Определение тепловых нагрузок на отопление. Тепловой расчёт системы отопления: как грамотно сделать расчет нагрузки на систему

Потребность здания в тепле

Распределение приборов

Методики расчета

Выводы

Москва 2005

Москва 2005

Тепловая нагрузка: что это?

Основные факторы

Особенности существующих методик

Основные способы расчета

Три основных

Один примерный

Пример простого расчета

Усредненный расчет и точный

Примерный расчет

Если необходим расчет в гигакалориях

Определение потерь тепла через наружные ограждения

Расход на подогрев вентиляционного воздуха

Тепловая нагрузка от нагрева воды для ГВС

Заключение

Первый вариант расчета

Второй вариант расчета

Третий вариант расчета

Программа Курганской области "Региональная энергетическая программа Курганской области на период до 2010 года" Основания для разработки

Пояснительная записка Обоснование проекта генерального плана Генеральный директор

Общая часть и исходные данные

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

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

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

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

Распределение приборов по помещениям дома зависит от следующих обстоятельств:

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

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

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

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

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

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

Согласно существующим нормам СНиП, на 10 квадратных метров нужен 1 кВт мощности. Данный показатель корректируется с учетом климатических коэффициентов:

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

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

Способ, приведенный выше, страдает значительными погрешностями:

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

Корректируем расчет:

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

Таблица климатического коэффициента

Производим расчет:

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

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

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

Схема потери тепла в процентах

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Схема функционирует следующим образом:

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

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

Главная > Документ

РАСЧЕТ

тепловых нагрузок и годового количества

тепла и топлива для котельной

индивидуального жилого дома

ООО «ОВК инжениринг»

Настоящий расчет составлен для определения годового расхода тепла и топлива, необходимого для котельной, предназначенной для отопления и ГВС индивидуального жилого дома. Расчет тепловых нагрузок выполнен в соответствии со следующими нормативными документами:

электрической энергии

Характеристика здания:

Строительный объем здания – 1460 м Общая площадь – 350,0 м² Жилая площадь – 107,8 м² Расчетное количество жильцов – 4 человека

Климатол огические данные района строительства:

Место строительства: РФ, Московская область, г. Домодедово

Расчетные температуры

воздуха:

Для проектирования системы отопления: t = -28 ºС Для проектирования системы вентиляции: t = -28 ºС В отапливаемых помещениях: t = +18 C

Поправочный коэффициент α (при -28 С) – 1.032

Удельная отопительная характеристика здания – q = 0.57 [Ккал/мч С]

Отопительный период:

Продолжительность: 214 суток Средняя температура отопительного периода: t = -3,1 ºС Средняя наиболее холодного месяца = -10,2 ºС КПД котла – 90%

Исходные данные для расчета ГВС:

отопительный период

летний период

водопроводной воды

Зона влажности – «нормальная»

Максимально-часовые нагрузки потребителей следующие:

На отопление - 0,039 Гкал/час На горячее водоснабжение - 0,0025 Гкал/час На вентиляцию - нет

Общий максимально-часовой расход тепла с учетом тепловых потерь в сетях и на собственные нужды - 0,0415 Гкал/час

газовым котлом

газового бойлера

отопительного котла

Мощность бойлера – 0,0087 Гкал/час

Топливо – природный газ; общий годовой расход натурального топлива (газа) составит 0,0155 млн. нм³ в год или 0,0177 тыс. т.у.т. в год условного топлива. Расчет составил: Л.А. Альтшулер

ПЕРЕЧЕНЬ

Данных, представляемых областными главными управлениями, предприятиями (объединениями) в Администрацию Московской области вместе с ходатайством об установлении вида топлива для предприятий (объединений) и теплопотребляющих установок.

Общие вопросы

Вопросы	Ответы
Министерство (ведомство)	Бурлаков В.В.
Предприятие и его местонахождение (область, район, населенный пункт, улица)	Индивидуальный жилой дом расположенный по адресу: Московская область, г. Домодедово ул. Соловьиная, д.1
Расстояние объекта до:- железнодорожной станции- газопровода- базы нефтепродуктов- ближайшего источника теплоснабжения (ТЭЦ, котельная) с указанием его мощности, загруженности и принадлежности
Готовность предприятия к использованию топливно-энергетических ресурсов (действующее, проектируемое, строящееся) с указанием категории	строящееся, жилое
Документы, согласования (заключения), дата, номер, наименование организации:- об использовании природного газа, угля;- о транспортировке жидкого топлива;- о строительстве индивидуальной или расширенной котельной.	Разрешение ПО Мособлгаз № _______ от ___________ Разрешение министерства ЖКХ, топлива и энергетики Московской области № _______ от ___________
На основании какого документа проектируется, строится, расширяется, реконструируется предприятие
Вид и количество (т.у.т.) используемого в настоящее время топлива и на основании какого документа (дата, номер, установленный расход), для твердого топлива указать его месторождение, а для донецкого угля – его марку	не используется
Вид запрашиваемого топлива, общий годовой расход (т.у.т.) и год начала потребления	природный газ; 0,0155 тыс. т.у.т. в год; 2005 год
Год выхода предприятия на проектную мощность, общий годовой расход (тыс. т.у.т.) топлива в этом году	2005 год; 0,0177 тыс. т.у.т.

Котельные установки

а) потребность в теплоэнергии

На какие нужды	Присоединенная максимальная тепловая нагрузка (Гкал/час)		Кол-во часов работы в году	Годовая потребность в тепле (Гкал)		Покрытие потребности в тепле (Гкал/год)
На какие нужды	Сущест-вующая	руемая, включая	Кол-во часов работы в году		Проек-тируе-мая, включая	Ко-тель-ная	ричные энер- го ре-сурсы	За счет дру-гих



Горячее водо- снабже-ние
кие нужды
ние потреби-
ствен-ные котель-ной
Потери в тепло-вых

Примечание: 1. В графе 4 указать в скобках число часов работы в году технологического оборудования при максимальных нагрузках. 2. В графах 5 и 6 показать отпуск тепла сторонним потребителям.

б) состав и характеристика оборудования котельных, вид и годовой

расход топлива

Тип котлов по группам		Используемое топливо			Запрашиваемое топливо
Тип котлов по группам		Вид основ- ного (резер-	ный расход	вой расход	Вид основ- ного (резер-	ный расход	вой расход

Действующиеиз них:демонтируемые
«Ишма-50»«Ariston SGA 200»	0,050						тыс. т.у.т. в год;

Примечание: 1. Годовой расход топлива указать общий по группам котлов. 2. Удельный расход топлива указать с учетом собственных нужд котельной. 3. В графах 4 и 7 указать способ сжигания топлива (слоевой, камерный, в кипящем слое).

Потребители тепла

Потребность в тепле на производственные нужды

Потребители тепла

Наименование продукции

продукции

Удельный расход тепла на единицу

продукции

Годовое потребление тепла

Технологические топливопотребляющие установки

а) мощность предприятия по выпуску основных видов продукции

Вид продукции	Годовой выпуск (указать единицу измерения)		Удельный расход топлива (кг у.т./един. Продукции)
	существующий	проектируемый	фактический	расчетный

б) состав и характеристика технологического оборудования,

вид и годовой расход топлива

Примечание: 1. Кроме запрашиваемого топлива указать другие виды топлива, на которых могут работать технологические установки.

Использование топливных и тепловых вторичных ресурсов

Топливные вторичные ресурсы			Тепловые вторичные ресурсы
Вид, источ-	тыс. т.у.т.	Количество используемого топлива (тыс. т.у.т.)	Вид, источ-	тыс. т.у.т.	Количество используемого тепла (тыс. Гкал/час)
		Сущест-вующее			Существу-

РАСЧЕТ

часовых и годовых расходов тепла и топлива

Максимально-часовой расход тепла на

отопление потребителей вычисляется по формуле:

Qот. = Vзд. х qот. х (Твн. - Тр.от.) х α [Ккал/час]

Где: Vзд.(м³) – объем здания; qот. (ккал/час*м³*ºС) – удельная тепловая характеристика здания; α – поправочный коэффициент на изменение величины отопительной характеристики зданий при температуре отличной от -30ºС.

Максимально-часовой расх

од тепла на вентиляцию вычисляется по формуле:

Qвент. = Vн. х qвент. х (Твн. - Тр.в.) [Ккал/час]

Где: qвент. (ккал/час*м³*ºС) – удельная вентиляционная характеристика здания;

Средний расход тепла за отопительный период на нужды отопления и вентиляции вычисляется по формуле:

на отопление:

Qо.п. = Qот. х (Твн. – Тс.р.от.)/ (Твн. – Тр.от.) [Ккал/час]

На вентиляцию:

Qо.п. = Qвент. х (Твн. – Тс.р.от.)/ (Твн. – Тр.от.) [Ккал/час]

Годовые расходы тепла по зданию определяются по формуле:

Qот.год. = 24 х Qср.от. х П [Гкал/год]

На вентиляцию:

Qот.год. = 16 х Qср.в. х П [Гкал/год]

Среднечасовой расход тепла за отопительный период

на горячее водоснабжение жилых зданий определяется по формуле:

Q = 1,2 m х a х (55 – Тх.з.)/24 [Гкал/год]

Где: 1,2 – коэффициент, учитывающий теплоотдачу в помещении от трубопровода систем горячего водоснабжения (1+0.2); a – норма расхода воды в литрах при температуре 55ºС для жилых зданий на одного человека в сутки, должна приниматься в соответствии с главой СНиП по проектированию горячего водоснабжения; Тх.з. – температура холодной воды (водопроводной) в отопительный период, принимаемой равной 5ºС.

Среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение в летний период определяется по формуле:

Qср.оп.г.в. = Q х (55 – Тх.л.)/ (55 – Тх.з.) х В [Гкал/год]

Где: В – коэффициент, учитывающий снижение среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий в летний период по отношению к отопительному, принимается равным 0,8; Тх.л. – температура холодной воды (водопроводной) в летний период, принимаемой равной 15ºС.

Среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение определяется по формуле:

Qгод г.в. = 24Qо.п.г.вПо + 24Qср.п.г.в*(350 – По)*В =

24Qср.от.г.вПо + 24Qср.от.г.в (55 – Тх.л.)/ (55 – Тх.з.) х В [Гкал/год]

Общий годовой расход тепла:

Qгод = Qгод от. + Qгод вент. + Qгод г.в. + Qгод втз. + Qгод тех. [Гкал/год]

Расчет годового расхода топлива определяется по формуле:

Ву.т. = Qгод х 10ˉ 6 /Qр.н. x η

Где: Qр.н. – низшая теплотворная способность условного топлива, равная 7000 ккал/кг у.т.; η – КПД котла; Qгод – общий годовой расход тепла на все виды потребителей.

РАСЧЕТ

тепловых нагрузок и годового количества топлива

Расчет максимально-часовых нагрузок на отопление:

1.1. Жилой дом: Максимально-часовой расход на отопление:

Qмакс.от. = 0,57 х 1460 х (18 - (-28)) х 1,032= 0,039 [Гкал/час]

Итого по жилому дому: Q макс.от. = 0,039 Гкал/час Итого с учетом собственных нужд котельной: Q макс.от. = 0,040 Гкал/час

Расчет среднечасовых и годовых расходов тепла на отопление:

2.1. Жилой дом:

Qмакс.от. = 0,039 Гкал/час

Qср.от. = 0,039 х (18 - (-3,1))/(18 - (-28)) = 0,0179 [Гкал/час]

Qгод от. = 0,0179 х 24 х 214 = 91,93 [Гкал/год]

С учетом собственных нужд котельной (2%) Qгод от. = 93,77 [Гкал/год]

Итого по жилому дому:

Среднечасовой расход тепла на отопление Q ср.от. = 0,0179 Гкал/час

Общий годовой расход тепла на отопление Q год от. = 91,93 Гкал/год

Общий годовой расход тепла на отопление с учетом собственных нужд котельной Q год от. = 93,77 Гкал/год

Расчет максимально-часовых нагрузок на ГВС:

1.1. Жилой дом:

Qмакс.гвс = 1.2 х 4 х 10.5 х (55 - 5) х 10^(-6) = 0,0025 [Гкал/час]

Итого по жилому дому: Q макс.гвс = 0,0025 Гкал/час

Расчет среднечасовых и год овых расходов тепла на ГВС:

2.1. Жилой дом: Среднечасовой расход тепла на ГВС:

Qср.гвс.з. = 1.2 х 4 х 190 х (55 - 5) х 10^(-6)/24 = 0,0019 [Гкал/час]

Qср.гвс.л. = 0,0019 х 0.8 х (55-15)/(55-5)/24 = 0,0012 [Гкал/час]

Годо вой расход тепла на ГВС: Qгод от. = 0,0019 х 24 х 214 + 0,0012 х 24 х 136 = 13,67 [Гкал/год]Итого на ГВС:

Среднечасовой расход тепла в отопительный период Q ср.гвс = 0,0019 Гкал/час

Среднечасовой расход тепла в летний период Q ср.гвс = 0,0012 Гкал/час

Общий годовой расход тепла Q год гвс = 13,67 Гкал/год

Расчет годового количества природного газа

и условного топлива :

∑ Q год = ∑ Q год от. + Q год гвс = 107,44 Гкал/год

Годовой расход топлива составит:

Вгод = ∑Qгод х 10ˉ 6 /Qр.н. x η

Годовой расход натурального топлива

(природного газа) для котельной составит:

Котел (КПД=86%) : Вгод нат. = 93.77 х 10ˉ 6 /8000 х 0,86 = 0,0136 млн.нм³ в год Бойлер (КПД=90%): Вгод нат. = 13.67 х 10ˉ 6 /8000 х 0,9 = 0,0019 млн.нм³ в год Итого : 0,0155 млн.нм  в год

Годовой расход условного топлива для котельной составит:

Котел (КПД=86%) : Вгод у.т. = 93.77 х 10ˉ 6 /7000 х 0,86 = 0,0155 млн.нм³ в год Бюллетень

Индекс производства электрооборудования, электронного и оптического оборудования в ноябре 2009г. по сравнению с соответствующим периодом предыдущего года составил 84,6%, в январе-ноябре 2009г.

Программа

В соответствии с пунктом 8 статьи 5 Закона Курганской области "О прогнозах, концепциях, программах социально-экономического развития и целевых программах Курганской области",

Пояснительная записка

Разработка градостроительной документации территориального планирования и Правил землепользования и застройки муниципального образования городское поселение Никель Печенгского района Мурманской области

В системах централизованного теплоснабжения (СЦТ) по тепловым сетям подается теплота различным тепловым потребителям. Несмотря на значительное разнообразие тепловой нагрузки, ее можно разбить на две группы по характеру протекания во времени: 1) сезонная; 2) круглогодовая.

Изменения сезонной нагрузки зависят главным образом от климатических условий: температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра, солнечного излучения, влажности воздуха и т.п. Основную роль играет наружная температура. Сезонная нагрузка имеет сравнительно постоянный суточный график и переменный годовой график нагрузки. К сезонной тепловой нагрузке относятся отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха. Ни один из указанных видов нагрузки не имеет круглогодового характера. Отопление и вентиляция являются зимними тепловыми нагрузками. Для кондиционирования воздуха в летний период требуется искусственный холод. Если этот искусственный холод вырабатывается абсорбционным или эжекционным методом, то ТЭЦ получает дополнительную летнюю тепловую нагрузку, что способствует повышению эффективности теплофикации.

К круглогодовой нагрузке относятся технологическая нагрузка и горячее водоснабжение. Исключением являются только некоторые отрасли промышленности, главным образом связанные с переработкой сельскохозяйственного сырья (например, сахарная), работа которых имеет обычно сезонный характер.

График технологической нагрузки зависит от профиля производственных предприятий и режима их работы, а график нагрузки горячего водоснабжения - от благоустройства жилых и общественных зданий, состава населения и распорядка его рабочего дня, а также от режима работы коммунальных предприятий - бань, прачечных. Эти нагрузки имеют переменный суточный график. Годовые графики технологической нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения также в определенной мере зависят от времени года. Как правило, летние нагрузки ниже зимних вследствие более высокой температуры перерабатываемого сырья и водопроводной воды, а также благодаря меньшим теплопотерям теплопроводов и производственных трубопроводов.

Одна из первоочередных задач при проектировании и разработке режима эксплуатации систем централизованного теплоснабжения заключается в определении значений и характера тепловых нагрузок.

В том случае, когда при проектировании установок централизованного теплоснабжения отсутствуют данные о расчетных расходах теплоты, основанных на проектах теплопотребляющих установок абонентов, расчет тепловой нагрузки проводится на основе укрупненных показателей. В процессе эксплуатации значения расчетных тепловых нагрузок корректируют по действительным расходам. С течением времени это дает возможность установить проверенную тепловую характеристику для каждого потребителя.

Основная задача отопления заключается в поддержании внутренней температуры помещений на заданном уровне. Для этого необходимо сохранение равновесия между тепловыми потерями здания и теплоприто-ком. Условие теплового равновесия здания может быть выражено в виде равенства

где Q – суммарные тепловые потери здания; Q T – теплопотери теплопередачей через наружные ограждения; Q H – теплопотери инфильтрацией из-за поступления в помещение через неплотности наружных ограждений холодного воздуха; Q o – подвод теплоты в здание через отопительную систему; Q TB – внутренние тепловыделения.

Тепловые потери здания в основном зависят от первого слагаемого Q r Поэтому для удобства расчета можно тепловые потери здания представить так:

(5)

где μ= Q и /Q T – коэффициент инфильтрации, представляющий собой отношение теп-лопотерь инфильтрацией к теплопотерям теплопередачей через наружные ограждения.

Источником внутренних тепловыделений Q ТВ, в жилых зданиях являются обычно люди, приборы для приготовления пищи (газовые, электрические и другие плиты), осветительные приборы. Эти тепловыделения носят в значительной мере случайный характер и не поддаются никакому регулированию во времени.

Кроме того, тепловыделения не распределяются равномерно по зданию.

Для обеспечения в жилых районах нормального температурного режима во всех отапливаемых помещениях обычно устанавливают гидравлический и температурный режим тепловой сети по наиболее невыгодным условиям, т.е. по режиму отопления помещений с нулевыми тепловыделениями (Q TB = 0).

Для предупреждения существенного повышения внутренней температуры в помещениях, в которых внутренние тепловыделения значительны, необходимо периодически выключать часть отопительных приборов или снижать расход теплоносителя через них.

Качественное решение этой задачи возможно лишь при индивидуальной автоматизации, т.е. при установке авторегуляторов непосредственно на нагревательных приборах и вентиляционных калориферах.

Источник внутренних тепловыделений в промышленных зданиях – тепловые и силовые установки и механизмы (печи, сушила, двигатели и др.) различного рода. Внутренние тепловыделения промышленных предприятий довольно устойчивы и нередко представляют существенную долю расчетной отопительной нагрузки, поэтому они должны учитываться при разработке режима теплоснабжения промышленных районов.

Теплопотери теплопередачей через наружные ограждения, Дж/с или ккал/ч, могут быть определены расчетным путем по формуле

(6)

где F - площадь поверхности отдельных наружных ограждений, м; к - коэффициент теплопередачи наружных ограждений, Вт/(м 2 К) или ккал/(м 2 ч °С); Δt - разность температур воздуха с внутренней и наружной сторон ограждающих конструкций, °С.

Для здания объемом по наружному измерению V, м, периметром в плане Р, м, площадью в плане S, м, и высотой L, м, уравнение (6) легко приводится к формуле, предложенной проф. Н.С. Ермолаевым.

При 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 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.

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.

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 -40 о С за окном потребует значительных ее расходов.

Параметры, включаемые в расчет тепловой нагрузки, находятся в СНиПах и ГОСТах. В них же есть специальные коэффициенты теплопередачи. Из паспортов оборудования, входящего в систему отопления, берутся цифровые характеристики, касаемые определенного радиатора отопления, котла и пр. А также традиционно:

Расход тепла, взятый по максимуму за один час работы системы отопления,

Максимальный поток тепла, исходящий от одного радиатора,

Общие затраты тепла в определенный период (чаще всего - сезон); если необходим почасовой расчет нагрузки на тепловую сеть, то расчет нужно вести с учетом перепада температур в течение суток.

Произведенные расчеты сопоставляют с площадью тепловой отдачи всей системы. Показатель получается достаточно точный. Некоторые отклонения случаются. Например, для промышленных строений нужно будет учитывать снижение потребления тепловой энергии в выходные дни и праздничные, а в жилых помещениях - в ночное время.

Методики для расчета систем отопления имеют несколько степеней точности. Для сведения погрешности к минимуму необходимо использовать довольно сложные вычисления. Менее точные схемы применяются если не стоит цель оптимизировать затраты на отопительную систему.

На сегодняшний день расчет тепловой нагрузки на отопление здания можно провести одним из следующих способов.

Для расчета берутся укрупненные показатели.
За базу принимаются показатели конструктивных элементов здания. Здесь будет важен и расчет идущего на прогрев внутреннего объема воздуха.
Рассчитываются и суммируются все входящие в систему отопления объекты.

Есть и четвертый вариант. Он имеет достаточно большую погрешность, ибо показатели берутся очень усредненные, или их недостаточно. Вот эта формула - Q от = q 0 * a * V H * (t ЕН - t НРО), где:

q 0 - удельная тепловая характеристика здания (чаще всего определяется по самому холодному периоду),
a - поправочный коэффициент (зависит от региона и берется из готовых таблиц),
V H - объем, рассчитанный по внешним плоскостям.

Для строения со стандартными параметрами (высотой потолков, размерами комнат и хорошими теплоизоляционными характеристиками) можно применить простое соотношение параметров с поправкой на коэффициент, зависящий от региона.

Предположим, что жилой дом находится в Архангельской области, а его площадь - 170 кв. м. Тепловая нагрузка будет равна 17 * 1,6 = 27,2 кВт/ч.

Подобное определение тепловых нагрузок не учитывает многих важных факторов. Например, конструктивных особенностей строения, температуры, число стен, соотношение площадей стен и оконных проёмов и пр. Поэтому подобные расчеты не подходят для серьёзных проектов системы отопления.

Зависит он от материала, из которого они изготовлены. Чаще всего сегодня используются биметаллические, алюминиевые, стальные, значительно реже чугунные радиаторы. Каждый из них имеет свой показатель теплоотдачи (тепловой мощности). Биметаллические радиаторы при расстоянии между осями в 500 мм, в среднем имеют 180 - 190 Вт. Радиаторы из алюминия имеют практически такие же показатели.

Теплоотдача описанных радиаторов рассчитывается на одну секцию. Радиаторы стальные пластинчатые являются неразборными. Поэтому их теплоотдача определяется исходя из размера всего устройства. Например, тепловая мощность двухрядного радиатора шириной 1 100 мм и высотой 200 мм будет 1 010 Вт, а панельного радиатора из стали шириной 500 мм, а высотой 220 мм составит 1 644 Вт.

В расчет радиатора отопления по площади входят следующие базовые параметры:

Высота потолков (стандартная - 2,7 м),

Тепловая мощность (на кв. м - 100 Вт),

Одна внешняя стена.

Эти расчеты показывают, что на каждые 10 кв. м необходимо 1 000 Вт тепловой мощности. Этот результат делится на тепловую отдачу одной секции. Ответом является необходимое количество секций радиатора.

Для южных районов нашей страны, так же как и для северных, разработаны понижающие и повышающие коэффициенты.

Учитывая описанные факторы, усредненный расчет проводится по следующей схеме. Если на 1 кв. м требуется 100 Вт теплового потока, то помещение в 20 кв. м должно получать 2 000 Вт. Радиатор (популярный биметаллический или алюминиевый) из восьми секций выделяет около Делим 2 000 на 150, получаем 13 секций. Но это довольно укрупненный расчет тепловой нагрузки.

Точный выглядит немного устрашающе. На самом деле ничего сложного. Вот формула:

Q т = 100 Вт/м 2 × S(помещения)м 2 × q 1 × q 2 × q 3 × q 4 × q 5 × q 6 × q 7 , где:

q 1 - тип остекления (обычное =1.27, двойное = 1.0, тройное = 0.85);
q 2 - стеновая изоляция (слабая, или отсутствующая = 1.27, стена выложенная в 2 кирпича = 1.0, современна, высокая = 0.85);
q 3 - соотношение суммарной площади оконных проемов к площади пола (40% = 1.2, 30% = 1.1, 20% - 0.9, 10% = 0.8);
q 4 - уличная температура (берется минимальное значение: -35 о С = 1.5, -25 о С = 1.3, -20 о С = 1.1, -15 о С = 0.9, -10 о С = 0.7);
q 5 - число наружных стен в комнате (все четыре = 1.4, три = 1.3, угловая комната = 1.2, одна = 1.2);
q 6 - тип расчетного помещения над расчетной комнатой (холодное чердачное = 1.0, теплое чердачное = 0.9, жилое отапливаемое помещение = 0.8);
q 7 - высота потолков (4.5 м = 1.2, 4.0 м = 1.15, 3.5 м = 1.1, 3.0 м = 1.05, 2.5 м = 1.3).

По любому из описанных методов можно провести расчет тепловой нагрузки многоквартирного дома.

Условия таковы. Минимальная температура в холодное время года - -20 о С. Комната 25 кв. м с тройным стеклопакетом, двустворчатыми окнами, высотой потолков 3.0 м, стенами в два кирпича и неотапливаемым чердаком. Расчет будет следующий:

Q = 100 Вт/м 2 × 25 м 2 × 0,85 × 1 × 0,8(12%) × 1,1 × 1,2 × 1 × 1,05.

Результат, 2 356.20, делим на 150. В итоге получается, что в комнате с указанными параметрами нужно установить 16 секций.

В случае отсутствия счетчика тепловой энергии на открытом отопительном контуре расчет тепловой нагрузки на отопление здания рассчитывают по формуле Q = V * (Т 1 - Т 2) / 1000, где:

V - количество воды, потребляемой системой отопления, исчисляется тоннами или м 3 ,
Т 1 - число, показывающее температуру горячей воды, измеряется в о С и для вычислений берется температура, соответствующая определенному давлению в системе. Показатель этот имеет свое название - энтальпия. Если практическим путем снять температурные показатели нет возможности, прибегают к усредненному показателю. Он находится в пределах 60-65 о С.
Т 2 - температура холодной воды. Ее измерить в системе довольно трудно, поэтому разработаны постоянные показатели, зависящие от температурного режима на улице. К примеру, в одном из регионов, в холодное время года этот показатель принимается равным 5, летом - 15.
1 000 - коэффициент для получения результата сразу в гигакалориях.

В случае закрытого контура тепловая нагрузка (гкал/час) рассчитывается иным образом:

Q от = α * q о * V * (t в - t н.р) * (1 + K н.р) * 0,000001, где

Расчет тепловой нагрузки получается несколько укрупненным, но именно эта формула дается в технической литературе.

Все чаще, чтобы повысить эффективность работы отопительной системы, прибегают к строения.

Работы эти проводят в темное время суток. Для более точного результата нужно соблюдать разницу температур между помещением и улицей: она должна быть не менее в 15 о. Лампы дневного освещения и лампы накаливания выключаются. Желательно убрать ковры и мебель по максимуму, они сбивают прибор, давая некоторую погрешность.

Обследование проводится медленно, данные регистрируются тщательно. Схема проста.

Первый этап работ проходит внутри помещения. Прибор двигают постепенно от дверей к окнам, уделяя особое внимание углам и прочим стыкам.

Второй этап - обследование тепловизором внешних стен строения. Все так же тщательно исследуются стыки, особенно соединение с кровлей.

Третий этап - обработка данных. Сначала это делает прибор, затем показания переносятся в компьютер, где соответствующие программы заканчивают обработку и выдают результат.

Если обследование проводила лицензированная организация, то она по итогу работ выдаст отчет с обязательными рекомендациями. Если работы велись лично, то полагаться нужно на свои знания и, возможно, помощь интернета.

Чтобы выяснить, какой мощностью должно располагать теплосиловое оборудование частного дома, нужно определить общую нагрузку на систему отопления, для чего и выполняется тепловой расчет. В данной статье мы не станем говорить об укрупненной методике подсчетов по площади или объему здания, а представим более точный способ, используемый проектировщиками, только в упрощенном виде для лучшего восприятия. Итак, на систему отопления дома ложится 3 вида нагрузок:

компенсация потерь тепловой энергии, уходящей сквозь строительные конструкции (стены, полы, кровлю);
нагрев воздуха, потребного для вентиляции помещений;
подогрев воды для нужд ГВС (когда в этом задействован котел, а не отдельный нагреватель).

Для начала представим формулу из СНиП, по которой производится расчет тепловой энергии, теряемой через строительные конструкции, отделяющие внутреннее пространство дома от улицы:

Q = 1/R х (tв – tн) х S, где:

Q – расход тепла, уходящего через конструкцию, Вт;
R – сопротивление передаче тепла сквозь материал ограждения, м2ºС / Вт;
S – площадь этой конструкции, м2;
tв – температура, которая должна быть внутри дома, ºС;
tн – средняя уличная температура за 5 самых холодных дней, ºС.

Для справки. Согласно методике расчет теплопотерь выполняется отдельно для каждого помещения. С целью упростить задачу предлагается взять здание в целом, приняв приемлемую среднюю температуру 20-21 ºС.

Площадь для каждого вида наружного ограждения вычисляется отдельно, для чего измеряются окна, двери, стены и полы с кровлей. Так делается, потому что они изготовлены из разных материалов различной толщины. Так что расчет придется делать отдельно для всех видов конструкций, а результаты потом просуммировать. Самую холодную уличную температуру в своем районе проживания вы наверняка знаете из практики. А вот параметр R придется рассчитать отдельно по формуле:

R = δ / λ, где:

λ – коэффициент теплопроводности материала ограждения, Вт/(мºС);
δ – толщина материала в метрах.

Примечание. Значение λ – справочное, его нетрудно отыскать в любой справочной литературе, а для пластиковых окон этот коэффициент вам подскажут производители. Ниже приводится таблица с коэффициентами теплопроводности некоторых стройматериалов, причем для вычислений надо брать эксплуатационные значения λ.

В качестве примера подсчитаем, сколько тепла потеряет 10 м2 кирпичной стены толщиной 250 мм (2 кирпича) при разнице температур снаружи и в доме 45 ºС:

R = 0.25 м / 0.44 Вт/(м · ºС) = 0.57 м2 ºС / Вт.

Q = 1/0.57 м2 ºС / Вт х 45 ºС х 10 м2 = 789 Вт или 0.79 кВт.

Если стена состоит из разных материалов (конструкционный материал плюс утеплитель), то их тоже надо считать отдельно по приведенным выше формулам, а результаты суммировать. Таким же образом просчитываются окна и кровля, а вот с полами дело обстоит иначе. Первым делом необходимо нарисовать план здания и разбить его на зоны шириной 2 м, как это сделано на рисунке:

Теперь следует вычислить площадь каждой зоны и поочередно подставить в главную формулу. Вместо параметра R нужно взять нормативные значения для зоны I, II, III и IV, указанные ниже в таблице. По окончании расчетов результаты складываем и получаем общие потери тепла через полы.

Малосведущие люди часто не учитывают, что приточный воздух в доме тоже надо подогревать и эта тепловая нагрузка тоже ложится на отопительную систему. Холодный воздух все равно попадает в дом извне, хотим мы того или нет, и на его нагрев нужно затратить энергию. Больше того, в частном доме должна функционировать полноценная приточно-вытяжная вентиляция, как правило, с естественным побуждением. Воздухообмен создается благодаря наличию тяги в вентиляционных каналах и дымоходе котла.

Предлагаемая в нормативной документации методика определения тепловой нагрузки от вентиляции достаточно сложна. Довольно точные результаты можно получить, если просчитать эту нагрузку по общеизвестной формуле через теплоемкость вещества:

Qвент = cmΔt, здесь:

Qвент – количество теплоты, потребное для нагрева приточного воздуха, Вт;
Δt – разница температур на улице и внутри дома, ºС;
m – масса воздушной смеси, поступающей извне, кг;
с – теплоемкость воздуха, принимается 0.28 Вт / (кг ºС).

Сложность расчета этого типа тепловой нагрузки заключается в правильном определении массы нагреваемого воздуха. Выяснить, сколько его попадает внутрь дома, при естественной вентиляции сложно. Поэтому стоит обратиться к нормативам, ведь здания строят по проектам, где заложены потребные воздухообмены. А нормативы говорят, что в большинстве комнат воздушная среда должна меняться 1 раз в час. Тогда берем объемы всех помещений и прибавляем к ним нормы расхода воздуха на каждый санузел – 25 м3/ч и кухонную газовую плиту – 100 м3/ч.

Чтобы произвести расчет тепловой нагрузки на отопление от вентиляции, полученный объем воздуха надо пересчитать в массу, узнав его плотность при разных температурах из таблицы:

Предположим, что общее количество приточного воздуха составляет 350 м3/ч, температура снаружи – минус 20 ºС, внутри – плюс 20 ºС. Тогда его масса составит 350 м3 х 1.394 кг/м3 = 488 кг, а тепловая нагрузка на отопительную систему - Qвент = 0.28 Вт / (кг ºС) х 488 кг х 40 ºС = 5465.6 Вт или 5.5 кВт.

Для определения этой нагрузки можно воспользоваться той же простой формулой, только теперь надо посчитать тепловую энергию, расходуемую на подогрев воды. Ее теплоемкость известна и составляет 4.187 кДж/кг °С или 1.16 Вт/кг °С. Учитывая, что семье из 4 человек на все потребности достаточно 100 л воды на 1 сутки, нагретой до 55 °С, подставляем эти цифры в формулу и получаем:

QГВС = 1.16 Вт/кг °С х 100 кг х (55 – 10) °С = 5220 Вт или 5.2 кВт теплоты в сутки.

Примечание. По умолчанию принято, что 1 л воды равен 1 кг, а температура холодной водопроводной воды равна 10 °С.

Единица мощности оборудования всегда отнесена к 1 часу, а полученные 5.2 кВт – к суткам. Но делить эту цифру на 24 нельзя, ведь горячую воду мы хотим получать как можно скорее, а для этого котел должен располагать запасом мощности. То есть, эту нагрузку надо прибавить к остальным как есть.

Потребители тепла

Максимальные тепловые нагрузки (Гкал/час)

Технология

Потребители тепла

Отопле-ние

Горячее водо-снабже-ние

Технология

Итого по жилому дому

Данный расчет нагрузок на отопление дома даст гораздо более точные результаты, нежели традиционный способ по площади, хотя потрудиться придется. Конечный результат нужно обязательно умножить на коэффициент запаса – 1.2, а то и 1.4 и по рассчитанному значению подбирать котельное оборудование. Еще один способ укрупненного расчета тепловых нагрузок по нормативам показан на видео: