — падение Коэффициент полезного действия котла. Разумно: ведь нередко топлива покидает котел до того, как сгорела.

Ограничение мощности котла на твердотопливных элементах проявляется на его КПД.

Однако и тут есть простой и элегантный выход — включение в схему теплоснабжения теплоаккумулятора. Утепленный бачок емкостью до 3000 литров подсоединяется между подающим и обратным трубопроводом, размыкая их; при этом сформировывается небольшой контур (между котлом и буферной емкостью) и большой (между емкостью и радиаторами).

Как не прекращает работу подобная схема?

После растопки котел не прекращает работу на номинальной мощности. При этом за счёт естественной или циркуляции принудительного типа его теплообменный аппарат возвращает тепло буферной емкости. После того, как горючее прогорело, циркуляция в малом контуре останавливается.
Следующие пару часов тепловой носитель двигается по большому контуру. Буферная емкость поэтапно отдает собранное тепло отопительным приборам или теплым гидравлическим полам.

Как можно заметить, в данном случае запас по мощности котла станет иметь исключительно хорошее последствие — больший временной промежуток между растопками (читайте также публикацию «Расчетная температура воздуха снаружи для проектирования теплоснабжения и зависимость от нее температуры носителя тепла»).

Обычное решение непростой проблемы.

Заключение

Как в большинстве случаев, определенное количество добавочной информации про то, как еще может быть рассчитана тепловая нагрузка, вы сможете найти в видео в конце публикации. Мягких зим!