расчет часовых и годовых показателей
Содержание статьи:
Как оптимизировать затраты на отопление? Эта задача решается только комплексным подходом, учитывающим все параметры системы, здания и климатические особенности региона. При этом важнейшей составляющей является тепловая нагрузка на отопление: расчет часовых и годовых показателей входят в систему вычислений КПД системы.
Зачем нужно знать этот параметр
Распределение тепловых потерь в доме
Что же представляет собой расчет тепловой нагрузки на отопление? Он определяет оптимальное количество тепловой энергии для каждого помещения и здания в целом. Переменными величинами являются мощность отопительного оборудования – котла, радиаторов и трубопроводов. Также учитываются тепловые потери дома.
В идеале тепловая мощность отопительной системы должна компенсировать все тепловые потери и при этом поддерживать комфортный уровень температуры. Поэтому прежде чем выполнить расчет годовой нагрузки на отопление, нужно определиться с основными факторами, влияющими на нее:
- Характеристика конструктивных элементов дома.
Наружные стены, окна, двери, вентиляционная система сказываются на уровне тепловых потерь; - Размеры дома. Логично предположить, что чем больше помещение – тем интенсивнее должна работать система отопления. Немаловажным фактором при этом является не только общий объем каждой комнаты, но и площадь наружных стен и оконных конструкций;
- Климат в регионе. При относительно небольших снижениях температуры на улице нужно малое количество энергии для компенсации тепловых потерь. Т.е. максимальная часовая нагрузка на отопление напрямую зависит от степени снижения температуры в определенный период времени и среднегодовое значение для отопительного сезона.
Наружные стены, окна, двери, вентиляционная система сказываются на уровне тепловых потерь;Учитывая эти факторы составляется оптимальный тепловой режим работы системы отопления. Резюмируя все вышесказанное можно сказать, что определение тепловой нагрузки на отопление необходимо для уменьшения расхода энергоносителя и соблюдения оптимального уровня нагрева в помещениях дома.
Для расчета оптимальной нагрузки на отопление по укрупненным показателям нужно знать точный объем здания.
Важно помнить, что эта методика разрабатывалась для больших сооружений, поэтому погрешность вычислений будет велика.Выбор методики расчета
Санитарно-эпидемиологические требования для жилых домов
Перед тем, как выполнить расчет нагрузки на отопление по укрупненным показателям или с более высокой точностью необходимо узнать рекомендуемые температурные режимы для жилого здания.
Во время расчета характеристик отопления нужно руководствоваться нормами СанПиН 2.1.2.2645-10. Исходя из данных таблицы, в каждой комнате дома необходимо обеспечить оптимальный температурный режим работы отопления.
Методики, по которым осуществляется расчет часовой нагрузки на отопление, могут иметь различную степень точности. В некоторых случаях рекомендуется использовать достаточно сложные вычисления, в результате чего погрешность будет минимальна. Если же оптимизация затрат на энергоносители не является приоритетной задачей при проектировании отопления – можно применять менее точные схемы.
Во время расчета почасовой нагрузки на отопление нужно учитывать суточную смену уличной температуры. Для улучшения точности вычисления нужно знать технические характеристики здания.
Простые способы вычисления тепловой нагрузки
Любой расчет тепловой нагрузки нужен для оптимизации параметров системы отопления или улучшения теплоизоляционных характеристик дома. После его выполнения выбираются определенные способы регулирования тепловой нагрузки отопления. Рассмотрим нетрудоемкие методики вычисления этого параметра системы отопления.
Зависимость мощности отопления от площади
Таблица поправочных коэффициентов для различных климатических зон России
Для дома со стандартными размерами комнат, высотой потолков и хорошей теплоизоляцией можно применить известное соотношение площади помещения к требуемой тепловой мощности. В таком случае на 10 м² потребуется генерировать 1 кВт тепла. К полученному результату нужно применить поправочный коэффициент, зависящий от климатической зоны.
Предположим, что дом находится в Московской области. Его общая площадь составлять 150 м². В таком случае часовая тепловая нагрузка на отопление будет равна:
15*1=15 кВт/час
Главным недостатком этого метода является большая погрешность. Расчет не учитывает изменение погодных факторов, а также особенности здания – сопротивление теплопередачи стен, окон. Поэтому на практике его использовать не рекомендуется.
Укрупненный расчет тепловой нагрузки здания
Укрупненный расчет нагрузки на отопление характеризуется более точными результатами. Изначально он применялся для предварительного расчета этого параметра при невозможности определить точные характеристики здания. Общая формула для определения тепловой нагрузки на отопление представлена ниже:
Где q° – удельная тепловая характеристика строения. Значения нужно брать из соответствующей таблицы, а – поправочный коэффициент, о котором говорилось выше, Vн – наружный объем строения, м³, Tвн и Tнро – значения температуры внутри дома и на улице.
Таблица удельных тепловых характеристик зданий
Предположим, что необходимо рассчитать максимальную часовую нагрузку на отопление в доме с объемом по наружным стенам 480 м³ (площадь 160 м², двухэтажный дом). В этом случае тепловая характеристика будет равна 0,49 Вт/м³*С. Поправочный коэффициент а = 1 (для Московской области). Оптимальная температура внутри жилого помещения (Твн ) должна составлять +22°С. Температура на улице при этом будет равна -15°С. Воспользуемся формулой для расчета часовой нагрузки на отопление:
Q=0.49*1*480(22+15)= 9,408 кВт
По сравнению с предыдущим расчетом полученная величина меньше. Однако она учитывает важные факторы – температуру внутри помещения, на улице, общий объем здания. Подобные вычисления можно сделать для каждой комнаты. Методика расчета нагрузки на отопление по укрупненным показателям дает возможность определить оптимальную мощность для каждого радиатора в отдельно взятом помещении. Для более точного вычисления нужно знать среднетемпературные значения для конкретного региона.
Такой метод расчета можно применять для вычисления часовой тепловой нагрузки на отопление. Но полученные результаты не дадут оптимально точную величину тепловых потерь здания.
Точные расчеты тепловой нагрузки
Значение теплопроводности и сопротивление теплопередачи для строительных материалов
Но все же этот расчет оптимальной тепловой нагрузки на отопление не дает требуемую точность вычисления. Он не учитывает важнейший параметр – характеристики здания. Главной из них является сопротивление теплопередачи материал изготовления отдельных элементов дома – стен, окон, потолка и пола. Именно они определяют степень сохранения тепловой энергии, полученной от теплоносителя системы отопления.
Что же такое сопротивление теплопередачи (R)? Это величина, обратная теплопроводности (λ) – возможности структуры материала передавать тепловую энергию. Т.е. чем больше значение теплопроводности – тем выше тепловые потери.
R=d/λ
Расчет по стенам и окнам
Сопротивление теплопередачи стен жилых зданий
Существуют нормированные значения сопротивления теплопередачи стен, которые напрямую зависят от региона, где расположен дом.
В отличие от укрупненного расчета нагрузки на отопление сначала нужно вычислить сопротивление теплопередачи для наружных стен, окон, пола первого этажа и чердака. Возьмем за основу следующие характеристики дома:
- Площадь стен – 280 м². В нее включены окна – 40 м²;
- Материал изготовления стен – полнотелый кирпич (λ=0.56
- Для улучшения теплоизоляционных свойств был установлен наружный утеплитель – пенополистирол толщиной 100 мм. Для него λ=0,036. Соответственно R=0,1/0,036= 2,72 м²*С/Вт;
- Общее значение R для наружных стен равно 0,64+2,72= 3,36 что является очень хорошим показателем теплоизоляции дома;
- Сопротивление теплопередачи окон – 0,75 м²*С/Вт (двойной стеклопакет с заполнением аргоном).
36/0.56= 0,64 м²*С/Вт;Фактически тепловые потери через стены составят:
(1/3,36)*240+(1/0.75)*40= 124 Вт при разнице температуры в 1°С
Температурные показатели возьмем такие же, как и для укрупненного вычисления нагрузки на отопление +22°С в помещении и -15°С на улице. Дальнейший расчет необходимо делать по следующей формуле:
124*(22+15)= 4,96 кВт/час
Расчет по вентиляции
Затем необходимо вычислить потери через вентиляцию.
Общий объем воздуха в здании составляет 480 м³. При этом его плотность примерно равна 1,24 кг/м³. Т.е. его масса равна 595 кг. В среднем за сутки (24 часа) происходит пятикратное обновление воздуха. В таком случае для вычисления максимальной часовой нагрузки для отопления нужно рассчитать тепловые потери на вентиляцию:
(480*40*5)/24= 4000 кДж или 1,11 кВт/час
Суммируя все полученные показатели можно найти общие тепловые потери дом:
4,96+1,11=6,07 кВт/час
Таким образом определяется точная максимальная тепловая нагрузка на отопление. Полученная величина напрямую зависит от температуры на улице. Поэтому для расчета годовой нагрузки на отопительную систему нужно учитывать изменение погодных условий. Если средняя температура в течение отопительного сезона составляет -7°С, то итоговая нагрузка на отопление будет равна:
(124*(22+7)+((480*(22+7)*5)/24))/3600)*24*150(дней отопительного сезона)=15843 кВт
Меняя температурные значения можно сделать точный расчет тепловой нагрузки для любой системы отопления.
К полученным результатам нужно прибавить значение тепловых потерь через крышу и пол. Это можно сделать поправочным коэффициентом 1,2 – 6,07*1,2=7,3 кВт/ч.
Полученная величина указывает на фактические затраты энергоносителя при работе системы. Существует несколько способов регулирования тепловой нагрузки отопления. Наиболее действенный из них – уменьшение температуры в комнатах, где нет постоянного присутствия жильцов. Это можно осуществить с помощью терморегуляторов и установленных датчиков температуры. Но при этом в здании должна быть установлена двухтрубная система отопления.
Для вычисления точного значения тепловых потерь можно воспользоваться специализированной программой Valtec. В видеоматериале показа пример работы с ней.
по укрупненным показателям и другие
Содержание статьи:
Для обогрева помещения требуются отопительные приборы соответствующей мощности.
Расчет тепловой нагрузки на отопление здания позволяет точно установить, какой мощности котел потребуется, какой величины радиаторы нужно ставить и какая схема отопления будет наиболее эффективной. При вычислениях учитывают много факторов.
Понятия тепловой нагрузки
Расчет теплопотерь проводят отдельно для каждой комнаты в зависимости от площади или объема
Обогрев помещения – это компенсация теплопотерь. Сквозь стены, фундамент, окна и двери тепло постепенно выводится наружу. Чем ниже температура на улице, тем быстрее происходит передача тепла наружу. Чтобы поддерживать внутри здания комфортную температуру, устанавливают обогреватели. Их производительность должна быть достаточно высокой, чтобы перекрыть теплопотери.
Тепловую нагрузку определяют как сумму теплопотерь здания, равную необходимой мощности отопления. Рассчитав сколько и как дом теряет тепла, узнают мощность отопительной системы. Суммарной величины недостаточно. Комната с 1 окном теряет меньше тепла, чем помещение с 2 окнами и балконом, поэтому показатель рассчитывают для каждой комнаты отдельно.
При вычислениях обязательно учитывают высоту потолка. Если она не превышает 3 м, выполняют расчет по величине площади. Если высота от 3 до 4 м, расход считают по объему.
Факторы, влияющие на ТН
Теплоизоляция – внутренняя или наружная – значительно снижает теплопотери
На потерю тепла влияет множество факторов:
- Фундамент – утепленный вариант удерживает тепло в доме, неутепленный пропускает до 20%.
- Стена – у пористого бетона или деревобетона пропускная способность намного ниже, чем у кирпичной стены. Красный глиняный кирпич лучше удерживает тепло, чем силикатный. Важна и толщина перегородки: у стены из кирпича толщиной в 65 см и пенобетона толщиной в 25 см одинаковый уровень теплопотерь.
- Утепление – теплоизоляция существенно меняет картину. Внешнее утепление пенополиуретаном – лист толщиной в 25 мм – равно по эффективности второй кирпичной стене толщиной в 65 см. Отделка пробкой внутри – лист в 70 мм – заменяет 25 см пенобетона. Специалисты не зря утверждают, что эффективное отопление начинается с правильного утепления.
- Крыша – скатная конструкция и утепленный чердак снижают потери. Плоская крыша из железобетонных плит пропускает до 15% тепла.
- Площадь остекления – показатель теплопроводности у стекла очень велик. Какими бы герметичными ни были рамы, сквозь стекло тепло уходит. Чем больше окон и чем больше их площадь, тем выше тепловая нагрузка на здание.
- Вентиляция – уровень теплопотерь зависит от производительности устройства и частоты использования. Система рекуперации позволяет несколько уменьшить потери.
- Разница между температурой на улице и внутри дома – чем она больше, тем выше нагрузка.
- Распределение тепла внутри здания – влияет на показатели для каждой комнаты. Помещения внутри здания остывают меньше: при расчетах комфортной температурой здесь считают величину в +20 С. Торцевые комнаты остывают быстрее – нормальной температурой здесь будет +22 С. На кухне достаточно нагревать воздух до +18 С, так как здесь много других источников тепла: плита, духовка, холодильник.
Специалисты не зря утверждают, что эффективное отопление начинается с правильного утепления.
При расчетах тепловой нагрузки многоквартирного дома учитывают материал, толщину и утепление перегородок и перекрытий.
Характеристики объекта для расчета
Для дома с большими стеклопакетами нужно более интенсивное отопление
Тепловая нагрузка на отопление и потеря тепла дома – не одно и то же. Техническое здание нет надобности отапливать так же интенсивно, как жилые помещения. Прежде чем приступать к расчетам, устанавливают следующее:
- Назначение объекта – жилой дом, квартира, школа, спортивный зал, магазин. Требования по обогреву разные.
- Особенности архитектуры – это размеры оконных и балконных проемов, устройство крыши, наличие чердаков и подвалов, этажность здания и прочее.
- Нормы температурного режима – для жилых комнат и офиса они разные.
- Назначение помещения – параметр важен для производственных сооружений, так как для каждого цеха или даже участка требуется разный температурный режим.
- Конструкция внешних ограждений – наружных стен и крыши.
- Уровень техобслуживания – наличие горячего водоснабжения уменьшает теплопотери, интенсивно работающая вентиляция повышает.
- Число людей, постоянно пребывающих в доме – например, воздействует на показатели температуры и влажности.
- Количество точек забора теплоносителя – чем их больше, тем значительнее теплопотери.
- Другие особенности – например, наличие бассейна, сауны, оранжереи или число часов, когда в здании находятся люди.
При вычислении теплопотерь в магазине или в пункте общественного питания учитывают количество оборудования, выделяющего тепло – витрин, холодильников, кухонной техники.
Виды тепловых нагрузок
При расчетах учитывают средние сезонные температуры
Тепловые нагрузки носят разный характер. Есть некоторый постоянный уровень теплопотерь, связанный с толщиной стены, конструкцией кровли. Есть временные – при резком снижении температуры, при интенсивной работе вентиляции.
Расчет всей тепловой нагрузки учитывает и это.
Сезонные нагрузки
Так называют теплопотери, связанные с погодой. Сюда относят:
- разницу между температурой наружного воздуха и внутри помещения;
- скорость и направление ветра;
- количество солнечного излучения – при высокой инсоляции здания и большом количестве солнечных дней даже зимой дом охлаждается меньше;
- влажность воздуха.
Сезонную нагрузку отличает переменный годовой график и постоянный суточный. Сезонная тепловая нагрузка – это отопление, вентиляция и кондиционирование. К зимним относят 2 первых вида.
В формулах используют не кратковременные резкие изменения температуры и влажности – максимальные, а усредненные: значения, наблюдаемые за 5 самых холодных дней из 5 самых холодных зим за 50 лет.
Постоянные тепловые
Промышленное холодильное оборудование выделяет большое количество тепла
К круглогодичным относят горячее водоснабжение и технологические аппараты.
Последние имеет значение для промышленных предприятий: варочные котлы, промышленные холодильники, пропарочные камеры выделяют гигантское количество тепла.
В жилых зданиях нагрузка на горячее водоснабжение становится сравнима с отопительной нагрузкой. Величина эта мало изменяется в течение года, но сильно колеблется в зависимости от времени суток и дня недели. Летом расход ГСВ уменьшается на 30%, так как температура воды в холодном водопроводе выше на 12 градусов, чем зимой. В холодное время года потребление горячей воды растет, особенно в выходные дни.
Сухое тепло
Комфортный режим определяется температурой воздуха и влажностью. Эти параметры рассчитывают, руководствуясь понятиями сухого и скрытого тепла. Сухое – это величина, измеряемая специальным сухим термометром. На нее воздействует:
- остекление и дверные проемы;
- солнце и тепловые нагрузки на зимнее отопление;
- перегородки между комнатами с разной температурой, полы над пустым пространством, потолки под чердаками;
- трещины, щели, зазоры в стенах и дверях;
- воздуховоды вне отапливаемых зон и вентиляция;
- оборудование;
- люди.
Полы на бетонном фундаменте, подземные стены при расчетах не учитываются.
Скрытое тепло
Влажность помещения повышает температуру внутри
Этот параметр определяет влажность воздуха. Источником выступает:
- оборудование – нагревает воздух, снижает влажность;
- люди – источник влажности;
- потоки воздуха, проводящие сквозь трещины и щели в стенах.
Обычно вентиляция не влияет на сухость помещения, однако есть исключения.
Методики расчета тепловой нагрузки на отопление здания
Чтобы рассчитать необходимую тепловую нагрузку, данные о нормах температуры и влажности берут из ГОСТ и СНиП. Там же есть сведения о коэффициентах теплопередачи разных материалов и конструкций. При расчетах обязательно учитывают паспортные данные радиаторов, отопительного котла, другого оборудования.
В вычисления включают:
- поток тепловой энергии радиатора – максимальное значение;
- максимальный расход за 1 час при работе отопительной системы;
- тепловые затраты за сезон.
Приблизительное значение дает соотношение расчетных данных с площадью дома или комнат. Однако такой подход не учитывает конструкционные особенности здания.
Вычисление теплопотерь с использованием укрупненных показателей
Формула расчета теплопотерь
Метод применяют, когда точные характеристики здания невозможно установить. Чтобы рассчитать тепловую нагрузку, используют формулу.
Qот= α*qо*V*(tв-tн.р); где:
- q° – удельный тепловой показатель строения по проекту или стандартной таблице. Для зданий разного назначения – жилой многоквартирный дом, гараж, лаборатория – он разный.
- а – поправочный коэффициент, разный для разных климатических зон.
- Vн – внешний объем строения, м³.
- Tвн и Tнро – температура внутри дома и снаружи.
Метод позволяет рассчитать показатели для всей постройки и для каждой зоны или комнаты. Однако формула не включает данные о теплопроводности материалов, из которых построен дом, а показатели для дерева, пенобетона и камня сильно отличаются.
Определение теплоотдачи отопительно-вентиляционного оборудования
Примерная мощность батарей исходя из площади комнат
Чтобы получить более достоверный результат, используют расчет по стенам и окнам и дополнительно вычисляют тепловую нагрузку вентиляции. Расчеты производят в несколько этапов:
- рассчитывают площадь стен и остекления;
- вычисляют сопротивление теплопередачи, используя данные справочника;
- рассчитывают коэффициент по типу утеплителя – данные тоже есть в строительном справочнике, можно уточнить в паспорте изделий;
- вычисляют уровень теплопотерь через окна;
- расчетные величины умножают на сумму температур (внутри и снаружи здания) и получают суммарный расход тепла.
Расчет тепловой вентиляционной нагрузки выполняют по формуле Qv=c*m*(Tv-Tn), где:
- Qv – расход тепла вентиляцией;
- с – теплоемкость воздуха;
- m – масса воздуха: в среднем для нормальной вентиляции необходим объем воздуха, равный утроенной квадратуре комнаты; массу получают, умножив величину на плотность воздуха;
- Tv-Tn – разница между внешней и внутренней температурой.
Общий показатель получают, просуммировав расчетные теплопотери здания и потери через вентиляцию.
Вычисление значений с учетом различных элементов ограждающих конструкций
Обследование зданий тепловизором позволяет отыскать утечки тепла, влажные места в комнатах
Если для расчетов использовать теоретические данные – показатели по теплопотерям каждого материала – результат все равно оказывается не совсем точным. В вычислениях невозможно учесть количество и величину трещин и зазоров, работу освещения и прочее.
Самый точный результат обеспечивает тепловизионное обследование здания. Выполняется процедура в темное время суток, при выключенном освещении. Рекомендуют убрать на время ковры и мебель, чтобы не искажать показания.
Обследование выполняют в 3 этапа:
- с помощью тепловизора изучают помещение изнутри, тщательно обследуют углы и стыки;
- измеряют потери снаружи – так учитываются все особенности материалов и архитектуры;
- данные прибора переносят в компьютер, рассчитывают результат.
По итогам обследования составляют рекомендации: по утеплению, реконструкции, выбору отопительных приборов.
Современные котлы оборудуются регуляторами мощности. Это устройства, которые поддерживают производительность на установленном уровне, но предупреждают скачки и провалы во время работы. На использование энергоресурсов существуют лимиты: при превышении установленного значения плата за газ или электричество увеличивается. РТН ограничивает расход энергии топлива.
как сделать расчет необходимой мощности для помещения, фото и видео примеры
Содержание:1. Необходимость расчета тепловой мощности системы отопления
2. Варианты приблизительных расчетов
3.
Точное вычисление тепловой мощности
4. Пример выполнения расчета
Прежде, чем приступить к монтажу автономной системы отопления в собственном доме или квартире, владельцу недвижимости необходимо иметь проект. Создание его специалистами подразумевает, в том числе, что будет выполнен расчет тепловой мощности для помещения, имеющего определенную площадь и объем. На фото можно увидеть, как может выглядеть отопительная система частного домовладения.
Необходимость расчета тепловой мощности системы отопления
Потребность в вычислении тепловой энергии, необходимой для обогрева комнат и подсобных помещений, связана с тем, что нужно определить основные характеристики системы в зависимости от индивидуальных особенностей проектируемого объекта, включая:
- назначение здания и его тип;
- конфигурацию каждого помещения;
- количество жильцов;
- географическое положение и регион, в котором находится населенный пункт;
- прочие параметры.
Расчет необходимой мощности отопления является важным моментом, его результат используют для вычисления параметров отопительного оборудования, которое планируют установить:
- Подбор котла в зависимости от его мощности. Эффективность функционирования отопительной конструкции определяется правильностью выбора нагревательного агрегата. Котел должен иметь такую производительность, чтобы обеспечить обогрев всех помещений в соответствии с потребностями людей, проживающих в доме или квартире, даже в наиболее холодные зимние дни. Одновременно при наличии у прибора избыточной мощности часть вырабатываемой энергии не будет востребована, а значит, некоторая сумма денег потратится напрасно.
- Необходимость согласовывать подключение к магистральному газопроводу. Для присоединения к газовой сети потребуется ТУ. Для этого подают заявку в соответствующую службу с указанием предполагаемого расхода газа на год и оценкой тепловой мощности в сумме для всех потребителей.
- Выполнение расчетов периферийного оборудования. Расчет тепловых нагрузок на отопление необходим для определения длины трубопровода и сечения труб, производительности циркуляционного насоса, типа батарей и т.д.
Варианты приблизительных расчетов
Выполнить точный расчет тепловой мощности системы отопления довольно сложно, его могут сделать только профессионалы, имеющие соответствующую квалификацию и специальные знания. По этой причине данные вычисления обычно поручают специалистам.
В тоже время существуют и более простые способы, позволяющие приблизительно оценить величину требуемой тепловой энергии и их можно сделать самостоятельно:
- Нередко применяют расчет мощности отопления по площади (детальнее: “Расчет отопления по площади – определяем мощность отопительных приборов”). Считается, что жилые дома возводятся по проектам, разработанным с учетом климата в определенном регионе, и что в проектных решениях заложено использование материалов, которые обеспечивают требуемый тепловой баланс. Поэтому при расчете принято умножать величину удельной мощности на площадь помещений. Например, для Московского региона данный параметр находится в пределе от 100 до 150 ватт на один «квадрат».
- Более точный результат будет получен, если учитывать объем помещения и температуру. Алгоритм вычисления включает высоту потолка, уровень комфорта в отапливаемом помещении и особенности дома.
Используемая формула выглядит следующим образом: Q = VхΔTхK/860, где:
V – объем помещения;
ΔT – разница между температурой внутри дома и снаружи на улице;
К – коэффициент теплопотерь.
Поправочный коэффициент позволяет учесть конструктивные особенности объекта недвижимости. Например, когда определяется тепловая мощность системы отопления здания, для строений с обычной кровлей из двойной кирпичной кладки К находится в диапазоне 1,0–1,9. - Метод укрупненных показателей. Во многом похож на предыдущий вариант, но его применяют для вычисления тепловой нагрузки для систем отопления многоквартирных зданий или других больших объектов.
Поэтому при расчете принято умножать величину удельной мощности на площадь помещений. Например, для Московского региона данный параметр находится в пределе от 100 до 150 ватт на один «квадрат». 
Все три вышеперечисленные способы, позволяющие сделать расчет необходимой теплоотдачи, дают приблизительный результат, который может отличаться от реальных данных или в меньшую, или в большую сторону. Понятно, что монтаж маломощной отопительной системы не обеспечит требуемую степень обогрева.
В свою очередь, избыток мощности у отопительного оборудования приведет к быстрому износу приборов, перерасходу топлива, электроэнергии, а соответственно и денежных средств. Подобные расчеты обычно применяют в несложных случаях, например, при выборе котла.
Точное вычисление тепловой мощности
Степень теплоизоляции и ее эффективность зависят от того, насколько качественно она сделана и от конструктивных особенностей зданий. Основная часть теплопотерь приходится на наружные стены (примерно 40%), затем следуют оконные конструкции (около 20%), а крыша и пол – это 10%. Остальное тепло покидает дом через вентиляцию и двери.
Поэтому расчет тепловой мощности системы отопления должен учитывать данные нюансы.
Для этого используют поправочные коэффициенты:
- К1 зависит от типа окон. Двухкамерным стеклопакетам соответствует 1, обычному остеклению – 1,27, трехкамерному окну – 0,85;
- К2 показывает степень теплоизоляции стен. Находится в пределе от 1 (пенобетон) до 1,5 для бетонных блоков и кладки в 1,5 кирпича;
- К3 отражает соотношение между площадью окон и пола. Чем больше оконных рам, тем сильнее потери тепла. При 20% остекления коэффициент равен 1, а при 50% он увеличивается до 1,5;
- К4 зависит от минимальной температуры снаружи здания на протяжении отопительного сезона. За единицу принимают температуру -20 °C, а затем на каждые 5 градусов прибавляют или вычитают 0,1;
- К5 учитывает количество наружных стен. Коэффициент для одной стены равен 1, если их две или три, тогда он составляет 1,2, когда четыре – 1,33;
- К6 отражает тип помещения, которое находится над определенной комнатой. При наличии сверху жилого этажа величина поправки – 0,82, теплого чердака – 0,91, холодного чердака – 1,0;
- К7 – зависит от высоты потолков. Для высоты 2,5 метра это 1,0, а для 3-х метров – 1,05.
При наличии сверху жилого этажа величина поправки – 0,82, теплого чердака – 0,91, холодного чердака – 1,0;Когда все поправочные коэффициенты известны, делают расчет мощности системы отопления для каждого помещения, используя формулу:
- Qi=qхSiхK1хK2хK3хK4хK5хK6хK7, где q =100 Вт/м², а Si – площадь комнаты.
Расчетная величина увеличивается, если коэффициент больше 1 или уменьшает, если он меньше единицы. Узнав данный параметр для каждого помещения, узнают величину мощности всей отопительной системы согласно формуле: Q=Σ Qi, i = 1…N, где N – это общее количество помещений в здании (прочитайте также: “Тепловой расчет помещения и здания целиком, формула тепловых потерь”).
Как правило, для обеспечения запаса тепловой энергии на всевозможные непредвиденные случаи результат увеличивают на 15–20%. Это могут быть сильнейшие морозы, разбитое окно, поврежденная теплоизоляция и т.
д.
Пример выполнения расчета
Допустим, необходимо знать, какая должна быть тепловая мощность системы отопления для дома из бруса площадью 150 м² с теплым чердаком, тремя внешними стенами и двойными стеклопакетами на окнах. При этом высота стен 2,5 метра, а площадь остекления составляет 25%. Минимальная температура на улице в самую морозную пятидневку находится на отметке -28 °C.
Поправочные коэффициенты в данном случае будут равны:
- К1 (двухкамерный стеклопакет) = 1,0;
- К2 (стены из бруса) = 1,25;
- К3 (площадь остекления) = 1,1;
- К4 (при -25 °C -1,1, а при 30°C) = 1,16;
- К5 (три наружные стены) = 1,22;
- К6 (сверху теплый чердак) = 0,91;
- К7 (высота помещения) = 1,0.
В результате полная тепловая нагрузка будет равна:
Q=100 Вт/ м²х135 м²х1,0х1,25х1,1х1,16х1,22х0,91х1,0 = 23,9 кВт.
В итоге мощность отопительной системы составит: W=Qх1,2 = 28,7 кВт.
В том случае, когда бы использовался упрощенный метод вычислений, основанный на расчете мощности отопления согласно площади, то результат был бы совсем иной:
100–150 Вт х150м² = 15–22,5 кВт
Отопительная система функционировала бы без запаса по мощности – на пределе. Приведенный пример является подтверждением важности применения точных способов, позволяющих определять тепловые нагрузки на отопление.
Пример расчета тепловой мощности системы отопления на видео:
Тепловая нагрузка на отопление и другие примеры расчётов: и – Учебник сантехника
Тема данной статьи — определение тепловой нагрузки на отопление и других параметров, нуждающихся в расчете, для автономной отопительной системы. Материал ориентирован в первую очередь на обладателей частных домов, далеких от теплотехники и нуждающихся в максимально алгоритмах и простых формулах.
Итак, в путь.
точный расчёт и Избыточность
Стоит сначала оговорить одну тонкость расчетов: полностью правильные значения теплопотерь через пол, потолок и стенки, каковые приходится компенсировать системе отопления, вычислить фактически нереально. Возможно сказать только о той либо другой степени достоверности оценок.
Обстоятельство — в том, что на потери тепла воздействует через чур много факторов:
- Тепловое сопротивление капитальных стен и всех слоев отделочных материалов.
- Наличие либо отсутствие мостиков холода.
- Роза расположение и ветров дома на рельефе местности.
- Работа вентиляции (которая, со своей стороны, опять-таки зависит от направления и силы ветра).
- стен инсоляции и Степень окон.
Имеется и хорошие новости. Фактически все современные системы и отопительные котлы распределенного отопления (утепленные полы, электрические и газовые конвектора и т.д.) снабжаются термостатами, дозирующими расход тепла в зависимости от температуры в помещении.
С практической стороны это указывает, что избыточная тепловая мощность повлияет только на режим работы отопления: скажем, 5 КВт*ч тепла будут даны не за один час постоянной работы с мощностью 5 КВт, а за 50 мин. работы с мощностью 6 КВт. Следующие 10 мин. котел либо другой нагревательный прибор совершит в режиме ожидания, не потребляя электричество либо энергоноситель.
Следовательно: при вычисления тепловой нагрузки наша задача — выяснить ее минимально допустимое значение.
Единственное исключение из неспециализированного правила связано с работой классических твердотопливных котлов и обусловлено тем, что понижение их тепловой мощности связано с важным падением КПД из-за неполного сгорания горючего. Неприятность решается установкой в контур теплоаккумулятора и дросселированием отопительных устройств термоголовками.
Котел по окончании растопки работает на полной мощности и с большим КПД до полного прогорания угля либо дров, после этого накопленное теплоаккумулятором тепло дозировано расходуется на поддержание оптимальной температуры в помещении.
Большинство других нуждающихся в расчете параметров также допускает некоторую избыточность. Но, об этом — в соответствующих разделах статьи.
Список параметров
Итак, что нам, фактически, предстоит считать?
- Неспециализированную тепловую нагрузку на отопление дома. Она соответствует минимально нужной мощности котла либо суммарной мощности устройств в распределенной системе отопления.
- Потребность в тепле отдельной помещения.
- Количество секций секционного радиатора и размер регистра, соответствующий определенному значению тепловой мощности.
Обратите внимание: для готовых отопительных устройств (конвекторов, пластинчатых радиаторов и т.д.) производители в большинстве случаев показывают полную тепловую мощность в сопроводительной документации.
- Диаметр трубопровода, талантливого при водяного отопления обеспечить нужный тепловой поток.
- Параметры циркуляционного насоса, приводящего в перемещение теплоноситель в контуре с заданными параметрами.
- Размер расширительного бака, компенсирующего тепловое расширение теплоносителя.
Перейдем к формулам.
Тепловая нагрузка
Один из главных факторов, воздействующих на ее значение — степень утепления дома. СНиП 23-02-2003, регламентирующий тепловую защиту зданий, нормирует данный фактор, выводя рекомендованные значения теплового сопротивления ограждающих конструкций для каждого региона страны.
Мы приведем два метода исполнения подсчетов: для зданий, соответствующих СНиП 23-02-2003, и для домов с ненормированным тепловым сопротивлением.
Нормированное тепловое сопротивление
Инструкция по расчету тепловой мощности в этом случае выглядит так:
- За базовое значение берутся 60 ватт на 1 м3 полного (включая стенки) объема дома.
- Для каждого из окон к этому значению дополнительно добавляется 100 ватт тепла. Для каждой ведущей на улицу двери — 200 ватт.
- Для компенсации возрастающих в холодных регионах утрат употребляется дополнительный коэффициент.
| Регион страны | Коэффициент |
| Краснодар, Ялта, Сочи | 0,7 — 0,9 |
| область и Москва, Петербург | 1,2 — 1,3 |
| Иркутск, Хабаровск | 1,5 — 1,6 |
| Чукотка, Якутия | 1,8 — 2,0 |
Давайте как пример выполним расчет для дома размерами 12*12*6 метров с двенадцатью окнами и двумя дверьми на улицу, расположенного в Севастополе (средняя температура января — +3С).
- Отапливаемый количество образовывает 12*12*6=864 кубометра.
- Базовая тепловая мощность образовывает 864*60=51840 ватт.
- двери и Окна пара увеличат ее: 51840+(12*100)+(2*200)=53440.
- Только мягкий климат, обусловленный близостью моря, вынудит нас применять региональный коэффициент, равный 0,7. 53440*0,7=37408 Вт. Именно на это значение и возможно ориентироваться.
Ненормированное тепловое сопротивление
Что делать, в случае если уровень качества утепления дома заметно лучше либо хуже рекомендованного? В этом случае для оценки тепловой нагрузки возможно применять формулу вида Q=V*Dt*K/860.
В ней:
- Q — заветная тепловая мощность в киловаттах.
- V — отапливаемый количество в кубометрах.
- Dt — отличие температур между домом и улицей. В большинстве случаев берется дельта между рекомендованным СНиП значением для внутренних помещений (+18 — +22С) и средним минимумом уличной температуры в наиболее холодный месяц за последние пара лет.
Уточним: рассчитывать на безотносительный минимум в принципе вернее, но это будет означать избыточные затраты на отопительные приборы и котёл, полная мощность которых будет пользуется спросом только раз в пара лет. Цена малого занижения расчетных параметров — некоторое падение температуры в помещении в пик холодов, которое несложно компенсировать включением дополнительных обогревателей.
- К — коэффициент утепления, который возможно забрать из нижеприведенной таблицы. Промежуточные значения коэффициента выводятся аппроксимацией.
| Описание здания | Коэффициент утепления |
| 3 — 4 | Кладка в полкирпича, либо дощатая стенки, либо профлист на каркасе, остекление в одну нитку |
| 2 — 2,9 | Кладка в кирпич, остекление в две нитки в древесных рамах |
| 1 — 1,9 | Кладка в полтора кирпича, окна с однокамерными стеклопакетами |
| 0,6 — 0,9 | Наружное утепление пенопластом либо минватой, двухкамерные энергосберегающие стеклопакеты |
Давайте повторим вычисления для нашего дома в Севастополе, уточнив, что его стенки являются кладкой толщиной 40 см из ракушечника (пористой осадочной породы) без внешней отделки, а остекление выполнено однокамерными стеклопакетами.
- Коэффициент утепления примем равным 1,2.
- Количество дома мы вычислили ранее, он равен 864 м3.
- Внутреннюю температуру примем равной рекомендованным СНиП для регионов с нижним пиком температур выше -31С — +18 градусам. Сведения о среднем минимуме любезно посоветует широко узнаваемая интернет-энциклопедия: он равен -0,4С.
- Расчет, так, будет иметь вид Q = 864 * (18 — -0,4) * 1,2 / 860 = 22,2 КВт.
Как легко подметить, подсчет дал итог, отличающийся от взятого по первому методу в полтора раза. Обстоятельство, в первую очередь в том, что средний минимум, использованный нами, заметно отличается от полного минимума (около -25С). Повышение дельты температур в полтора раза ровно во столько же раз увеличит оценочную потребность здания в тепле.
Гигакалории
В расчетах количества тепловой энергии, приобретаемой зданием либо помещением, наровне с киловатт-часами употребляется еще одна величина — гигакалория. Она соответствует количеству тепла, нужному для нагрева 1000 тысячь киллограм воды на 1 градус при давлении в 1 атмосферу.
Как пересчитать киловатты тепловой мощности в гигакалории потребляемого тепла? Все легко: одна гигакалория равна 1162,2 КВт*ч. Так, при пиковой мощности источника тепла в 54 КВт большая часовая нагрузка на отопление составит 54/1162,2=0,046 Гкал*час.
Полезно: для каждого региона страны местными властями нормируется потребление тепла в гигакалориях на квадратный метр площади в течение месяца. Среднее по РФ значение — 0,0342 Гкал/м2 в месяц.
Помещение
Как подсчитать потребность в тепле для отдельной помещения? Тут употребляются те же схемы расчетов, что для дома в целом, с единственной поправкой. В случае если к помещению примыкает отапливаемое помещение без собственных отопительных устройств, оно включается в расчет.
Так, в случае если к помещению размером 4*5*3 метра примыкает коридор размером 1,2*4*3 метра, тепловая мощность отопительного прибора рассчитывается для объема в 4*5*3+1,2*4*3=60+14,4=74,4 м3.
Отопительные устройства
Секционные радиаторы
В общем случае данные о тепловом потоке на одну секцию неизменно возможно обнаружить сайте производителя.
Если он малоизвестен, возможно ориентироваться на следующие приблизительные значения:
- Чугунная секция — 160 Вт.
- Биметаллическая секция — 180 Вт.
- Алюминиевая секция — 200 Вт.
Как неизменно, имеется последовательность тонкостей. При боковом подключении радиатора с 10 и более секциями разброс температур между ближними к подводке и концевыми секциями будет очень большим.
Но: эффект сведется на нет, в случае если подводки подключить диагонально либо снизу вниз.
Помимо этого, в большинстве случаев производители отопительных устройств показывают мощность для в полной мере конкретной дельты температур между воздухом и радиатором, равной 70 градусам. Зависимость теплового потока от Dt линейна: в случае если батарея на 35 градусов горячее воздуха, тепловая мощность батареи будет ровно в два раза меньше заявленной.
Скажем, при температуре воздуха в помещении, равной +20С, и температуре теплоносителя в +55С мощность алюминиевой секции стандартного размера будет равна 200/(70/35)=100 ваттам.
Чтобы обеспечить мощность в 2 КВт, пригодится 2000/100=20 секций.
Регистры
Особняком в перечне отопительных устройств стоят самодельные регистры.
Производители по понятным обстоятельствам не смогут указать их тепловую мощность, но ее несложно вычислить своими руками.
- Для первой секции регистра (горизонтальной трубы известных размеров) мощность равна произведению ее длины и наружного диаметра в метрах, дельты температур между воздухом и теплоносителем в градусах и постоянного коэффициента 36,5356.
- Для секций, находящихся в восходящем потоке теплого воздуха, употребляется дополнительный коэффициент 0,9.
Давайте разберем очередной пример — вычислим значение теплового потока для четырехрядного регистра с диаметром секции 159 мм, температурой 4 и длиной метра в 60 градусов в помещении с внутренней температурой +20С.
- Дельта температур в нашем случае равна 60-20=40С.
- Переводим диаметр трубы в метры. 159 мм = 0,159 м.
- Вычисляем тепловую мощность первой секции. Q = 0,159*4*40*36,5356 = 929,46 ватт.
- Для каждой последующей секции мощность будет равна 929,46*0,9=836,5 Вт.
- Суммарная мощность составит 929,46 + (836,5*3)=3500 (с округлением) ватт.
Диаметр трубопровода
Как выяснить минимальное значение внутреннего диаметра трубы розлива либо подводки к отопительному прибору? Не начнём лезть в дебри и воспользуемся таблицей, содержащей готовые результаты для отличия между подачей и обраткой в 20 градусов. Именно это значение характерно для автономных систем.
Большая скорость потока теплоносителя не должна быть больше 1,5 м/с чтобы не было появления шумов, чаще ориентируются на скорость в 1 м/с.
| Внутренний диаметр, мм | Тепловая мощность контура, Вт при скорости потока, м/с | ||
| 0,6 | 0,8 | 1 | |
| 8 | 2450 | 3270 | 4090 |
| 10 | 3830 | 5110 | 6390 |
| 12 | 5520 | 7360 | 9200 |
| 15 | 8620 | 11500 | 14370 |
| 20 | 15330 | 20440 | 25550 |
| 25 | 23950 | 31935 | 39920 |
| 32 | 39240 | 52320 | 65400 |
| 40 | 61315 | 81750 | 102190 |
| 50 | 95800 | 127735 | 168670 |
Скажем, для котла мощностью 20 КВт минимальный внутренний диаметр розлива при скорости потока в 0,8 м/с будет равен 20 мм.
Обратите внимание: внутренний диаметр близок к ДУ (условному проходу) металлической трубы. Пластиковые и металлопластиковые трубы в большинстве случаев маркируются наружным диаметром, который на 6-10 мм больше внутреннего. Так, полипропиленовая труба размером 26 мм имеет внутренний диаметр 20 мм.
Циркуляционный насос
Нам серьёзны два параметра насоса: его производительность и напор. В частном доме при любой разумной протяженности контура достаточно минимального для наиболее недорогих насосов напора в 2 метра (0,2 кгс/см2): именно это значение перепада снабжает циркуляцию системы отопления многоквартирных домов.
Нужная производительность вычисляется по формуле G=Q/(1,163*Dt).
В ней:
- G — производительность (м3/час).
- Q — мощность контура, в который устанавливается насос (КВт).
- Dt — перепад температур между прямым и обратным трубопроводами в градусах (в автономной системе типично значение Dt=20С).
Для контура, тепловая нагрузка на который образовывает 20 киловатт, при стандартной дельте температур расчетная производительность составит 20/(1,163*20)=0,86 м3/час.
Расширительный бак
Один из параметров, нуждающихся в расчете для автономной системы — количество расширительного бачка.
Точный расчет основывается на достаточно долгом последовательности параметров:
- типе и Температуре теплоносителя. Коэффициент расширения зависит не только от степени нагрева батарей, но и от того, чем они заполнены: водно-гликолевые смеси увеличиваются посильнее.
- Максимально рабочем давлении в системе.
- Давлении зарядки бачка, зависящем, со своей стороны, от гидростатического давления контура (высоты верхней точки контура над расширительным баком).
Имеется, но, один нюанс, разрешающий очень сильно упростить расчет. В случае если занижение объема бачка приведет в лучшем случае к постоянному срабатыванию предохранительного клапана, а в нехорошем — к разрушению контура, то его избыточный количество ничем не повредит.
Как раз исходя из этого в большинстве случаев берется бак с литражом, равным 1/10 суммарного количества теплоносителя в системе.
Подсказка: дабы определить количество контура, достаточно заполнить его водой и слить ее в мерную посуду.
Заключение
Сохраняем надежду, что приведенные схемы вычислений упростят жизнь читателю и избавят его от многих неприятностей. Как в большинстве случаев, прикрепленное к статье видео предложит его вниманию дополнительную данные.
Удач!
Загрузка…Тепловая нагрузка формула. Расчет тепловой нагрузки на отопление здания: формула, примеры
При проектировании системы отопления, будь то промышленное строение или жилое здание, нужно провести грамотные расчеты и составить схему контура отопительной системы. Особое внимание на этом этапе специалисты рекомендуют обращать на расчёт возможной тепловой нагрузки на отопительный контур, а также на объем потребляемого топлива и выделяемого тепла.
Под этим термином понимают количество отдаваемой приборами отопления теплоты. Проведенный предварительный расчет тепловой нагрузки позволить избежать ненужных расходов на приобретение составляющих отопительной системы и на их установку. Также этот расчет поможет правильно распределить количество выделяемого тепла экономно и равномерно по всему зданию.
В эти расчеты заложено множество нюансов. Например, материал, из которого выстроено здание, теплоизоляция, регион и пр. Специалисты стараются принять во внимание как можно больше факторов и характеристик для получения более точного результата.
Расчет тепловой нагрузки с ошибками и неточностями приводит к неэффективной работе отопительной системы. Случается даже, что приходится переделывать участки уже работающей конструкции, что неизбежно влечет к незапланированным тратам. Да и жилищно-коммунальные организации ведут расчет стоимости услуг на базе данных о тепловой нагрузке.
Основные факторы
Идеально рассчитанная и сконструированная система отопления должна поддерживать заданную температуру в помещении и компенсировать возникающие потери тепла.
Рассчитывая показатель тепловой нагрузки на систему отопления в здании нужно принимать к сведению:
— Назначение здания: жилое или промышленное.
— Характеристику конструктивных элементов строения. Это окна, стены, двери, крыша и вентиляционная система.
— Размеры жилища. Чем оно больше, тем мощнее должна быть система отопления. Обязательно нужно учитывать площадь оконных проемов, дверей, наружных стен и объем каждого внутреннего помещения.
— Наличие комнат специального назначения (баня, сауна и пр.).
— Степень оснащения техническими приборами. То есть, наличие горячего водоснабжения, системы вентиляции, кондиционирование и тип отопительной системы.
— Температурный режим для отдельно взятого помещения. Например, в комнатах, предназначенных для хранения, не нужно поддерживать комфортную для человека температуру.
— Количество точек с подачей горячей воды. Чем их больше, тем сильнее нагружается система.
— Площадь остекленных поверхностей. Комнаты с французскими окнами теряют значительное количество тепла.
— Дополнительные условия. В жилых зданиях это может быть количество комнат, балконов и лоджий и санузлов. В промышленных – количество рабочих дней в календарном году, смен, технологическая цепочка производственного процесса и пр.
— Климатические условия региона. При расчёте теплопотерь учитываются уличные температуры. Если перепады незначительны, то и на компенсацию будет уходить малое количество энергии. В то время как при -40оС за окном потребует значительных ее расходов.
Особенности существующих методик
Параметры, включаемые в расчет тепл
видео-инструкция как рассчитать своими руками, особенности расчетных параметров, цена, фото
Как вычисляется расчетная тепловая нагрузка на отопление? Какие факторы влияют на потребность дома в тепловой энергии? Каким образом подобрать отопительные приборы оптимальной мощности? В статье мы постараемся ответить на эти и некоторые другие вопросы.
Распределение теплопотерь частного дома.
Проще, еще проще
Сразу оговорим один нюанс: эта статья ориентирована на владельцев частных домов и квартир с автономным отоплением. Методики расчетов систем отопления многоквартирных зданий довольно сложны и должны учитывать массу факторов: работу вентиляции, розу ветров, степень инсоляции здания и многое другое.
В случае же, когда речь идет об отоплении одного небольшого дома, тепловую мощность проще подобрать с определенным запасом. Цена нескольких дополнительных секций батареи едва ли покажется разорительной на фоне общей стоимости строительства.
Эксплуатационные расходы же при должной организации не увеличатся вовсе: термостаты и дроссели ограничат тепловую мощность в теплые дни, когда она не будет востребованной.
Итак: наша цель – научиться выполнять расчет нагрузки на отопление максимально простыми и понятными неспециалисту способами.
Что считаем
Нам предстоит научиться рассчитывать:
- Общую тепловую мощность (суммарную мощность отопительных приборов, а в случае автономной системы – еще и мощность котла).
- Мощность отдельного отопительного прибора в отдельно взятом помещении.
Кроме того, мы затронем несколько смежных величин:
Закрытая автономная система не будет работать без расширительного бака.
- Подбор производительности циркуляционного насоса.
- Выбор оптимального диаметра розлива.
Общая тепловая мощность
По площади
СНиПы полувековой давности предлагают простейшую схему расчета, которой многие пользуются по сей день: на 1 квадратный метр площади отапливаемого помещения берется 100 ватт тепла. На дом площадью 100 квадратов нужно 10 КВт. Точка.
Просто, понятно и… слишком неточно.
Причины?
- СНиПы разрабатывались для многоквартирных домов. Утечки тепла в квартире, окруженной отапливаемыми помещениями, и в частном доме с ледяным воздухом за стенами несопоставимы.
- Расчет верен для квартир с высотой потолка 2,5 метра. Более высокий потолок увеличит объем помещения, а, стало быть, и затраты тепла.
Отапливать квадратный метр площади в этом доме явно труднее, чем в хрущевке.
- Через окна и двери теряется куда больше тепловой энергии, чем через стены.
- Наконец, будет логичным предположить, что потери тепла в Сочи и Якутске будут сильно различаться. Увеличение дельты температур между помещением и улицей в два раза увеличит затраты тепла на отопление ровно вдвое. Физика, однако.
По объему
Для помещений с нормированным тепловым сопротивлением ограждающих конструкций (для Москвы – 3,19 м2*С/Вт) можно использовать расчет тепловой мощности по объему помещения.
- На кубометр отапливаемого объема квартиры берется 40 ватт тепла. На кубометр объема частного дома без общих стен с соседними отапливаемыми строениями – 60.
Для таунхаусов и квартир на крайних этажах берутся промежуточные значения.
- На каждое окно к базовому значению добавляется 100 ватт тепловой энергии. На каждую ведущую на улицу дверь – 200.
- Полученная мощность умножается на региональный коэффициент:
| Регион | Коэффициент |
| Краснодар, Крым | 0,7-0,9 |
| Ленинградская и Московская области | 1,2-1,3 |
| Сибирь, Дальний Восток | 1,5-1,6 |
| Чукотка, Якутия | 2,0 |
Давайте еще раз рассчитаем потребность в тепловой мощности отопления для дома площадью 100 квадратов, однако теперь конкретизируем задачу:
| Параметр | Значение |
| Высота потолков | 3,2 м |
| Количество окон | 8 |
| Количество ведущих на улицу дверей | 2 |
| Расположение | Г. Тында (средняя температура января – -28С) |
Зима в Тынде.
- Высота потолков в 3,2 метра даст нам внутренний объем дома в 3,2*100=320 м3.
- Базовая тепловая мощность составит 320*60=19200 ватт.
- Окна и двери внесут свою лепту: 19200+(100*8)+(200*2)=20400 ватт.
- Бодрящий холод января заставит нас использовать климатический коэффициент 1,7. 20400*1,7=34640 ватт.
Как нетрудно заметить, разница с расчетом по первой схеме не просто велика – она разительна.
Что делать, если качество утепления дома существенно лучше или хуже, чем предписывает СНиП “Тепловая защита зданий”?
По объему и коэффициенту утепления
Инструкция для этой ситуации сводится к использования формулы вида Q=V*Dt*K/860, в которой:
- Q – заветный показатель тепловой мощности в киловаттах.
- V – Объем отапливаемого помещения.
- Dt -дельта температур между помещением и улицей в пик холодов.
- K – коэффициент, зависящий от степени утепления здания.
Дом из sip-панелей явно будет терять меньше тепла, чем кирпичный.
Две переменных требуют отдельных комментариев.
Дельта температур берется между предписанной СНиП температурой жилого помещения (+18 для регионов с нижней границей зимних холодов до -31С и +20 – для зон с более сильными морозами) и средним минимумом наиболее холодного месяца.
Ориентироваться на абсолютный минимум не стоит: рекордные холода редки и, простите за невольный каламбур, погоды не делают.
Коэффициент утепления можно вывести аппроксимацией данных из следующей таблицы:
| Коэффициент утепления | Ограждающие конструкции |
| 0,6 – 0,9 | Пенопластовая или минераловатная шуба, утепленная кровля, энергосберегающие тройные стеклопакеты |
| 1,-1,9 | Кладка в полтора кирпича, однокамерные стеклопакеты |
| 2 – 2,9 | Кладка в кирпич, окна в деревянных рамах без утепления |
| 3-4 | Кладка в полкирпича, остекление в одну нитку |
Давайте еще раз выполним расчет тепловых нагрузок на отопление для нашего дома в Тынде, уточнив, что он утеплен пенопластовой шубой толщиной 150 мм и защищен от непогоды окнами с тройными стеклопакетами.
Собственно, иначе современные дома в условиях Крайнего Севера не строятся.
Жители северных регионов страны вынуждены очень серьезно относиться к утеплению дома.
- Температуру внутри дома примем равной +20 С.
- Средний минимум января услужливо подскажет общеизвестная интернет-энциклопедия. Он равен -33С.
- Таким образом, Dt=53 градуса.
- Коэффициент утепления возьмем равным 0,7: описанное нами утепление близко к верхней границе эффективности.
Q=320*53*0,7/860=13,8 КВт. Именно на это значение и стоит ориентироваться при выборе котла.
Подбор мощности отопительного прибора
Как вычислить тепловую нагрузку на участок контура, соответствующий отдельно взятому помещению?
Проще простого: выполнив расчет по одной из приведенных выше схем, но уже для объема комнаты. Скажем, на комнату площадью 10 м2 будет приходиться ровно 1/10 общей тепловой мощности; согласно расчету по последней схеме она равна 1380 ватт.
Как подобрать отопительный прибор с нужными характеристиками?
В общем случае – просто-напросто изучив документацию на присмотренный вами радиатор или конвектор. Производители обычно указывают значение теплового потока для отдельной секции или всего прибора.
Параметры некоторых биметаллических секционных радиаторов.
Нюанс: тепловой поток обычно указывается для 70-градусной дельты температур между теплоносителем и воздухом в комнате.
Уменьшение этой дельты вдвое повлечет за собой двукратное падение мощности.
Если в силу каких-то причин документация и сайт производителя недоступны, можно ориентироваться на следующие средние значения:
| Тип секционного радиатора | Тепловой поток на одну секцию, ватты |
| Чугунный | 140-160 |
| Биметаллический (сталь и алюминий) | 180 |
| Алюминиевый | 200 |
Отдельно стоит оговорить расчет теплоотдачи регистра.
Для горизонтальной трубы круглого сечения она рассчитывается по формуле Q=Pi*Dн*L*k*Dt, в которой:
- Q – тепловая мощность в ваттах;
- Pi – число “пи”, принимаемое равным 3,1415;
- Dн – наружный диаметр секции регистра в метрах.
- L – длина трубы в метрах.
- k – коэффициент теплопроводности, который для стальной трубы берется равным 11,63 Вт/м2*С;
- Dt – дельта температур между теплоносителем и воздухом в комнате.
Типичный регистр состоит из нескольких секций. При этом все они, кроме первой, находятся в восходящем потоке теплого воздуха, что уменьшает параметр Dt и прямо влияет на теплоотдачу. Именно поэтому для второй и прочих секций используется дополнительный коэффициент 0,9.
Сопроводим примером и этот расчет.
Давайте вычислим тепловую мощность четырехсекционного регистра длиной три метра, выполненного из трубы с наружным диаметром 208 мм, при температуре теплоносителя 70 градусов и температуре воздуха в комнате 20 градусов.
Четырехрядный отопительный регистр.
- Мощность первой секции составит 3,1415*0,208*3*11,63*50=1140 ватт (с округлением до целого числа).
- Мощность второй и прочих секций равна 1140*0,9=1026 ватт.
- Полная тепловая мощность регистра – 1140+(1026*3)=4218 ватт.
Объем расширительного бака
Это один из параметров, нуждающихся в расчете в автономной отопительной системе. Расширительный бак должен вместить избыток теплоносителя при его температурном расширении. Цена его недостаточного объема – постоянное срабатывание предохранительного клапана.
Однако: завышенный объем бачка никаких негативных последствий не имеет.
В простейшем варианте расчета бак берется равным 10% общего количества теплоносителя в контуре. Как узнать количество теплоносителя?
Вот пара простых решений:
- Система заполняется водой, после чего та сливается в любую мерную посуду.
- Кроме того, в сбалансированной системе объем теплоносителя в литрах примерно равен 13-кратной мощности котла в киловаттах.
Мощность котла должна соответствовать количеству теплоносителя.
Более сложная (но и дающая более точный результат) формула расчета бачка выглядит так:
V = (Vt х E)/D.
В ней:
- V – искомый объем бака в литрах.
- Vt – объем теплоносителя в литрах.
- Е – коэффициент расширения теплоносителя при максимальной рабочей температуре контура.
- D – коэффициент эффективности бака.
И в этом случае пара параметров нуждается в комментариях.
Коэффициент расширения воды, которая чаще всего выступает в качестве теплоносителя, при нагреве с исходной температуры в +10С можно взять из следующей таблицы:
| Нагрев, С | Расширение, % |
| 30 | 0,75 |
| 40 | 1,18 |
| 50 | 1,68 |
| 60 | 2,25 |
| 70 | 2,89 |
| 80 | 3,58 |
| 90 | 4,34 |
| 100 | 5,16 |
Полезно: водно-гликолевые смеси, использующиеся в качестве антифризов для отопительных контуров, расширяются при нагреве несколько сильнее.
Разница достигает 0,45% при нагреве на 100 градусов 30-процентного раствора гликоля.
На фото – антифриз для системы отопления.
Коэффициент эффективности расширительного бачка вычисляется по следующей формуле: D = (Pv – Ps) / (Pv + 1).
В ней:
- Pv – максимально допустимое рабочее давление в контуре. На него выставляется срабатывание предохранительного клапана. Как правило, оно выбирается равным 2,5 атмосферы.
- Ps – давление зарядки бака. Оно обычно соответствует высоте водяного столба в контуре над баком. Скажем, в системе отопления, где верх радиаторов на втором этаже возвышается над баком, смонтированным в подвале, на 5 метров, бак заряжается давлением в 0,5 атмосферы (что соответствует пятиметровому напору).
Давайте в качестве примера выполним своими руками расчет бачка для следующих условий:
- Объем теплоносителя в контуре равен 400 литрам.
- Теплоноситель – вода, нагреваемая котлом с 10 до 70 градусов.
- Предохранительный клапан выставлен на 2,5 кгс/см2.
- Расширительный бак накачан воздухом до давления в 0,5 кгс/см2.
Итак:
- Коэффициент эффективности бака равен (2,5-0,5)/(2,5+1)=0,57.
Вместо расчета коэффициент эффективности бака можно взять из таблицы.
- Коэффициент расширения воды при нагреве на 60 градусов равен 2,25%, или 0,0225.
- Бак должен иметь минимальный объем в 400*0,0225/0,57=16 (с округлением до ближайшего значения из линейки размеров бачков) литров.
Насос
Как подобрать оптимальный напор и производительность насоса?
С напором все просто. Минимального его значения в 2 метра (0,2 кгс/см2) достаточно для контура любой разумной протяженности.
Справка: система отопления многоквартирного дома функционирует при перепаде между смесью и обраткой именно в два метра.
Перепад между смесью (справа вверху) и обраткой (внизу) регистрируется не всяким манометром.
Производительность может быть рассчитана по простейшей схеме: весь объем контура должен оборачиваться трижды за час.
Так, для приведенного нами выше количества теплоносителя в 400 литров разумный минимум производительности циркуляционного насоса отопительной системы при рабочем напоре должен быть равен 0,4*3=1,2 м3/час.
Для отдельных участков контура, снабжающихся собственным насосом, его производительность может быть рассчитана по формуле G=Q/(1,163*Dt).
В ней:
- G – заветное значение производительности в кубометрах в час.
- Q – тепловая мощность участка системы отопления в киловаттах.
- 1,163 – константа, средняя теплоемкость воды.
- Dt – разница температур между подающим и обратным трубопроводами в градусах по шкале Цельсия.
Подсказка: в автономных системах она обычно берется равной 20 градусам.
Так, для контура с тепловой мощностью в 5 киловатт при 20-градусной дельте между подачей и обраткой нужен насос с производительностью не менее 5/(1,163*20)=0,214 м3/час.
Параметры насоса обычно указываются в его маркировке.
Диаметр труб
Как подобрать оптимальный диаметр розлива в контуре с известной тепловой мощностью?
Здесь поможет формула D=354*(0,86*Q/Dt)/v.
В ней:
- D – внутренний диаметр трубы в сантиметрах.
- Q – тепловая мощность контура в киловаттах.
- Dt – дельта температур между подачей и обратным трубопроводом. Напомним, что типичное значение Dt для автономной отопительной системы – 20 С.
- v – скорость потока. Диапазон ее значений – от 0,6 до 1,5 м/с. При более низкой скорости растет разница температур между первыми и последними радиаторами в контуре; при более высокой – становятся заметными гидравлические шумы.
Давайте вычислим минимальный диаметр для пресловутого контура мощностью 5 КВт при скорости воды в трубах, равной 1 м/с.
D=354*(0,86*5/20)/1=4,04 мм. С практической стороны это означает, что можно брать трубы минимально доступного размера и не бояться медленной циркуляции в них.
Не забудьте, что нами рассчитан внутренний диаметр. Пластиковые трубы маркируются наружным.
Заключение
Надеемся, что обилие формул и сухих цифр не утомило уважаемого читателя. Как обычно, прикрепленное видео предложит его вниманию дополнительную тематическую информацию. Успехов!
Как рассчитать тепловую нагрузку
3.08.2019 Как рассчитать тепловую нагрузку
1/2
Как рассчитать тепловую нагрузку (5-шаговое руководство).
Расчет тепловой нагрузки необходим до начала установки системы лучистого отопления, так как разные типы систем лучистого отопления
имеют разные значения мощности в БТЕ.
Типичный расчет тепловой нагрузки состоит из расчета потерь тепла на поверхности и потерь тепла из-за инфильтрации воздуха. И то, и другое должно быть выполнено отдельно для каждой комнаты в доме
, поэтому для начала неплохо иметь план этажа с размерами всех стен, полов, потолка, а также дверей и окон.
Ниже приведен пример 6-шагового руководства по расчету поверхностных тепловых потерь:
Шаг 1 Расчет дельты T (расчетная температура):
Разница T – это разница между расчетной температурой внутри помещения (T1) и расчетной температурой снаружи (T2), где расчетная температура в помещении составляет
, обычно 68-72F в зависимости от ваших предпочтений, а расчетная температура наружного воздуха является типичным минимумом в течение отопительного сезона.
Прежний ca
можно получить, позвонив в местную коммунальную компанию.
Предполагая, что T1 составляет 72F, а T2 – 5F, Delta T = 72F – (-5F) = 72F + 5F = 77F
Шаг 2 Расчет площади поверхности:
Если расчет выполняется для внешней стены, с окнами и двери, расчет теплопотерь окна и двери должен производиться отдельно
.
Площадь стены = Высота x Ширина – Площадь двери – Площадь окна
Площадь стены = 8 футов x 22 фута – 24 квадратных футов – 14 квадратных футов = 176 квадратных футов – 38 квадратных футов = 138 квадратных футов
Шаг 3 Рассчитайте значение U:
Используйте типичное значение Значения R и U служат для получения значения R стены.
Значение U = 1 / значение R Значение U = 1 / 14,3 = 0,07
Шаг 4 Рассчитайте потери тепла на поверхности стены:
Потери тепла на поверхности можно рассчитать по следующей формуле:
Потери тепла на поверхности = U -значение x Площадь стены x Delta T
Потери тепла на поверхности = 0,07 x 138 кв.
футов x 77F = 744 BTUH
(U-значение основано на предположении, что деревянная каркасная стена 2×4 с изоляцией из стекловолокна 3,5)
Шаг 5 Рассчитайте общую стену теплопотери:
Выполните шаги с 1 по 4, чтобы рассчитать теплопотери отдельно для окон, дверей и потолка.
Теплопотери двери = 0,49 x 24 кв. Фута x 77F = 906 BTUH
(значение U основано на предположении, что дверь из цельного дерева)
Потери тепла на окне = 0,65 x 14 кв. Футов x 77F = 701 BTUH
(U- значение основано на предположении, что окно состоит из двух панелей)
Потери тепла на потолке = 0,05 x 352 кв. футов x 77F = 1355 BTUH
8/3/2019 Как рассчитать тепловую нагрузку
2/2
(значение U на основе предположения, что изоляция из стекловолокна 6. Поверхность потолка 22 фута x 16 футов)
Теперь сложите все числа вместе.
Общие теплопотери стены = Потери стены + Потери окна + Потери двери + Потери потолка
Общие тепловые потери стены = 744 BTUH + 906 BTUH + 701 BTUH + 1352 BTUH = 3703 BTUH
Следует всегда учитывать скорость инфильтрации воздуха .
Для расчета потерь тепла в помещении из-за инфильтрации воздуха можно использовать следующую формулу:
Потери тепла за счет инфильтрации воздуха = Объем помещения x Дельта T x Изменение температуры в час x 0,018
Где Объем помещения = Длина x Ширина x Высота
Воздух Изменения в час учитывают утечку воздуха в комнату.
Например: Потери тепла из-за инфильтрации воздуха = (22 футов x 16 футов x 8 футов) x 77F x 1,2 x 0,018 = 4683 BTUH
Как рассчитать тепловую нагрузку в Excel Бесплатная загрузка для Windows
Упрощенные офисные программные системы 16 Бесплатное ПО
Service Load Calculations V – это приложение, которое вычисляет различные данные.
2 KUKA Roboter GmbH 230 Бесплатное ПО
Инструмент для оценки нагрузки на робота KUKA.
1 Apollo Fire Detectors Ltd 155 Бесплатное ПО
Рассчитайте загрузку продуктов Apollo в любой цепи с помощью этой бесплатной программы.
2 П.Гриднев 519 Условно-бесплатное ПО
PG Calculator – это замечательный научный калькулятор, имитирующий настоящий калькулятор.
1 Довада 18 Условно-бесплатное ПО
Эта версия студенческого калькулятора – отличный образовательный программный продукт.
16 Инженерное программное обеспечение WeBBusterZ 28 Демо
Термический анализ и расчеты для разборных пластинчатых теплообменников.
1 Группа Кросби 164 Демо
Вы можете рассчитать центр тяжести груза, объем и вес груза.
Программное обеспечение TechniSolve cc 51 Коммерческий
Для расчета тепловой нагрузки необходимо использовать основы воздушной психрометрии.
1 Far East Group Limited 30
Позволяет выполнить расчет тепловой нагрузки охлаждения.
6 Эмерсон 454 Бесплатное ПО
Облегчает процесс расчета точной тепловой нагрузки.
Программное обеспечение Enchanted Tree Условно-бесплатное ПО
BTU Analysis PLUS – программа для расчета тепловой нагрузки.
1 SANKOM Sp. z o.o. 27 Бесплатное ПО
Вы можете рассчитать коэффициенты теплопередачи (для стен, полов, крыш).
Instrumentors Supply Inc. Бесплатное ПО
Его можно использовать для расчета потребности в тепле для конкретных приложений.
2 Standards Design Group, Inc.18 Условно-бесплатное ПО
Позволяет рассчитать грузоподъемность и максимальные прогибы.
1 Инженерное программное обеспечение WeBBusterZ 49 Бесплатное ПО
Рассчитайте тепловую нагрузку для явной и скрытой теплопередачи с помощью этого бесплатного программного обеспечения.
1 Корпорация IBM 43 Бесплатное ПО
Он разработан, чтобы помочь вам рассчитать реальные номинальные мощности и тепловыделение.
Потери тепла при передаче через элементы здания
Передача тепла через стену здания или аналогичную конструкцию может быть выражена как:
H t = UA dt (1)
где
H t = тепловой поток (БТЕ / час, Вт, Дж / с)
U = общий коэффициент теплопередачи, «U-значение» (БТЕ / час фут 2 o F, Вт / м 2 K)
A = площадь стены (футы 2 , м 2 )
dt = разница температур ( o F, K)
Общий коэффициент теплопередачи – значение U – описывает, насколько хорошо строительный элемент проводит тепло или скорость передачи тепла (в ваттах или БТЕ / час) через единицу площади (м 2 или фут 2 ) ул. структура, деленная на разницу температур в конструкции.
Онлайн-калькулятор тепловых потерь
U-значение (БТЕ / час фут 2 o F, Вт / м 2 K)
Площадь стены (футы 2 , м 2 )
Разница температур ( o F, o C, K)
Общие коэффициенты теплопередачи некоторых общих строительных элементов
| Строительный элемент | Коэффициент теплопередачи U-значение | |||
|---|---|---|---|---|
| (BTU / (час фут 2 o F)) | (W / (m 2 K)) | |||
| Двери одинарные | – металлические 9028 1. 2 | 6,8 | ||
| 1 дюйм – дерево | 0,65 | 3,7 | ||
| 2 дюйма – дерево | 0,45 | 2,6 | ||
| Кровля | без гофрированного металла | Гофрированный металл 1,5 | ||
| 1 дюйм дерева – неизолированный | 0,5 | 2,8 | ||
| 2 дюйма дерева – неизолированный | 0,3 | 1,7 | ||
| 1 дюйм дерева – изоляция 1 дюйм | 0.2 | 1,1 | ||
| Дерево 2 дюйма – изоляция 1 дюйм | 0,15 | 0,9 | ||
| 2 дюйма – бетонная плита | 0,3 | 1,7 | ||
| 2 дюйма – бетонная плита | – изоляция 1 дюйм0,15 | 0,9 | ||
| Окна | Вертикальное одинарное остекление в металлической раме | 5,8 | ||
| Вертикальное одинарное остекление в деревянной раме | 4. 7 | |||
| Вертикальное окно с двойным остеклением, расстояние между стеклами 30 – 60 мм | 2,8 | |||
| Вертикальное окно с тройным остеклением, расстояние между стеклами 30 – 60 мм | 1,85 | |||
| Вертикальное герметичное окно с двойным остеклением , расстояние между стеклами 20 мм | 3,0 | |||
| Вертикальное герметичное тройное остекление, расстояние между стеклами 20 мм | 1,9 | |||
| Вертикальное герметичное стеклопакет с покрытием Low-E | 0.32 | 1,8 | ||
| Вертикальное окно с двойным остеклением с покрытием Low-E и заполнением тяжелым газом | 0,27 | 1,5 | ||
| Вертикальное окно с двойным остеклением с 3 пластиковыми пленками (с покрытием Low-E) и заполнение тяжелым газом | 0,06 | 0,35 | ||
| Горизонтальное одинарное стекло | 1,4 | 7,9 | ||
| Стены | 6 дюймов (150 мм) – заливной бетон 80 фунтов / фут 3| 0, 2817 | 3,9 | | |
| 10 дюймов (250 мм) – кирпич | 0,36 | 2,0 | ||
Значения U и R
Значение U (или U-фактор) является мерой скорости потеря или получение тепла из-за конструкции материалов.
Чем ниже коэффициент U, тем выше сопротивление материала тепловому потоку и тем лучше изоляционные свойства. Значение U – это величина, обратная значению R.
Общее значение U для конструкции, состоящей из нескольких слоев, можно выразить как
U = 1 / ∑ R (2)
, где
U = коэффициент теплопередачи (БТЕ / hr ft 2 o F, Вт / м 2 K)
R = «R-value» – сопротивление тепловому потоку в каждом слое (hr ft 2 o F / Btu, м 2 K / Вт)
Значение R одного слоя может быть выражено как:
R = 1 / C = s / k (3)
, где
C = проводимость слоя (БТЕ / ч · фут 2 o F, Вт / м 2 K)
k = теплопроводность материала слоя (BTU / час фут 2 o F, Вт / м · К)
s = толщина слоя (дюймы, м)
Примечание! – в дополнение к сопротивлению в каждом строительном слое – существует сопротивление внутренней и внешней поверхности окружающей среде.
Если вы хотите добавить поверхностное сопротивление к вычислителю U ниже – используйте один – 1 – для толщины – l t – и поверхностное сопротивление для проводимости – K .
Онлайн Значение U Калькулятор
Этот калькулятор можно использовать для расчета общего значения U для конструкции с четырьмя слоями. Добавьте толщину – l t – и проводимость слоя – K – для каждого слоя.Если количество слоев меньше четырех, замените толщину одного или нескольких слоев нулем.
1. с (дюйм, м) k (британская тепловая единица дюйм / час фут 2 o F, Вт / м · К)
2. с (дюйм, м) k (британская тепловая единица дюйм / час фут 2 o F, Вт / м · К)
3 с (дюйм, м) k (британских тепловых единиц дюйм / час фут 2 o F, Вт / м · К)
4 с (дюйм, м) k (БТЕ дюйм / час фут 2 o F, Вт / м · К)
Пример – значение U Бетонная стена
Бетонная стена толщиной 0.
25 (м) и проводимость 1,7 (Вт / мК) используется для значений по умолчанию в калькуляторе выше. Сопротивление внутренней и внешней поверхности оценивается в 5,8 (м 2 K / Вт) .
Значение U можно рассчитать как
U = 1 / (1 / (5,8 м 2 K / Вт) + (0,25 м) / (1,7 Вт / мK))
= 3,13 Вт / м 2 K
88
В любом замкнутом пространстве практически весь свет, производимый осветительными приборами, в конечном итоге поглощается окружающими материалами (стенами, потолками и т. Д.).). Когда свет поглощается этими материалами, фотоны превращаются в тепло.
Для систем ОВК меньшего размера может потребоваться больше энергии, чем эта, а некоторые специализированные системы (например, испарительные охладители) могут потреблять немного меньше, но это полезное обобщение для большинства приложений.