Теплотехнический расчет конструкции здания

Основой для определения тепловой нагрузки систем отопления является процедура проведения теплотехнического расчета конструкций здания с учетом всех конструктивных особенностей используемых строительных материалов и их теплоизоляционных свойств. В расчетах также учитывается ориентация здания по сторонам света, наличие естественной или механической систем вентиляции и многие другие факторы теплового баланса помещений.

Методы расчета тепловой нагрузки системы отопления

1. Расчет потерь тепла по площади помещений.
2. Определение величины теплопотерь исходя из наружного объема здания.
3. Точный теплотехнический расчет всех конструкций жилого дома с учетом теплофизических коэффициентов материалов.

Расчет потерь тепла по площади помещений

Первым методом расчета тепловой нагрузки системы отопления пользуются для укрупненного определения мощности системы отопления всего дома и общего понимания количества и типа радиаторов, а также мощности котельного оборудования.

Так как метод не учитывает регион строительства (расчетную наружную температуру зимой), количество потерь тепла через фундаменты, крыши или нестандартное остекление, то количество потерь тепла, рассчитанное укрупненным методом исходя из площади помещения, может быть как больше, так и меньше фактических значений.

Источники теплопотерь здания

А при использовании современных теплоизоляционных материалов мощность котельного оборудования может быть определена с большим запасом. Таким образом, при устройстве систем отопления возникнет большой перерасход материалов и будет приобретено более дорогостоящее оборудование. Поддержание комфортной температуры в помещениях будет возможно только при условии, что будет установлена современная автоматика, которая не допустит перегрева помещений выше комфортных температур.

В худшем случае, мощность системы отопления может быть занижена и дом в самые холодные дни не будет прогрет.

Тем не менее, этим способом определения мощности систем отопления пользуются достаточно часто. Следует только понимать, в каких случаях такие укрупненные расчеты приближены к реальности.

Итак, формула для укрупненного определения количества теплопотерь выглядит следующим образом:

Q=S*100 Вт (150 Вт),

Q — требуемое количество тепла, необходимое для обогрева всего помещения, Вт

S — отапливаемая площадь помещения, м?

Значение 100-150 Ватт является удельным показателем количества тепловой энергии, приходящейся для обогрева 1 м?.

При использовании первого метода для укрупненного метода расчета тепловой мощности следует ориентироваться на следующие рекомендации:

• В случае, когда в расчетном помещении из наружных ограждающих конструкций имеются одно окно и одна наружная стена, а высота потолков менее трех метров, то на 1м2 отапливаемой площади приходится 100 Вт тепловой энергии.
• При расчете углового помещения с двумя оконными конструкциями или балконными блоками либо помещение высотой более трех метров, то в диапазон удельной тепловой энергии на 1 м2 составляет от 120 до 150 Вт.
• Если же прибор отопления в будущем планируется устанавливать под окном в нише либо декорировать защитными экранами, поверхность радиаторов и, следовательно, их мощность необходимо увеличить на 20-30%. Это обусловлено тем, что тепловая мощность радиаторов будет частично тратиться на прогрев дополнительных конструкций.

Расчет тепловой мощности исходя из объема помещения

Этот метод определения тепловой нагрузки на системы отопления наименее универсален, чем первый, так как предназначен для расчетов помещений с высокими потолками, но при этом не учитывает, что воздух под потолком всегда теплее, чем в нижней части комнаты и, следовательно, количество потерь тепла будет различаться зонально.

Тепловая мощность системы отопления для здания или помещения с потолками выше стандартных рассчитывается исходя из следующего условия:

Q=V*41 Вт (34 Вт),

где V – наружный объем помещения в м?,

А 41 Вт – удельное количество тепла, необходимое для обогрева одного кубометра здания стандартной постройки (в панельном доме).  Если строительство ведется с применением современных строительных материалов, то удельный показатель теплопотерь принято включать в расчеты со значением 34 Ватт.

При использовании первого или второго метода расчета теплопотерь здания укрупненным методом можно пользоваться поправочными коэффициентами, которые в некоторой степени отражают реальность и зависимость потерь тепла зданием в зависимости от различных факторов.

1. Тип остекления:

• тройной пакет 0,85,
• двойной 1,0,
• двойной переплет 1,27.

1. Наличие окон и входных дверей увеличивает величину потерь тепла дома на 100 и 200 Ватт соответственно.
2. Теплоизоляционные характеристики наружных стен и их воздухопроницаемость:

• современные теплоизоляционные материалы 0,85
• стандарт (два кирпича и утеплитель) 1,0,
• низкие теплоизоляционные свойства или незначительная толщина стен 1,27-1,35.

1. Процентное отношение площади окон к площади помещения: 10%-0,8, 20%—0,9, 30%—1,0, 40%—1,1, 50%—1,2.
2. Расчет для индивидуального жилого дома должен производиться с поправочным коэффициентом порядка 1,5 в зависимости от типа и характеристик используемых конструкций пола и кровли.
3. Расчетная температура наружного воздуха в зимний период (для каждого региона своя, определяется нормативами): -10 градусов 0,7, -15 градусов 0,9, -20 градусов 1,10, -25 градусов 1,30, -35 градусов 1,5.
4. Тепловые потери так же растут в зависимости от увеличения количества наружных стен по следующей зависимости: одна стена – плюс 10% от тепловой мощности.

Но, тем не менее, определить какой метод даст точный и действительно верный результат тепловой мощности отопительного оборудования можно лишь после выполнения точного и полного теплотехнического расчета здания.

Теплотехнический расчет индивидуального жилого дома

Приведенные выше методики укрупненных расчетов больше всего ориентированы на продавцов или покупателей радиаторов систем отопления, устанавливаемых в типовых многоэтажных жилых домах. Но когда речь идет о подборе дорогостоящего котельного оборудования, о планировании системы отопления загородного дома, в котором кроме радиаторов будут установлены системы напольного отопления, горячего водоснабжения и вентиляции, пользоваться этими методиками крайне не рекомендуется.

Каждый владелец индивидуального жилого дома или коттеджа еще на стадии строительства достаточно скрупулезно подходит к разработке строительной документации, в которой учитываются все современные тенденции использования строительных материалов и конструкций дома. Они обязательно должны не быть типовыми или морально устаревшими, а изготовлены с учетом современных энергоэффективных технологий. Следовательно, и тепловая мощность системы отопления должна быть пропорционально ниже, а суммарные затраты на устройство системы обогрева дома значительно дешевле. Эти мероприятия позволяют в дальнейшем при использовании отопительного оборудования снижать затраты на потребление энергоресурсов.

Расчет теплопотерь выполняется в специализированных программах либо с использованием основных формул и коэффициентов теплопроводности конструкций, учитывается влияние инфильтрации воздуха, наличие или отсутствие систем вентиляции в здании.

Расчет заглубленных цокольных помещений, а также крайних этажей производится по отличной от основных расчетов методике, которая учитывает неравномерность остывания горизонтальных конструкций, то есть потери тепла через крышу и пол. Выше приведенные методики этот показатель не учитывают.

Теплотехнический расчет выполняется, как правило, квалифицированными специалистами в составе проекта на систему отопления в результате которого производится дальнейший расчет количества и мощность приборов отопления, мощность отдельного оборудования, подбор насосов и другого сопутствующего оборудования.

В качестве наглядного примера выполним расчет теплопотерь в специализированной программе для трех домов, построенных по одной технологии, но с различной толщиной теплоизоляции наружных стен: 100 мм, 150 мм и 200 мм. Расчет ведется для угловой жилой комнаты с одним окном, площадью 8,12 м?. Регион строительства Московская область.

Исходные данные:

• Помещение с обмером по наружным габаритам 3000х3000;
• Окно размерами 1200х1000.

Целью расчета является определение удельной мощности системы отопления, необходимой для нагрева 1м?.

Результат:

• Qуд при т/изоляции 100 мм составляет 103 Вт/м?
• Qуд при т/изоляции 150 мм составляет 81 Вт/м?
• Qуд при т/изоляции 200 мм составляет 70 Вт/м?

Как видно из расчета, наибольшие потери тепла составляют для жилого дома с наименьшей толщиной изоляции, следовательно, мощность котельного оборудования и радиаторов будет выше на 47% чем при строительстве дома с теплоизоляцией в 200 мм.

Инфильтрация воздуха или вентиляция зданий

Все здания в особенности жилые имеют свойство «дышать», то есть проветриваться различными способами. Это обусловлено созданием разряженного воздуха в помещениях за счет устройства вытяжных каналов в конструкциях дома либо дымоходов. Как известно, вентиляционные каналы создаются в зонах с повышенными выделениями загрязнений, таких как, кухни, ванные комнаты и санузлы.

Таким образом, при работе системы вентиляции или при проветривании соблюдается главное правило создания благоприятной среды воздуха в жилых зданиях: направление движения свежего воздуха должно быть организовано из помещений с постоянным пребыванием людей в направлении помещений с максимальным уровнем загрязнения.

То есть при правильном воздухообмене приточный воздух поступает в помещение через окно, вентиляционный клапан или приточную решетку и удаляется в кухнях и санузлах.

При расчете теплопотерь знания имеет принципиальное значение, какой способ вентиляции жилых помещений будет выбран:

• Устройство механической вентиляции с подогревом приточного воздуха.
• Инфильтрация — неорганизованный воздухообмен через неплотности в стенах, при открывании окон или при использовании заранее установленных воздушных клапанов в конструкции стен или оконных стеклопакетах.

В случае применения в жилом здании сбалансированной системы вентиляции (когда объем приточного воздуха больше или равен вытяжному, то есть исключаются любые прорывания холодного воздуха в жилые помещения) воздух, поступающий в жилые помещения, предварительно прогревается в вентиляционной установке. При этом мощность, необходимая для нагрева вентиляции, учитывается в расчете мощности котельного оборудования.

Расчет вентиляционной тепловой нагрузки производится по формуле:

Qвент= c*p*L*(t1-t2)

где, Q – количество тепла, необходимое для нагрева приточного воздуха, Вт;

с – теплоемкость воздуха, Дж/кг*град

p - плотность воздуха, кг/м3

L – расход приточного воздуха, м3/час

t1 и t2 – начальная и конечная температуры воздуха, град.

Если в жилых помещениях отсутствует организованный воздухообмен, то при расчете теплопотерь здания производится учет тепла, затрачиваемого системой отопления на нагрев инфильтрационного воздуха. При этом обогрев воздуха, поступающего в помещения осуществляется радиаторами систем отопления, то есть учитывается в их тепловой нагрузке.

Если в помещениях установлены герметичные стеклопакеты без встроенных воздушных клапанов, то потери тепла на нагрев воздуха, тем не менее учитываются. Это обусловлено тем, что в случае кратковременного проветривания, поступивший холодный воздух все равно требуется нагревать.

Для более комфортной вентиляции встраивается приточный стеновой клапан.

 

Учет количества инфильтрационной тепловой энергии производится по нескольким методикам, а в тепловом балансе здания в расчет принимается наибольшее из значений.

Например, количество тепла на нагрев воздуха, проникающего в помещения для компенсации естественной вытяжки, определяется по формуле:

Qинф=0,28*L*p*c*(tнар-tпом),

где, с – теплоемкость воздуха, Дж/кг*град

p - плотность воздуха, кг/м?

tнар – температура наружного воздуха, град,

tпом – расчетная температура помещения, град,

L – количество инфильтрационного воздуха, м?/час. 

Количество воздуха, поступающего в зимний период в жилые помещения, как правило, обусловлено работой естественных вытяжных систем, поэтому в одном случае принимается равным объему вытягиваемого воздуха.

Количество вытяжки в жилых помещениях определяется согласно СНиП 41-01-2003 по нормативным показателям удаления воздуха от плит и санитарных приборов.

• От кухонной плиты – электрической 60 м?/час или газовой 90 м?/час;
• Из ванны и санузлов по 25 м?/час

Во втором случае данный показатель инфильтрации определяется исходя из санитарной нормы свежего наружного воздуха, который должен поступать в помещение для обеспечения оптимального и качественного состава воздушной среды в жилых помещениях. Этот показатель определяется по удельной характеристике: 3 м?/час на 1м? жилой площади.

За расчетное значение принимается наибольший расход воздуха и соответственно большее количество теплопотерь на инфильтрацию.

Пример: Так как здание, рассматриваемое в примере, построено по каркасному типу с установкой окон в деревянных переплетах, то при создании вытяжной вентиляции на кухне и в санузлах объем инфильтрации будет достаточно высок. Дома такого типа, как правило, являются наиболее «дышащими».

Инфильтрационная составляющая определяется согласно выше приведенным методикам. Расчет производится для всего жилого дома при условии, что на кухне установлена электроплита, на первом этаже находится санузел и ванная.

То есть объем вытяжного воздуха по первой методике составляет Lвыт=60+25+25=110 м?/ч,

а по второй методике санитарная норма приточного воздуха Lприт=3м?/ч*62м?(жилая площадь)=186 м3/час.

К расчету принимаем максимальное количество воздуха.

Qинф=0,28*186*1,2*1,005*(22+28)=3 140 Вт, что составляет 44Вт/м?.

Расчет тепловой мощности системы отопления

При произведении строительства частных домов или же разноплановых реконструкций жилых объектов, которые подвергались эксплуатации на протяжении длительного периода времени, обязательным условием является наличие документа, демонстрирующего расчет объема системы отопления.

Можно всерьёз и надолго забыть о хаотичном возведении и обслуживании строений, которые могли простоять недолго — теперь на дворе век, когда все официально оформляется, устанавливается и проверяется (ради блага самих же хозяев домов, разумеется). Документ расчетного характера непосредственным образом отображает практически всю информацию о количестве тепла, которое требуется для того, чтобы обогреть жилую часть здания.

Чтобы понять, как рассчитывается отопление, необходимо принимать во внимание не только расчет отопительных приборов системы отопления, но и материал, который использовался при строительстве дома, пол, расположение окон по сторонам света, погодные условия в регионе и прочие неоспоримо важные вещи.

Только после этого можно с полной уверенностью сказать, что нужно вспоминать о том, насколько важен расчет отопительных приборов системы отопления — если не все будет учтено, то и результат будет искривлен.

Зачем, собственно, нужно делать расчеты?

Вот об этом мы с Вами дальше и будем вести речь. Давайте поговорим о том, как рассчитывается отопление — рассмотрим вопрос детальнее. Если речь идет о правильном подборе параметров (а именно, диаметров и длин труб), то здесь обязательно понадобится произвести расчет воды в системе отопления.

Многочисленные консультанты в строительных магазинах, будто сговорившись, твердят о том, что радиаторы надо выбирать последовательно, руководствуясь расчетами в 100 Вт на один квадратный метр. Мы не можем сказать, что это всегда так и что определенно нужно ориентироваться на предоставляемую наемными работниками информацию, поскольку везде имеются свои особенности — фактор индивидуальности нельзя ни в коем случае отбрасывать.

Дело в том, что дома по своей толщине и составу стенок имеют свойство отличаться — у каждого материала имеется своя, уникальная теплопроводность. Владельцам домов требуется различное количество тепла, ведь у разных домов будут, соответственно, разные тепловые потери.

Для того чтобы произвести расчет тепловой мощности системы отопления и рассчитать тепловые потери, существует действительно огромное множество подручных полезных инструментов, позволяющих это сделать с очень высокой для них точностью.

Вам ни в коем случае не нужно волноваться, если речь будет идти о том, правилен ли расчет тепловой мощности системы отопления или нет — автоматизированная и хорошо настроенная техника попросту не способна ошибаться! Программ для совершения подобных действий существует уйма — поэтому, спокойствие и только спокойствие!

Давайте поговорим о самих расчетах

Чтобы Вы лучше понимали, о чем в данный момент идет речь в статье, мы приведем показательный пример расчета системы отопления. К примеру, чтобы рассчитать мощность определенного котла, можно воспользоваться следующей универсальной, по своему характеру, формулой: удельная мощность равняется площади отапливаемого помещения, которая умножается на мощность котла и делится на цифровое значение, равняющееся десяти.

Так, скажем, если площадь частного дома составляет восемьдесят пять квадратных метров, а удельная мощность равняется полутора киловаттам, то мощность котла будет составлять 12,75 кВт соответственно. Теперь Вы знаете, как выглядит формула расчета отопления, и можете в любой момент рассчитать ее самостоятельно, без привлечения специалистов.

Однако, имеются и свои тонкости в других вопросах — например, если надо сделать расчет гравитационной системы отопления, то лучше обратиться к грамотному специалисту, который в обязательном порядке должен учитывать все достоинства и недостатки, риски и преимущества.

Давайте вместе подведем итоги и попробуем вывести общее, понятное резюме.

В данной статье мы с Вами узнали, что расчеты отопления можно делать как вручную, так и посредством использования различных онлайн-калькуляторов. Стратегия подсчётов зависит от Ваших личных предпочтений, целей, задач и удобства.

Теперь, когда Вы знаете, как рассчитывается отопление и поняли, как работает формула расчета отопления, Вам все будет по плечу — даже ни на секунду не сомневайтесь!

Расчет тепловой нагрузки (мощности) для системы отопления помещения

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. [contents]

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.

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.

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:

Q_i=q*S_i*K₁*K₂*K₃*K₄*K₅*K₆*K₇,

где q =100 Вт/м², а S_i – 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 Q_i, 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.

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.

Как сделать тепловой расчёт системы отопления — формулы, справочные данные и конкретный пример: tvin270584 — LiveJournal

Тепловой расчёт системы отопления большинству представляется легким и не требующим особого внимания занятием. Огромное количество людей считают, что те же радиаторы нужно выбирать исходя из только площади помещения: 100 Вт на 1 м. кв. Всё просто. Но это и есть самое большое заблуждение. Нельзя ограничиваться такой формулой. Значение имеет толщина стен, их высота, материал и многое другое. Конечно, нужно выделить час-другой, чтобы получить нужные цифры, но это по силам каждому желающему. В статье мастер сантехник расскажет каким образом и зачем это делается.
Тепловой расчёт отопления

Классический тепловой расчёт отопительной системы являет собой сводный технический документ, который включает в себя обязательные поэтапные стандартные методы вычислений.

Но перед изучением этих подсчётов основных параметров нужно определиться с понятием самой системы отопления.

• Наиболее достоверно определить тепловые потери;


• Определить количество и условия использования теплоносителя;


• Максимально точно подобрать элементы генерации, перемещения и отдачи тепла.

При постройке системы отопления необходимо первоначально произвести сбор разнообразных данных о помещении/здании, где будет использоваться система отопления. После выполнить расчёт тепловых параметров системы, проанализировать результаты арифметических операций. На основе полученных данных подобрать компоненты системы отопления с последующей закупкой, установкой и вводом в эксплуатацию.

Обратите внимание! Отопление — это многокомпонентная система обеспечения утверждённого температурного режима в помещении/здании. Являет собой обособленную часть комплекса коммуникаций современного жилищного помещения

Примечательно, что указанная методика теплового расчёта позволяет достаточно точно вычислить большое количество величин, которые конкретно описывают будущую систему отопления. В результате теплового расчёта в наличии будет следующая информация:

Тепловой расчёт — это не теоретические наброски, а вполне точные и обоснованные итоги, которые рекомендуется использовать на практике при подборе компонентов системы отопления.

Температурные режимы помещений

Перед проведение любых расчётов параметров системы необходимо, как минимум, знать порядок ожидаемых результатов, а также иметь в наличии стандартизированные характеристики некоторых табличных величин, которые необходимо подставлять в формулы или ориентироваться на них. Выполнив вычисления параметров с такими константами, можно быть уверенным в достоверности искомого динамического или постоянного параметра системы.

Обратите внимание! Для помещений разнообразного назначения существуют эталонные стандарты температурных режимов жилых и нежилых помещений. Эти нормы закреплены в так называемых ГОСТах

Для системы отопления одним из таких глобальных параметров является температура помещения, которая должна быть постоянной в независимости от периода года и условий окружающей среды.

Согласно регламенту санитарных нормативов и правил есть различие в температуре относительно летнего и зимнего периода года. За температурный режим помещения в летний сезон отвечает система кондиционирования, а вот комнатная температура воздуха в зимний период обеспечивается системой отопления. То бишь нам интересны диапазоны температур и их допуски отклонений для зимнего сезона.

В большинстве нормативных документов оговариваются следующие диапазоны температур, которые позволяют человеку комфортно находиться в комнате. Для нежилых помещений офисного типа площадью до 100 м2:

• Оптимальная температура воздуха 22-24°С;


• Допустимое колебание 1°С.

Для помещений офисного типа площадью более 100 м2 температура составляет 21-23°С. Для нежилых помещений промышленного типа диапазоны температур сильно отличаются в зависимости от предназначения помещения и установленных норм охраны труда.

Обратите внимание! Комфортная температура помещения у каждого человека «своя». Кто-то любит чтобы было очень тепло в комнате, кому-то комфортно когда в комнате прохладно — это всё достаточно индивидуально

Что же касаемо жилых помещений: квартир, частных домов, усадеб и т. д. существуют определённые диапазоны температуры, которые могут корректироваться в зависимости от пожеланий жильцов. И всё же для конкретных помещений квартиры и дома имеем:

• Жилая, в том числе детская, комната 20-22°С, допуск ±2°С;


• Кухня, туалет 19-21°С, допуск ±2°С;


• Ванная, душевая, бассейн 24-26°С, допуск ±1°С;


• Коридоры, прихожие, лестничные клетки, кладовые 16-18°С, допуск +3°С.

Важно отметить, что есть ещё несколько основных параметров, которые влияют на температуру в помещении и на которые нужно ориентироваться при расчёте системы отопления: влажность (40-60%), концентрация кислорода и углекислого газа в воздухе (250:1), скорость перемещения воздушных масс (0.13-0.25 м/с) и т. п.

Расчёт теплопотерь в доме

Согласно второму началу термодинамики (школьная физика) не существует самопроизвольной передачи энергии от менее нагретых к более нагретым мини- или макрообъектам. Частным случаем этого закона является «стремление» создания температурного равновесия между двумя термодинамическими системами.

Например, первая система — окружающая среда с температурой -20°С, вторая система — здание с внутренней температурой +20°С. Согласно приведённого закона эти две системы будут стремиться уравновеситься посредством обмена энергии. Это будет происходить с помощью тепловых потерь от второй системы и охлаждения в первой.

Однозначно можно сказать, что температура окружающей среды зависит от широты на которой расположен частный дом. А разница температур влияет на количество утечек тепла от здания.

Под теплопотерями подразумевают непроизвольный выход тепла (энергии) от некоторого объекта (дома, квартиры). Для обычной квартиры этот процесс не так «заметен» в сравнении с частным домом, поскольку квартира находиться внутри здания и «соседствует» с другими квартирами. В частном доме через внешние стены, пол, крышу, окна и двери в той или иной степени «уходит» тепло.

Зная величину теплопотерь для самых неблагоприятных погодных условий и характеристику этих условий, можно с высокой точностью вычислить мощность системы отопления.

Итак, объём утечек тепла от здания вычисляется по следующей формуле:

Q=Qпол+Qстена+Qокно+Qкрыша+Qдверь+…+Qi

Где Qi — объём теплопотерь от однородного вида оболочки здания. Каждая составляющая формулы рассчитывается по формуле:

Q=S*∆T/R

Где Q – тепловые утечки (Ватты), S – площадь конкретного типа конструкции (м2), ∆T – разница температур воздуха окружающей среды и внутри помещения (°C), R – тепловое сопротивление определённого типа конструкции (м2*°C/Вт).

Саму величину теплового сопротивления для реально существующих материалов рекомендуется брать из вспомогательных таблиц. Кроме того, тепловое сопротивление можно получить с помощью следующего соотношения:

R=d/k

Где R – тепловое сопротивление ((м2*К)/Вт), k – коэффициент теплопроводности материала (Вт/(м2*К)), d – толщина этого материала (м).

Обратите внимание! В старых домах с отсыревшей кровельной конструкцией утечки тепла происходят через верхнюю часть постройки, а именно через крышу и чердак. Если утеплить чердачное пространство и крышу, то общие потери тепла от дома можно значительно уменьшить

В доме существуют ещё несколько видов тепловых потерь через щели в конструкциях, систему вентиляции, кухонную вытяжку, открывания окон и дверей. Но учитывать их объём не имеет смысла, поскольку они составляют не более 5% от общего числа основных утечек тепла.

Определение мощности котла

Для поддержки разницы температур между окружающей средой и температурой внутри дома необходима автономная система отопления, которая поддерживает нужную температуру в каждой комнате частного дома.

Полностью статья выложенна на источнике… http://santekhnik-moskva.blogspot.com/2019/03/Kak-sdelat-teplovyye-raschety-sistemy-otopleniya.html

Расчёт системы отопления – vodotopim.com

В данном разделе приведён расчёт системы отопления на конкретном примере. Познакомившись с материалами раздела, вы освоите методику расчёта отопления, и обнаружите, что и эта задача вам по силам, даже если вы не имеете высшего технического образования.

Для чего нужен расчёт системы отопления?

расчёт отопления частного дома на конкретном примере поможет вам рассчитать все необходимые параметры для системы отопления вашего дома: тепловые потери каждого помещения и всего дома, мощность радиаторов, мощность отопительного котла, мощность циркуляционного насоса.

Все расчёты выполняются в специальной программе Valtec, которую можно будет бесплатно скачать по ссылке в одной из статей этого раздела.

Как рассчитать мощность отопления (исходные данные для расчёта)

С чего начать расчёт мощности отопления? Данная статья поможет ответить на этот вопрос. Не смотря на то, что расчётами мощности отопления вы отродясь не занимались, делать вам придётся хорошо знакомые вещи. И понадобятся вам не какие-то сложные приспособления и вычислительные устройства, а всего-навсего линейка, листок бумаги, карандаш и калькулятор.

Читать полностью >>

Программа для расчёта системы отопления

Здесь вы сможете скачать бесплатно программу для расчёта систем отопления, познакомитесь с главным меню программы, а также с теми инструментами программы, которые нужны для расчёта системы водяного отопления дома. Если вы способны включить компьютер и вбить запрос в строку поиска браузера, то и работа с программой для расчёта системы отопления не вызовет у вас большого труда.

Читать полностью >>

Расчёт тепловой энергии на отопление

Расчёт тепловой энергии на отопление — это расчёт тепловых потерь, которые происходят через стены, потолки, полы, оконные и дверные проёмы помещений дома. Данные расчёты нужны будут впоследствии для выбора мощности радиаторов отопления.

Читать полностью >>

Расчёт тепловых потерь дома (видео)

В предыдущей статье рассматривался расчёт тепловых потерь дома, но больше теоретически. Понимая, что непросто объяснять на пальцах то, что лучше показать, я записал несколько видеоуроков по расчёту системы отопления реального дома.

Здесь вы найдёте первые три этапа расчётов, которые нужно выполнить, чтобы потом правильно подобрать мощность отопительного котла и радиаторов отопления.

Читать полностью >>

Что такое инфильтрация и когда её надо учитывать?

В видео про расчёт тепловых потерь я обещал, что расскажу про инфильтрацию потом. Вот это “потом” и наступило, сдерживаю своё обещание…

В этой статье вы прочитаете не только о том, что такое инфильтрация, а и том, когда её учитывать нужно обязательно, а когда — нет.

Читать полностью >>

Подведение итогов теплового расчёта

В этой статье проанализируем результат всех движений по расчёту тепла на отопление, которые были проделаны в предыдущих статьях и видео. Здесь мы выберем систему отопления и решим, как уменьшить тепловые потери, если они получились слишком большими.

Читать полностью >>

Расчёт мощности радиаторов отопления

Мощность радиаторов определяется по тем расчётам, которые были проведены на предыдущем шаге, где вы рассчитали тепловые потери своего дома. Говоря просто, мощность радиаторов должна быть больше, чем тепловые потери, — чтобы тепла в доме осталось больше, чем ушло через стены и прочие конструкции на “отопление воробьям”. Ну, а подробности читайте в статье.

Читать полностью >>

Подбор панельных радиаторов

До сих пор мы то и дело говорили о радиаторах секционных, бессовестно упустив факт наличия в мире радиаторов панельных. А ведь если человек запланировал установить в систему отопления дома именно панельные радиаторы, то ему тоже нужно знать, как рассчитать мощность таких радиаторов. Кстати, на панельных радиаторах есть ещё и маркировка…

Читать полностью >>

Подбор насоса для отопления без расчётов

В следующих статьях и видео выполняется расчёт мощности циркуляционного насоса в программе Valtec. А можно ли обойтись без таких расчётов? И как тогда подобрать насос для системы отопления? Об этом читайте в статье.

Читать полностью >>

Гидравлический расчёт отопления: сбор данных

Это завершающий этап в расчётах системы отопления. Здесь предстоит определиться с мощностью отопительного котла и циркуляционного насоса (если ваша система отопления с принудительной циркуляцией).

Первым делом мы соберём все данные, которые потом понадобятся при расчётах…

Читать полностью >>

Гидравлический расчёт системы отопления (видео)

Здесь вы не найдёте ничего, кроме голой практики: в видеоуроке я покажу на примере реального дома, как рассчитать гидравлические сопротивления системы отопления.

Эту работу нужно сделать для правильного подбора мощности циркуляционного насоса. Понятно, что если ваша система отопления с естественой циркуляцией теплоносителя, то циркуляционный насос выбирать не придётся; тогда этот материал можно пропустить. Остальным же…

Читать полностью >>

Как рассчитать объем расширительного бака для отопления?

Расширительный бак устроен довольно просто, в эксплуатации надёжен и устанавливаться может как угодно и где угодно… Тем не менее, и он имеет два очень важных параметра, не учтя которые можно здорово навредить своей системе отопления. В этой статье подробно об одном из этих параметров.

Читать полностью >>

Давление в расширительном баке отопления, — как рассчитать?

Втрой важный параметр, который нужно учитывать для расширительных баков, — это начальное давление в баке. Ответ на “почему?” вы найдёте в этой короткой статье, в которой я постарался обойтись без длинных расчётов.

Читать полностью >>

Проекты систем отопления: примеры

Возможно, в разделе про расчёты эта статья лишняя. И, возможно, изучив раздел по проектированию отопления дома, вы в этой информации уже не нуждаетесь… Однако не спешите её пропускать: может, всё же в ней есть что-то, что вы упустили раньше? Да и повторение — мать учения…

Читать полностью >>

расчёт системы отопления

Тепловой расчет отопление – Система отопления

Эти узлы системы неоспоримо важны. Посему соответствие всех частей монтажа нужно осуществлять обдуманно. На этой вкладке ресурса мы постараемся найти и выбрать для дачи необходимые части отопления. Система обогревания насчитывает, батареи, развоздушки, увеличивающие давление насосы, крепежи, трубы, коллекторы терморегуляторы, бак для расширения котел, систему соединения. Конструкция обогрева коттеджа включает различные части.

Содержание

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?

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.

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.

Источник: http://gidotopleniya.ru/montazh-otopleniya/raschet/raschet-teplovoj-nagruzki-na-otoplenie-kak-vypolnit-3563

Расчет тепловых потерь является одним из самых важных документов, благодаря которому человек с легкостью может определить как суточное, так и годовое потребление тепла для какого-либо сооружения.

При расчете тепловой энергии необходимо учитывать достаточно много факторов.

Схема вентиляционной системы отопления.

Во-первых, необходимо принимать во внимание тип сооружения — будь то частный дом, одноэтажное или, наоборот, многоэтажное сооружение или другой вид здания. Во-вторых, для проведения необходимых расчетов, необходимо учитывать еще и количество проживающих (работающих) в этом здании людей. Разумеется, что наряду с типом здания необходимо принимать во внимание еще и такие факторы, как его функциональное предназначение, а также конструкции крыши, стен и полов этого сооружения. Помимо этого учитываются габариты крыш, полов, стен и т.д. И последним фактором, на который необходимо обращать внимание, является температурный режим каждого отдельно взятого помещения в сооружении, где будет производиться расчет тепловой энергии, при этом расчеты никак не зависят от того, что будет потреблять котел в качестве топлива. Использование котла на газе, количество потребления топлива — все эти факторы имеют свое значение.

Если расчеты произвести верно, можно будет с легкостью определить мощность, которую должен иметь котел (его потребление материалов), подобрать необходимое оборудование и получить ТУ.

Расчеты энергии

В первом случае перед тем, как приобрести котел того или иного вида, необходимо произвести определенный тепловой расчет, исходя из которого можно будет подобрать котел. который будет работать наиболее эффективно, и вы сможете получить бесперебойное горячее водоснабжение и хороший обогрев всего сооружения целиком. Мощность будущей отопительной системы определяется достаточно легко. Она представляет собой сумму тепловых затрат на обогрев всего помещения и на другие нужды подобного рода.

Схема организации системы отопления двухэтажного частного дома.

Далеко не каждый котел сможет подойти, а это значит, что необходимо приобретать котел именно такой мощности, который будет работать даже при самых максимальных нагрузках, и при этом срок эксплуатации подобного оборудования не сократится. Для того чтобы добиться необходимых результатов при выборе, необходимо обращать пристальное внимание на этот аспект. Примерно то же касается и выбора оптимального оборудования для отопления помещения в целом. Правильный расчет тепловой энергии не только позволит приобрести те приборы отопления, которые прослужат долго, но и даст возможность немного сэкономить на покупке, а значит, затраты на отопление помещения тоже могут снизиться.

Что касается получения ТУ и согласования на газификацию объекта, то расчет энергии в данном случае является основополагающим фактором. Подобного рода разрешения необходимо получать тогда, когда в качестве топлива предполагается использование природного газа под котел. Чтобы получить документацию такого рода, нужно предоставить показатели годового расхода топлива и сумму мощности отопительных источников (Гкал/час). Разумеется, что получить такую информацию можно только исходя из проведенного расчета тепловой энергии, а затем можно будет приобрести отопительный прибор, который помимо всего прочего сведет к минимуму затраты на отопление. Использование природного газа в качестве топлива под котел сегодня является одним из наиболее популярных способов на отопление помещения.

Первая и вторая формулы для расчета

Схема однотрубной системы отопления.

Основная формула, которую используют для расчета: Qгв=Gгв×(tгв — tхв)/1000= … Гкал, где Qгв является количеством тепловой энергии, Gгв — расход горячей воды, tгв — температура горячей воды, tхв — температура холодной воды (не учитывается количество затрат газа на отопление). Все температуры рассчитываются в данном случае в градусах Цельсия. Может быть использована формула Q_т (кВт/час)=V×DT×K/860 (не учитывается количество затрат газа), где Q_т – тепловая нагрузка на помещение, К — коэффициент расхода тепла всего сооружения, V — объем помещения, а DT — разница между температурами внутри сооружения и снаружи. Благодаря этим формулам количество расхода газа на отопление сможет определить каждый самостоятельно.

Коэффициент расхода тепла напрямую зависит от типа конструкции отапливаемого сооружения, а также от изоляции. Чтобы упростить расчеты, можно использовать следующие значения: К=0,6-0,9, если в помещении имеется сравнительно небольшое количество окон, устройство которых состоит из сдвоенных рам, стены с изоляцией, крыша из хорошего материала и др. Этот коэффициент отображает наивысшую степень теплоизоляции помещения. К=1-1,9 — в том случае, если сооружение, для которого производится расчет, имеет среднюю степень теплоизоляции, то есть небольшое количество окон, стены состоят из двойной кирпичной кладки и т.д. К=2-2,9 — используется, когда уровень теплоизоляции помещения низкий — конструкция состоит не из вышеперечисленных материалов, а из других, из-за чего количество расхода тепла увеличивается. Последний уровень коэффициента — от 3 до 4 — используется, если теплоизоляция полностью отсутствует либо очень плохая.

Расчет тепла снаружи и внутри дома необходимо в этом случае производить исходя из степени комфорта, которую можно будет получить, подключив необходимую тепловую установку. Для определения коэффициента разницы между температурами принято использовать значения, которые определены СНиП 2.04.05-91, а именно: +18 градусов Цельсия должно быть в общественных помещениях и в различных производственных помещениях, +12 градусов должны иметь складские помещения, +5 — гаражи и складские помещения, которым не нужно постоянное обслуживание.

Лучшая формула для расчета

Таблица примеров расчета воды радиаторов в системе отопления.

Источник: http://1poteply.ru/sistemy/raschyot-teplovoj-energii-na-otoplenie.html

Тепловой расчет для приборов отопления

Метод теплового расчета являет собой определение площади поверхности каждого отдельного отопительного прибора, который отдает в помещение тепло. Расчет тепловой энергии на отопление в данном случае учитывает максимальный уровень температуры теплоносителя, который предназначен для тех отопительных элементов, для которых и проводится теплотехнический расчет системы отопления. То есть, в случае если теплоноситель – вода, то берется средняя ее температура в отопительной системе. При этом учитывается расход теплоносителя. Точно также, в случае если теплоносителем является пар, то расчет тепла на отопление использует значение высшей температуры пара при определенном уровне давления в отопительном приборе.

Радиаторы – главный прибор отопления

Методика расчета

Чтобы осуществить расчет теплоэнергии на отопление, необходимо взять показатели теплопотребности отдельного помещения. При этом из данных следует вычесть теплоотдачу теплопровода, который расположен в данном помещении.

Площадь поверхности, отдающей тепло, будет зависеть от нескольких факторов – прежде всего, от типа используемого прибора, от принципа соединения его с трубами и от того, как именно он располагается в помещении. При этом следует отметить, что все эти параметры влияют также на плотность потока тепла, исходящего от прибора.

Теплооотдача приборов отопления

Расчет отопительных приборов системы отопления – теплоотдачу отопительного прибора Q можно определить по следующей формуле:

Однако воспользоваться ею можно только в том случае, если известен показатель поверхностной плотности теплового прибора q_пр (Вт/м 2 ).

Отсюда же можно вычислить и расчетную площадь А_р. При этом важно понимать, что расчетная площадь любого отопительного прибора не зависит от типа теплоносителя.

в которой  Q_np – уровень требуемой для определенного помещения теплоотдачи прибора.

Тепловой расчет отопления учитывает, что для определения теплоотдачи прибора для определенного помещения используется формула:

при этом показатель Q_п – это теплопотребность комнаты, Q_тр – суммарная теплоотдача всех элементов отопительной системы, расположенной в комнате. Расчет тепловой нагрузки на отопление подразумевает, что сюда относится не только радиатор, но и трубы, которые к нему подведены, и транзитный теплопровод (если есть). В данной формуле µ_тр – коэффициент поправки, который предусматривает частичную теплоотдачу системы, рассчитанную на поддержание постоянной температуры в помещении. При этом размер поправки может колебаться в зависимости от того, как именно прокладывались трубы отопительной системы в помещении. В частности – при открытом методе – 0,9; в борозде стены – 0,5; вмурованные в бетонную стену – 1,8.

Источник: http://otoplenie-doma.org/raschet-teplovoj-energii-na-otoplenie.html

Тепловой расчёт системы отопления большинству представляется легким и не требующим особого внимания занятием. Огромное количество людей считают, что те же радиаторы нужно выбирать исходя из только площади помещения: 100 Вт на 1 м.кв. Всё просто. Но это и есть самое большое заблуждение. Нельзя ограничиваться такой формулой. Значение имеет толщина стен, их высота, материал и многое другое. Конечно, нужно выделить час-другой, чтобы получить нужные цифры, но это по силам каждому желающему.

Содержание

Исходные данные для проектирования системы отопления

Чтобы произвести расчет расхода тепла на отопление, нужен, во-первых, проект дома.

План дома позволяет получить практически все исходные данные, которые нужны для определения теплопотерь и нагрузки на отопительную систему

Он должен содержать внутренние и наружные размеры каждого помещения, окон, наружных дверных проёмов. Внутренние двери остаются без внимания, поскольку на тепловые потери они не оказывают никакого влияния.

Во-вторых, понадобятся данные о расположении дома по отношению к сторонам света и районе строительства – климатические условия в каждом регионе свои, и то, что подходит для Сочи, не может быть применено к Анадырю.

В-третьих, собираем информацию о составе и высоте наружных стен и материалах, из которых изготовлены пол (от помещения до земли) и потолок (от комнат и наружу).

После сбора всех данных можно приступать к работе. Расчет тепла на отопление можно выполнить по формулам за один-два часа. Можно, конечно, воспользоваться специальной программой от компании Valtec.

Для расчёта теплопотерь отапливаемых помещений, нагрузки на систему отопления и теплоотдачи от отопительных приборов в программу достаточно внести только исходные данные. Огромное количество функций делают её незаменимым помощником и прораба, и частного застройщика

Она значительно всё упрощает и позволяет получить все данные по тепловым потерям и гидравлическому расчету системы отопления.

Формулы для расчётов и справочные данные

Расчет тепловой нагрузки на отопление предполагает определение тепловых потерь(Тп) и мощности котла (Мк). Последняя рассчитывается по формуле:

• Мк – тепловая производительность системы отопления, кВт;
• Тп – тепловые потери дома;
• 1,2 – коэффициент запаса (составляет 20%).

Двадцатипроцентный коэффициент запаса позволяет учесть возможное падение давления в газопроводе в холодное время года и непредвиденные потери тепла (например, разбитое окно, некачественная теплоизоляция входных дверей или небывалые морозы). Он позволяет застраховаться от ряда неприятностей, а также даёт возможность широкого регулирования режима температур.

Как видно из этой формулы мощность котла напрямую зависит от теплопотерь. Они распределяются по дому не равномерно: на наружные стены приходится порядка 40% от общей величины, на окна – 20%, пол отдаёт 10%, крыша 10%. Оставшиеся 20% улетучиваются через двери, вентиляцию.

Плохо утеплённые стены и пол, холодные чердак, обычное остекление на окнах — всё это приводит к большим потерям тепла, а, следовательно, к увеличению нагрузки на систему отопления. При строительстве дома важно уделить внимание всем элементам, ведь даже непродуманная вентиляция в доме будет выпускать тепло на улицу

Материалы, из которых построен дом, оказывают самое непосредственное влияние на количество потерянного тепла. Поэтому при расчётах нужно проанализировать, из чего состоят и стены, и пол, и всё остальное.

В расчётах, чтобы учесть влияние каждого из этих факторов, используются соответствующие коэффициенты:

• К1 – тип окон;
• К2 – изоляция стен;
• К3 – соотношение площади пола и окон;
• К4 – минимальная температура на улице;
• К5 – количество наружных стен дома;
• К6 – этажность;
• К7 – высота помещения.

Для окон коэффициент потерь тепла составляет:

• обычное остекление – 1,27;
• двухкамерный стеклопакет – 1;
• трёхкамерный стеклопакет – 0,85.

Естественно, последний вариант сохранит тепло в доме намного лучше, чем два предыдущие.

Правильно выполненная изоляция стен является залогом не только долгой жизни дома, но и комфортной температуры в комнатах.  В зависимости от материала меняется и величина коэффициента:

• бетонные панели, блоки – 1,25-1,5;
• брёвна, брус – 1,25;
• кирпич (1,5 кирпича) – 1,5;
• кирпич (2,5 кирпича) – 1,1;
• пенобетон с повышенной теплоизоляцией – 1.

Чем больше площадь окон относительно пола, тем больше тепла теряет дом:

Источник: http://aqua-rmnt.com/otoplenie/raschety/teplovoj-raschet-sistemy-otopleniya.html

Смотрите также:

28 августа 2021 года

Расчет систем отопления в Саратове и Саратовской области

заказывая у нас монтаж отопления

01 Заказ проектирования энергоэффективной автономной системы отопления, тепловой расчет и подбор комплектующих. Весь комплекс услуг по подготовке к монтажу и профессиональная установка отопительного оборудования от компании «Теплотехника». Некоторые проблемы нельзя решить без организации системного и комплексного подхода, к этому разряду можно отнести отопление дома. Поэтому компания «Теплотехника» предлагает всем своим клиентам совокупный подход по решению нелегкой задачи, как рассчитать систему отопления для обогрева вашего дома и связано это с индивидуальными климатическими условиями, которые предстоит создать в данном помещении.

Как мы делаем тепловой расчет

02 Эффективность работы автономной системы отопления и горячего водоснабжения загородного дома или промышленного объекта целиком и полностью зависит от правильного выбора оборудования, подбираемого на основе проектной документации и тепловому расчету. Учет всех технических факторов позволяет обеспечить наиболее благоприятные условия для проживания и работы, а также минимизировать расходы на обслуживание и содержание здания. Тепловой расчет отопления призван определить суммарные теплозатраты помещения, которые необходимо восстановить для поддержания требуемого температурного режима. Расчет отопления будет отвечать всем вашим требованиям и нормам. Плюсы такого подхода, в том что вы можете еще на этапе согласования визуально ознакомиться с чертежами и внести необходимые корректировки.

Расчет который мы предоставляем своим клиентам перед началам работ по монтажу отопления, водоснабжения.

03 Подготовительный период проектирования системы отопления включает в себя сбор и обработку технической информации. Для максимально объективного проведения теплового расчета потребуется:

• Характеристика жилого, общественного или производственного объекта (назначение, размеры, этажность, материал стен и перекрытий, площадь дверных проемов и остекления).
• Требуемые тепловые и температурные режимы для расчета каждого отапливаемого помещения.
• Характеристики используемых утеплительных материалов.
• Планируемое количество точек разбора горячего водоснабжения.
• Число человек, проживающих или постоянно работающих в помещении.
• График работы промышленного предприятия или организации.
• Суточное и годовое изменение наружной температуры воздуха.

Для уточнения результатов теплового расчета может быть проведено тепловизионное обследование здания. Также могут потребоваться некоторые дополнительные сведения, зависящие от индивидуальных особенностей эксплуатации каждого конкретного помещения и используемого технологического оборудования.

04 При проведенном тепловом расчете и на его основе выбирается каждый отдельный элемент системы отопления – котел, радиаторы, трубы и др. Также будет рекомендована оптимальная схема разводки, позволяющая добиться максимальной эффективности отопительной сети при минимальных технологических и эксплуатационных затратах. Кроме того, тепловой расчет здания помогает определить количество топлива, необходимого для обогрева здания, и контролировать расходы на содержание объекта. В современных экономических условиях и при действующих расценках на энергоносители такая экономия никогда не будет лишней.

05 Проектирование системы отопления и расчет необходимой мощности используемого оборудования, при объективно существующих тепловых потерях здания, должны осуществляться грамотными специалистами. Все действия и технологические операции должны проводиться на основе проверенных расчетах и утвержденной методики. Заказать тепловой расчет отопления, а также задать все интересующие вопросы относительного автономных систем отопления и приобрести необходимое оборудование Вы можете в офисе компании «Теплотехника», обратившись по указанному адресу, телефону или e-mail.

Проектирование теплообменной системы земля – воздух | Геотермальная энергия

Если размеры системы EAHE известны, расчет скорости теплопередачи может быть выполнен либо с использованием метода логарифмической разницы температур (LMTD), либо метода ε –количество единиц передачи (NTU). В данной работе используется метод ε –NTU. Температура воздуха на выходе была определена с использованием эффективности EAHE ( ε ), которая является функцией количества единиц переноса (NTU).

Эффективность теплообменника и NTU

В теплообменнике земля – воздух для передачи тепла используется только воздух. Тепло выделяется или поглощается воздушными потоками через стенки трубы за счет конвекции и от стенок трубы к окружающей почве и наоборот за счет теплопроводности. Если предполагается, что контакт стенки трубы с землей идеальный, а проводимость почвы считается очень высокой по сравнению с поверхностным сопротивлением, то температуру стенки внутри трубы можно считать постоянной.Выражение NTU зависит от различных типов конфигураций потока в системе EAHE. В этой статье использовалось соотношение для испарителя или конденсатора (с постоянной температурой с одной стороны, т. Е. Стенки).

Общее количество тепла, передаваемого воздуху при прохождении через заглубленную трубу, определяется по формуле:

$$ {Q} _ {\ mathrm {h}} = \ dot {m} {C} _ {\ mathrm {p} } \ left ({T} _ {\ mathrm {out}} – {T} _ {\ mathrm {in}} \ right) $$

(3)

, где ṁ – массовый расход воздуха (кг / с), C _p – удельная теплоемкость воздуха (Дж / кг-К), T _out – температура воздуха на выходе из трубы EAHE (° C), а T _в – температура воздуха на входе в трубку EAHE (° C).

Из-за конвекции между стеной и воздухом передаваемое тепло также может быть выражено следующим образом:

$$ {Q} _ {\ mathrm {h}} = hA \ varDelta {T} _ {\ mathrm {lm} } $$

(4)

, где h – коэффициент конвективной теплопередачи (Вт / м ² -K), а A – площадь внутренней поверхности трубы (м ² ).

Средняя логарифмическая разница температур (Δ T _лм ) определяется по ( T _EUT = T _стена ):

$$ \ varDelta {T} _ {\ mathrm {lm}} = \ frac {T _ {\ mathrm {in}} – {T} _ {\ mathrm {out}}} {\ ln \ left [\ frac {\ left ({T} _ {\ mathrm {in}} – {T} _ {\ mathrm {wall}} \ right)} {\ left ({T} _ {\ mathrm {out} } – {T} _ {\ mathrm {wall}} \ right)} \ right]} $$

(5)

Температуру воздуха на выходе из трубы EAHE можно получить в экспоненциальной форме как функцию температуры стенки и температуры воздуха на входе, исключив Q _ч из ур. {- \ left (\ raisebox {1ex} {$ hA $} \! \ Left / \ ! \ raisebox {-1ex} {$ \ dot {m} {C} _ {\ mathrm {p}} $} \ right.{- \ mathrm {N} \ mathrm {T} \ mathrm {U}} $$

(9)

Эффективность теплообменника земля-воздух определяется безразмерной группой NTU. Изменение эффективности теплообменника земля-воздух в зависимости от количества передаточных единиц показано на рис. 2. Было замечено, что с увеличением значения NTU эффективность также увеличивается, но кривая быстро сглаживается. Относительный выигрыш в эффективности очень невелик после того, как значение NTU становится больше 3.Есть несколько способов построить теплообменник земля-воздух для получения заданного NTU и, следовательно, желаемой эффективности. Аналогичные результаты наблюдали Де Паэпе и Янссенс (2003).

Рис. 2

Эффективность теплообменника Земля – воздух в зависимости от количества передающих единиц

Влияние проектных параметров на NTU может быть изучено с точки зрения теплопередачи и падения давления. NTU состоит из трех параметров, а именно: коэффициента конвективной теплопередачи ( ч ), площади внутренней поверхности трубы ( A ) и массового расхода воздуха ( ṁ ), которые могут варьироваться.

Площадь внутренней поверхности трубы является функцией диаметра, D , и длины трубы EAHE, L , оба:

Коэффициент конвективной теплопередачи внутри трубы определяется как:

$$ h = \ frac {N _ {\ mathrm {u}} K} {D} $$

(11)

, где K – теплопроводность (Вт / м-К).

Чжан (2009) представил в своей докторской диссертации, что в традиционных системах теплообменников земля-воздух (ETAHE) типично наличие подземных каналов с диаметром 10 см h <40 см и длиной более 20 м. .Такие размеры означают отношение длин к гидравлическим диаметрам ( D _h ) имеют порядок величины 100. Гидравлический диаметр определяется как четырехкратное отношение площади поперечного сечения к периметру смачивания поперечного сечения.

$$ {D} _ {\ mathrm {h}} = \ frac {4A} {P} $$

(12)

, где A – площадь поперечного сечения, а P – смоченный периметр поперечного сечения

Гидравлический диаметр круглой трубы – это просто диаметр трубы.Поэтому разумно предположить, что воздушные потоки в основном полностью развиты в ЭПТО таких размеров, и адаптировать соответствующие эмпирические корреляции для расчета коэффициента конвективной теплопередачи (КТТ). Чтобы проверить это предположение, восемь чисел Нуссельта ( N _и ) корреляции, использованные в других исследованиях моделирования ETAHE (Arzano and Goswami 1997; Bojic et al. 1997, охлаждение и нагрев; Singh 1994; De Paepe and Janssens 2003; Hollmuller 2003; Sodha et al.1994; Benkert and Heidt 1997). Поскольку все корреляции были получены для полностью развитого турбулентного воздушного потока, в идеале ожидается, что они дадут аналогичные значения для тех же рабочих условий. Вариация числа Нуссельта относительно числа Рейнольдса для типичной конструкции обычного ETAHE была рассчитана с использованием всех восьми корреляций для расчета CHTC, и между результатами восьми корреляций наблюдались очень большие различия. Это может быть связано с различными экспериментальными условиями, которые были приняты для получения корреляций, например, шероховатость поверхности экспериментальных каналов.Большие расхождения указывают на то, что необходимо выбрать подходящую корреляцию, если какая-либо из существующих моделей используется для моделирования производительности системы EAHE.

Система EAHE, анализируемая в этой статье, состоит из цилиндрических труб с внутренним диаметром 0,1016 м, изготовленных из ПВХ, с общей длиной заглубления 19,228 м. Предполагая, что внутренняя поверхность труб из ПВХ, используемых в системе EAHE, гладкая, N Корреляции _и , приведенные Де и Янссенсом (2003), могут использоваться для моделирования производительности системы. {- 2} $$

(14)

Если 2300 ≤ R _e <5 × 10 ⁶ и 0.5 <-пол. _r <10 ⁶

Число Рейнольдса связано со средней скоростью и диаметром воздуха:

$$ {R} _ {\ mathrm {e}} = \ frac {\ rho {v} _ {\ mathrm {a}} D} {\ mu} $$

(15)

, где v _a – скорость воздуха в трубе (м / с), D – диаметр трубы (м) и μ – динамическая вязкость воздуха (кг / м-с).

Число Прандтля определяется по формуле:

$$ {P} _r = \ frac {\ mu {c} _ {\ mathrm {p}}} {K} $$

(16)

где c _p – удельная теплоемкость воздуха (Дж / кг-К)

Системы воздушного отопления

Системы воздушного отопления могут быть экономически эффективными, если их можно сделать простыми или если их можно комбинировать с системой вентиляции. Но – имейте в виду, что из-за низкой удельной теплоемкости воздуха использование воздуха для обогрева очень ограничено.Для больших тепловых нагрузок требуются большие объемы воздуха, что приводит к появлению огромных размеров воздуховодов и вентиляторов. Транспортировка огромных объемов воздуха требует много энергии.

Требуемый объем воздуха в системе воздушного отопления

Требуемый расход воздуха в системе воздушного отопления можно рассчитать как

L = Q / (c _p ρ (t _h – t _r )) (1)

где

L = расход воздуха (м ³ / с)

Q = потери тепла, покрываемые системой воздушного отопления (кВт)

c _p = удельная теплоемкость воздуха – 1.005 (кДж / кг ^o C)

ρ = плотность воздуха – 1,2 (кг / м ³ )

t _h = температура нагревающего воздуха ( ^o C)

t _r = комнатная температура ( ^o C)

Как показывает опыт, температура подачи воздуха для отопления должна находиться в диапазоне 40-50 ^o C . Расход воздуха должен быть в пределах от 1 до от объема помещения.

Уравнение (1) в британских единицах:

L = Q / (1.08 (t _h – t _r )) (2)

где

Q = тепло (btu / hr)

L = объем воздуха (cfm)

t _ч = температура нагреваемого воздуха ( ^o F)

t _r = комнатная температура ( ^o F)

Онлайн-калькулятор нагрева воздуха

Нагрев воздуха – повышение температуры Диаграмма

Приведенные ниже диаграммы рассчитаны на основе приведенных выше уравнений и могут использоваться для оценки количества тепла, необходимого для повышения температуры в воздушных потоках.

Единицы СИ –

кВт, м ³ / с и ^o C

Имперские единицы –

БТЕ / ч, куб.футы / мин и ^o F

1 м ³ / с = 3600 м3 / ч = 35,32 футов ³ / с = 2118,9 футов ³ / мин (куб. футов в минуту)

1 кВт (кДж / с) = 859,9 ккал / ч = 3413 БТЕ / h

T ( ^o C) = 5/9 [T ( ^o F) – 32]

Пример – Отопление одной комнаты воздухом

Здание с большой комнатой с обогревом потери 20 кВт нагревается воздухом с максимальной температурой 50 ^o C .Температура в помещении 20 ^o C . Требуемый расход воздуха можно рассчитать как

L = (20 кВт) / ((1,005 кДж / кг ^o C) (1,2 кг / м ³ ) ((50 ^o C) – ( 20 ^o C)))

= 0,55 м ³ / с

Требуемый расход воздуха от электропечи – имперские единицы

Требуемый расход воздуха от электрической печи можно выразить в британских единицах как

L _{кубических футов в минуту} = P _w 3.42 / 1.08 dt (3)

где

L _{куб. Футов в минуту} = требуемый расход воздуха (куб. Футов в минуту)

P _Вт = электрическая мощность

dt = разница температур ( ^o F)

Расчет тепловой нагрузки – приток тепла для расчета размеров кондиционера

W.Tombling Ltd. Wembley House Dozens Bank West Pinchbeck Spalding Lincolnshire PE11 3ND UK Телефон +44 (0) 1775 640 049 Факс +44 (0) 1775 9402000 Эл. [email protected]

Вы здесь: – главная > индекс охлаждения > индекс кондиционирования > определение необходимого размера кондиционера Здание или помещение получает тепло от многих источников.Внутри пассажиров, компьютеры, копировальные аппараты, оборудование и освещение выделяют тепло. Теплый воздух от наружу проникает через открытые двери и окна, или как “утечка” через состав. Однако самым большим источником тепла является солнечное излучение от солнца, бить по крыше и стенам, проливать через окна, нагревать внутренние поверхности. Сумма всего тепла источников известен как приток тепла (или тепловая нагрузка) здания и выражается либо в БТЕ (Британские тепловые единицы) или кВт, (киловатт). Чтобы кондиционер охладил комнату или здание, его мощность должна быть больше, чем приток тепла. это перед покупкой кондиционера важно выполнить расчет тепловой нагрузки, чтобы убедиться в этом. достаточно большой для предполагаемого применения. Расчет тепловой нагрузки Есть несколько разных методов расчета тепла. нагрузка на заданную площадь: Быстрый расчет для офисов Для офисов со средней изоляцией и освещением 2/3 жильцов, 3/4 персональных компьютеров и копировальный аппарат, следующие расчетов хватит: Тепловая нагрузка (БТЕ) ​​= Длина (фут.) x Ширина (фут) x Высота (фут) x 4 Тепловая нагрузка (БТЕ) ​​= Длина (м) x Ширина (м) x Высота (м) x 141 За каждого дополнительного пассажира добавьте 500 БТЕ. При наличии дополнительных значительных источников тепла для например, окна от пола до потолка, выходящие на южную сторону, или оборудование, которое производит много тепла, вышеуказанный метод занижает тепловую нагрузку. В этом случае Вместо этого следует использовать следующий метод. Более точный расчет тепловой нагрузки для любого типа помещения или здания Тепловыделение помещения или здания зависит от: Размер охлаждаемой зоны Размер и положение окон, а также наличие затенения Количество людей Тепло, выделяемое оборудованием и механизмами Тепло, выделяемое освещением Путем расчета тепловыделения от каждого отдельного предмета и сложив их вместе, можно определить точное значение тепловой нагрузки. Шаг первый Вычислите площадь охлаждаемого пространства в квадратных футах и ​​умножьте на 31,25 . Площадь БТЕ = длина (фут) x ширина (фут) x 31,25 Шаг второй Рассчитайте приток тепла через окна. Если окна не затенены, умножьте результат на 1,4 Северное окно BTU = Площадь окон, выходящих на север (кв.м.) x 164 Если нет затенения, северное окно BTU = Северное окно BTU x 1,4 Южное окно BTU = Площадь окон, выходящих на южную сторону (кв.м.кв.) x 868 Если затенение отсутствует, Южное окно BTU = Южное окно BTU x 1,4 Сложите результаты вместе. Общее окно BTU = северное окно + южное окно Шаг третий Подсчитайте тепло, выделяемое жителями, из расчета 600 БТЕ на человека. Житель БТЕ = количество человек x 600 Шаг четвертый Рассчитайте количество тепла, выделяемого каждым элементом оборудования – копировальными аппаратами, компьютерами, печами и т. Д. Найдите мощность в ваттах для каждого предмета, сложите их и умножьте на 3.4 BTU оборудования = общая мощность оборудования x 3,4 Шаг пятый Рассчитайте количество тепла, выделяемого освещением. Найдите общую мощность для всего освещения и умножить на 4,25 BTU освещения = общая мощность освещения x 4,25 Шаг шестой Сложите вышеперечисленное, чтобы найти общую тепловую нагрузку. Общая тепловая нагрузка БТЕ = Площадь БТЕ + Общее окно БТЕ + Житель БТЕ + Оборудование БТЕ + Освещение БТЕ Шаг седьмой Разделите тепловую нагрузку на холодопроизводительность кондиционера в БТЕ, чтобы определить, сколько кондиционеров нужно. Требуемое количество кондиционеров = Общая тепловая нагрузка БТЕ / Холодопроизводительность БТЕ Онлайн-калькулятор тепловыделения Может показаться, что вычисление размера необходимого кондиционера вручную сложная задача. Чтобы упростить процесс, мы создали онлайн-калькулятор, чтобы получить к нему доступ, щелкните изображение калькулятора напротив. Заявление об отказе от ответственности. Если у вас есть сомнения по поводу размера кондиционера требуется, вам следует обратиться к надежному инженеру по кондиционированию воздуха. Указанные выше методы расчета упрощены; такие факторы поскольку уровни изоляции и конструкция здания не учитывались. Над следует рассматривать только как приблизительный метод расчета. В. Томблинг Ltd. не принимает на себя никаких обязательств или претензий, связанных с их использованием. Вы здесь: – главная > индекс охлаждения > индекс кондиционирования > определение необходимого размера кондиционера Если вы нашли эту страницу полезной, найдите время , чтобы рассказать о ней другу или коллеге. Авторское право 2003/6, W. Tombling Ltd.

(PDF) Расчет теплопередачи в печах

Расчет теплопередачи в печах Глава | 5 169

Здесь мы хотели бы повторить, что из-за сложности процесса передачи тепла печи

одной теории недостаточно для расчета; вместо этого необходимы эмпирические

или полуэмпирические уравнения теплопередачи, основанные на большом количестве

экспериментальных данных.Хотя структуры поверхностей нагрева различаются, расчет теплопередачи конвективных поверхностей нагрева включает только теплопередачу и передачу массы

без учета химической реакции. Эти процессы происходят за

прохода потока, поэтому расчет теплопередачи достаточно прост, а расчет

аналогичен на всех стадиях нагрева поверхности. Это обсуждалось вкратце

в Разделе 5.4 – чтобы предоставить более подробную информацию, методы теплового расчета для котлов

подробно обсуждаются ниже.

5.6.2 Методы тепловых расчетов котлов

Проектирование котла – это первый этап производства котла. Как упоминалось выше,

определяет общие характеристики и качество продукта. Котлы

следует проектировать так, чтобы они были небольшими по объему, легкими, простыми по конструкции, удобными, эффективными,

и качественными. Режим котла должен быть определен в первую очередь для нового котла,

, а затем структура и размер каждого компонента. Конструкция

должна быть ориентирована на безопасность и надежность, передовые технологии, низкий расход металла, удобство при изготовлении и установке и высокую эффективность экономии топлива.Подписавшие De-

должны провести исчерпывающее исследование и интегрировать все связанные теории

и практические знания рабочих процессов, а затем рассчитать и сравнить

всех доступных технологий. Одним из наиболее важных расчетов при проектировании котла

является тепловой расчет всего котла (включая определение конструкции

и размеров всех поверхностей нагрева в соответствии с заданной технологией и ожидаемых параметров тепловых характеристик

), называемый «расчетным расчетом» для новый котел

, о чем говорилось выше.

Расчетный расчет выполняется при номинальной нагрузке котла, и рассчитывается

в следующем пошаговом процессе:

1. Определите исходные данные.

2. Рассчитайте количество воздуха, количество газа и энтальпию сгорания.

3. Рассчитайте тепловой баланс, чтобы определить каждый элемент потерь тепла, и рассчитайте соответственно КПД котла и расход топлива.

4. В направлении потока газа рассчитайте по очереди каждую ступень поверхности нагрева

от печи до задней части.

5. Обобщите и сведите в таблицу необходимые данные для всего котлоагрегата.

После определения конструкции / размера котла тепловые характеристики

могут быть рассчитаны при других нерасчетных условиях (например, изменение нагрузки, изменение

горения, изменение температуры питательной воды) для проверочного расчета.

Определите температуру выхлопных газов uex и температуру горячего воздуха (при использовании подогревателя воздуха

), затем рассчитайте теплопотери выхлопных газов, эффективность котла,

и расход топлива для каждой поверхности нагрева по очереди.При расчете

вручную, если расчетная температура выхлопных газов отличается от предполагаемой

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, 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 много 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, которыми солнечное тепло может достигать внутренних помещений – 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 теплопроводностью 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, связанных с потоотделением (потоотделением).

Учтите, что тепловое воздействие 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 транспортных средств 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 свести к минимуму 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 данной области 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, который дает 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. Основываясь на этих расчетах, 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 выполнения расчетов 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 выполняет 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 есть большая площадь 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.

Как рассчитать коэффициент теплопередачи теплового насоса

Вы, наверное, слышали, что геотермальные тепловые насосы являются наиболее эффективным способом обогрева и охлаждения вашего дома. Но что эта фраза на самом деле означает для вашего дома и ваших счетов за отопление? Что означает энергоэффективность? Как это измеряется? Как рассчитывается? Что такое тепловой насос COP? Это то, что мы собираемся рассмотреть сегодня.

Эффективность – это количество энергии, которое вы получаете от устройства, по сравнению с тем, сколько энергии вы вкладываете в его работу. Печь с КПД 97% возвращает 97% энергии, которую вы вкладываете в нее, в виде тепла для вашего дома, остальные 3% теряются в дымоходе. Поскольку у электрического плинтуса нет дымохода, 100% энергии, поступающей внутрь, остается в вашем доме в виде тепла. Чем выше эффективность вашей системы, тем меньше ваши счета за отопление.

Продолжайте читать, чтобы узнать об эффективности геотермального теплового насоса, о том, как ее рассчитать, и о том, что это означает для ваших счетов за отопление.

Расчет вашего геотермального теплового насоса COP

Эффективность геотермального теплового насоса традиционно измеряется с помощью коэффициента, называемого «КПД» (COP). КПД геотермального теплового насоса – это отношение мощности нагрева или охлаждения к энергии, потребляемой для работы машины. Высокий КПД, превышающий 1,0, означает, что ваш тепловой насос работает очень эффективно, а ваши счета за отопление будут низкими. Тепловой насос – единственное устройство для обогрева и охлаждения, у которого КПД превышает 1,0.

Давайте подробнее рассмотрим, как рассчитать КПД теплового насоса.

Расчет коэффициента полезного действия

Во-первых, вам понадобятся две вещи:

1. Энергия на выходе или ожидаемая мощность теплового насоса.
2. Energy In, или сколько энергии требуется для работы теплового насоса.

Используя эти два значения, мы можем завершить приведенную ниже формулу:

В этой формуле выходная энергия – это мощность теплового насоса в британских тепловых единицах в час, а входящая энергия – это энергия, необходимая для работы теплового насоса, измеряемая в ваттах.

Давайте сделаем пример расчета с использованием нашего стандартного четырехтонного теплового насоса вода-воздух.Вся необходимая информация доступна в руководстве к этому тепловому насосу, которое находится на странице продукта серии R. Необходимые нам данные находятся на странице 35 руководства.

Четырехтонный тепловой насос вода-воздух, работающий в режиме нагрева на замкнутом контуре заземления, имеет производительность 35900 БТЕ / час, когда компрессор работает на стадии 2. Первое, что нам нужно сделать, это преобразовать выходную мощность БТЕ / час. в ватты. Одна британская тепловая единица / час равна 0,293 Вт.

35900 БТЕ / час x 0,293 = 10518 Вт

Теперь у нас есть часть формулы «выход энергии» в ваттах, и из руководства мы видим, что тепловой насос потребляет 2700 ватт для работы.Это «входящая энергия» в формуле COP.

Теперь мы можем включить это в расчет: COP = выходная энергия / энергия в

КОП = 10 518/2700 = 3,89

По нашим расчетам, тепловой насос вода-воздух мощностью четыре тонны, работающий в режиме отопления на ступени 2, будет иметь КПД 3,89. Это означает, что на каждый ватт электроэнергии, использованной для работы этой машины; вы получите 3,89 Вт тепловой энергии от теплового насоса. Дополнительный выход – это свободная энергия, полученная тепловым насосом из контура заземления.С точки зрения упомянутой выше эффективности, четырехтонный тепловой насос серии R имеет КПД 389% при нагреве на ступени 2.

Коэффициент полезного действия и счета за отопление вашего дома

По сравнению с электрическим плинтусом или масляной печью, геотермальная энергия очень и очень эффективна. Высокий КПД означает, что ваши счета за отопление будут ниже, но насколько меньше?

Мы составили таблицу, в которой сравнивается эффективность электрического обогрева плинтуса, геотермального отопления и теплового насоса воздух-вода, а также их влияние на ваши счета за отопление:

	Электрический плинтус	Воздушный тепловой насос	Геотермальный тепловой насос
COP	1.00	2,92	3,89
КПД	100%	292%	389%
Годовое потребление электроэнергии	4000 долларов	1369 долларов	1028 долларов

Коэффициент полезного действия и изменение условий

COP вашего теплового насоса изменяется в зависимости от условий эксплуатации. Вот несколько факторов, которые повлияют на эффективный COP вашего теплового насоса:

Будь то сезон отопления или охлаждения

Поскольку мощность теплового насоса изменяется в режиме охлаждения, изменяется и COP.Если вы посмотрите наши руководства, мы рассчитаем отдельные COP для каждого теплового насоса как в режиме нагрева (COPh), так и в режиме охлаждения (COPc), чтобы учесть эту разницу.

Находится ли тепловой насос на первой или второй ступени

Все тепловые насосы Nordic имеют двухступенчатые спиральные компрессоры, которые позволяют тепловому насосу изменять свою мощность в зависимости от потребностей в обогреве или охлаждении. Поскольку мощность изменяется в зависимости от того, на какой ступени работает тепловой насос, формула изменяется, как и результирующий COP.В наших руководствах это учитывается, и мы рассчитываем отдельные COP для каждого этапа.

Например, четырехтонный тепловой насос вода-воздух, который мы рассмотрели выше, имеет КПД 4,10 на ступени 1 и 3,89 на ступени 2 в режиме нагрева по замкнутому контуру. Вы можете оценить средний COP, сложив эти два вместе и разделив на два:

(4,20 + 3,89) / 2 = 4,05

Индивидуальные условия эксплуатации

Существует множество индивидуальных условий эксплуатации, которые влияют на фактический КПД вашего теплового насоса.Такие переменные, как температура вашего контура заземления, температура буферного резервуара (если вы используете теплый пол) и то, работаете ли вы в открытом или закрытом контуре, – все это влияет на фактический КПД вашего теплового насоса.

К счастью, все эти переменные будут иметь минимальное влияние на фактическую производительность вашего теплового насоса, и вы можете полагаться на значения COP, указанные в наших руководствах по тепловому насосу, в качестве основы для того, как ваша система будет работать при правильной установке или при правильной установке. в приведенном выше примере вы можете рассчитать это самостоятельно!

Ищете дополнительную информацию о том, как геотермальное отопление может снизить счета за коммунальные услуги в вашем доме до 75%? Загрузите нашу бесплатную электронную книгу: «Геотермальная энергия: постоянство, удобство и экономичность».

Фото:

Оценка вкладов солнечной тепловой энергии – Оптимизация интегрированных схем централизованного теплоснабжения на основе биомассы и солнечной энергии

оценка вклада солнечной тепловой энергии

solar_calculator.xlsx
Размер файла:	176 kb
Тип файла:	xlsx

Загрузить файл

---

Для оценки вклада солнечного теплового коллектора в потребности в отоплении был создан инструмент, который можно использовать либо вместе с инструментом поддержки принятия решений по биомассе Carbon Trust, либо как отдельный инструмент.Важно, чтобы он, как и Инструмент поддержки принятия решений о биомассе, имел широкую применимость. Однако это оказалось трудным, поскольку вклад солнечного коллектора в отопление зависит от большого количества факторов.

Выходная мощность солнечного теплового коллектора может быть смоделирована в установившемся режиме с помощью уравнения:

Где,

Это уравнение широко используется как при тестировании, так и при моделировании солнечных тепловых коллекторов [1].Однако, поскольку это уравнение установившегося состояния, для точного определения выходной мощности коллектора в течение определенного периода времени необходимо выполнить динамическое моделирование с достаточно малыми временными шагами. Чтобы обеспечить широкую применимость результатов, необходимо было бы провести большое количество симуляций, в которых учитывались бы все переменные, которые влияют на выходную мощность коллектора, то есть в различных местах и ​​с различными профилями тепловой нагрузки. Было сочтено, что эта задача будет невыполнима в рамках проекта, поэтому было предпринято поиск альтернативного решения.

Процедура SAP

После обзора существующей литературы по этому вопросу было обнаружено, что Стандартная процедура государственной оценки энергетического рейтинга жилых помещений, издание 2012 г. (SAP 2012) [2] содержит набор уравнений, которые может использоваться для приблизительного определения доли солнечной тепловой энергии в горячей воде для бытового потребления для всех мест в Великобритании и для ряда различных конфигураций систем отопления. Хотя в первую очередь они предназначены для расчета энергоэффективности жилищ, расчеты солнечной тепловой энергии в данной публикации обеспечивают достаточно надежный метод оценки того, какой процент потребности в отоплении может быть удовлетворен данной конфигурацией солнечной тепловой системы и для данной тепловой нагрузки.В публикации также подробно описаны расчеты, которые могут быть использованы для оценки потребности в отоплении для жилища, когда фактическая потребность в отоплении неизвестна – было сочтено, что эти расчеты могут оказаться полезными для обеспечения инструмента с функцией, аналогичной Решению по биомассе. Встроенный калькулятор спроса Support Tool.

Таким образом, эти уравнения были выбраны как те, на которых будет основан солнечный тепловой калькулятор. Полная информация об уравнениях выглядит следующим образом.

Расчет энергии

Общее уравнение, которое используется для определения вклада солнечной энергии в горячее водоснабжение:

Где,

Площадь апертуры и коэффициент полезного действия коллектора с нулевыми потерями обычно можно найти в паспорте производителя. Процедура, используемая для расчета каждого из других членов, рассматривается ниже.

Общее солнечное излучение на коллекторе, S

Общее солнечное излучение на коллекторе рассчитывается по формуле Уравнение 3 .2.

S (orient, p, m) вычисляется из Уравнение 4 .

Где Shm – горизонтальный солнечный поток в единицах Вт / м2, взятый из таблицы U3, а Rh-inc (orient, p, m) – поправочный коэффициент, используемый для преобразования горизонтального солнечного потока (Shm) в вертикальный или наклонный солнечный поток. в месяц (м) для заданной ориентации (ориентирования) и наклона (р).
Rh-inc (orient, p, m) вычисляется по уравнению .

Где,

A, B и C зависят от ориентации и наклона коллектора в соответствии с уравнением , уравнением 6, , , уравнением 7, и , уравнением 8, , соответственно.

Константы используются для корректировки ориентации коллектора и взяты из Таблица U5 .

Коэффициент затенения, Zpanel

Этот коэффициент учитывает любые окружающие препятствия, которые могут уменьшить количество доступного солнечного излучения, падающего на панель. Это может быть вызвано, например, окружающими зданиями или высокими деревьями. В случае панелей, установленных на уровне земли, уровень затенения, вероятно, повлияет на производительность коллектора.Однако для панелей, установленных на крышах, уровень затенения, вероятно, будет незначительным.

Коэффициент затенения панели определяется из Таблица h3 .

Коэффициент использования, UF

Коэффициент использования – это процент доступной солнечной энергии, которая фактически используется системой. Его значение зависит от ряда факторов, но для целей этого расчета оно было обобщено как зависящее исключительно от отношения доступной солнечной энергии к тепловой нагрузке.Отношение показано на рисунке , рисунок 1 .

Коэффициент использования рассчитывается по формуле Уравнение 9 .

Где H8 – отношение годовой доступной солнечной энергии к годовой тепловой нагрузке, рассчитанное по формуле Уравнение 10 .

S рассчитывается из Уравнение 11 .

Коэффициент полезного действия коллектора, f1

Коэффициент полезного действия коллектора используется для учета тепловых потерь, происходящих от коллектора.Он рассчитывается следующим образом.

Где,

Некоторые типичные значения каждого из этих параметров для двух основных типов солнечных коллекторов подробно описаны в Таблица 1 , а взаимосвязь между каждым из параметров показана на Рисунок 2 .

Коэффициент объема накопления солнечной энергии, f2

Коэффициент объема накопления солнечной энергии рассчитывается по формуле Уравнение 14 .

Где Veff – эффективный объем накопления солнечной энергии, а Vd – среднесуточная потребность в горячей воде в литрах.

Veff рассчитывается по уравнению .

Где Vc – общий объем накопителя горячей воды, а Vs – объем накопителя горячей воды, используемого для солнечного коллектора, то есть объем водонагревателя, занимаемый теплообменником солнечного коллектора.

Примечание: если используется специальный резервуар для хранения солнечной энергии, отдельный от основного накопителя горячей воды, Veff = Vs.

Взаимосвязь между Veff / Vd и коэффициентом объема хранилища f2 можно увидеть на Рис. 3 .

Финансовые затраты

Чтобы придать инструменту некоторый уровень функциональности, подобный инструменту поддержки принятия решений по биомассе, был создан финансовый модуль, который позволил бы пользователю быстро оценить стоимость энергии, производимой солнечным коллектором. Модуль позволяет пользователю вводить стоимость системы, стоимость установки, предполагаемую стоимость годового обслуживания и ожидаемый срок службы системы.Стоимость энергии, производимой системой, затем рассчитывается по формуле Уравнение 16 .

Где S – общая стоимость системы, I – стоимость установки, M – расчетная годовая стоимость обслуживания, L – ожидаемый срок службы системы, а Qs – годовой вклад солнечной энергии в потребности в отоплении, рассчитанный с помощью инструмента. Пользователь также может ввести тариф стимулирования возобновляемого тепла, на который система имеет право, чтобы инструмент мог рассчитать стоимость энергии, производимой системой, с учетом оплаты RHI.

Ежемесячные расчеты

Несмотря на то, что расчеты, подробно описанные в публикации, предназначены для всего года, очень желательно знать, какими будут взносы за каждый месяц года. Это позволит пользователю указать конфигурацию системы, которая гарантирует, что он сможет на 100% удовлетворить свои потребности в горячей воде в летние месяцы. Если система способна удовлетворить 100% потребности в горячей воде летом, то можно будет отключить систему отопления на биомассе на эти месяцы, максимизируя экономию топлива и гарантируя, что она не будет работать при низкой нагрузке и таким образом низкая эффективность.

К сожалению, введение этой функции в инструмент происходит за счет точности – в SAP 2012 явно указано, что расчеты не столь точны, если они выполняются за периоды времени короче одного года. Тем не менее, было сочтено, что добавление этой функции было бы целесообразным, поскольку сразу должно было быть ясно, способна ли данная система выдерживать требуемую нагрузку или нет.

Ограничения и допущения

Основным ограничением инструмента является то, что расчеты, изложенные в SAP 2012, предназначены для использования при расчете доли солнечной энергии в горячей воде для бытового потребления.Поэтому неизвестно, являются ли результаты расчетов такими же точными в применении к комбинированным системам, которые обеспечивают отопление как помещений, так и воды. Однако предполагалось, что точность расчетов остается приемлемой для этой увеличенной нагрузки.

Еще одно ограничение состоит в том, что для обеспечения широкой применимости расчетов значения радиации являются средними дневными значениями для каждого месяца в году. Очевидно, будут дни, когда доступное солнечное излучение и, следовательно, вклад солнечной тепловой энергии будет выше или ниже этого среднего значения.Однако предполагалось, что в расчетах это уже учтено с учетом коэффициента объема накопления солнечной энергии – это указывает на то, что большая часть спроса будет удовлетворена, поскольку эффективный объем накопления солнечной энергии увеличивается по сравнению с горячей водой. спроса, что означает, что потребность может быть удовлетворена за счет накопленной горячей воды. Это можно увидеть на Рисунок 3 .

Использование в качестве инструмента

Основное использование солнечного теплового калькулятора – прогнозирование годового вклада солнечной тепловой энергии в потребности в отоплении.Затем эту информацию можно использовать для общего технико-экономического обоснования. Таким образом, он в первую очередь предназначен для использования в качестве помощи при принятии решений.

Другим предполагаемым применением этого инструмента является определение размеров солнечных тепловых систем, чтобы гарантировать, что они могут удовлетворить 100% летних потребностей в горячей воде, что позволяет отключить систему биомассы в течение этого периода, чтобы экономия топлива и максимальная эффективность. Однако точность этой функции инструмента ограничена, и инструмент не предназначен для использования в качестве инструмента проектирования.Его основная цель в этом отношении – также помощь в принятии решений, поскольку должно быть сразу ясно, подходит ли предлагаемая система.

ссылки

[1] Б. Перерс и К. Бейлз, «Модель солнечного коллектора для моделирования и тестирования системы TRNSYS – отчет IEA SHC Task 26», 2002 г. [онлайн].