Расчет тепловой нагрузки отопления здания. Определяем потери

Отопительная система является многокомпонентной схемой, предназначенной для обеспечения требуемых температурных показателей в зданиях. Грамотный расчёт показателей тепловой нагрузки обогрева позволяет минимизировать затраты на оплату энергоносителей и сделать пребывание в здании комфортным вне зависимости от времени года.

Определение тепловой нагрузки

Само определение «Тепловая нагрузка» характеризует получение определённого количества теплоэнергии за одну единицу времени в конкретных условиях. В отопительный сезон такой показатель должен изменяться согласно установленному температурному графику теплоснабжения. Он отражает общий объём теплоэнергии, расходуемой всей отопительной конструкцией на прогрев строений до нормативного температурного уровня в самый холодный период.

Профессиональный расчёт показателя нагрузки необходим в следующих случаях:

• отсутствие приборов учёта;
• сокращение расчётной нагрузки;
• снижение расходов на обогрев здания;
• проектирование индивидуальной системы обогрева;
• изменение состава потребляющего энергию оборудования;
• подтверждение лимита для потребляемой тепловой энергии;
• выявление причин потери тепловой эффективности и перерасхода;
• оптимальное распределение субабонентов, использующих в работе тепло;
• подсоединение к схеме отопления построек и сооружений, потребляющих тепло;
• уточнение тепловых нагрузок и заключение договора со снабжающими организациями.

При определении максимальной почасовой нагрузки на отопление учитывается количество тепла, используемого с целью сохранения нормированных показателей на протяжении одного часа при максимально неблагоприятных внешних воздействиях.

Как рассчитать нагрузку?

Показатель тепловой нагрузки определяется несколькими наиболее важными факторами, поэтому при выполнении расчётных мероприятий в обязательном порядке требуется учитывать:

• общую площадь остекления и количество дверей;
• разницу температурных режимов за пределами и внутри строения;
• уровень производительности, режим эксплуатации системы вентиляции;
• толщину конструкций и материалы, задействованные в возведении строения;
• свойства кровельного материала и основные конструктивные особенности крыши;
• величину инсоляции и степень поглощения солнечного тепла внешними поверхностями.

Практикуется применение нескольких способов вычисления тепловой нагрузки, которые заметно различаются не только степенью сложности, но и точностью полученных расчётных результатов. Важно предварительно собрать необходимые для проектирования и расчётных мероприятий сведения, касающиеся схемы установки радиаторов и места вывода ГВС, а также поэтажный план и экспликацию сооружения.

Формулы расчёта

Исходя из общих потребностей здания в тепловой энергии и технических характеристик постройки, с целью определения оптимального количества теплоты за единицу времени могут использоваться разные стандартные формулы.

При отсутствии приборов учёта: Q = V × (Тх - Тy) / 1000

Обозначение	Параметр
V	Объём теплового носителя в отопительной системе
Тх	Показатели температурного режима нагретого теплоносителя (60-65оС)
Тy	Исходная температура не нагретого теплового носителя
1000	Стандартный поправочный числовой множитель

Схема отопления с замкнутым типом контура:

Qот = α × qо × V × (Тв - Тн. р) × (1 + Kн.р) × 0,000001

Обозначение	Параметр
α	Корректирующий погодные характеристики числовой множитель при уличном температурном режиме, отличном от минус 30оС
V	Показатели объёма строения в соответствии с наружными замерами
qо	Отопительный удельный показатель при температурном режиме -30оС
tв	Расчётные показатели внутреннего температурного режима в строении
tн.р	Расчётный режим наружного температурного режима для проектирования отопительной системы
Kн.р	Поправочный числовой множитель в виде соотношения теплопотерь с инфильтрацией и тепловой передачей посредством внешних конструктивных элементов

Применение поправочного числового множителя

При выполнении расчётов тепловой нагрузки обязательно учитывается поправочный числовой множитель, при помощи которого определяется отличие расчётного температурного режима наружного воздуха для проектов отопительных систем. В таблице представлены поправочные числовые множители для различных климатических зон, расположенных на территории Российской Федерации.

-35оС	-36оС	-37оС	-38оС	-39оС	-40оС
0,95	0,94	0,93	0,92	0,91	0,90

В других регионах России, где расчётный температурный режим наружных воздушных масс при проектировании отопительной системы находится на уровне минус 31°С или ниже, значения расчётных температур внутри обогреваемых помещений принимаются в соответствии с данными, приведёнными в действующей редакции СНиП 2.08.01-85.

На что обратить внимание при расчётах

В соответствии с действующим СНиП, на каждые 10 м² обогреваемой площади должно приходится не менее 1 кВт тепловой мощности, но при этом в обязательном порядке учитывается так называемый региональный поправочный числовой множитель:

• зона с умеренными климатическими условиями – 1. 2-1.3;
• территория южных регионов – 0.7-0.9;
• районы крайнего севера – 1.5-2.0.

Кроме прочего, немаловажное значение имеет высота потолочных конструкций и индивидуальные тепловые потери, которые напрямую зависят от типовых характеристик эксплуатируемого строения. Как правило, на каждый кубометр полезной площади затрачивается 40 ватт тепловой энергии, но при выполнении расчётов потребуется также учитывать следующие поправки:

• наличие окна – плюс 100 ватт;
• наличие двери – плюс 200 ватт;
• угловое помещение – поправочный числовой множитель 1.2-1.3;
• торцевая часть здания – поправочный числовой множитель 1.2-1.3;
• частное домовладение – поправочный числовой множитель 1.5.

Практическое значение имеют показатели потолочного и стенового сопротивления, потери тепла через конструкции ограждающего типа и функционирующую вентиляционную систему.

Вид материала	Уровень термического сопротивления
Кирпичная кладка в три кирпича	0,592 м2 × с/Вт
Кирпичная кладка в два с половиной кирпича	0,502 м2 × с/Вт
Кирпичная кладка в два кирпича	0,405 м2 × с/Вт
Кирпичная кладка в один кирпич	0,187 м2 × с/Вт
Газосиликатные блоки толщиной 200 мм	0,476 м2 × с/Вт
Газосиликатные блоки толщиной 300 мм	0,709 м2 × с/Вт
Бревенчатые стены толщиной 250 мм	0,550 м2 × с/Вт
Бревенчатые стены толщиной 200 мм	0,440 м2 × с/Вт
Бревенчатые стены толщиной 100 мм	0,353 м2 × с/Вт
Деревянный неутеплённый пол	1,85 м2 × с/Вт
Двойная деревянная дверь	0,21 м2 × с/Вт
Штукатурка толщиной 30 мм	0,035 м2 × с/Вт
Каркасные стены толщиной 20 см с утеплением	0,703 м2 × с/Вт

В результате функционирования вентиляционной системы потери тепловой энергии в зданиях составляют порядка 30-40%, через кровельные перекрытия уходит примерно 10-25%, а сквозь стены – около 20-30%, что должно учитываться при проектировании и расчёте тепловой нагрузки.   

Средняя тепловая нагрузка

Максимально просто осуществляется самостоятельный расчёт тепловой нагрузки по площади здания или отдельно взятого помещения. В этом случае показатели обогреваемой площади умножаются на уровень тепловой мощности (100 Вт). Например, для здания общей площадью 180 м² уровень тепловой нагрузки составит:

180 × 100 Вт = 18000 Вт

Таким образом, для максимально эффективного обогрева здания площадью 180 м² потребуется обеспечить 18 кВт мощности. Полученный результат необходимо разделить на количество тепла, выделяемого в течение одного часа отдельной секцией установленных отопительных радиаторов.

18000 Вт / 180 Вт = 100

В результате можно понять, что в разных по назначению и площади помещениях здания должно быть установлено не менее 100 секций. С этой целью можно приобрести 10 радиаторов, имеющих по 10 секций, или остановить свой выбор на других вариантах комплектации. Следует отметить, что средняя тепловая нагрузка чаще всего рассчитывается в зданиях, оснащённых централизованной системой отопления при температурных показателях теплоносителя в пределах 70-75^оС.  

Расчёт тепловой нагрузки ГВС

Общие показатели тепловой нагрузки на оборудованную систему горячего водоснабжения в течение года определяются в соответствии со следующей формулой:

Q_yhw = 24 Q_hw / 1 + k_hl = (365 – m) × k_hl + z_ht + а × (365 – m – z_ht) × 55 – t_wcs /55 – t_wc

Обозначение	Параметр
khl	Поправочный числовой множитель тепловой потери трубопроводными системами горячего водоснабжения
twc	Температурные показатели холодной воды (стандарт – 5)
m	Количество суток без горячего водоснабжения
zht	Количество суток в течение отопительного сезона при среднесуточных показателях температуры на улице ниже 8°C
а	Поправочный числовой множитель снижения уровня разбора воды в зданиях летом: 0,9 – жилые строения и 1 – здания другого назначения
twcs	Температурные показатели холодной воды летом (для открытых источников водоснабжения поправочный числовой множитель равен 15)

Нужно учитывать, что среднюю почасовую тепловую нагрузку на горячее водоснабжение в зданиях необходимо определять не только для зимнего отопительного сезона, но и для неотопительного периода в летние месяцы. При этом важно помнить, что если в процессе проектирования системы отопления выявлено, что оптимизация расходов на оплату энергоносителя – это не приоритетная задача, то вполне допустимо использовать на практике наименее точные и простые в понимании методики расчётов. 

Читайте так же:

Расчет и определение тепловой нагрузки на отопление: методики расчета, вывод

Тепловая нагрузка подразумевает под собой количество тепловой энергии, необходимое для поддержания комфортной температуры в доме, квартире или отдельной комнате. Под максимальной часовой нагрузкой на отопление подразумевается количество тепла, необходимое для поддержания нормированных показателей в течение часа в самых неблагоприятных условиях.

Факторы, влияющие на тепловую нагрузку

• Материал и толщина стен. К примеру, стена из кирпича в 25 сантиметров и стена из газобетона в 15 сантиметров способны пропустить разное количество тепла.
• Материал и структура крыши. Например, теплопотери плоской крыши из железобетонных плит значительно отличаются от теплопотерь утепленного чердака.
• Вентиляция. Потеря тепловой энергии с отработанным воздухом зависит от производительности вентиляционной системы, наличия или отсутствия системы рекуперации тепла.
• Площадь остекления. Окна теряют больше тепловой энергии по сравнению со сплошными стенами.
• Уровень инсоляции в разных регионах. Определяется степенью поглощения солнечного тепла наружными покрытиями и ориентацией плоскостей зданий по отношению к сторонам света.
• Разность температур между улицей и помещением. Определяется тепловым потоком через ограждающие конструкции при условии постоянного сопротивления теплопередаче.

Распределение тепловой нагрузки

При водяном отоплении максимальная тепловая мощность котла должна равняться сумме тепловой мощности всех устройств отопления в доме. На распределение устройств отопления влияют следующие факторы:

• Площадь помещения и высота потолка;
• Расположение внутри дома. Угловыми и торцевыми помещениями теряется больше тепла, чем помещениями, расположенными в середине здания;
• Удаленность от источника тепла;
• Желаемая температура в комнатах.

СНиП рекомендует следующие значения:

• Жилые комнаты в середине дома – 20 градусов;
• Угловые и торцевые жилые комнаты – 22 градуса. При этом за счет более высокой температуры не промерзают стены;
• Кухня – 18 градусов, поскольку в ней имеются собственные источники тепла – газовые или электрические плиты и пр.
• Ванная комната – 25 градусов.

При воздушном отоплении тепловой поток, который поступает в отдельное помещение, зависит от пропускной способности воздушного рукава. Зачастую простейшим способом его регулировки является подстройка положения решеток вентиляции с контролем температуры вручную.

При системе отопления, где применяется распределительный источник тепла (конвектора, теплые полы, электрообогреватели и т.д.), необходимый режим температуры устанавливается на термостате.

Методики расчета

Для определения тепловой нагрузки существует несколько способов, обладающие различной сложностью расчета и достоверностью полученных результатов. Далее представлены три наиболее простые методики расчета тепловой нагрузки.

Метод №1

Согласно действующему СНиП, существует простой метод расчета тепловой нагрузки. На 10 квадратных метров берут 1 киловатт тепловой мощности. Затем полученные данные умножаются на региональный коэффициент:

• Южные регионы имеют коэффициент 0,7-0,9;
• Для умеренно-холодного климата (Московская и Ленинградская области) коэффициент равен 1,2-1,3;
• Дальний Восток и районы Крайнего Севера: для Новосибирска от 1,5; для Оймякона до 2,0.

Расчет на примере:

1. Площадь здания (10*10) равна 100 квадратных метров.
2. Базовый показатель тепловой нагрузки 100/10=10 киловатт.
3. Это значение умножается на региональный коэффициент, равный 1,3, в итоге получается 13 кВт тепловой мощности, которые требуются для поддержания комфортной температуры в доме.

Обратите внимание! Если использовать эту методику для определения тепловой нагрузки, то необходимо еще учесть запас мощности в 20 процентов, чтобы компенсировать погрешности и экстремальные холода.

Метод №2

Первый способ определения тепловой нагрузки имеет много погрешностей:

• Разные строения имеют разную высоту потолков. Учитывая то, что обогревается не площадь, а объем, этот параметр очень важен.
• Через двери и окна проходит больше тепла, чем через стены.
• Нельзя сравнивать городскую квартиру с частным домом, где снизу, сверху и за стенами не квартиры, а улица.

Корректировка метода:

• Базовый показатель тепловой нагрузки равняется 40 ватт на 1 кубический метр объема помещения.
• Каждая дверь, ведущая на улицу, добавляет к базовому показателю тепловой нагрузки 200 ватт, каждое окно – 100 ватт.
• Угловые и торцевые квартиры многоквартирного дома имеют коэффициент 1,2-1,3, на который влияет толщина и материал стен. Частный дом обладает коэффициентом 1,5.
• Региональные коэффициенты равны: для Центральных областей и Европейской части России – 0,1-0,15; для Северных регионов – 0,15-0,2; для Южных регионов – 0,07-0,09 кВт/кв. м.

Расчет на примере:

1. Объем здания 300 квадратных метров (10*10*3=300).
2. Базовый показатель тепловой нагрузки 12000 ватт (300*40).
3. С учетом восьми окон и двух дверей тепловая мощность равна 13200 ватт (12000+(8*100)+(2*200)).
4. Для частного дома тепловая нагрузка умножается на региональный коэффициент и получается 19800 ватт (13200*1,5).
5. 19800*1,3=25740 ватт (с учетом регионального коэффициента для Северных регионов). Следовательно, для обогрева потребуется 28-киловаттный котел.

Метод №3

Не стоит обольщаться – второй способ расчета тепловой нагрузки также весьма несовершенен. В нем весьма условно учтено тепловое сопротивление потолка и стен; разность температур между наружным воздухом и воздухом внутри.

Стоит отметить, чтобы поддерживать внутри дома постоянную температуру необходимо такое количество тепловой энергии, которое будет равняться всем потерям через вентиляционную систему и ограждающие устройства. Однако, и в этом методе расчеты упрощены, так как невозможно систематизировать и измерить все факторы.

На теплопотери влияет материал стен – 20-30 процентов потери тепла. Через вентиляцию уходит 30-40 процентов, через крышу – 10-25 процентов, через окна – 15-25 процентов, через пол на грунте – 3-6 процентов.

Чтобы упростить расчеты тепловой нагрузки, подсчитываются тепловые потери через ограждающие устройства, а затем это значение просто умножается на 1,4. Дельта температур измеряется легко, но взять данные про термическое сопротивление можно только в справочниках. Ниже приведены некоторые популярные значения термического сопротивления:

• Термическое сопротивление стены в три кирпича равно 0,592 м2*С/Вт.
• Стены в 2,5 кирпича составляет 0, 502.
• Стены в 2 кирпича равно 0,405.
• Стены в один кирпич (толщина 25 см) равно 0,187.
• Бревенчатого сруба, где диаметр бревна 25 см – 0,550.
• Бревенчатого сруба, где диаметр бревна 20 сантиметров – 0,440.
• Сруба, где толщина сруба 20 см – 0,806.
• Сруба, где толщина 10 см – 0,353.
• Каркасной стены, толщина которой 20 см, утепленной минеральной ватой – 0,703.
• Стены из газобетона, толщина которой 20 см – 0,476.
• Стены из газобетона, толщина которой 30 см – 0,709.
• Штукатурки, толщина которой 3 см – 0,035.
• Потолочного или чердачного перекрытия – 1,43.
• Деревянного пола – 1,85.
• Двойной деревянной двери – 0,21.

Расчет по примеру:

1. Дельта температур в период пика морозов равна 50 градусов: внутри дома плюс 20 градусов, снаружи – минус 30 градусов.
2. Потери тепла через один метр квадратный 50/1,85 (показатель термического сопротивления пола из дерева) равно приблизительно 27 ватт. Весь пол будет иметь 27*100=2700 ватт.
3. Теплопотери через потолок составляют (50/1,43)*100 и равно приблизительно 3500 ватт.
4. Площадь стен (10*3)*4 и равна 120 квадратных метров. К примеру, стены изготовлены из бруса с толщиной 20 см, термическое сопротивление = 0,806. Следовательно, теплопотери составят (50/0,806)*120=7444 ватта.
5. Все полученные значения потерь тепла складываются, и получается значение 13644 ватт. Именно такое количество тепла будет терять дом через стены, пол и потолок.
6. Далее полученное значение умножается на коэффициент 1,4 (потери на вентиляционную систему) и получается 19101 ватт. Следовательно, для отопления такого дома понадобится 20-киловаттный котел.

Вывод

Как видно из расчетов, способы определения тепловой нагрузки обладают существенными погрешностями. К счастью, избыточный показатель мощности котла не навредит:

• Работа газового котла на уменьшенной мощности осуществляется без падения коэффициента полезного действия, а работа конденсационных устройств при неполной нагрузке осуществляется в экономичном режиме.
• То же относится и к соляровым котлам.
• Показатель коэффициента полезного действия электрического нагревательного оборудования равен 100 процентам.

Обратите внимание! Работа твердотопливных котлов на мощности меньше номинального значения мощности противопоказана.

Расчет тепловой нагрузки на отопление является важным фактором, вычисления которого обязательно необходимо выполнять перед началом создания системы отопления. В случае подхода к процессу с умом и грамотного выполнения всех работ гарантируется безотказная работа отопления, а также существенно экономятся деньги на лишних затратах.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

как распределяется тепловая нагрузка, какие факторы влияют на тепловую нагрузку

Тепловая нагрузка – это количество тепловой энергии, которое необходимо для поддержания требуемой температуры в помещении. В нашей статье рассмотрим, как распределяется тепловая нагрузка, а также ее расчет.

Содержание:

1. Как распределяется тепловая нагрузка
2. Какие факторы влияют на тепловую нагрузку
3. Расчет тепловой нагрузки

Как распределяется тепловая нагрузка

Рассмотрим водяное отопление: сумма тепловой мощности всех приборов отопления в доме должна равняться максимальной тепловой мощности котла. Чтобы узнать, как распределяется тепловая нагрузка, нужно учитывать некоторые факторы:

1. Расположение в доме. Те помещения, которые расположены в середине дома, теряет меньше тепла, чем помещения, расположенные в торце или углу здания. 
2. Высота потолка и площадь помещения.
3. Необходимая температура в помещении. Если помещение расположено в середине дома, то температура должна быть 20°, а помещения, расположенные в торце или углу дома должны иметь температуру 22°. На кухне достаточно 18°, так как расположены электрические или газовые плиты. В ванной комнате должна быть самая высокая температура, она должна быть 25°. 
4. Расстояние от источника тепла.
5. Если в отопительной системе используется в качестве источника тепла, конвектор, электрообогреватели т.д., то нужный температурный режим устанавливается на термостате. А если используется воздушное отопление, то при помощи пропускной способности воздушного рукава поступает тепловой поток в помещение. Чтобы его регулировать можно подстроить положение решеток вентиляции с контролем температуры.

Какие факторы влияют на тепловую нагрузку?

На тепловую нагрузку влияют следующие факторы:

• Толщина и материал стен. Стена из газосиликатных блоков и кирпичная стена имеют разные пропускные способности. 
• Материал кровли и структура крыши. В утепленном чердаке будет намного меньше теплопотерь, чем в плоской крыше из железобетонных плит.
• Площадь остекления. Естественно, чем больше будет окон, тем больше тепловые потери. 
• Вентиляция. В зависимости от производительности вентиляционной системы происходит потеря тепловой энергии, а также потери происходят от отсутствия или наличия системы рекуперации тепла.
• В различных регионах разный уровень инсоляции. Его можно определить степенью поглощения солнечного тепла наружными поверхностями. 
• Температура на улице и в помещении, а именно их разница. Разницу можно определить тепловым потоком, который проходит через ограждающие конструкции. 

Расчет тепловой нагрузки

Чтобы определить тепловую нагрузку есть несколько методов расчета. Каждый из них имеет свои сложности и нюансы, поэтому лучше воспользоваться ниже перечисленными способами для более точного результата. Рассмотрим три простых способа расчета тепловой нагрузки:

• Метод 1. Есть простой метол расчета, который основан на СНиП. 1 кВт тепловой мощности требуется для обогрева 10 кв.м. помещения. Полученный результат нужно умножить на региональный коэффициент. Рассмотрим некоторые коэффициенты в зависимости от региона: для умеренного климата коэффициент равен от 1,2 до 1,3; для южного региона коэффициент составляет 0,7-0,9; для крайнего северного региона принимает коэффициент от 1,5 до 2;
• Метод 2. Хоть первый метод довольно-таки простой, но он имеет много погрешностей, поэтому опираться только на его результаты не следует. В первую очередь нужно обратить внимание на высотку потолков, которая в каждом помещении разная. Количество дверей и окон в здании также играет немаловажную роль. В квартире будут тепловые потери намного меньше, чем в частном доме. Именно все эти факторы влияют на тепловую нагрузку.
• Выделим некоторую корректировку метода: на 1 кубический метр объема помещения применяется тепловая нагрузка 40 ватт; окно в помещении добавляет к показателю 100 ватт, а дверь 200 ватт; если квартира расположена в углу или торце дома, то она имеет коэффициент от 1,2 до 1,3, а в частном доме применяется коэффициент 1,5;
• Метод 3. Но второй метод, как и первый не является точным. Именно поэтому стоит воспользоваться еще и третьим методом расчета. В данном методе учтены сопротивление стен и потолка, а также разность температур между воздухом в помещении и на улице. Для того чтобы в помещении был постоянный температурный режим необходимо количество тепловой энергии, которое будет совпадать с потерями через ограждающие конструкции и систему вентиляции. Но в этом методе все расчеты упрощены. Через вентиляционную систему теряется примерно от 30 до 40% тепла, через крышу уходит от 10 до 25%, через стены теряется от 20 до 30% тепла, а через пол, который расположен на грунте уходит от 3 до 6 %. 

Рассмотрим некоторые значения термического сопротивления:

1. Кирпичные стены, которые выложены в 3 кирпича имеют сопротивление 0,592м2*с/Вт, в 2,5 кирпича – 0,502, в 2 кирпича – 0,405, в 1 кирпич – 0,187.
2. Стены из газосиликатных блоков имеют сопротивление 0,476 для стены в 20 см, для стены в 30 см – 0,709.
3. Для стены из бревна термическое сопротивление составляет 0,550 для диаметра 25 см, для 20 см – 0,440.
4. Если толщина бревенчатого сруба равна 20 см, то сопротивление будет 0,440, а если 10 см – 0,353. 
5. Для деревянного пола сопротивление составляет 1,85, для двойной деревянной двери – 0,21.
6. Для штукатурки толщиной 3 см сопротивление равняется 0,035.
7. Для перекрытия термическое сопротивление равно 1,43.
8. Для каркасной стены толщиной 20 см с утеплением в виде минеральной ваты термическое сопротивление равно 0,703.

Стоит обратить внимание на следующие факторы: твердотопливные котлы не должны работать на мощности, которая меньше номинальной. Рассчитывать тепловую нагрузку на отопление обязательно.

Если выполнить все требования и правила перед устройством отопительной системы, то она будет работать без перебоев, а еще можно сэкономить на лишних затратах.

Читайте также:

Расчет тепловой нагрузки на отопление

Как рассчитать тепловую нагрузку

Спросите у любого специалиста, как правильно организовать систему отопления в здании. При этом не важно — жилой это объект или промышленный. И профессионал ответит, что главное — это точно составить расчеты и грамотно выполнить проектирование. Речь, в частности, идет о расчете тепловой нагрузки на отопление. От этого показателя зависит объем потребления тепловой энергии, а значит, и топлива.

То есть экономические показатели стоят рядом с техническими характеристиками.

Выполнение точных расчетов позволяет получить не только полный список необходимой для проведения монтажных работ документации, но и подобрать нужное оборудование, дополнительные узлы и материалы.

Тепловые нагрузки — определение и характеристики

Что обычно подразумевают под термином «тепловая нагрузка на отопление»? Это количество теплоты, которое отдают все приборы отопления, установленные в здании. Чтобы избежать лишних трат на производство работ, а также покупку ненужных приборов и материалов, и необходим предварительный расчет. С его помощью можно отрегулировать правила установки и распределения теплоты по всем помещениям, причем сделать это можно экономично и равномерно.

Но и это еще не все. Очень часто специалисты проводят расчеты, полагаясь на точные показатели. Они касаются размеров дома и нюансов строительства, где учитывается разнообразие элементов здания и их соответствие требованиям теплоизоляции и прочего. Именно точные показатели дают возможность правильно сделать расчеты и, соответственно, получить максимально приближенные к идеалу варианты распределения тепловой энергии по помещениям.

Но нередко случаются ошибки в расчетах, что приводит к неэффективной работе отопления в целом. Подчас приходится переделывать в ходе эксплуатации не только схемы, но и участки системы, что приводит к дополнительным расходам.

Какие же параметры влияют на расчет тепловой нагрузки в целом? Здесь необходимо разделить нагрузку на несколько позиций, куда входят:

• Система центрального отопления.
• Система теплый пол, если таковой установлен в доме.
• Система вентиляции — как принудительной, так и естественной.
• Горячее водоснабжение здания.
• Ответвления на дополнительные бытовые нужды. К примеру, на сауну или баню, на бассейн или душ.

Основные характеристики

Профессионалы не упускают из виду ни одну мелочь, которая может повлиять на правильность расчета. Отсюда и достаточно больший список характеристик системы отопления, которые следует принимать во внимание. Вот только некоторые из них:

1. Назначение объекта недвижимости или его тип. Это может быть жилое здание или промышленное. У поставщиков тепловой энергии есть нормы, которые распределяются по типу зданий. Именно они часто становятся основополагающими при проведении расчетов.
2. Архитектурная часть здания. Сюда можно включить ограждающие элементы (стены, кровля, перекрытия, полы), их габаритные размеры, толщину. Обязательно учитываются всевозможные проемы — балконы, окна, двери и прочее. Очень важно принять во внимание наличие подвалов и чердаков.
3. Температурный режим для каждого помещения в отдельности. Это очень важно, потому что общие требования к температуре в доме не дают точной картины распределения тепла.
4. Назначение помещений. В основном это относится к производственным цехам, в которых необходимо более строгое соблюдение температурного режима.
5. Наличие специальных помещений. К примеру, в жилых частных домах это могут быть бани или сауны.
6. Степень технического оснащения. Учитывается наличие системы вентиляции и кондиционирования, горячего водоснабжения, тип используемого отопления.
7. Количество точек, через которые проводится отбор горячей воды. И чем больше таких точек, тем большей тепловой нагрузке подвергается система отопления.
8. Количество находящихся на объекте людей. От этого показателя зависят такие критерии, как влажность внутри помещений и температура.
9. Дополнительные показатели. В жилых помещениях можно выделить количество санузлов, отдельных комнат, балконов. В промышленных зданиях — количество смен работающих, число дней в году, когда работает сам цех в технологической цепочке.

Что включают в расчет нагрузок

Схема отопления

Расчет тепловых нагрузок на отопление проводят еще на стадии проектирования здания. Но при этом обязательно учитывают нормы и требования различных стандартов.

К примеру, теплопотери ограждающих элементов здания. Причем в расчет берутся все помещения в отдельности. Далее, это мощность, которая необходима для нагрева теплоносителя. Приплюсуем сюда количество тепловой энергии, требующейся для нагрева приточной вентиляции. Без этого расчет будет не очень точным. Прибавим также энергию, которая затрачивается на обогрев воды для бани или бассейна. Специалисты обязательно принимают во внимание и дальнейшее развитие теплосистемы. Вдруг через несколько лет вам вздумается устроить в собственном частном доме турецкий хамам. Поэтому необходимо прибавить к нагрузкам несколько процентов — обычно до 10%.

Рекомендация! Рассчитывать тепловые нагрузки с «запасом» необходимо для загородных домов. Именно запас позволит в будущем избежать дополнительных финансовых затрат, которые часто определяются суммами в несколько нулей.

Особенности расчета тепловой нагрузки

Параметры воздуха, а точнее, его температура берутся из ГОСТов и СНиПов. Здесь же подбираются коэффициенты теплопередачи. Кстати, паспортные данные всех видов оборудования (котлы, радиаторы отопления и прочее) берутся в расчет обязательно.

Что обычно включают в традиционный расчет нагрузки тепла?

• Во-первых, максимальный поток тепловой энергии, исходящей от приборов отопления (радиаторов).
• Во-вторых, максимальный расход тепла за 1 час эксплуатации отопительной системы.
• В-третьих, общие тепловые затраты за определенный период времени. Обычно подсчитывают сезонный период.

Если все эти расчеты соизмерить и сопоставить с площадью теплоотдачи системы в целом, то получится достаточно точный показатель эффективности обогрева дома. Но придется учитывать и небольшие отклонения. К примеру, снижение потребления тепла в ночное время. Для промышленных объектов также придется учитывать выходные и праздничные дни.

Методы определения тепловых нагрузок

Проектирование теплого пола

В настоящее время специалисты пользуются тремя основными способами расчета тепловых нагрузок:

1. Расчет основных теплопотерь, где учитываются только укрупненные показатели.
2. Учитываются показатели, основанные на параметрах ограждающих конструкций. Сюда обычно добавляются потери на нагрев внутреннего воздуха.
3. Производится расчет всех систем, которые входят в отопительные сети. Это и отопление, и вентиляция.

Есть еще один вариант, который называется укрупненным расчетом. Его обычно применяют в том случае, когда отсутствуют какие-либо основные показатели и параметры здания, необходимые для стандартного расчета. То есть фактические характеристики могут отличаться от проектных.

Для этого специалисты используют очень простую формулу:

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

α — это поправочный коэффициент, зависящий от региона строительства (табличная величина)
V — объем здания по наружным плоскостям
q0 — характеристика отопительной системы по удельному показателю, обычно определяется по самым холодным дням в году

Виды тепловых нагрузок

Тепловые нагрузки, которые используются в расчетах системы отопления и подборе оборудования, имеют несколько разновидностей. К примеру, сезонные нагрузки, для которых присущи следующие особенности:

1. Изменение температуры снаружи помещений в течение всего отопительного сезона.
2. Метеорологические особенности региона, где построен дом.
3. Скачки нагрузки на систему отопления в течение суток. Этот показатель обычно проходит по категории «незначительные нагрузки», потому что ограждающие элементы предотвращают большое давление на отопление в целом.
4. Все, что касается тепловой энергии, связанной с системой вентиляции здания.
5. Тепловые нагрузки, которые определяются в течение всего года. Например, потребление горячей воды в летней сезон снижается всего лишь на 30-40%, если сравнивать его с зимним временем года.
6. Сухое тепло. Эта особенность присуща именно отечественным отопительным системам, где учитывается достаточно большой ряд показателей. К примеру, количество оконных и дверных проемов, количество проживающих или находящихся постоянно в доме людей, вентиляция, воздухообмен через всевозможные щели и зазоры. Для определения этой величины используют сухой термометр.
7. Скрытая тепловая энергия. Существует и такой термин, который определяется испарениями, конденсацией и так далее. Для определения показателя используют влажный термометр.

Регуляторы тепловых нагрузок

Программируемый контроллер, диапазон температур — 5-50 C

Современные отопительные агрегаты и приборы обеспечиваются комплектом разных регуляторов, с помощью которых можно изменять тепловые нагрузки, чтобы тем самым избежать провалов и скачков тепловой энергии в системе. Практика показала, что с помощью регуляторов можно не только снизить нагрузки, но и привести систему отопления к рациональному использованию топлива. А это уже чисто экономическая сторона вопроса. Особенно это относится к промышленным объектам, где за перерасход топлива приходится выплачивать достаточно большие штрафы.

Если же вы не уверены в правильности своих расчетов, то воспользуйтесь услугами специалистов.

Давайте рассмотрим еще пару формул, которые касаются разных систем. К примеру, системы вентиляции и горячего водоснабжения. Здесь вам потребуются две формулы:

Qв.=qв.V(tн.-tв.) — это касается вентиляции.
Здесь:
tн. и tв — температура воздуха снаружи и внутри
qв. — удельный показатель
V — внешний объем здания

Qгвс.=0,042rв(tг.-tх.)Пgср — для горячего водоснабжения, где

tг.-tх — температура горячей и холодной воды
r — плотность воды
в — отношение максимальной нагрузки к средней, которая определяется ГОСТами
П — количество потребителей
Gср — средний показатель расхода горячей воды

Комплексный расчет

В комплексе с расчетными вопросами обязательно проводят исследования теплотехнического порядка. Для этого применяют различные приборы, которые выдают точные показатели для расчетов. К примеру, для этого обследуют оконные и дверные проемы, перекрытия, стены и так далее.

Именно такое обследование помогает определить нюансы и факторы, которые могут оказать существенное влияние на теплопотери. К примеру, тепловизорная диагностика точно покажет температурный перепад при прохождении определенного количества тепловой энергии через 1 квадратный метр ограждающей конструкции.

Так что практические измерения незаменимы при проведении расчетов. Особенно это касается узких мест в конструкции здания. В этом плане теория не сможет точно показать, где и что не так. А практика укажет, где необходимо применить разные методы защиты от теплопотерь. Да и сами расчеты в этом плане становятся точнее.

Заключение по теме

Расчетная тепловая нагрузка — очень важный показатель, получаемый в процессе проектирования системы отопления дома. Если подойти к делу с умом и провести все необходимые расчеты грамотно, то можно гарантировать, что отопительная система будет работать отлично. И при этом можно будет сэкономить на перегревах и прочих затратах, которых можно просто избежать.

Расчет тепловых нагрузок на отопление

Как определить тепловую нагрузку на отопление?

Тепловая нагрузка на отопление — это количество тепловой энергии, необходимое для достижения комфортной температуры в помещении. Существует также понятие максимальной почасовой нагрузки, которое следует понимать как наибольшее количество энергии, которое может понадобиться в отдельные часы при неблагоприятных условиях. Чтобы понять, какие условия можно считать неблагоприятными, необходимо разобраться с факторами, от которых зависит тепловая нагрузка.

Потребность здания в тепле

В разных строениях потребуется неодинаковое количество тепловой энергии, чтобы человек чувствовал себя комфортно.

Среди факторов, влияющих на потребность в тепле, можно выделить следующие:

1. Материал, из которого изготовлены стены, а также их толщина. Стена, выложенная в один кирпич и газобетонная стена, к тому же в совокупности с 20-сантиметровой прокладкой из пенопласта, отличаются в плане пропускания тепловой энергии.
2. Материал кровли и ее конструкционные особенности. Плоская крыша из ж/б бетонных плит и хорошо утепленное чердачное помещение значительно разнятся по показателям теплопотерь.
3. Вентиляционная система. На теплопотери влияют производительность вентиляции и возможность рекуперации тепла.
4. Площадь остекленных поверхностей. Естественно, что помещение с французскими окнами при прочих равных условиях теряет больше тепла, чем комната с маленькими окнами-амбразурами. Этот недостаток значительного остекления сглаживается толстыми стеклопакетами, где стекла обработаны энергосберегающим веществом.
5. Показатели инсоляции, свойственные той или иной местности, степень поглощения лучей Солнца внешней поверхностью здания. Также имеет значение расположение дома относительно сторон света. В качестве крайних примеров можно привести строение, всегда находящееся в тени и другой дом, у которого черные стены, наклонная черная крыша и расположение всех окон на юг.
6. Температурная дельта между зданием и улицей определяет поток тепла через ограждающие элементы при перманентном сопротивлении теплопередаче. Если на улице 10 градусов тепла, теплопотери будут отличаться от ситуации, когда температура снаружи упала до 30 градусов мороза.
7. Перспективы изменений потребностей в тепле. К примеру, если предполагается модернизация здания или добавление к нему новых пристроек, то может оказаться, что заложенной тепловой нагрузки уже вскоре будет недостаточно.

Распределение приборов

Если речь идет о водяном отоплении, максимальная мощность источника тепловой энергии должна равняться сумме мощностей всех источников тепла в здании.

Распределение приборов по помещениям дома зависит от следующих обстоятельств:

1. Площадь помещения, уровень потолка.
2. Положение комнаты в строении. Помещения в торцевой части по углах отличаются повышенными теплопотерями.
3. Расстояние до источника тепла.
4. Оптимальная температура (с точки зрения жильцов). На температуру помещения, помимо прочих факторов, влияет перемещение воздушных потоков внутри жилья.

Строительные нормы и правила (СНиП) рекомендуют такие температурные параметры:

1. Жилые помещения в глубине строения — 20 градусов.
2. Жилые помещения в угловых и торцевых частях здания — 22 градуса.
3. Кухня — 18 градусов. В кухонном помещении температура выше, так как в ней присутствуют дополнительные источники тепла (электрическая плита, холодильник и т.д.).
4. Ванная комната и туалет — 25 градусов.

Схема температуры в случае верхнего розлива

Если в доме обустроено воздушное отопление, объем потока тепла, поступающий в комнату, зависит от пропускной возможности воздушного рукава. Регулируется поток ручной настройкой вентиляционных решеток, а контролируется — термометром.

Дом может обогреваться распределенными источниками тепловой энергии: электро- или газовые конвекторы, теплые полы на электричестве, масляные батареи, ИК-обогреватели, кондиционеры. В этом случае нужные температуры определяются настройкой термостата. В этом случае нужно предусмотреть такую мощность оборудования, которой бы хватало при максимальном уровне тепловых потерь.

Методики расчета

Расчет тепловой нагрузки на отопление можно произвести на примере конкретного помещения. Пусть в данном случае это будет сруб из 25-сантиметрового бурса с чердачным помещение и полом из древесины. Размеры здания: 12×12×3. В стенах имеется 10 окон и пара дверей. Дом расположен в местности, для которой характерны очень низкие температуры зимой (до 30 градусов мороза).

Расчеты можно произвести тремя способами, о которых пойдет речь ниже.

Первый вариант расчета

Согласно существующим нормам СНиП, на 10 квадратных метров нужен 1 кВт мощности. Данный 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.

Вначале определяем площадь дома: 12×12=144 квадратных метра. В таком случае базовый показатель тепловой нагрузке равен: 144/10=14,4 кВт. Полученный результат умножаем на климатическую поправку (будем использовать коэффициент 1,5): 14,4×1,5=21,6 кВт. Столько мощности нужно, чтобы в доме была комфортная температура.

Таблица соотношения мощности котла и площади дома

Совет! Рекомендуется предусмотреть, по крайней мере, 20% запас прочности для отопительного оборудования.

Второй вариант расчета

Способ, приведенный выше, страдает значительными погрешностями:

1. Не учтена высота потолков, а ведь обогревать нужно не квадратные метры, а объем.
2. Через оконные и дверные проемы теряется больше тепла, чем через стены.
3. Не учтен тип здания — многоквартирное это здание, где за стенами, потолком и полом обогреваемые квартиры содей или это частный дом, где за стенами только холодный воздух.

Корректируем расчет:

1. В качестве базового применим следующий показатель — 40 Вт на кубический метр.
2. Для каждой двери предусмотрим по 200 Вт, а для окон — по 100 Вт.
3. Для квартир в угловых и торцевых частях дома используем коэффициент 1,3. Если речь идет о самом высоком или самом низком этаже многоквартирного здания, используем коэффициент 1,3, а для частного строения — 1,5.
4. Также снова применим климатический коэффициент.

Таблица климатического коэффициента

Производим расчет:

1. Высчитываем объем помещения: 12×12×3=432 квадратных метра.
2. Базовый показатель мощности равняется 432×40=17280 Вт.
3. В доме есть десяток окон и пара дверей. Таким образом: 17280+(10×100)+(2×200)=18680Вт.
4. Если речь идет о частном доме: 18680×1,5=28020 Вт.
5. Учитываем климатический коэффициент: 28020×1,5=42030 Вт.

Итак, исходя из второго вычисления видно, что разница с первым способом расчета практически двукратная. При этом нужно понимать, что подобная мощность нужна только во время самых низких температур. Иными словами, пиковую мощность можно обеспечить дополнительными источниками обогрева, например, резервным обогревателем.

Третий вариант расчета

Есть еще более точный способ подсчета, в котором учитываются теплопотери.

Схема потери тепла в процентах

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

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

Обратите внимание! Порядка 40% тепла уходит в вентиляционную систему.

Чтобы упростить подсчеты, примем усредненный коэффициент (1,4) потерь тепла через ограждающие элементы. Осталось определить параметры термического сопротивления из справочной литературы. Ниже приведена таблица для наиболее часто применяемых конструкционных решений:

• стена в 3 кирпича — уровень сопротивления составляет 0,592 на кв. м×С/Вт;
• стена в 2 кирпича — 0,406;
• стена в 1 кирпич — 0,188;
• сруб из 25-сантиметрового бруса — 0,805;
• сруб из 12-сантиметрового бруса — 0,353;
• каркасный материал с утеплением минватой — 0,702;
• пол из древесины — 1,84;
• потолок или чердак — 1,45;
• деревянная двойная дверь — 0,22.

Таблица значений утеплителей

Расчеты:

1. Температурная дельта — 50 градусов (20 градусов тепла в помещении и 30 градусов мороза на улице).
2. Потери тепла на квадратный метр пола: 50/1,84 (данные для пола из древесины)=27,17 Вт. Потери по всей площади пола: 27,17×144=3912 Вт.
3. Теплопотери через потолок: (50/1,45)×144=4965 Вт.
4. Рассчитываем площадь четырех стен: (12×3)×4=144 кв. м. Так как стены изготовлены из 25-сантиметрового бруса, R равняется 0,805. Тепловые потери: (50/0,805)×144=8944 Вт.
5. Складываем полученные результаты: 3912+4965+8944=17821. Полученное число — общие теплопотери дома без учета особенностей потерь через окна и двери.
6. Прибавляем 40% вентиляционных потерь: 17821×1,4=24,949. Таким образом, понадобится котел на 25 кВт.

Выводы

Даже самый продвинутый из перечисленных способов не учитывает всего спектра потерь тепла. Поэтому рекомендуется покупать котел с некоторым запасом мощности. В связи с этим приведем несколько фактов по особенностям КПД разных котлов:

1. Газовое котельное оборудование работают с очень стабильным КПД, а конденсационные и соляровые котлы переходят на экономичный режим при небольшой нагрузке.
2. Электрокотлы имеют 100% коэффициент полезного действия.
3. Не допускается работа в режиме ниже номинальной мощности для твердотопливных котельных аппаратов.

Твердотопливные котлы регулируются ограничителем поступления воздуха в топочную камеру, однако при недостаточном уровне кислорода не происходит полного выгорания топлива. Это приводит к образованию большого количества золы и снижению КПД. Исправить положение можно при помощи теплового аккумулятора. Бак с теплоизоляцией устанавливается между трубами подачи и обратки, размыкая их. Таким образом, создается малый контур (котел — буферный бак) и большой контур (бак — отопительные приборы).

Схема с тепловым аккумулятором

Схема функционирует следующим образом:

1. После закладки топлива оборудование работает на номинальной мощности. Благодаря естественной или принудительной циркуляции, происходит передача тепла в буфер. После сгорания топлива, циркуляция в малом контуре прекращается.
2. В течение последующих часов тепловой носитель циркулирует по большому контуру. Буфер медленно передает тепло батареям или теплому полу.

Увеличенная мощность потребует дополнительных затрат. При этом запас мощности оборудования дает важный положительный результат: интервал между загрузками топлива значительно увеличивается.

klivent.biz

Как грамотно выполнить расчет тепловых нагрузок на отопление

Отопление частного дома » Монтаж отопления » Расчет систем отопления

Как рассчитать тепловую нагрузку

Спросите у любого специалиста, как правильно организовать систему отопления в здании. При этом не важно — жилой это объект или промышленный. И профессионал ответит, что главное — это точно составить расчеты и грамотно выполнить проектирование. Речь, в частности, идет о расчете тепловой нагрузки на отопление. От этого показателя зависит объем потребления тепловой энергии, а значит, и топлива. То есть экономические показатели стоят рядом с техническими характеристиками.

Выполнение точных расчетов позволяет получить не только полный список необходимой для проведения монтажных работ документации, но и подобрать нужное оборудование, дополнительные узлы и материалы.

Тепловые нагрузки — определение и характеристики

Что обычно подразумевают под термином «тепловая нагрузка на отопление»? Это количество теплоты, которое отдают все приборы отопления, установленные в здании. Чтобы избежать лишних трат на производство работ, а также покупку ненужных приборов и материалов, и необходим предварительный расчет. С его помощью можно отрегулировать правила установки и распределения теплоты по всем помещениям, причем сделать это можно экономично и равномерно.

Но и это еще не все. Очень часто специалисты проводят расчеты, полагаясь на точные показатели. Они касаются размеров дома и нюансов строительства, где учитывается разнообразие элементов здания и их соответствие требованиям теплоизоляции и прочего. Именно точные показатели дают возможность правильно сделать расчеты и, соответственно, получить максимально приближенные к идеалу варианты распределения тепловой энергии по помещениям.

Но нередко случаются ошибки в расчетах, что приводит к неэффективной работе отопления в целом. Подчас приходится переделывать в ходе эксплуатации не только схемы, но и участки системы, что приводит к дополнительным расходам.

Какие же параметры влияют на расчет тепловой нагрузки в целом? Здесь необходимо разделить нагрузку на несколько позиций, куда входят:

• Система центрального отопления.
• Система теплый пол, если таковой установлен в доме.
• Система вентиляции — как принудительной, так и естественной.
• Горячее водоснабжение здания.
• Ответвления на дополнительные бытовые нужды. К примеру, на сауну или баню, на бассейн или душ.

Основные характеристики

Профессионалы не упускают из виду ни одну мелочь, которая может повлиять на правильность расчета. Отсюда и достаточно больший список характеристик системы отопления, которые следует принимать во внимание. Вот только некоторые из них:

1. Назначение объекта недвижимости или его тип. Это может быть жилое здание или промышленное. У поставщиков тепловой энергии есть нормы, которые распределяются по типу зданий. Именно они часто становятся основополагающими при проведении расчетов.
2. Архитектурная часть здания. Сюда можно включить ограждающие элементы (стены, кровля, перекрытия, полы), их габаритные размеры, толщину. Обязательно учитываются всевозможные проемы — балконы, окна, двери и прочее. Очень важно принять во внимание наличие подвалов и чердаков.
3. Температурный режим для каждого помещения в отдельности. Это очень важно, потому что общие требования к температуре в доме не дают точной картины распределения тепла.
4. Назначение помещений. В основном это относится к производственным цехам, в которых необходимо более строгое соблюдение температурного режима.
5. Наличие специальных помещений. К примеру, в жилых частных домах это могут быть бани или сауны.
6. Степень технического оснащения. Учитывается наличие системы вентиляции и кондиционирования, горячего водоснабжения, тип используемого отопления.
7. Количество точек, через которые проводится отбор горячей воды. И чем больше таких точек, тем большей тепловой нагрузке подвергается система отопления.
8. Количество находящихся на объекте людей. От этого показателя зависят такие критерии, как влажность внутри помещений и температура.
9. Дополнительные показатели. В жилых помещениях можно выделить количество санузлов, отдельных комнат, балконов. В промышленных зданиях — количество смен работающих, число дней в году, когда работает сам цех в технологической цепочке.

Что включают в расчет нагрузок

Схема отопления

Расчет тепловых нагрузок на отопление проводят еще на стадии проектирования здания. Но при этом обязательно учитывают нормы и требования различных стандартов.

К примеру, теплопотери ограждающих элементов здания. Причем в расчет берутся все помещения в отдельности. Далее, это мощность, которая необходима для нагрева теплоносителя. Приплюсуем сюда количество тепловой энергии, требующейся для нагрева приточной вентиляции. Без этого расчет будет не очень точным. Прибавим также энергию, которая затрачивается на обогрев воды для бани или бассейна. Специалисты обязательно принимают во внимание и дальнейшее развитие теплосистемы. Вдруг через несколько лет вам вздумается устроить в собственном частном доме турецкий хамам. Поэтому необходимо прибавить к нагрузкам несколько процентов — обычно до 10%.

Рекомендация! Рассчитывать тепловые нагрузки с «запасом» необходимо для загородных домов. Именно запас позволит в будущем избежать дополнительных финансовых затрат, которые часто определяются суммами в несколько нулей.

Особенности расчета тепловой нагрузки

Параметры воздуха, а точнее, его температура берутся из ГОСТов и СНиПов. Здесь же подбираются коэффициенты теплопередачи. Кстати, паспортные данные всех видов оборудования (котлы, радиаторы отопления и прочее) берутся в расчет обязательно.

Что обычно включают в традиционный расчет нагрузки тепла?

• Во-первых, максимальный поток тепловой энергии, исходящей от приборов отопления (радиаторов).
• Во-вторых, максимальный расход тепла за 1 час эксплуатации отопительной системы.
• В-третьих, общие тепловые затраты за определенный период времени. Обычно подсчитывают сезонный период.

Если все эти расчеты соизмерить и сопоставить с площадью теплоотдачи системы в целом, то получится достаточно точный показатель эффективности обогрева дома. Но придется учитывать и небольшие отклонения. К примеру, снижение потребления тепла в ночное время. Для промышленных объектов также придется учитывать выходные и праздничные дни.

Методы определения тепловых нагрузок

Проектирование теплого пола

В настоящее время специалисты пользуются тремя основными способами расчета тепловых нагрузок:

1. Расчет основных теплопотерь, где учитываются только укрупненные показатели.
2. Учитываются показатели, основанные на параметрах ограждающих конструкций. Сюда обычно добавляются потери на нагрев внутреннего воздуха.
3. Производится расчет всех систем, которые входят в отопительные сети. Это и отопление, и вентиляция.

Есть еще один вариант, который называется укрупненным расчетом. Его обычно применяют в том случае, когда отсутствуют какие-либо основные показатели и параметры здания, необходимые для стандартного расчета. То есть фактические характеристики могут отличаться от проектных.

Для этого специалисты используют очень простую формулу:

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

α — это поправочный коэффициент, зависящий от региона строительства (табличная величина) V — объем здания по наружным плоскостям

q0 — характеристика отопительной системы по удельному показателю, обычно определяется по самым холодным дням в году

Виды тепловых нагрузок

Тепловые нагрузки, которые используются в расчетах системы отопления и подборе оборудования, имеют несколько разновидностей. К примеру, сезонные нагрузки, для которых присущи следующие особенности:

1. Изменение температуры снаружи помещений в течение всего отопительного сезона.
2. Метеорологические особенности региона, где построен дом.
3. Скачки нагрузки на систему отопления в течение суток. Этот показатель обычно проходит по категории «незначительные нагрузки», потому что ограждающие элементы предотвращают большое давление на отопление в целом.
4. Все, что касается тепловой энергии, связанной с системой вентиляции здания.
5. Тепловые нагрузки, которые определяются в течение всего года. Например, потребление горячей воды в летней сезон снижается всего лишь на 30-40%, если сравнивать его с зимним временем года.
6. Сухое тепло. Эта особенность присуща именно отечественным отопительным системам, где учитывается достаточно большой ряд показателей. К примеру, количество оконных и дверных проемов, количество проживающих или находящихся постоянно в доме людей, вентиляция, воздухообмен через всевозможные щели и зазоры. Для определения этой величины используют сухой термометр.
7. Скрытая тепловая энергия. Существует и такой термин, который определяется испарениями, конденсацией и так далее. Для определения показателя используют влажный термометр.

Регуляторы тепловых нагрузок

Программируемый контроллер, диапазон температур — 5-50 C

Современные отопительные агрегаты и приборы обеспечиваются комплектом разных регуляторов, с помощью которых можно изменять тепловые нагрузки, чтобы тем самым избежать провалов и скачков тепловой энергии в системе. Практика показала, что с помощью регуляторов можно не только снизить нагрузки, но и привести систему отопления к рациональному использованию топлива. А это уже чисто экономическая сторона вопроса. Особенно это относится к промышленным объектам, где за перерасход топлива приходится выплачивать достаточно большие штрафы.

Если же вы не уверены в правильности своих расчетов, то воспользуйтесь услугами специалистов.

Давайте рассмотрим еще пару формул, которые касаются разных систем. К примеру, системы вентиляции и горячего водоснабжения. Здесь вам потребуются две формулы:

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

V — внешний объем здания

Qгвс.=0,042rв(tг.-tх.)Пgср — для горячего водоснабжения, где

tг.-tх — температура горячей и холодной воды r — плотность воды в — отношение максимальной нагрузки к средней, которая определяется ГОСТами П — количество потребителей

Gср — средний показатель расхода горячей воды

Комплексный расчет

В комплексе с расчетными вопросами обязательно проводят исследования теплотехнического порядка. Для этого применяют различные приборы, которые выдают точные показатели для расчетов. К примеру, для этого обследуют оконные и дверные проемы, перекрытия, стены и так далее.

Именно такое обследование помогает определить нюансы и факторы, которые могут оказать существенное влияние на теплопотери. К примеру, тепловизорная диагностика точно покажет температурный перепад при прохождении определенного количества тепловой энергии через 1 квадратный метр ограждающей конструкции.

Так что практические измерения незаменимы при проведении расчетов. Особенно это касается узких мест в конструкции здания. В этом плане теория не сможет точно показать, где и что не так. А практика укажет, где необходимо применить разные методы защиты от теплопотерь. Да и сами расчеты в этом плане становятся точнее.

Заключение по теме

Расчетная тепловая нагрузка — очень важный показатель, получаемый в процессе проектирования системы отопления дома. Если подойти к делу с умом и провести все необходимые расчеты грамотно, то можно гарантировать, что отопительная система будет работать отлично. И при этом можно будет сэкономить на перегревах и прочих затратах, которых можно просто избежать.

Похожие записи

Комментарии и отзывы к материалу

gidotopleniya.ru

Способы расчета мощности системы отопления (+пример)

Установка системы автономного отопления для частного дома или городской квартиры всегда начинается с создания проекта. Одной из главных задач, стоящих перед специалистами на этой стадии, является определение полной потребности имеющихся площадей в энергии нагретого теплоносителя для нужд отопления и, если необходимо, горячего водоснабжения.

Пример системы отопления частного дома

Для этого обычно выполняется расчет величины тепловых нагрузок или теплотехнический расчёт помещения.

Содержание

Зачем нужен расчет тепловых нагрузок

Расчёт тепловой энергии на отопление необходим для правильного определения характеристик системы с учетом индивидуальных особенностей объекта: тип и назначение здания, количество проживающих людей, материал и конфигурация каждого помещения, географическое положение и многие другие. Вычисление размера тепловой нагрузки является отправной точкой для дальнейших расчетов параметров оборудования отопления:

• Подбор мощности котла. Это самый важный фактор, определяющий эффективность системы отопления в целом. Производительность котла должна обеспечивать бесперебойную работу всех потребителей в любых условиях, в том числе и при наиболее низких температурах (в самую холодную пятидневку). Вместе с тем при избыточной мощности котла часть вырабатываемой энергии, а следовательно, и денег хозяев будет в буквальном смысле вылетать в трубу;
• Согласование подключения к газовой сети. Для того чтобы получить разрешение на присоединение к газотранспортной магистрали, необходимо разработать ТУ на подключение. В заявке обязательно указывается планируемый годовой расход газа и оценка суммарной тепловой мощности всех потребителей;
• Расчет периферийного оборудования. Тип и характеристики батарей, длина и сечение труб, производительность циркуляционного насоса и многие другие параметры также определяются в результате расчета тепловых нагрузок.

к меню ↑

Приблизительные методики оценки

Точный расчет отопления помещения – это сложная инженерная задача, которая требует определенной квалификации и наличия специальных знаний. Именно поэтому ее чаще всего поручают специалистам.

Однако, как и в некоторых других случаях, существуют более простые способы, которые дают приблизительную оценку величины необходимой тепловой энергии и могут быть выполнены самостоятельно.

Можно выделить следующие методы определения тепловой нагрузки:

• Расчёт по площади помещения. Существует мнение, что строительство жилых домов обычно производится по проектам, которые уже учитывают климатические особенности конкретного региона и предполагают использование материалов, обеспечивающих необходимый тепловой баланс. Поэтому при устройстве системы отопления с достаточной долей точности можно использовать коэффициент удельной мощности, который не зависит от конкретных особенностей здания.

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

• Учет объема и температуры. Немного более сложный алгоритм позволяет принять во внимание высоту потолков, уровень комфорта в зоне отопления, а также, очень приблизительно, учесть особенности самого здания.

  Тепловая нагрузка вычисляется по формуле: Q = V*ΔT*K/860. Здесь V – объем (произведение длины, ширины и высоты помещения), ΔT – разница температур внутри и снаружи, К – коэффициент потерь энергии тепла.

  Именно с помощью коэффициента К в расчет и закладываются конструктивные особенности здания. Например, для сооружений из двойной кирпичной кладки с обычной кровлей значение К берется из диапазона 1,0–1,9, а для упрощенных деревянных конструкций оно может достигать 3,0–4,0.

• Метод укрупненных показателей. Этот метод похож на предыдущий, но используется для определения тепловой нагрузки при устройстве системы отопления больших объектов, например, многоквартирных зданий.

Несмотря на простоту и доступность, указанные методы дают лишь примерную оценку тепловой нагрузки вашего дома или квартиры. Результаты, полученные с их помощью, могут отличаться от реальных как в большую, так и в меньшую сторону. Недостатки устройства маломощной системы отопления очевидны, но и сознательно закладывать необоснованный запас по мощности также нежелательно. Использование более производительного, чем требуется, оборудования приведет к его быстрому износу, перерасходу электрической энергии и топлива.

Применять приведенные выше формулы на практике рекомендуется с большой долей осторожности. Такие расчеты могут быть оправданы в самых простых случаях, например, при выборе циркуляционного насоса для имеющегося котла или для получения грубых оценок величины затрат на отопление.

к меню ↑

Точный расчет тепловой нагрузки

Эффективность теплоизоляции любого помещения зависит от его конструктивных особенностей. Известно, что основная часть тепловых потерь (до 40%) приходится на наружные стены, 20% — на оконные системы, по 10% — на крышу и пол. Остальное тепло уходит через двери и вентиляцию. Очевидно, что расчёт величины нагрузки на отопление обязательно должен учитывать эти особенности распределения тепловой энергии. Для этого используются соответствующие коэффициенты:

• К1 – учитывает тип окон. Для двухкамерных стеклопакетов его значение равно 1, для трехкамерных – 0,85, для обычного остекления – 1, 27;
• К2 – теплоизоляция стен. Может изменяться от 1 для пенобетона с улучшенной теплопроводностью до 1,5 для кладки в полтора кирпича или бетонных блоков;
• К3 – конфигурация помещения (соотношение площади окон и пола). Естественно, чем больше окон, тем больше тепловой энергии уходит на улицу. При размерах остекления в 20% от площади пола этот коэффициент равен единице, при увеличении доли окон до 50% он также возрастает до 1,5;
• К4 – минимальная уличная температура в течение всего сезона. Здесь логика также очевидна – чем холоднее на улице, тем большие коррективы необходимо вносить в расчет тепловых нагрузок. За единицу берется температура -20 °C, далее прибавляется или вычитается по 0,1 на каждые 5 °C;
• К5 – количество наружных стен. Для одной стены коэффициент равен 1, для двух и трех – 1,2, для четырех – 1,33;
• К6 – тип помещения над рассматриваемой комнатой. Если сверху жилой этаж – то 0,82, если теплый чердак – 0,91, для холодного чердака значение коэффициента равно 1,0;
• К7 – учитывает высоту потолков. Чаще всего это 1,0 для высоты 2,5 м или 1,05 — для 3 м.

Определив все поправочные коэффициенты, можно рассчитать тепловые нагрузки для каждого помещения:

Qi=q*Si*K1*K2*K3*K4*K5*K6*K7,

где q =100 Вт/м2, а Si – площадь помещения. Из формулы видно, что каждый из указанных коэффициентов увеличивает расчетную величину теплопотерь, если его значение больше единицы, и уменьшает ее в противном случае.

Просуммировав теплопотери всех помещений, получаем общую величину мощности системы отопления:

Q=Σ Qi, i = 1…N,

где N – количество помещений в доме. Эту величину обычно увеличивают на 15–20% для создания запаса тепловой энергии на непредвиденные случаи: очень сильные морозы, нарушение теплоизоляции, разбитое окно и т. д.

к меню ↑

Практический пример расчёта

В качестве примера рассмотрим расчет мощности оборудования, необходимой для отопления помещений брусового дома площадью 150 м2, имеющего теплый чердак, три внешние стены и окна из двойных стеклопакетов. Площадь остекления – 25%, высота стен 2,5 м. Температуру на улице в самую холодную пятидневку будем считать равной -28 °C.

Определяем поправочные коэффициенты:

• К1=1,0 (двухкамерный стеклопакет).
• К2=1,25 (материал стен – брус).
• К3=1,1 (для площади остекления 21 — 29%).
• К4=1,16 (считаем методом интерполяции для крайних значений: 1,1 при -25 °C и 1,2 при -30 °C).
• К5=1,22 – три наружные стены.
• К6=0,91 – наверху теплый чердак.
• К7=1,0 – высота потолков 2,5 м.

Считаем полную тепловую нагрузку:

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

Теперь определяем мощность системы отопления: W=Q*1,2 = 28,7 кВт.

Отметим, что если бы для расчета мы использовали упрощенную методику, основанную 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. Таким образом, данный пример еще раз подчеркивает важность применения точных методик определения тепловых нагрузок на отопление.

all-for-teplo.ru

Тепловая нагрузка на отопление: определения и расчеты

Тема этой статьи — тепловая нагрузка. Мы выясним, что представляет собой этот параметр, от чего он зависит и как может рассчитываться. Кроме того, в статье будет приведен ряд справочных значений теплового сопротивления разных материалов, которые могут понадобиться для расчета.

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

Что это такое

Термин, в сущности, интуитивно-понятный. Под тепловой нагрузкой подразумевается то количество тепловой энергии, которое необходимо для поддержания в здании, квартире или отдельном помещении комфортной температуры.

Максимальная часовая нагрузка на отопление, таким образом – это, то количество тепла, которое может потребоваться для поддержания нормированных параметров в течение часа в наиболее неблагоприятных условиях.

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

Факторы

Итак, что влияет на потребность здания в тепле?

• Материал и толщина стен. Понятно, что стена в 1 кирпич (25 сантиметров) и стена из газобетона под 15-сантиметровой пенопластовой шубой пропустят ОЧЕНЬ разное количество тепловой энергии.
• Материал и структура кровли. Плоская крыша из железобетонных плит и утепленный чердак тоже будут весьма заметно различаться по теплопотерям.
• Вентиляция — еще один важный фактор. Ее производительность, наличие или отсутствие системы рекуперации тепла влияют на то, сколько тепла теряется с отработанным воздухом.
• Площадь остекления. Через окна и стеклянные фасады теряется заметно больше тепла, чем через сплошные стены.

Однако: тройные стеклопакеты и стекла с энергосберегающим напылением уменьшают разницу в несколько раз.

• Уровень инсоляции в вашем регионе, степень поглощения солнечного тепла внешним покрытием и ориентация плоскостей здания относительно сторон света. Крайние случаи — дом, находящийся в течение всего дня в тени других строений и дом, ориентированный черной стеной и наклонной кровлей черного цвета с максимальной площадью на юг.

Стены дома на фото зачернены именно для того, чтобы поглощать как можно больше солнечного тепла.

• Дельта температур между помещением и улицей определяет тепловой поток через ограждающие конструкции при постоянном сопротивлении теплопередаче. При +5 и -30 на улице дом будет терять разное количество тепла. Уменьшит, разумеется, потребность в тепловой энергии и снижение температуры внутри здания.
• Наконец, в проект часто приходится закладывать перспективы дальнейшего строительства. Скажем, если текущая тепловая нагрузка равна 15 киловаттам, но в ближайшем будущем планируется пристроить к дому утепленную веранду — логично приобрести бытовой отопительный котел с запасом по тепловой мощности.

Распределение

В случае водяного отопления пиковая тепловая мощность источника тепла должна быть равна сумме тепловой мощности всех отопительных приборов в доме. Разумеется, разводка тоже не должна становиться узким местом.

Распределение отопительных приборов по помещениям определяется несколькими факторами:

1. Площадью комнаты и высотой ее потолка;
2. Расположением внутри здания. Угловые и торцевые помещения теряют больше тепла, чем те, которые расположены в середине дома.
3. Удаленностью от источника тепла. В индивидуальном строительстве этот параметр означает удаленность от котла, в системе центрального отопления многоквартирного дома — тем, подключена батарея к стояку подачи или обратки и тем, на каком этаже вы живете.

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

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

1. Желаемой температурой в помещении. Помимо фильтрации тепла через внешние стены, внутри здания при неравномерном распределении температур тоже будет заметна миграция тепловой энергии через перегородки.

Рекомендованные СНиП значения таковы:

1. Для жилых комнат в середине здания — 20 градусов;
2. Для жилых комнат в углу или торце дома — 22 градуса. Более высокая температура, среди прочего, препятствует промерзанию стен.
3. Для кухни — 18 градусов. В ней, как правило, есть большое количество собственных источников тепла — от холодильника до электроплиты.
4. Для ванной комнаты и совмещенного санузла нормой являются 25С.

В случае воздушного отопления тепловой поток, поступающий в отдельную комнату, определяется пропускной способностью воздушного рукава. Как правило, простейший метод регулировки — ручная подстройка положений регулируемых вентиляционных решеток с контролем температур по термометру.

Наконец, в случае, если речь идет о системе обогрева с распределенными источниками тепла (электрические или газовые конвектора, электрические теплые полы, масляные радиаторы отопления, инфракрасные обогреватели и кондиционеры) необходимый температурный режим просто задается на термостате. Все, что требуется от вас — обеспечить пиковую тепловую мощность приборов на уровне пика теплопотерь помещения.

Электрические радиаторы и конвектора снабжаются термостатами. Средняя тепловая мощность автоматически подгоняется по потребность помещения в тепле.

Методики расчета

Уважаемый читатель, у вас хорошее воображение? Давайте представим себе дом. Пусть это будет сруб из 20-сантиметрового бруса с чердаком и деревянным полом.

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

Определение тепловой нагрузки на отопление может быть выполнено несколькими способами с разной сложностью и достоверностью результатов. Давайте воспользуемся тремя наиболее простыми.

Способ 1

Действующие СНиП предлагают нам простейший способ расчета. На 10 м2 берется один киловатт тепловой мощности. Полученное значение умножается на региональный коэффициент:

• Для южных регионов (Черноморское побережье, Краснодарский край) результат умножается на 0,7 — 0,9.
• Умеренно-холодный климат Московской и Ленинградской областей заставит использовать коэффициент 1,2-1,3. Думается, наша Кондопога попадет именно в эту климатическую группу.
• Наконец, для Дальнего Востока районов Крайнего Севера коэффициент колеблется от 1,5 для Новосибирска до 2,0 для Оймякона.

Инструкция по расчету с использованием этого метода неимоверно проста:

1. Площадь дома равна 10*10=100 м2.
2. Базовое значение тепловой нагрузки равно 100/10=10 КВт.
3. Умножаем на региональный коэффициент 1,3 и получаем 13 киловатт тепловой мощности, необходимых для поддержания комфорта в доме.

Эта таблица предлагает пойти по пути упрощения еще дальше. В общем-то, как мы выясним позже, избыточная мощность котла проблем не создаст.

Однако: если уж пользоваться столь простой методикой, лучше сделать запас как минимум в 20% для компенсации погрешностей и экстремальных холодов. Собственно, будет показательным сравнить 13 КВт со значениями, полученными другими способами.

Способ 2

Понятно, что при первом методе расчета погрешности будут огромными:

• Высота потолков в разных строениях сильно различается. С учетом того, что греть нам приходится не площадь, а некий объем, причем при конвекционном отоплении теплый воздух собирается под потолком — фактор важный.
• Окна и двери пропускают больше тепла, чем стены.
• Наконец, будет явной ошибкой стричь под одну гребенку городскую квартиру (причем независимо от ее расположения внутри здания) и частный дом, у которого внизу, вверху и за стенами не теплые квартиры соседей, а улица.

Что же, скорректируем метод.

• За базовое значение возьмем 40 ватт на кубометр объема помещения.
• На каждую дверь, ведущую на улицу, добавим к базовому значению 200 ватт. На каждое окно — 100.
• Для угловых и торцевых квартир в многоквартирном доме введем коэффициент 1,2 — 1,3 в зависимости от толщины и материала стен. Его же используем для крайних этажей в случае, если подвал и чердак плохо утеплены. Для частного дома значение умножим и вовсе на 1,5.
• Наконец, применим те же региональные коэффициенты, что и в предыдущем случае.

Климатическая зона в любом случае влияет на расчеты.

Как там поживает наш домик в Карелии?

1. Объем равен 10*10*3=300 м2.
2. Базовое значение тепловой мощности равно 300*40=12000 ватт.
3. Восемь окон и две двери. 12000+(8*100)+(2*200)=13200 ватт.
4. Частный дом. 13200*1,5=19800. Мы начинаем смутно подозревать, что при подборе мощности котла по первой методике пришлось бы померзнуть.
5. А ведь еще остался региональный коэффициент! 19800*1,3=25740. Итого — нам нужен 28-киловаттный котел. Разница с первым значением, полученным простым способом — двукратная.

Однако: на практике такая мощность потребуется лишь в несколько дней пика морозов. Зачастую разумным решением будет ограничить мощность основного источника тепла меньшим значением и купить резервный нагреватель (к примеру, электрокотел или несколько газовых конвекторов).

Способ 3

Не обольщайтесь: описанный способ тоже весьма несовершенен. Мы весьма условно учли тепловое сопротивление стен и потолка; дельта температур между внутренним и внешним воздухом тоже учтена лишь в региональном коэффициенте, то есть весьма приблизительно. Цена упрощения расчетов — большая погрешность.

Вспомним: для поддержания внутри здания постоянной температуры нам нужно обеспечить количество тепловой энергии, равное всем потерям через ограждающие конструкции и вентиляцию. Увы, и здесь нам придется несколько упростить себе расчеты, пожертвовав достоверностью данных. Иначе полученные формулы должны будут учитывать слишком много факторов, которые трудно измерить и систематизировать.

Потери тепла сильно зависят от материала стен. Кроме того, не меньше трети тепловой энергии уходит через вентиляцию.

Упрощенная формула выглядит так: Q=DT/R, где Q — количество тепла, которое теряет 1 м2 ограждающей конструкции; DT — дельта температур между внутренней и внешней температурами, а R — сопротивление теплопередаче.

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

Дельту температур измерить легко, но где брать данные о термическом сопротивлении?

Увы — только из справочников. Приведем таблицу для некоторых популярных решений.

• Стена в три кирпича (79 сантиметров) обладает сопротивлением теплопередаче в 0,592 м2*С/Вт.
• Стена в 2,5 кирпича — 0,502.
• Стена в два кирпича — 0,405.
• Стена в кирпич (25 сантиметров) — 0,187.
• Бревенчатый сруб с диаметром бревна 25 сантиметров — 0,550.
• То же, но из бревен диаметром 20 см — 0,440.
• Сруб из 20-сантиметрового бруса — 0,806.
• Сруб из брус толщиной 10 см — 0,353.
• Каркасная стена толщиной 20 сантиметров с утеплением минеральной ватой — 0,703.
• Стена из пено- или газобетона 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 чердачное перекрытие — 1,43.
• Деревянный пол — 1,85.
• Двойная дверь из дерева — 0,21.

Таблица содержит ряд значений для популярных утеплителей разной толщины.

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

• Дельта температур в пик морозов будет равной 50 градусам (+20 внутри и -30 снаружи).
• Теплопотери через квадратный метр пола составят 50/1,85 (сопротивление теплопередачи деревянного пола) =27,03 ватта. Через весь пол — 27,03*100=2703 ватта.
• Посчитаем потери тепла через потолок: (50/1,43)*100=3497 ватт.
• Площадь стен равна (10*3)*4=120 м2. Поскольку у нас стены выполнены из 20-санттиметрового бруса, параметр R равен 0,806. Потери тепла через стены равны (50/0,806)*120=7444 ватта.
• Теперь сложим полученные значения: 2703+3497+7444=13644. Именно столько наш дом будет терять через потолок, пол и стены.

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

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

Выводы и решение проблем

Как видите, имеющиеся способы расчета тепловой нагрузки своими руками дают весьма существенные погрешности. К счастью, избыточная мощность котла не повредит:

• Газовые котлы на уменьшенной мощности работают практически без падения КПД, а конденсационные так и вовсе выходят на наиболее экономичный режим при неполной нагрузке.
• То же самое касается соляровых котлов.
• Электрическое нагревательное оборудование любого типа всегда имеет КПД, равный 100 процентам (разумеется, это не относится к тепловым насосам). Вспомните физику: вся мощность, не потраченная на совершения механической работы (то есть перемещения массы против вектора гравитации) в конечном счете, расходуется на нагрев.

Единственный тип котлов, для которых работа на мощности меньше номинальной противопоказана — твердотопливные. Регулировка мощности в них осуществляется довольно примитивным способом — ограничением притока воздуха в топку.

Что в результате?

1. При недостатке кислорода топливо сгорает не полностью. Образуется больше золы и сажи, которые загрязняют котел, дымоход и атмосферу.
2. Следствие неполного сгорания — падение КПД котла. Логично: ведь часто топлива покидает котел до того, как сгорела.

Ограничение мощности твердотопливного котла сказывается на его КПД.

Однако и здесь есть простой и изящный выход — включение в схему отопления теплоаккумулятора. Теплоизолированный бак емкостью до 3000 литров подключается между подающим и обратным трубопроводом, размыкая их; при этом формируется малый контур (между котлом и буферной емкостью) и большой (между емкостью и отопительными приборами).

Как работает такая схема?

• После растопки котел работает на номинальной мощности. При этом за счет естественной или принудительной циркуляции его теплообменник отдает тепло буферной емкости. После того, как топливо прогорело, циркуляция в малом контуре останавливается.
• Следующие несколько часов теплоноситель движется по большому контуру. Буферная емкость постепенно отдает накопленное тепло радиаторам или водяным теплым полам.

Как видите, в этом случае запас по мощности котла будет иметь исключительно положительное последствие — больший промежуток времени между растопками (читайте также статью «Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления и зависимость от нее температуры теплоносителя»).

Простое решение сложной проблемы.

Заключение

Как обычно, некоторое количество дополнительной информации о том, как еще может быть рассчитана тепловая нагрузка, вы найдете в видео в конце статьи. Теплых зим!

загрузка. ..

otoplenie-gid.ru

Тепловой расчет. Расчет тепловой нагрузки в вашем регионе.

Компания «ООО «НЭОО «ЭКСПЕРТ» выполнит для ВАС расчет тепловой нагрузки и ее согласование с теплоснабжающей организацией для заключения договора на теплоснабжение. Объектами нашей деятельности в направлении согласования и разработки теплотехнических проектов являются: здания и строения, находящиеся в государственной или муниципальной собственности; организации любого типа, размера в независимости от общего количества производимых, передаваемых и потребляемых энергетических ресурсов,                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Фото: автор ООО “НЭОО “ЭКСПЕРТ” 

а именно: здания, объекты и сооружения, находящиеся в собственности предприятий ВПК; многоквартирные дома для управляющих компаний, ЖКХ; офисные здания и комплексы; нежилые помещения; арендуемые помещения; встроенные помещения. Для данных объектов специалисты нашей компании осуществят пересмотр тепловых нагрузок. Выполним расчет в вашем регионе: Ростов-на-Дону, Воронеж, Ставрополь , Краснодар, Волгоград, Чеченская Республика, Владикавказ, и др.

 

 

 

 

тепловой расчет, расчет тепловой нагрузки, расчет нагрузки, независимый расчет тепловой нагрузки в Ростове, тепловой расчет, расчет тепловой нагрузки, расчет нагрузки, независимый расчет тепловой нагрузки в Воронеже, тепловой расчет, расчет тепловой нагрузки, расчет нагрузки, независимый расчет тепловой нагрузки в Краснодаре, тепловой расчет,где можно заказать расчет тепловых нагрузок на отопление и горячую воду в ростове-на-дону, тепловая нагрузка, тепловая нагрузка для договора, проведение теплового расчет для тепловых сетей, расчет тепловой нагрузки дешево, тепловая нагрузка по низким ценам, сколько стоит тепловая нагрузка, расчет тепловой нагрузки по низким ценам, расчет стоимости тепловой нагрузки, расчет тепловой нагрузки для ЖХК, расчет тепловой нагрузки в рамках услуг ЖКХ, расчет тепловой нагрузки для управляющей компании, расчет тепла для ук, расчет тепловых нагрузок в ростове, расчет тепловой нагрузки многоквартирного дома, расчет тепловой нагрузки частного дома, расчет тепловой нагрузки квартиры, расчет тепла дома, расчет тепла многоквартирного дома, расчет тепла частного дома, расчет тепловых нагрузок зданий, расчет тепловой нагрузки по укрупненным показателям, расчет тепловой нагрузки для договоров с поставщиком тепла, расчет тепловой нагрузки по всей России, расчет тепловой нагрузки в Воронеже, расчет тепловой нагрузки в Волгограде, расчет тепловой нагрузки в Ставрополе, расчет тепловой нагрузки в Краснодаре, расчет тепловой нагрузки в Крыму, расчет тепловой нагрузки в Симферополе, расчет тепловой нагрузки в Грозном, расчет тепловой нагрузки в Чечне, расчет тепловой нагрузки в Чеченской Республике, расчет тепловой нагрузки в Ростовской области, расчет тепловой нагрузки в Воронежской области, расчет тепловой нагрузки в Ставропольском крае, расчет тепловой нагрузки в Волгоградской области, расчет тепловой нагрузки в Краснодарском крае, расчет тепловой нагрузки во Владикавказе, расчет расхода тепла и тепловой нагрузки на отопление, расчет тепловой нагрузки в Республике Северная Осетия Алания, расчет тепловой нагрузки в России, расчет тепловой нагрузки в РФ, расчет тепловой нагрузки в Москве, расчет тепловой нагрузки в Ейске, расчет тепловой нагрузки в Республике Крым

 

 

Расчет тепловых нагрузок на отопление, горячее водоснабжение, вентиляцию

«Алтайский центр энергосбережения» производит расчет тепловых нагрузок на отопление, горячее водоснабжение, вентиляцию.

Актуальность выполнения расчетов тепловых нагрузок обусловлена высокой стоимостью тепловой энергии и постоянно растущими тарифами. К тому же, необходимо отметить, что тепловая нагрузка, закрепленная за зданиями и сооружениями, построенными в советское время, принята на основании укрупненных показателей 50-х годов и не отвечает действительности.

Фактическое потребление, как правило, меньше рассчитанного по проекту, поэтому обоснованность оплаты тепловой энергии, полученной потребителями,  во многом зависит от точности измерений и расчетов расхода тепла и теплоносителя, определения тепловых нагрузок и их распределение по группам потребителей.

Определение тепловой нагрузки здания необходимо при заключении договора с теплогенерирующей компанией при строительстве нового объекта, реконструкции существующего строения, а так же смене назначения отдельных помещений или в целом всего здания.

Необходимость проведения подобного рода расчетов обуславливается и при использовании автономного отопления. В этом случае при определении производительности теплогенерирующих установок определяется максимальная тепловая нагрузка на нужды систем инженерного оборудования (отопления, вентиляции и горячего водоснабжения).

Все расчеты выполняются в соответствии с требованиями, предъявляемыми теплогенерирующей компанией. Необходимо отметить, что в большинстве случаев данные расчеты, выполнение с учетом фактических теплозащитных качеств здания, показывают более низкие показатели, отличающиеся от договорных значений, полученных по укрупненным данным.

Расчет тепловых нагрузок осуществляется согласно требованиям СНиП.

При выполнении теплового расчета учитывается большой перечень характеристик объекта:

• Тип объекта ( жилое / нежилое здание, этажность, административное здание, квартира и пр.)
• Архитектурная часть: Размеры наружных ограждений (полы, стены, крыша), размеры проемов (окна, двери, балконы, лоджии).
• Значение температуры в каждом помещении
• Конструкции наружных ограждений (стен, полов, крыши): толщина, тип применяемых материалов и утепляющих прослоек. )
• Назначение помещений.
• Наличие и характеристики специальных или отдельно-стоящих помещений: бассейн, баня, и т.д.
• Число точек разбора горячей воды, количество человек, постоянно находящихся в здании.
• Другие данные ( в зависимости от назначения объекта). Например, количество работающих в смену, число рабочих дней в году, число рабочих смен необходимо знать для расчета теплопотребления рабочего цеха.

Помимо документального расчета тепловых нагрузок возможно проведение комплексного теплотехнического обследования, включающего в себя термографирование всех ограждающих конструкций. Тепловизионная диагностика позволит выявить и зафиксировать факторы, влияющие на теплопотери здания.

Для подтверждения данных полученных тепловизионным способом проводиться расчет сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Сопротивление теплопередаче покажет, каков будет реальный перепад температур при прохождении определенного количества тепла через 1м² конкретной ограждающей конструкции, а также сколько тепла уйдет через 1м² при определенном перепаде температур.

По итогу комплексного теплотехнического обследования локализуются участки с пониженной теплозащитой и рассчитываются общие, основные и добавочные потери теплоты.

Полученные данные позволят провести повышение теплозащитных качеств только тех участков ограждающих конструкций, которые в этом действительно нуждаются.

Выборочное повышение теплозащитных свойств ограждающих конструкций зарекомендовало себя как экономически эффективный метод энергосбережения.

По результатам расчета тепловых нагрузок выдается заключение, согласованное с энергоснабжающими организациями и имеющее основания для пересмотра договорных отношений с ними.

 

Вы можете оставить заявку на расчет тепловых нагрузок для Вашего здания. После получения заявки наш специалист свяжется с Вами и предоставит всю необходимую информацию.

 

Отправить заявку

Как рассчитать тепловую нагрузку

Важным аспектом правильного планирования системы центрального кондиционирования является включение расчета BTU, чтобы гарантировать, что ваша система HVAC может адекватно обогревать и охлаждать ваш дом или офис. Прежде чем объяснять , как рассчитать тепловую нагрузку , мы должны ответить на важный вопрос:

Что такое тепловая нагрузка?

Очевидно, что климат снаружи влияет на температуру в помещении. В экстремальных климатических условиях системы HVAC должны усердно работать, чтобы поддерживать комфортную среду.«Тепловая нагрузка» описывает количество охлаждения или нагрева, необходимое для достижения желаемой температуры в доме.

Оценка вашего расчета тепловой нагрузки

Для точного измерения мы рекомендуем обратиться к специалисту по HVAC , потому что существует множество факторов, которые могут иметь значение. Эти факторы включают изоляцию, строительные материалы, количество окон, размер и расположение окон, бытовую технику, электронику (компьютеры, принтеры и т. Д.).все откладывают тепло), сколько людей обычно занимают дома и многое другое. Тепловая нагрузка измеряется в БТЕ (британских тепловых единицах). Одна БТЕ составляет приблизительно 1055 джоулей и определяется количеством энергии, необходимой для нагрева или охлаждения одного фунта воды на один градус. Вот простая в использовании формула . Он не предназначен для того, чтобы быть эталоном истины, но он определенно даст вам представление о том, в каком направлении следует двигаться при планировании вашей системы HVAC:

Формула для расчета тепловой нагрузки

1. Возьмите квадратный метр вашего дома
2. Умножьте это на среднюю высоту потолка в вашем доме
3. Умножается на разницу желаемой температуры и температуры за пределами
4. Умножьте множитель, который означает, что целевое здание представляет собой герметичное сооружение (.135)

Чтобы проиллюстрировать этот момент, вот пример расчетов : если вы сталкиваетесь с 30-градусной температурой в вашем регионе и хотите, чтобы она составляла 70 градусов в доме площадью 3000 квадратных футов с 8-футовыми потолками, ваш расчет будет выглядеть так: 3000 x 8 x 40 x 0,135 = 129 600 БТЕ. Имейте в виду, что это очень консервативная оценка , что означает, что вам, вероятно, не понадобится система HVAC, которая выдает 129 тыс. БТЕ. Когда вы рассчитываете тепловую нагрузку, вместо того, чтобы обращаться к профессионалу, вы получите менее точную цифру.Для справки: профессиональные расчеты, как правило, находятся в диапазоне 65-80% от того, что рассчитывается по приведенной выше формуле. Пример: профессионал, скорее всего, сочтет, что для этого дома требуется от 80 000 до 100 000 БТЕ. Как говорится, лучше проявить осторожность. Как уже упоминалось, для правильного планирования мы настоятельно рекомендуем вам профессионально измерить тепловую нагрузку.

Купить запчасти и аксессуары для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в Интернете

Помните, что если вам нужно заменить какой-либо компонент вашей системы, PlumbersStock предлагает отличные цены на огромный выбор частей HVAC .Если вы не можете найти то, что вам нужно, свяжитесь с нами. Не забудьте обновить HVAC tools . Если вы все еще не совсем понимаете, как рассчитать тепловую нагрузку, свяжитесь с нами. Отапливаете ли вы свой дом с помощью котла , печи или просто обогревателя , у нас есть все необходимое.

Ресурсы по теме:
Какой размер системы HVAC необходим?
Какой размер котла купить?

Калькулятор нагрузки HVAC – Highseer

Простой в использовании инструмент HVAC для расчета необходимой тепловой мощности (в БТЕ)

Этот инструмент основан на методе квадратного фута с добавлением вычислений для наиболее важных включенных значений, таких как изоляция, окна и другие факторы.

Система предварительно настроена на внутреннюю температуру 72 градуса и наружную температуру 95 градусов.

Выберите свой регион и введите высоту зоны, а также площадь (длина умноженная на ширину). В инструменте предварительно установлены различные коэффициенты с наиболее часто используемыми значениями, но их можно изменить по желанию, нажав кнопку «Дополнительные факторы», чтобы открыть эти дополнительные поля.

Поскольку большинство блоков кондиционирования воздуха поставляются с шагом ½ тонны (6000 БТЕ / час), эта система должна быть достаточно близка к фактическим единицам, которые будут использоваться.

Примечание : Этот инструмент предоставляется строго как быстрый метод вычисления общих условий размера и стоимости. Методы квадратного фута считаются практическим правилом для использования в быстрых вычислениях. Точную тепловую нагрузку можно определить с помощью анализа полной тепловой нагрузки.

Заявление об отказе от ответственности

Рекомендуемые нагрузки в БТЕ были определены добросовестно и предназначены только для общих информационных целей. Мы не несем ответственности и не гарантируем полноту, надежность или точность этой информации.В некоторых приложениях может быть несколько других уникальных факторов, которые существенно влияют на эти значения или даже искажают их. Вы всегда должны консультироваться с лицензированным инженером-проектировщиком для получения наиболее точных измерений и значений, которые могут быть действительно получены только после того, как будет проведена тщательная проверка рабочей площадки и определены все связанные факторы.

Разрешить сценарии!

ЕСЛИ ВЫ ВИДИТЕ ЖЕЛТУЮ ПОЛОСКУ ПОД АДРЕСНОЙ БЛОКОЙ, ВЫ ДОЛЖНЫ НАЖАТЬ ЕГО, ЧТОБЫ РАЗРЕШИТЬ СЦЕНАРИИ. Этот сценарий не причинит вреда вашему компьютеру и не регистрирует никакой информации о вас. Для использования этого калькулятора в вашем браузере должен быть включен JavaScript.

онлайн-курсов PDH. PDH для профессиональных инженеров. PDH Engineering.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии.

курс.

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

“Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.”

Стивен Дедак, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечу на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. “

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

“Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей компании

имя другим на работе “

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

“Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком.

с деталями Канзас

Городская авария Хаятт.”

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

в моей работе ».

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

– лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

“Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал. “

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

“Спасибо, что позволили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов ».

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения “

Джек Лундберг, P. E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент для ознакомления с курсом

материал до оплаты и

получает викторину “

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

“Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил много удовольствия “.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

“Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курс.”

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

“Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее визуальное представление

.

обсуждаемые темы ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

“Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.”

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

“Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам. »

Джеймс Шурелл, P.E.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании какой-то неясной раздел

законов, которые не применяются

– «нормальная» практика.”

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.

организация “

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

“Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн формат был очень

Доступно и просто

использовать. Большое спасибо “.

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

“Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.”

Joseph Frissora, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь печатный тест во время

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

предоставлено фактических случаев “

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

“Документ” Общие ошибки ADA при проектировании объектов “очень полезен.Модель

тест действительно потребовал исследования в

документ но ответы были

в наличии. “

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

“Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.”

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P. E.

Мэриленд

“Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курс со скидкой.”

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

“Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать дополнительный

курс. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

придется путешествовать. “

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

“Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов.

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время исследовать где

получить мои кредиты от. “

Кристен Фаррелл, П.Е.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теории »

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утро

до метро

на работу.”

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

“Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. “

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.”

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес который

пониженная цена

на 40%. “

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

“Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

правила. “

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

“Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительно

аттестат. “

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

“У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил – много

оценено! “

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

“Курс был по разумной цене, а материал краток.

хорошо организовано. “

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока –

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. “

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

“Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефону.”

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве – проектирование

Building курс и

очень рекомендую .”

Денис Солано, P.E.

Флорида

“Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса по этике в Нью-Джерси были очень хорошими.

хорошо подготовлен. “

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

“Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор везде и

всякий раз, когда.”

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, никакой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и демонстрировали понимание

материала. Полная

и всеобъемлющий. »

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили этот курс.

поможет по моей линии

работ.”

Рики Хефлин, П.Е.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».

Анджела Уотсон, P.E.

Монтана

«Легко выполнить. Никакой путаницы при прохождении теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

“Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Луан Мане, П.Е.

Conneticut

“Мне нравится, как зарегистрироваться и читать материалы в автономном режиме, а затем

вернитесь, чтобы пройти викторину “

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях.

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

“Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.”

Ира Бродский, П.Е.

Нью-Джерси

“Веб-сайтом легко пользоваться, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться.

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график “

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.”

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

“Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

сертификат. Спасибо за создание

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Положительный опыт.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. “

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

“Мне понравилась возможность скачать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея платить за

материал .”

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, P.E.

Техас

“Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, который требует

улучшение.”

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

“Мне очень нравится удобство участия в онлайн-викторине и получение сразу

сертификат. “

Марлен Делейни, П.Е.

Иллинойс

“Учебные модули CEDengineering – это очень удобный способ доступа к информации по номеру

.

много различные технические зоны за пределами

по своей специализации без

надо ехать.”

Гектор Герреро, P.E.

Грузия

Расчет тепловой нагрузки: важность при проектировании HVAC

Расчет тепловой нагрузки является фундаментальным навыком для проектировщиков и консультантов HVAC. Учтите, что охлаждение помещений – одна из самых высоких затрат энергии в зданиях, особенно летом. Однако для того, чтобы правильно рассчитать систему охлаждения помещения, сначала мы должны знать количество тепла, которое необходимо отвести – это как раз и является целью расчета тепловой нагрузки.

Тепло в зданиях может исходить от внутренних источников, таких как электрические приборы, или от внешних источников, таких как солнце. При расчете тепловой нагрузки учитываются все имеющиеся источники и определяется их общий эффект.

Обзор основных источников тепла

Несмотря на то, что существует множество способов, которыми может производиться тепло, прямо или косвенно, ниже приведены некоторые из основных источников тепла внутри зданий:

1) Прирост солнечного тепла: Существует три различных способа проникновения солнечного тепла во внутренние помещения – теплопроводность, конвекция и излучение.Электропроводность возникает через стены и крыши, поскольку они подвергаются разнице температур между внутренними помещениями здания и более теплой внешней средой. Конвекция относится к передаче тепла из-за массового движения горячего наружного воздуха или движения воздуха в помещении между поверхностями при разных температурах. Наконец, излучение – это прямая форма передачи тепла, которая происходит, когда солнечный свет проникает в здания через окна или другие прозрачные поверхности. И излучение, и конвекция могут взаимодействовать с проводимостью на поверхностях стен и крыш.Для многих зданий солнце является самым большим источником тепла.

Прирост солнечного тепла для конкретной комнаты во многом зависит от ее направления или расположения – учтите, что положение солнца на небе меняется в течение дня. По утрам стены и окна, выходящие на восток, попадают под прямые солнечные лучи. Поверхности, обращенные на юг, подвергаются воздействию прямых солнечных лучей в полдень, а поверхности, обращенные на запад, – во второй половине дня. Стены, выходящие на север, получают наименьшее количество солнечного тепла.

В зависимости от того, как происходит поступление солнечного тепла, его эффекты могут ощущаться немедленно или через определенный период времени.Например, солнечное тепло, проникающее через стеклянные окна (излучение), дает немедленный эффект. С другой стороны, когда теплопроводность происходит через стены, сами стены накапливают тепло, и в ночное время оно продолжает выделяться в помещении.

2) Тепло от людей: Жильцы также являются основным источником тепла внутри зданий. Учтите, что человек ежедневно потребляет сотни калорий в виде пищи, и часть этой энергии выделяется в виде тепла во время метаболических процессов.Тепло, выделяемое людьми, еще выше во время интенсивных физических нагрузок из-за потоотделения.

Учтите, что тепловой эффект людей также увеличивается в зависимости от плотности населения. В результате человеческий вклад в общую тепловую нагрузку может быть особенно высоким в больших помещениях с кондиционированием воздуха, таких как холлы, аудитории, театры, кинотеатры и аэропорты.

3) Нагрев наружного воздуха: Более теплый воздух за пределами кондиционируемых помещений называется наружным воздухом или атмосферным воздухом.Из-за более высокой температуры наружный воздух имеет тенденцию повышать среднюю температуру в помещении, когда попадает в помещения.

Хотя некоторый воздухообмен является нормальным, когда двери и окна открыты, наружный воздух также может попадать в кондиционируемые помещения через утечки вокруг дверей, окон и других элементов ограждающих конструкций здания. Тепло, удерживаемое наружным воздухом, в значительной степени исходит от солнца, но оно также может исходить от автомобилей или других зданий.

4) Тепло от электрических и электронных устройств: Внутренние помещения заполнены электрическими и электронными приборами, такими как осветительные приборы, телевизоры, кофеварки, водонагреватели и т. Д.Эти приборы потребляют электричество и выделяют тепло в помещениях с кондиционированием воздуха. Используйте энергоэффективные приборы, чтобы минимизировать их нагревательный эффект.

---

Ищете инженера-проектировщика HVAC?

---

Процедура расчета тепловой нагрузки

Для расчета тепловой нагрузки необходимо провести обследование всех помещений в здании и определить все имеющиеся источники тепла. Затем, исходя из рассчитанной тепловой нагрузки, проектировщик HVAC рекомендует тип системы кондиционирования воздуха, подходящий для применения, и ее требуемую мощность.Такой подход помогает владельцам собственности избегать систем большого размера с более высокими начальными и эксплуатационными затратами, чем необходимо, а также систем меньшего размера, которые обеспечивают недостаточное охлаждение.

Расчет тепловой нагрузки – это узкоспециализированная, трудоемкая и сложная задача, которую может выполнить только квалифицированный специалист по HVAC. Это также очень важный шаг для достижения оптимальных характеристик здания, обеспечивающий основу для выбора системы кондиционирования воздуха надлежащего типа и мощности для конкретного применения: жилое здание, холл, аудитория, театр, кинотеатр, аэропорт и т. Д.

Если вы владелец недвижимости, учтите, что специалисты по HVAC обычно запрашивают дополнительную информацию, например архитектурные планы здания. Процедура расчета начинается после того, как будут собраны все необходимые данные. Существует два возможных метода расчета тепловой нагрузки: вручную или с помощью программного обеспечения.

Ручной процесс: Данные, собранные в результате обследования здания и дополнительной документации, анализируются с использованием предварительно определенных уравнений и табличных параметров.Точные уравнения и значения таблиц для использования определяются на основе геометрии здания, строительных материалов, а также приборов и строительных систем, находящихся внутри. На основе этих расчетов проектировщик HVAC рекомендует систему кондиционирования воздуха подходящего типа и вместимости.

Использование программного обеспечения: В настоящее время большинство проектировщиков систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используют программное обеспечение, такое как Trace 700 и HAP (программа почасового анализа), для расчета тепловой нагрузки. Это по-прежнему требует обширных технических знаний, но многие повторяющиеся и трудоемкие задачи автоматизированы.Все, что вам нужно сделать, это ввести данные, полученные в результате обследования здания, архитектурных планов и другой соответствующей собранной документации. Программа автоматически производит расчеты тепловой нагрузки, а также рекомендует необходимую мощность системы кондиционирования, что упрощает и ускоряет процесс.

Расчет тепловой нагрузки выполняется для всех участков здания, а также определяется общая нагрузка на здание. На основе этих расчетов проектировщики и консультанты HVAC могут предоставить технические рекомендации для достижения максимальной производительности.

Заключительные рекомендации

Услуги профессионального дизайна могут показаться расходом, но на самом деле это инвестиции. Хорошо спроектированная система HVAC соответствует охлаждающей нагрузке здания, которое она обслуживает, при оптимальной стоимости владения. Работа с профессионалами также гарантирует соблюдение кодекса и ускоряет оформление документов, что может занять очень много времени в Нью-Йорке.

Если у вашей собственности достаточно места на крыше, рассмотрите возможность использования солнечной энергии. В Нью-Йорке есть отличные программы скидок, и вы можете уменьшить эффект солнечного нагрева, получая при этом чистый источник электроэнергии.

Примечание редактора: этот пост был первоначально опубликован в 2017 году и был переработан и обновлен для обеспечения точности и полноты.

Теплопередача и охлаждение | Экзаменационные инструменты PE HVAC и холодоснабжения

Проводимость

Три режима теплопередачи: (1) теплопроводность, (2) конвекция и (3) излучение. После этого обсуждения в этом разделе будет рассмотрено основное применение концепций теплопередачи в области отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и охлаждения, а именно расчет нагрузки на охлаждение и нагрев.Еще одно важное применение теплопередачи – теплообменники, которые будут обсуждаться в этом разделе и в разделе «Механические системы». Наконец, обсуждается определение требований к изоляции. Определение требований к изоляции – важный практический навык, который может использоваться для определения необходимой изоляции труб, каналов, стен и крыш.

Электропроводность – это метод передачи тепла через среду или несколько сред, находящихся в физическом контакте из-за разницы температур.В области отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и охлаждения теплопередача за счет теплопроводности обычно рассчитывается при расчетах охлаждающей нагрузки для тепловых нагрузок стен и кровли. Формула для расчета теплопередачи за счет теплопроводности через материал выглядит следующим образом:

Теплопроводность

Теплопроводность для различных материалов можно найти в Справочнике ASHRAE – Основы.Теплопроводность – это мера того, насколько хорошо материал проводит и способствует передаче тепла. Например, металлы являются отличными проводниками и, следовательно, обладают высокой проводимостью. Алюминий имеет теплопроводность 128 БТЕ / (ч * фут *), а железо – ~ 30 БТЕ / (ч * фут *). 2 * ℉) ,.2 * ℉)), что означает, что для пеностекла толщиной один дюйм теплопроводность составляет 0,33.

Помимо теплопроводности, материалы можно также классифицировать по их R-значению их U-факторов, как показано ниже.

Коэффициент U / значение R

U-фактор обозначает общий коэффициент теплопередачи и отражает способность материала проводить тепло. Подобно теплопроводности, более высокое значение U-фактора имеет более высокую способность проводить и передавать тепло.Коэффициент U связан с теплопроводностью по следующей формуле.

Это уравнение предполагает, что U не зависит от температуры. Для экзамена это безопасное предположение.

Значение R означает термическое сопротивление и отражает способность материала сопротивляться нагреванию.Это противоположно коэффициенту U и теплопроводности, которые являются показателями способности материалов проводить тепло. Соотношение между значением R, коэффициентом теплопроводности и теплопроводностью показано в следующей формуле.

Это уравнение предполагает, что R не зависит от температуры. Для экзамена это безопасное предположение.

R-значения обычно используются в области отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и охлаждения для описания изоляции и материалов зданий. Например, производители изоляционных материалов предоставляют данные для своих различных продуктов, и ключевым значением, указанным в данных о продукте, является R-значение, основанное на разной толщине.

Обратите внимание на то, что единицей R-Value является 5 на 1 дюйм изоляции.Соответствующие значения R для различных дюймов толщины находятся простым умножением толщины в дюймах на значение R для 1 дюйма изоляции, см. Уравнение ниже.

Начинающий профессиональный инженер должен уметь рассчитывать общий коэффициент теплопередачи, U-фактор для стены, крыши, воздуховода или трубы.Метод, в котором общий коэффициент теплопередачи будет описан на этом примере стены.

Важно следить за потоком тепла от начала до конца этой диаграммы. (1) Первый метод передачи тепла – конвекция, теплый наружный воздух движется по внешней поверхности бетонной стены, вызывая нагрев наружной поверхности стены.Также на поверхность стены действуют радиационные нагрузки, но для простоты предполагается, что радиационных нагрузок нет. (2) Затем тепло распространяется от внешней поверхности бетонной стены к внутренней поверхности, (3) затем к внешней поверхности изоляции и через изоляцию, (4) затем к внешней поверхности гипсокартона и через доска. (5) Наконец, внешняя поверхность гипсокартона передает тепло в воздух в помещении как конвективно, так и посредством излучения.

Чтобы найти общий коэффициент теплопередачи, необходимо суммировать все сопротивления. По мнению автора, каждый метод теплопередачи должен быть преобразован в его эквивалентное R-Value, чтобы сделать его простым.

Конвекция

Конвекция – это второй режим теплопередачи, который определяется как передача тепла посредством движения жидкостей.В области отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и охлаждения конвективный теплоперенос можно найти в системах отопления и кондиционирования воздуха, когда движущаяся жидкость проходит по поверхности с другой температурой.

Одним из наиболее распространенных примеров конвекции является естественная конвекция в здании без механической вентиляции / кондиционирования воздуха. Когда люди входят в здание, включается свет и солнце нагревает здание, воздух в здании начинает нагреваться. Теплый воздух менее плотен, чем воздух вокруг него, и начинает подниматься вверх и выходить из здания.Затем пустое пространство, оставшееся от теплого воздуха, заменяется более холодным наружным воздухом, и цикл продолжается. Эта конвективная теплопередача за счет движения воздуха называется естественной конвекцией. Это называется естественным, потому что он не полагается на механический источник, такой как вентилятор, для перемещения воздуха.

Уравнение конвективной теплопередачи аналогично кондуктивной теплопередаче, за исключением того, что коэффициент U или R заменяется на коэффициент конвективной теплопередачи.Этот коэффициент конвективной теплопередачи характеризует движущуюся жидкость, принимая во внимание ее вязкость, теплопроводность, температуру, скорость, а также характеризует поверхность, по которой движется жидкость.

Радиация

Третий и последний способ передачи тепла – излучение. Этот режим теплопередачи очень сложен и различается между теорией и применением в области отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и охлаждения.Теоретически приток радиационного тепла для окна типичного здания должен быть рассчитан с помощью компьютерной программы, такой как Trane Trace 700, Carrier HAP, или любой другой программы расчета нагрузки. Прирост радиационного тепла упрощается в приложении, рассчитанном вручную, и автор считает, что упрощенные уравнения для излучения – это то, что можно проверить во время экзамена PE. Таким образом, в этом и последующих разделах будут обсуждаться только упрощенные уравнения.

Радиация – это способ передачи тепла, при котором для передачи тепла не требуется никаких веществ.Считается, что все объекты выше абсолютного нуля излучают или испускают тепло со своей поверхности. Для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и холодоснабжения основной приток тепла из-за излучения происходит от солнечного излучения. Тепло излучается солнцем и передается в здание за счет нагрева внешней поверхности или передачи через окна и световые люки. Эти конкретные примеры солнечного излучения описаны далее в части «Расчет охлаждающей нагрузки» в этом разделе.

Расчет охлаждающей нагрузки – основы

Расчет охлаждающей нагрузки обычно является одним из первых расчетов, выполняемых инженером по ОВК и Холодильному оборудованию.Эти расчеты служат основой для определения размеров оборудования для кондиционирования воздуха. Чтобы определить размеры механического оборудования, инженер должен сначала определить, какое тепло передается в здание и какое тепло передается из здания. Сумма тепла, полученного и потерянного зданием, определит размер оборудования для кондиционирования воздуха.

Различные поступления и потери тепла в здании можно охарактеризовать как внешние или внутренние нагрузки.К внешним нагрузкам относятся теплопроводные и радиационные тепловые нагрузки, передаваемые через крыши, стены, световые люки и окна. Кроме того, наружный воздух может попадать в здание из-за требований вентиляции или инфильтрации, что создает нагрузку на систему. Внутренние нагрузки включают тепловые нагрузки от людей, как скрытые, так и ощутимые, нагрузки от освещения и разного оборудования, такого как компьютеры, телевизоры, двигатели и т. Д.

Различные поступления тепла также можно разделить на явные и скрытые поступления тепла.Ощутимое тепловыделение характеризуется только изменением температуры и отсутствием изменения состояния. Скрытый приток тепла – это приток влаги. Важно отметить, что в таблице ниже показано, что вентиляция, инфильтрация, люди и другое оборудование имеют явный и скрытый приток тепла. Эти индивидуальные тепловыделения подробно обсуждаются в следующих разделах.

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОВОЙ МАССЫ И ЗАДЕРЖКИ

При выполнении расчетов нагрузки важно понимать фактор запаздывания.Когда солнце освещает стену рано утром, хотя стена действительно испытывает тепловую нагрузку, количество тепловой нагрузки, испытываемой ВНУТРИ здания в это время, минимально. Это связано с тепловой массой стены. Термическая масса также известна как теплоемкость и определяется как способность материала поглощать тепло.

Использование тепловой массы показано в зданиях со стенами с высокой тепловой массой, которые поглощают тепло в течение дня, накапливают тепло в периоды занятости и отводят тепло ночью, когда становится прохладно.

НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ

Расчет притока тепла и определение охлаждающей нагрузки имеет очень высокую неопределенность. Это связано с тем, что необходимо сделать множество предположений, таких как нагрузка на людей, количество людей, графики, погодные условия на открытом воздухе, графики работы оборудования, приток тепла и т. Д. Инженер должен понимать, что следующие расчеты не являются наиболее точными способами расчета нагрузки охлаждения и показаны только для выделения концепций, которые можно проверить на профессиональном инженерном экзамене.Существует несколько методов, используемых для расчета охлаждающей нагрузки, таких как временной ряд излучения, полная эквивалентная разница во времени и методы CLTD / SCL / CLF. В этом разделе показан метод CLTD / SCL / CLF, поскольку это наиболее практичный метод, который можно протестировать без компьютера за относительно короткий период времени (4 часа 6 минут на каждую задачу).

Расчет охлаждающей нагрузки – крыша / стена

Нагрузки от крыш и стен являются токопроводящими.Тепло снаружи проходит через кровельные или стеновые материалы, попадая в помещение. Если проблема не предполагает радиационных нагрузок или не учитывает время, то единственной нагрузкой является проводящая нагрузка от разницы температур между наружным и внутренним помещениями, как показано ниже.

Однако тепловой эффект от крыш и стен не так прост.Необходимо учитывать излучение солнца на здание и время, необходимое для передачи тепла через материалы. Чтобы рассчитать общий эффект разницы между температурой внутри и снаружи, влияние солнечного излучения на стены и крыши и фактор времени из-за накопления тепла в материале крыши / стены, инженер должен использовать систему охлаждения. Разница температур нагрузки или CLTD. Эти значения можно найти в книге “Основы ASHRAE” 1997 года выпуска и старше.Эти таблицы упорядочены по широте, типу крыши или стены, месяцу и направлению ориентации стены. Кроме того, CLTD организован по часам дня. Автор не считает, что вам нужно будет искать эти значения в ASHRAE 1997 и что эти значения будут предоставлены вам как часть задачи. Важно только понять, что такое CLTD и как его использовать в случае возникновения проблемы.

Также важно отметить, что CLTD – это упрощенный подход к определению тепловой нагрузки от крыш и стен.На самом деле тепловая нагрузка, создаваемая крышами / стенами, также будет зависеть от многих других условий, таких как условия в помещении и тепло, излучаемое внутренней стеной / крышей во внутреннее пространство.

Расчет охлаждающей нагрузки – окно в крыше / окно

Тепловые нагрузки от световых люков и окон можно разделить на (2) типа нагрузок: проводящие и радиационные нагрузки.Для проводящих нагрузок для световых люков и окон используется та же формула, что и для крыш и окон, которая снова показана ниже.

Проводящие нагрузки

Радиационная нагрузка или пропускание солнечного света рассчитывается путем умножения площади окна или светового люка на коэффициент затемнения и коэффициент нагрузки солнечного охлаждения.

Коэффициент затемнения – это соотношение пропускания солнечного света конкретным окном или световым люком по сравнению с прозрачным стеклом 1/8 дюйма.Коэффициент затемнения обычно специфичен для производителя стекла и может быть найден в данных производителя о продукте. Во время экзамена необходимо указать это значение вместе с коэффициентом нагрузки солнечного охлаждения. Коэффициент нагрузки солнечного охлаждения приведен в книге «Основы ASHRAE 1997» и, как и CLTD, он служит упрощенным подходом к расчету притока тепла. Кроме того, SCL организован аналогично по световому окну / окну, ориентации, месяцу, широте и часу.

Вместо SC, термин «коэффициент солнечного тепла» (SHGC) используется производителями окон / световых люков.Этот член просто находится путем деления SC на 1,15. Более низкий SHGC или SC означает, что стекло пропускает меньше солнечного излучения, а более высокое SHGC или SC означает, что стекло пропускает больше солнечного излучения.

Национальный совет по оценке окон (NFRC) оценивает стекло и сертифицирует SHGC и U-фактор. Дополнительные значения, такие как пропускание видимого света, утечка воздуха и сопротивление конденсации, также проверены и сертифицированы.

Расчет охлаждающей нагрузки – Люди

Тепловые нагрузки от человека зависят от уровня активности человека.ASHRAE составляет таблицы тепловых нагрузок, как явного, так и скрытого тепловыделения от людей, в зависимости от уровня их активности, см. Основы ASHRAE. Нагрузки от людей могут быть рассчитаны с использованием этих значений теплопритока, количества людей и коэффициента охлаждающей нагрузки, как показано в уравнениях ниже. Коэффициент охлаждающей нагрузки учитывает коэффициент задержки по времени, и, если он не указан, следует принять его равным 1,0.

Явные нагрузки

Скрытые нагрузки

Значение R означает термическое сопротивление и отражает способность материала сопротивляться нагреванию.Это противоположно коэффициенту U и теплопроводности, которые являются показателями способности материалов проводить тепло. Соотношение между значением R, коэффициентом теплопроводности и теплопроводностью показано в следующей формуле.

Расчет охлаждающей нагрузки – Освещение

Тепловая нагрузка от освещения в здании определяется путем суммирования количества светильников каждого типа и мощности, затем преобразования ватт в британские тепловые единицы / час, умножения этого числа на коэффициент использования и коэффициент специального допуска, как показано ниже. уравнение.

Мощность света основана на заявленном производителем значении для ламп в осветительной арматуре без учета балласта. Коэффициент использования освещения – это соотношение времени, в течение которого огни будут использоваться. Этот коэффициент обычно равен 1,0 для большинства приложений, таких как офисы, классы, магазины, больницы и т. Д. Коэффициент использования может варьироваться для кинотеатра или неактивного хранилища.В специальном коэффициенте допуска учитывается тепло от балластов. Этот коэффициент обычно составляет 1,2 для люминесцентных ламп и 1,0 для ламп накаливания из-за отсутствия балластов в лампах накаливания.

Наконец, космическая доля – это часть общего тепла от света, которое передается в пространство. Свет, расположенный на потолке, может отдавать часть тепла в камеру статического давления, а не в пространство.Это означает, что система кондиционирования воздуха, если обратная линия имеет воздуховод, не будет видеть процент тепла, передаваемого в камеру статического давления. Если вентиляционная камера используется как обратная, тогда кондиционер будет видеть все тепло от освещения. Например, доля пространства для подвешенного люминесцентного светильника (не потолочного) будет 1,0, потому что свет полностью попадает в пространство. С другой стороны, встраиваемый в потолок свет может иметь пространственную долю 0,5, что означает, что 50% его тепла передается в камеру статического давления, а остальные 50% передаются в пространство.

Расчет охлаждающей нагрузки – разное оборудование

Тепловыделение от различного оборудования можно найти с помощью следующих уравнений.

Первое уравнение используется для двигателей, где P равно номинальной мощности двигателя. Разделение мощности двигателя на КПД двигателя позволяет учесть приток тепла из-за двигателя и приток тепла из-за неэффективности двигателя.Если двигатель используется постоянно, коэффициент использования будет 1,0. В противном случае коэффициент использования будет составлять долю времени, в течение которого он используется, деленный на общее время, в течение которого занято пространство. Коэффициент нагрузки двигателя учитывает тот факт, что двигатели редко работают с номинальной мощностью. Например, если двигатель мощностью 1 л.с. фактически работает при 0,75 л.с., то коэффициент нагрузки будет на 0,75.

Второе уравнение описывает приток тепла от бытовых приборов, таких как микроволновые печи, тостеры, плиты, духовки и компьютеры.Потребляемая энергия определяется путем исследования данных о продукте производителя или путем обращения к типичным значениям, указанным в Основах ASHRAE. ASHRAE Fundamentals также содержит типичные коэффициенты использования и доли излучаемого тепла для типичного оборудования. В основных принципах ASHRAE также показаны явные тепловыделения для типичных единиц оборудования, которые не учитываются по приведенной ниже формуле.

Расчет охлаждающей нагрузки – проникновение

Инфильтрация описывается как проникновение наружного воздуха в конструкцию здания.Эти утечки могут происходить через конструкцию здания или через входные двери. Прирост инфильтрационного тепла определяется по следующим уравнениям. Эти уравнения более подробно рассматриваются в разделе «Психрометрия».

Первое уравнение – это общий приток тепла с использованием энтальпии. В этом уравнении должен быть известен объемный расход инфильтрационного или вентиляционного воздуха. Это значение преобразуется и умножается на разницу энтальпии между условиями наружного воздуха и воздуха в помещении.

Следующие два уравнения разделяют общий приток тепла на явную и скрытую тепловые нагрузки.

Прирост явного тепла рассчитывается путем умножения CFM инфильтрованного воздуха на разницу температур внутреннего и наружного воздуха.

Прирост скрытого тепла рассчитывается путем умножения CFM инфильтрованного воздуха на разницу в соотношении влажности внутреннего и наружного воздуха.

Важно отметить, что эти нагрузки не воспринимаются непосредственно охлаждающим змеевиком. Это косвенные нагрузки, возникающие в каждом кондиционируемом помещении. Вентиляционный воздух находится прямо у змеевика, поэтому его необходимо охладить до температуры распределения приточного воздуха, которая намного ниже температуры воздуха в помещении.

Теплообменники

Теплообменники – это механические устройства, предназначенные для обмена или передачи тепла от горячей жидкости к холодной.Теплообменники широко используются в сфере отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и холодоснабжения, например, конденсатор или испаритель в чиллере – это просто теплообменник. Охлаждающий или нагревательный змеевик – это теплообменник, передающий тепло от одной жидкости к другой. Приточно-вытяжная установка с охлажденной водой передает тепло от горячего воздуха к охлажденной воде.

Существует множество различных типов теплообменников, которые будут кратко обсуждены, но сначала важно понять две классификации теплообменников: противоточные и параллельные теплообменники.Эти две классификации описывают соотношение направления потока между холодной и горячей жидкостью. Сначала это теплообменник с параллельным потоком, в этом теплообменнике холодная и горячая текучие среды поступают с одного конца теплообменника. В начале теплообменника разница между холодной и горячей жидкостями большая, а в конце теплообмена разница между холодной и горячей уменьшается, см. Рисунок ниже.

Противоточный теплообменник противоположен теплообменнику с параллельным потоком.Холодная и горячая жидкости входят с противоположных концов. На рисунке ниже показан противоточный теплообменник. Обратите внимание на изменение стрелок направления.

ЖУРНАЛ СРЕДНЕЙ РАЗНИЦЫ ТЕМПЕРАТУР (LMTD)

В теплообменниках без фазового перехода тепло передается от горячей текучей среды к холодной через разность температур между холодной и горячей.Однако в теплообменнике, показанном на предыдущих рисунках, разница температур между холодной и горячей текучими средами не всегда постоянна и зависит от местоположения в теплообменнике. Таким образом, используется средняя логарифмическая разница температур. LMTD описывает среднюю логарифмическую разницу температур между холодной и горячей жидкостью через общий теплообменник (встречный или параллельный). LMTD нельзя использовать для теплообменников с фазовым переходом, таких как бойлер или конденсатор. Уравнение для LMTD показано ниже.

Затем LMTD используется для расчета общего количества тепла, передаваемого теплообменником, по следующему уравнению. U-значение – это коэффициент теплопередачи теплообменника, который указывается производителем теплообменника. Значение «Площадь» – это общая площадь, на которой происходит теплообмен, которая указывается производителем теплообменника.

ТЕПЛОВЫЙ БАЛАНС

Часто в области отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и охлаждения тепловой баланс проводится на теплообменнике, чтобы показать, что баланс потерь тепла от горячей текучей среды отображается как приток тепла к холодной текучей среде. Например, охлаждающие змеевики – это теплообменники, передающие тепло от воздуха к воде. Тепловой баланс, регулирующий эту теплопередачу, будет таким, как показано ниже.

Если есть изменение фазы, то можно использовать следующее уравнение. Тепловой баланс обсуждается далее в разделах «Холодильное оборудование», «Механические системы» и «Психрометрия». По сути, тепловые балансы являются неотъемлемой частью систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, но, к счастью, уравнения, управляющие тепловым балансом, довольно просты.

Ключевые уравнения теплопередачи

Нагрузка на отопление / охлаждение | Экзаменационные инструменты PE HVAC и холодоснабжения

Расчет охлаждающей нагрузки – основы

Расчет охлаждающей нагрузки обычно является одним из первых расчетов, выполняемых инженером по ОВК и Холодильному оборудованию.Эти расчеты служат основой для определения размеров оборудования для кондиционирования воздуха. Чтобы определить размеры механического оборудования, инженер должен сначала определить, какое тепло передается в здание и какое тепло передается из здания. Сумма тепла, полученного и потерянного зданием, определит размер оборудования для кондиционирования воздуха.

Различные поступления и потери тепла в здании можно охарактеризовать как внешние или внутренние нагрузки.К внешним нагрузкам относятся теплопроводные и радиационные тепловые нагрузки, передаваемые через крыши, стены, световые люки и окна. Кроме того, наружный воздух может попадать в здание из-за требований вентиляции или инфильтрации, что создает нагрузку на систему. Внутренние нагрузки включают тепловые нагрузки от людей, как скрытые, так и ощутимые, нагрузки от освещения и разного оборудования, такого как компьютеры, телевизоры, двигатели и т. Д.

Различные поступления тепла также можно разделить на явные и скрытые поступления тепла.Ощутимое тепловыделение характеризуется только изменением температуры и отсутствием изменения состояния. Скрытый приток тепла – это приток влаги. Важно отметить, что в таблице ниже показано, что вентиляция, инфильтрация, люди и другое оборудование имеют явный и скрытый приток тепла. Эти индивидуальные тепловыделения подробно обсуждаются в следующих разделах.

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОВОЙ МАССЫ И ЗАДЕРЖКИ

При выполнении расчетов нагрузки важно понимать фактор запаздывания.Когда солнце освещает стену рано утром, хотя стена действительно испытывает тепловую нагрузку, количество тепловой нагрузки, испытываемой ВНУТРИ здания в это время, минимально. Это связано с тепловой массой стены. Термическая масса также известна как теплоемкость и определяется как способность материала поглощать тепло.

Использование тепловой массы показано в зданиях со стенами с высокой тепловой массой, которые поглощают тепло в течение дня, накапливают тепло в периоды занятости и отводят тепло ночью, когда становится прохладно.

НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ

Расчет притока тепла и определение охлаждающей нагрузки имеет очень высокую неопределенность. Это связано с тем, что необходимо сделать множество предположений, таких как нагрузка на людей, количество людей, графики, погодные условия на открытом воздухе, графики работы оборудования, приток тепла и т. Д. Инженер должен понимать, что следующие расчеты не являются наиболее точными способами расчета нагрузки охлаждения и показаны только для выделения концепций, которые можно проверить на профессиональном инженерном экзамене.Существует несколько методов, используемых для расчета охлаждающей нагрузки, таких как временной ряд излучения, полная эквивалентная разница во времени и методы CLTD / SCL / CLF. В этом разделе показан метод CLTD / SCL / CLF, поскольку это наиболее практичный метод, который можно протестировать без компьютера за относительно короткий период времени (4 часа 6 минут на каждую задачу).

Расчет охлаждающей нагрузки – крыша / стена

Нагрузки от крыш и стен являются токопроводящими.Тепло снаружи проходит через кровельные или стеновые материалы, попадая в помещение. Если проблема не предполагает радиационных нагрузок или не учитывает время, то единственной нагрузкой является проводящая нагрузка от разницы температур между наружным и внутренним помещениями, как показано ниже.

Однако тепловой эффект от крыш и стен не так прост.Необходимо учитывать излучение солнца на здание и время, необходимое для передачи тепла через материалы. Чтобы рассчитать общий эффект разницы между температурой внутри и снаружи, влияние солнечного излучения на стены и крыши и фактор времени из-за накопления тепла в материале крыши / стены, инженер должен использовать систему охлаждения. Разница температур нагрузки или CLTD. Эти значения можно найти в книге “Основы ASHRAE” 1997 года выпуска и старше.Эти таблицы упорядочены по широте, типу крыши или стены, месяцу и направлению ориентации стены. Кроме того, CLTD организован по часам дня. Автор не считает, что вам нужно будет искать эти значения в ASHRAE 1997 и что эти значения будут предоставлены вам как часть задачи. Важно только понять, что такое CLTD и как его использовать в случае возникновения проблемы.

Также важно отметить, что CLTD – это упрощенный подход к определению тепловой нагрузки от крыш и стен.На самом деле тепловая нагрузка, создаваемая крышами / стенами, также будет зависеть от многих других условий, таких как условия в помещении и тепло, излучаемое внутренней стеной / крышей во внутреннее пространство.

Расчет охлаждающей нагрузки – окно в крыше / окно

Тепловые нагрузки от световых люков и окон можно разделить на (2) типа нагрузок: проводящие и радиационные нагрузки.Для проводящих нагрузок для световых люков и окон используется та же формула, что и для крыш и окон, которая снова показана ниже.

Проводящие нагрузки

Радиационная нагрузка или пропускание солнечного света рассчитывается путем умножения площади окна или светового люка на коэффициент затемнения и коэффициент нагрузки солнечного охлаждения.

Коэффициент затемнения – это соотношение пропускания солнечного света конкретным окном или световым люком по сравнению с прозрачным стеклом 1/8 дюйма.Коэффициент затемнения обычно специфичен для производителя стекла и может быть найден в данных производителя о продукте. Во время экзамена необходимо указать это значение вместе с коэффициентом нагрузки солнечного охлаждения. Коэффициент нагрузки солнечного охлаждения приведен в книге «Основы ASHRAE 1997» и, как и CLTD, он служит упрощенным подходом к расчету притока тепла. Кроме того, SCL организован аналогично по световому окну / окну, ориентации, месяцу, широте и часу.

Вместо SC, термин «коэффициент солнечного тепла» (SHGC) используется производителями окон / световых люков.Этот член просто находится путем деления SC на 1,15. Более низкий SHGC или SC означает, что стекло пропускает меньше солнечного излучения, а более высокое SHGC или SC означает, что стекло пропускает больше солнечного излучения.

Национальный совет по оценке окон (NFRC) оценивает стекло и сертифицирует SHGC и U-фактор. Дополнительные значения, такие как пропускание видимого света, утечка воздуха и сопротивление конденсации, также проверены и сертифицированы.

Расчет охлаждающей нагрузки – Люди

Тепловые нагрузки от человека зависят от уровня активности человека.ASHRAE составляет таблицы тепловых нагрузок, как явного, так и скрытого тепловыделения от людей, в зависимости от уровня их активности, см. Основы ASHRAE. Нагрузки от людей могут быть рассчитаны с использованием этих значений теплопритока, количества людей и коэффициента охлаждающей нагрузки, как показано в уравнениях ниже. Коэффициент охлаждающей нагрузки учитывает коэффициент задержки по времени, и, если он не указан, следует принять его равным 1,0.

Явные нагрузки

Скрытые нагрузки

Значение R означает термическое сопротивление и отражает способность материала сопротивляться нагреванию.Это противоположно коэффициенту U и теплопроводности, которые являются показателями способности материалов проводить тепло. Соотношение между значением R, коэффициентом теплопроводности и теплопроводностью показано в следующей формуле.

Расчет охлаждающей нагрузки – Освещение

Тепловая нагрузка от освещения в здании определяется путем суммирования количества светильников каждого типа и мощности, затем преобразования ватт в британские тепловые единицы / час, умножения этого числа на коэффициент использования и коэффициент специального допуска, как показано ниже. уравнение.

Мощность света основана на заявленном производителем значении для ламп в осветительной арматуре без учета балласта. Коэффициент использования освещения – это соотношение времени, в течение которого огни будут использоваться. Этот коэффициент обычно равен 1,0 для большинства приложений, таких как офисы, классы, магазины, больницы и т. Д. Коэффициент использования может варьироваться для кинотеатра или неактивного хранилища.В специальном коэффициенте допуска учитывается тепло от балластов. Этот коэффициент обычно составляет 1,2 для люминесцентных ламп и 1,0 для ламп накаливания из-за отсутствия балластов в лампах накаливания.

Наконец, космическая доля – это часть общего тепла от света, которое передается в пространство. Свет, расположенный на потолке, может отдавать часть тепла в камеру статического давления, а не в пространство.Это означает, что система кондиционирования воздуха, если обратная линия имеет воздуховод, не будет видеть процент тепла, передаваемого в камеру статического давления. Если вентиляционная камера используется как обратная, тогда кондиционер будет видеть все тепло от освещения. Например, доля пространства для подвешенного люминесцентного светильника (не потолочного) будет 1,0, потому что свет полностью попадает в пространство. С другой стороны, встраиваемый в потолок свет может иметь пространственную долю 0,5, что означает, что 50% его тепла передается в камеру статического давления, а остальные 50% передаются в пространство.

Расчет охлаждающей нагрузки – разное оборудование

Тепловыделение от различного оборудования можно найти с помощью следующих уравнений.

Первое уравнение используется для двигателей, где P равно номинальной мощности двигателя. Разделение мощности двигателя на КПД двигателя позволяет учесть приток тепла из-за двигателя и приток тепла из-за неэффективности двигателя.Если двигатель используется постоянно, коэффициент использования будет 1,0. В противном случае коэффициент использования будет составлять долю времени, в течение которого он используется, деленный на общее время, в течение которого занято пространство. Коэффициент нагрузки двигателя учитывает тот факт, что двигатели редко работают с номинальной мощностью. Например, если двигатель мощностью 1 л.с. фактически работает при 0,75 л.с., то коэффициент нагрузки будет на 0,75.

Второе уравнение описывает приток тепла от бытовых приборов, таких как микроволновые печи, тостеры, плиты, духовки и компьютеры.Потребляемая энергия определяется путем исследования данных о продукте производителя или путем обращения к типичным значениям, указанным в Основах ASHRAE. ASHRAE Fundamentals также содержит типичные коэффициенты использования и доли излучаемого тепла для типичного оборудования. В основных принципах ASHRAE также показаны явные тепловыделения для типичных единиц оборудования, которые не учитываются по приведенной ниже формуле.

Расчет охлаждающей нагрузки – проникновение

Инфильтрация описывается как проникновение наружного воздуха в конструкцию здания.Эти утечки могут происходить через конструкцию здания или через входные двери. Прирост инфильтрационного тепла определяется по следующим уравнениям. Эти уравнения более подробно рассматриваются в разделе «Психрометрия».

Первое уравнение – это общий приток тепла с использованием энтальпии. В этом уравнении должен быть известен объемный расход инфильтрационного или вентиляционного воздуха. Это значение преобразуется и умножается на разницу энтальпии между условиями наружного воздуха и воздуха в помещении.

Следующие два уравнения разделяют общий приток тепла на явную и скрытую тепловые нагрузки.

Прирост явного тепла рассчитывается путем умножения CFM инфильтрованного воздуха на разницу температур внутреннего и наружного воздуха.

Прирост скрытого тепла рассчитывается путем умножения CFM инфильтрованного воздуха на разницу в соотношении влажности внутреннего и наружного воздуха.

Важно отметить, что эти нагрузки не воспринимаются непосредственно охлаждающим змеевиком. Это косвенные нагрузки, возникающие в каждом кондиционируемом помещении. Вентиляционный воздух находится прямо у змеевика, поэтому его необходимо охладить до температуры распределения приточного воздуха, которая намного ниже температуры воздуха в помещении.

Пример оценки тепловой нагрузки жилого дома.Расчет тепловой нагрузки

Пример расчета тепловой нагрузки

Теперь, когда мы увидели различные тепловые нагрузки внутри помещения, а также осмотрели помещение, давайте посмотрим на один пример расчета тепловой нагрузки для жилого дома с использованием формы расчета тепловой нагрузки, показанной ниже. Для начала заполните данные, указанные в верхней части формы. Они приведены ниже:

Заказчик: Г-н Аллан Смит

Адрес: Нью-Йорк

Покупатель: Mrs.Смит

Установил: Мистер Гарри и мистер Ронни

Сметный номер: 0022

Оценка: Г-жа Шина Рой

Выбранное оборудование: Производитель, модель и размер (заполняется в конце оценки тепловой нагрузки): 2,5 TR Раздельный тип.

Direction House Faces: North

Общая жилая площадь (дома): 1500 кв. Футов

Общий внутренний объем (помещения, для которого производится расчет тепловой нагрузки): 300 кв. Футов

Пример расчета тепловой нагрузки жилого дома

Расчетные условия:

Температура сухого термометра (DBT) F

За пределами 100

Внутри 78

Разница 22

Прямое получение солнечного тепла с помощью Windows

В комнате три окна, каждое размером 6 х 4 = 24 кв. Фута.Есть по одному окну на восток, юг и запад. Стекла всех окон одинарные, нет затенения и навесов.

Заполните подробные сведения о площадях в форме расчета тепловой нагрузки, как показано в прилагаемой форме. Округлите соответствующий связанный коэффициент с окном в каждом направлении, чтобы избежать затенения. Если окна имеют шторы или навес снаружи, необходимо округлить факторы из этих столбцов. Для этого конкретного примера округленные коэффициенты показаны в форме.Для окна в восточном направлении это 100, а для окна в южном и западном направлениях – 75 и 150 соответственно.

Теперь умножьте площадь каждого окна на коэффициент, связанный с ним, как показано в форме. Для окна в восточном направлении это 24 x 100 = 2400, для окна на юге это 24 x 75 = 1800, для окна на западе это 24 x 150 = 3600. Самое высокое из них, 3600 должно быть выбрано и заполнено в последнем столбце. Таким образом, общее количество солнечного тепла, получаемого окном, составляет 3600 БТЕ / час.

Солнечное тепло, получаемое окнами из-за расчетных условий (разница внутренней и внешней температуры):

Общая площадь трех окон составляет 24 + 24 + 24 = 72 кв. Фута, и все они сделаны из цельного стекла. Заполните это в столбце площади для окна с одним стеклом, как показано в форме. Поскольку разница между внешней и внутренней температурой по сухому термометру составляет 22 ° F, коэффициент, связанный с ней, будет равен 27, поэтому его необходимо округлить. Произведение 72 и 27 составляет 1944. Таким образом, солнечное тепло, полученное окнами из-за расчетной температуры, составляет 1944 БТЕ / ч .

Тепло от стен

Пусть размер комнаты составляет 20 футов x 15 футов = 300 квадратных футов, что составляет общую площадь помещения. Предположим, что высота каждой стены составляет 12 футов, и ни одна из них не изолирована. Две стены этой комнаты, если их длина составляет 20 футов и 15 футов, подвергаются прямому воздействию солнца, а две оставшиеся стены являются перегородками.

Общая площадь стен, подверженных прямому воздействию солнца, составляет 20 x 12 + 15 x 12 = 420 кв. Футов. Поскольку расчетная разница температур составляет 22 F и нет изоляции, коэффициент, связанный с этим, равен 7.Произведение 420 и 7 составляет 2940 , что представляет собой общее количество БТЕ / час, полученное стенами, подвергающимися прямому воздействию солнца.

Тепло, выделяемое перегородками

В комнате есть две перегородки размером 20 x 12 = 240 кв. Футов и 15 x 12 = 180 кв. Футов. Первая – с комнатой с кондиционером, а другая – с комнатой без кондиционера. При расчетах тепловой нагрузки необходимо учитывать только второй. Коэффициент, связанный с расчетной разницей температур 22F, равен 4. Следовательно, общее тепло, полученное перегородкой, составляет 180 x 4 = 540 БТЕ / час .

Тепло от крыши

Размер крыши такой же, как и размер пола, который составляет 20 x 15 = 300 кв. Футов. Крыша подвергается воздействию прямых солнечных лучей, она плоская, без вентиляции и не имеет теплоизоляции. Для 22F расчетной разницы температур коэффициент, связанный с этим, равен 34. Таким образом, общее тепло, получаемое крышей, составляет 300 x 34 = 10200 БТЕ / час.

Тепло от потолка

Так как крыша подвергается прямому воздействию солнечных лучей, в комнате нет потолка, следовательно, потолок не получает тепла.

Тепло, выделяемое полом

Размер этажа 20 х 15 = 300 кв. Футов. Будем считать, что комната расположена над другой некондиционируемой комнатой, поэтому она получает от нее немного тепла. Для расчетной разницы температур 22F соответствующий коэффициент равен 4. Таким образом, тепло, получаемое полом, составляет 300 x 4 = 1200 БТЕ / час .

Тепло, получаемое комнатным воздухом от наружного воздуха

Общее количество наружного или инфильтрованного воздуха внутри помещения пропорционально площади пола помещения, поэтому необходимо учитывать общую площадь помещения 300 кв. Футов.Коэффициент, связанный с этим для расчетной разницы температур 22F, равен 3. Таким образом, тепло, получаемое комнатным воздухом от наружного воздуха, составляет 300 x 3 = 900 БТЕ / час .

Тепло, получаемое комнатным воздухом от людей или обитателей

Предположим, что в комнате находится в среднем шесть человек. Таким образом, количество тепла, получаемого комнатным воздухом от людей, составляет 6 x 200 = 1200 БТЕ / час .

Промежуточный итог всего тепла, полученного комнатным воздухом

Промежуточный итог тепла, полученного воздухом в помещении, складывается из всех упомянутых поступлений тепла.Общее количество полученного тепла составляет 3600 + 1944 + 2940 + 540 + 10200 + 1200 + 900 + 1200 = 22524 БТЕ / час .

Допуск скрытой теплоты

Допуск скрытой теплоты включает тепло, поглощенное от влаги и других небольших источников. Допуск скрытой теплоты составляет 30% от промежуточного итога, что составляет 0,3 x 22525 = 6757,5 БТЕ / час.

Общая тепловая нагрузка внутри помещения

Таким образом, общая тепловая нагрузка внутри помещения составляет 22524 + 6757,5 = 29281,5 БТЕ / час.

Рекомендуемая общая вместимость переменного тока и тип переменного тока

Одна тонна переменного тока = 12000 БТЕ / час.Таким образом, общая требуемая вместимость помещения составляет 29281,5 / 12000 = 2,44 тонны, что можно принять за 2,5 т.