Расчет тепловой нагрузки на отопление здания: Расчет тепловой нагрузки на отопление здания, пример и формулы

Содержание

Блог инженера теплоэнергетика | Расчет тепловой нагрузки на отопление

Опубликовано 12.04.2014 Автор: Денис

Здравствуйте, уважаемые читатели! Сегодня небольшой пост про расчет количества тепла на отопление по укрупненным показателям. Вообще то нагрузка на отопление принимается по проекту, то есть в договор теплоснабжения вносятся те данные, которые просчитал проектировщик.

Но зачастую таких данных просто нет, особенно если здание небольшое, например гараж, или какое нибудь подсобное помещение. В этом случае нагрузку на отопление в Гкал/ч просчитывают по так называемым укрупненным показателям. Об этом я писал здесь. И уже эта цифра идет в договор как расчетная отопительная нагрузка. Как же считается эта цифра? А считается она по формуле :

Qот = α*qо*V*(tв-tн.р)*(1+Kн.р)*0,000001; где

α — поправочный коэффициент, который учитывает климатические условия района, он применяется в тех случаях, когда расчетная температура воздуха на улице отличается от -30 °С ;

qо — удельная отопительная характеристика здания при tн. р = -30 °С, ккал/куб.м*С ;

V — объем здания по наружному обмеру, м³ ;

tв — расчетная температура внутри отапливаемого здания, °С ;

tн.р — расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления,°С ;

Kн.р — коэффициент инфильтрации, который обусловлен тепловым и ветровым напором, то есть соотношением тепловых потерь зданием с инфильтрацией и теплопередачей через наружные ограждения при температуре воздуха на улице, которая является расчетной для проектирования отопления.

Вот так, в одну формулу можно посчитать тепловую нагрузку на отопление любого здания. Конечно, расчет этот в значительной степени приближенный, однако он рекомендуется в технической литературе по теплоснабжению. Теплоснабжающие организации также вносят эту цифру отопительной нагрузки Qот, в Гкал/ч, в договоры теплоснабжения. Так что расчет нужный. Расчет этот хорошо представлен в книге — В.

И.Манюк, Я.И.Каплинский, Э.Б.Хиж и др. «Справочник по наладке и эксплуатации водяных тепловых сетей». Эта книжка у меня одна из настольных, очень хорошая книга.

Также этот расчет тепловой нагрузки на отопление здания можно делать по «Методике определения количеств тепловой энергии и теплоносителя в водяных системах коммунального водоснабжения» РАО «Роскоммунэнерго» Госстроя России. Правда, в расчете в этой методике есть неточность (в формуле 2 в приложении №1 указано 10 в минус третьей степени, а должно быть 10 в минус шестой степени, в расчетах это необходимо учитывать), более подробно об этом можно прочитать в комментариях к этой статье.

МЕТОДИКА

Я этот расчет полностью автоматизировал, добавил справочные таблицы, в том числе таблицу климатических параметров всех регионов бывшего СССР (из СНиП 23.01.99 «Строительная климатология»). Приобрести расчет в виде программы можно, написав мне по электронной почте den. [email protected].

Буду рад комментариям к статье.

Рубрика: Теплоснабжение. Добавьте постоянную ссылку в закладки.

базовая методика определения показателя, укрупненный расчет, сложный метод

При проектировании систем обогрева всех типов строений нужно провести правильные вычисления, а затем разработать грамотную схему отопительного контура. На этом этапе особое внимание следует уделить расчету тепловой нагрузки на отопление. Для решения поставленной задачи важно использовать комплексный подход и учесть все факторы, влияющие на работу системы.

Содержание

Важность параметра
Выбор метода
Простые способы
В зависимости от площади
Укрупненные вычисления
Сложная методика

Важность параметра

С помощью показателя тепловой нагрузки можно узнать количество теплоэнергии, необходимой для обогрева конкретного помещения, а также здания в целом. Основной переменной здесь является мощность всего отопительного оборудования, которое планируется использовать в системе. Кроме этого, требуется учитывать потери тепла домом.

Идеальной представляется ситуация, в которой мощность отопительного контура позволяет не только устранить все потери теплоэнергии здания, но и обеспечить комфортные условия проживания. Чтобы правильно рассчитать удельную тепловую нагрузку, требуется учесть все факторы, оказывающие влияние на этот параметр:

Характеристики каждого элемента конструкции строения. Система вентиляции существенно влияет на потери теплоэнергии.
Размеры здания. Необходимо учитывать как объем всех помещений, так и площадь окон конструкций и наружных стен.
Климатическая зона. Показатель максимальной часовой нагрузки зависит от температурных колебаний окружающего воздуха.

Оптимальный режим работы системы обогрева может быть составлен только с учетом этих факторов. Единицей измерения показателя может быть Гкал/час или кВт/час.

Выбор метода

Перед началом проведения расчета нагрузки на отопление по укрупненным показателям нужно определиться с рекомендуемыми температурными режимами для жилого строения. Для этого придется обратиться к нормам СанПиН 2.1.2.2645−10. Исходя из данных, указанных в этом нормативном документе, необходимо обеспечить оптимальные температурные режимы работы системы обогрева для каждого помещения.

Используемые сегодня способы выполнения расчетов часовой нагрузки на отопительную систему позволяют получать результаты различной степени точности. В некоторых ситуациях требуется провести сложные вычисления, чтобы минимизировать погрешность.

Если же при проектировании системы отопления оптимизация расходов на энергоноситель не является приоритетной задачей, допускается использование менее точных методик.

Простые способы

Любая методика расчета тепловой нагрузки позволяет подобрать оптимальные параметры системы обогрева. Также этот показатель помогает определиться с необходимостью проведения работ по улучшению теплоизоляции строения. Сегодня применяются две довольно простые методики расчета тепловой нагрузки.

В зависимости от площади

Если в строении все помещения имеют стандартные размеры и обладают хорошей теплоизоляцией, можно воспользоваться методом расчета необходимой мощности отопительного оборудования в зависимости от площади. В этом случае на каждые 10 м² помещения должен производиться 1 кВт тепловой энергии. Затем полученный результат необходимо умножить на поправочный коэффициент климатической зоны.

Это самый простой способ расчета, но он имеет один серьезный недостаток — погрешность очень высока. Во время проведения вычислений учитывается лишь климатический регион. Однако на эффективность работы системы обогрева влияет много факторов. Таким образом, использовать эту методику на практике не рекомендуется.

Укрупненные вычисления

Применяя методику расчета тепла по укрупненным показателям, погрешность вычислений окажется меньшей. Этот способ сначала часто применялся для определения теплонагрузки в ситуации, когда точные параметры строения были неизвестны. Для определения параметра применяется расчетная формула:

Qот = q0*a*Vн*(tвн — tнро),

где q0 — удельная тепловая характеристика строения;

a — поправочный коэффициент;

Vн — наружный объем строения;

tвн, tнро — значения температуры внутри дома и на улице.

В качестве примера расчета тепловых нагрузок по укрупненным показателям можно выполнить вычисления максимального показателя для отопительной системы здания по наружным стенам 490 м². Строение двухэтажное с общей площадью в 170 м² расположено в Санкт-Петербурге.

Сначала необходимо с помощью нормативного документа установить все нужные для расчета вводные данные:

Тепловая характеристика здания — 0,49 Вт/м³*С.
Уточняющий коэффициент — 1.
Оптимальный температурный показатель внутри здания — 22 градуса.

Предположив, что минимальная температура в зимний период составит -15 градусов, можно все известные величины подставить в формулу — Q =0.49*1*490 (22+15)= 8,883 кВт. Используя самую простую методику расчета базового показателя тепловой нагрузки, результат оказался бы более высоким — Q =17*1=17 кВт/час. При этом

укрупненный метод расчета показателя нагрузки учитывает значительно больше факторов:

Оптимальные температурные параметры в помещениях.
Общую площадь строения.
Температуру воздуха на улице.

Также эта методика позволяет с минимальной погрешностью рассчитать мощность каждого радиатора, установленного в отдельно взятом помещении. Единственным ее недостатком является отсутствие возможности рассчитать теплопотери здания.

Сложная методика

Так как даже при укрупненном расчете погрешность оказывается довольно высокой, приходится использовать более сложный метод определения параметра нагрузки на отопительную систему. Чтобы результаты оказались максимально точными, необходимо учитывать характеристики дома. Среди них важнейшей является сопротивление теплопередачи ® материалов, использовавшихся для изготовления каждого элемента здания — пол, стены, а также потолок.

Эта величина находится в обратной зависимости с теплопроводностью (λ), показывающей способность материалов переносить теплоэнергию. Вполне очевидно, что чем выше теплопроводность, тем активнее дом будет терять теплоэнергию. Так как эта толщина материалов (d) в теплопроводности не учитывается, то предварительно нужно вычислить сопротивление теплопередачи, воспользовавшись простой формулой — R=d/λ.

Рассматриваемая методика состоит из двух этапов. Сначала рассчитываются теплопотери по оконным проемам и наружным стенам, а затем — по вентиляции.

В качестве примера можно взять следующие характеристики строения:

Площадь и толщина стен — 290 м² и 0,4 м.
В строении находятся окна (двойной стеклопакет с аргоном) — 45 м² (R =0,76 м²*С/Вт).
Стены изготовлены из полнотелого кирпича — λ=0,56.
Здание было утеплено пенополистиролом — d =110 мм, λ=0,036.

Исходя из вводных данных, можно определить показатель сопротивления телепередачи стен — R=0.4/0.56= 0,71 м²*С/Вт. Затем определяется аналогичный показатель утеплителя — R=0,11/0,036= 3,05 м²*С/Вт. Эти данные позволяют определить следующий показатель — R общ =0,71+3,05= 3,76 м²*С/Вт.

Фактические теплопотери стен составят — (1/3,76)*245+(1/0. 76)*45= 125,15 Вт. Параметры температур остались без изменений в сравнении с укрупненным расчетом. Очередные вычисления проводятся в соответствии с формулой — 125,15*(22+15)= 4,63 кВт/час.

https://youtube.com/watch?v=0N2PpGgqh5A

На втором этапе рассчитываются теплопотери вентиляционной системы. Известно, что объем дома равен 490 м³, а плотность воздуха составляет 1,24 кг/м³. Это позволяет узнать его массу — 608 кг. На протяжении суток в помещении воздух обновляется в среднем 5 раз. После этого можно выполнить расчет теплопотерь вентиляционной системы — (490*45*5)/24= 4593 кДж, что соответствует 1,27 кВт/час. Остается определить общие тепловые потери строения, сложив имеющиеся результаты, — 4,63+1,27=5,9 кВт/час.

Результат будет максимально точным, если учитывать потери через пол и крышу. Сложные вычисления здесь проводить необязательно, допускается использование уточняющего коэффициента. Процесс расчетов теплонагрузки на систему обогрева отличается высокой сложностью. Однако его можно упростить с помощью программы VALTEC.

Тепловая нагрузка в зданиях – Проектирование зданий

Мы используем файлы cookie, чтобы обеспечить вам максимальное удобство на нашем веб-сайте. Вы можете узнать о наших файлах cookie и о том, как отключить файлы cookie, в нашей Политике конфиденциальности. Если вы продолжите использовать этот веб-сайт без отключения файлов cookie, мы будем считать, что вы довольны их получением. Закрывать.

Редактировать эту статью

Последняя редакция 28 ноя 2022

См. вся история

1 Что такое тепловая нагрузка?
2 Требуемый нагрев
3 Требуемая мощность охлаждения
4 Точка баланса
5 Статьи по теме Проектирование зданий

Тепловая нагрузка (или тепловая нагрузка) применительно к строительной физике означает количество тепла или охлаждения, необходимое для поддержания требуемой температуры в здании или пространстве внутри этого здания. Это может быть определено по отношению либо к требуемому нагреву, либо к требуемому охлаждению.

Использование пассивной конструкции может снизить тепловую нагрузку на здание.

Может использоваться для обозначения количества тепла в единицу времени (обычно в течение часа), которое требуется для обогрева данного помещения, чтобы поддерживать в нем заданную температуру. В плохо изолированных, плохо герметизированных зданиях тепловая нагрузка будет больше, чем в теплоэффективных зданиях. Напротив, в здании с очень высоким уровнем тепловой эффективности потребность в отоплении может быть практически незначительной. В пассивных домах это около 10 Вт/м2, что составляет примерно 10% энергии, используемой в обычных зданиях.

Для получения дополнительной информации см.: Отопление.

Термин «тепловая нагрузка» может также относиться к мощности, требуемой от системы охлаждения для поддержания температуры в здании или помещении ниже требуемого уровня. При этом необходимо учитывать всю потенциальную деятельность по производству тепла (источники тепла). Сюда входят внешние источники тепла, такие как солнечное излучение, и внутренние источники тепла, такие как люди, освещение, кухни, компьютеры и другое оборудование и так далее.

Например, центр обработки данных, в котором размещаются компьютеры и серверы, будет создавать определенную тепловую нагрузку, которая возникает из-за электрической нагрузки. Эта тепловая нагрузка должна быть поглощена и передана наружу системой охлаждения здания. После количественной оценки тепловой нагрузки инженеры по обслуживанию зданий могут спроектировать необходимую систему охлаждения, чтобы она могла эффективно поддерживать желаемую температуру в помещении.

Грубый и готовый метод расчета тепловой нагрузки в офисах с 2-3 работниками и 3-4 компьютерами определяется по следующей формуле:

Тепловая нагрузка (БТЕ) = Длина (м) x Ширина (м) x Высота (м) x 141
Итак, для комнаты размером 5 м х 4 м х 3 м = 60 > х 141 = 8 460 БТЕ.
(Для измерений в футах формула принимает следующий вид: Тепловая нагрузка (БТЕ) = Длина (м) x Ширина (м) x Высота (м) x 4)

Если жильцов больше, добавьте 500 BTU за каждого дополнительного человека:

Таким образом, при появлении четырех дополнительных жильцов тепловая нагрузка составит:

8 460 + (500 x 4) = 10 460 БТЕ.

Тепловая нагрузка (и приток тепла) также может быть выражена в киловаттах (кВт).

Чтобы преобразовать БТЕ в кВт, 1 БТЕ = 0,00029307107 кВт.
Итак, из приведенного выше примера 10 460 БТЕ = 3,065 кВт.

Описанный выше метод может дать общее представление о тепловой нагрузке. Для достижения большей точности следует использовать более подробные методы.

Для получения дополнительной информации см.: Охлаждение.

Термин «точка баланса» относится к внешней температуре, ниже которой здание, вероятно, потребуется отапливать, и выше которой, вероятно, потребуется отапливать его для достижения требуемой внутренней температуры. Это точка, в которой теплопритоки здания (люди, оборудование, солнечное излучение и т. д.) равны его тепловым потерям (через ткань здания).

Важно установить комфортную внутреннюю температуру с определением тепловых нагрузок и точек баланса.

Вентиляционная установка.
Строительные услуги.
Охлаждение.
Теплосчетчик.
Учет тепла.
Тепловой насос.
Рекуперация тепла.
Источник тепла.
Теплопередача.
ОВКВ.
Низкоуглеродное отопление и охлаждение.
Перегрев.
Лучистое отопление.
Тепловой комфорт.
Типы системы отопления.

Доля
Добавить комментарий
Отправьте нам отзыв

Посмотреть история комментариев