Отопление: расчет показателя нагрузки - Relax-Nk.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Отопление: расчет показателя нагрузки

Самостоятельный расчет тепловой нагрузки на отопление: часовых и годовых показателей

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

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.

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

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

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 – удельная тепловая характеристика строения. Значения нужно брать из соответствующей таблицы, а – поправочный коэффициент, о котором говорилось выше, – наружный объем строения, м³, Tвн и Tнро – значения температуры внутри дома и на улице.

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

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. Для расчета годовой нагрузки на отопление воспользоваться этой величиной нельзя, так как она не учитывает толщину материала (d). Поэтому специалисты используют параметр сопротивление теплопередачи, который вычисляется по следующей формуле:

R=d/λ

Расчет по стенам и окнам

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). Толщина наружных стен – 0,36 м. Исходя из этого рассчитываем сопротивление телепередачи – R=0.36/0.56= 0,64 м²*С/Вт;
  • 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).

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.

Способы расчета тепловой нагрузки на отопление

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

Читайте также:  Ниша под телевизор из гипсокартона, как оформить стену своими руками

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

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

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

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

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

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

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

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

Если в строении все помещения имеют стандартные размеры и обладают хорошей теплоизоляцией, можно воспользоваться методом расчета необходимой мощности отопительного оборудования в зависимости от площади. В этом случае на каждые 10 м 2 помещения должен производиться 1 кВт тепловой энергии. Затем полученный результат необходимо умножить на поправочный коэффициент климатической зоны.

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

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

Qот = q0*a*Vн*(tвн — tнро),

где q0 — удельная тепловая характеристика строения;

a — поправочный коэффициент;

Vн — наружный объем строения;

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

В качестве примера расчета тепловых нагрузок по укрупненным показателям можно выполнить вычисления максимального показателя для отопительной системы здания по наружным стенам 490 м 2 . Строение двухэтажное с общей площадью в 170 м 2 расположено в Санкт-Петербурге.

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

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

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

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

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

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

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

Рассматриваемая методика состоит из двух этапов. Сначала рассчитываются теплопотери по оконным проемам и наружным стенам, а затем — по вентиляции. В качестве примера можно взять следующие характеристики строения:

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

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

Фактические теплопотери стен составят — (1/3,76)*245+(1/0.76)*45= 125,15 Вт. Параметры температур остались без изменений в сравнении с укрупненным расчетом. Очередные вычисления проводятся в соответствии с формулой — 125,15*(22+15)= 4,63 кВт/час.

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

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

Расчет тепловой нагрузки на отопление здания

В холодное время года у нас в стране отопление зданий и сооружений составляют одну из основных статей расходов любого предприятия. И тут не важно жилое это помещение, производственное или складское. Везде нужно поддерживать постоянную плюсовую температуру, чтобы не замерзли люди, не вышло из строя оборудование или не испортилась продукция или материалы. В ряде случаев требуется провести расчет тепловой нагрузки на отопление того или иного зданий или всего предприятия в целом.

В каких случаях производят расчет тепловой нагрузки

  • для оптимизации расходов на отопление;
  • для сокращения расчетной тепловой нагрузки;
  • в том случае если изменился состав теплопотребляющего оборудования (отопительные приборы, системы вентиляции и т.п.);
  • для подтверждения расчетного лимита по потребляемой теплоэнергии;
  • в случае проектирования собственной системы отопления или пункта теплоснабжения;
  • если есть субабоненты, потребляющие тепловую энергию, для правильного ее распределения;
  • В случае подключения к отопительной системе новых зданий, сооружений, производственных комплексов;
  • для пересмотра или заключения нового договора с организацией, поставляющей тепловую энергию;
  • если организация получила уведомление, в котором требуется уточнить тепловые нагрузки в нежилых помещениях;
  • если организация нее имеет возможности установить приборы учета теплоэнергии;
  • в случае увеличения потребления теплоэнергии по непонятным причинам.

На каком основании может производиться перерасчет тепловой нагрузки на отопление здания

Приказ Министерства Регионального Развития № 610 от 28.12.2009 “Об утверждении правил установления и изменения (пересмотра) тепловых нагрузок” (Скачать) закрепляет право потребителей теплоэнергии производить расчет и перерасчет тепловых нагрузок. Так же такой пункт обычно присутствует в каждом договоре с теплоснабжающей организацией. Если такого пункта нет, обсудите с вашими юристами вопрос его внесения в договор.

Но для пересмотра договорных величин потребляемой тепловой энергии должен быть предоставлен технический отчет с расчетом новых тепловых нагрузок на отопление здания, в котором должны быть приведены обоснования снижения потребления тепла. Кроме того, перерасчет тепловых нагрузок производиться после таких мероприятий как:

  • капитальный ремонт здания;
  • реконструкция внутренних инженерных сетей;
  • повышение тепловой защиты объекта;
  • другие энергосберегающие мероприятия.

Методика расчета

Для проведения расчета или перерасчета тепловой нагрузки на отопление зданий, уже эксплуатируемых или вновь подключаемых к системе отопления проводят следующие работы:

  1. Сбор исходных данные об объекте.
  2. Проведение энергетического обследования здания.
  3. На основании полученной после обследования информации производится расчет тепловой нагрузки на отопление, ГВС и вентиляцию.
  4. Составление технического отчета.
  5. Согласование отчета в организации, предоставляющей теплоэнергию.
  6. Заключение нового договора или изменение условий старого.

Сбор исходный данных об объекте тепловой нагрузки

Какие данные необходимо собрать или получить:

  1. Договор (его копия) на теплоснабжение со всеми приложениями.
  2. Справка оформленная на фирменном бланке о фактической численности сотрудников (в случае производственного зданий) или жителей (в случае жилого дома).
  3. План БТИ (копия).
  4. Данные по системе отопления: однотрубная или двухтрубная.
  5. Верхний или нижний розлив теплоносителя.

Все эти данные обязательны, т.к. на их основе будет производиться расчет тепловой нагрузки, так же вся информация попадет в итоговый отчет. Исходные данные, кроме того, помогут определиться со сроками и объемами работа. Стоимость же расчета всегда индивидуальна и может зависеть от таких факторов как:

  • площадь отапливаемых помещений;
  • тип системы отопления;
  • наличия горячего водоснабжения и вентиляции.
Читайте также:  Расчёт высоты кухонного стола

Энергетическое обследование здания

Энергоаудит подразумевает выезд специалистов непосредственно на объект. Это необходимо для того, чтобы провести полный осмотр системы отопления, проверить качество ее изоляции. Так же во время выезда собираются недостающие данные об объекте, которые невозможно получить кроме как по средствам визуального осмотра. Определяются типы используемых радиаторов отопления, их месторасположение и количество. Рисуется схема и прикладываются фотографии. Обязательно осматриваются подводящие трубы, измеряется их диаметр, определяется материал, из которого они изготовлены, как эти трубы подведены, где расположены стояки и т.п.

В результат такого энергетического обследования (энергоаудита) заказчик получит на руки подробный технический отчет и на основании этого отчета уже и будет проихводиться расчет тепловых нагрузок на отопление здания.

Технический отчет

Технический отчет по расчету тепловой нагрузки должен состоять из следующих разделов:

  1. Исходные данные об объекте.
  2. Схема расположения радиаторов отопления.
  3. Точки вывода ГВС.
  4. Сам расчет.
  5. Заключение по результатам энергоаудита, которое должно включать сравнительную таблицу максимальных текущих тепловых нагрузок и договорных.
  6. Приложения.
    1. Свидетельство членства в СРО энергоаудитора.
    2. Поэтажный план здания.
    3. Экспликация.
    4. Все приложения к договору по энергоснабжению.

После составления, технический отчет обязательно должен быть согласован с теплоснабжающей организацией, после чего вносятся изменения в текущий договор или заключается новый.

Пример расчета тепловых нагрузок объекта коммерческого назначения

Это помещение на первом этаже 4-х этажного здания. Месторасположение – г. Москва.

Исходные данные по объекту

Адрес объектаг. Москва
Этажность здания4 этажа
Этаж на котором расположены обследуемые помещенияпервый
Площадь обследуемых помещений112,9 кв.м.
Высота этажа3,0 м
Система отопленияОднотрубная
Температурный график95-70 град. С
Расчетный температурный график для этажа на котором находится помещение75-70 град. С
Тип розливаВерхний
Расчетная температура внутреннего воздуха+ 20 град С
Отопительные радиаторы, тип, количествоРадиаторы чугунные М-140-АО – 6 шт.
Радиатор биметаллический Global (Глобал) – 1 шт.
Диаметр труб системы отопленияДу-25 мм
Длина подающего трубопровода системы отопленияL = 28,0 м.
ГВСотсутствует
Вентиляцияотсутствует
Тепловая нагрузка по договору (час/год)0,02/47,67 Гкал

Расчетная теплопередача установленных радиаторов отопления, с учетом всех потерь, составила 0,007457 Гкал/час.

Максимальный расход теплоэнергии на отопление помещения составил 0,001501 Гкал/час.

Итоговый максимальный расход – 0,008958 Гкал/час или 23 Гкал/год.

В итоге рассчитываем годовую экономию на отопление данного помещения: 47,67-23=24,67 Гкал/год. Таким образом можно сократить расходы на теплоэнергию почти вдвое. А если учесть, что текущая средняя стоимость Гкал в Москве составляет 1,7 тыс. рублей, то годовая экономию в денежном эквиваленте составит 42 тыс. рублей.

Формула расчета в Гкал

Расчет тепловой нагрузки на отопление здания в случае отсутствия счетчиков учета тепловой энергии производится по формуле Q = V * (Т1 – Т2) / 1000, где:

  • V – объем волы, которую потребляет система отопления, измеряется тоннами или куб.м.,
  • Т1 – температура горячей воды. Измеряется в С (градусы по Цельсию) и для вычислений берется температура, соответствующая определенному давлению в системе. Показатель этот имеет свое название – энтальпия. Если точно определить температуру нельзя то используют усредненные показатели 60-65 С.
  • Т2 – температура холодной воды. Зачастую ее измерить практически невозможно и в таком случае используют постоянные показатели, которые зависят от региона. К примеру, в одном из регионов, в холодное время года показатель будет равен 5, в теплое – 15.
  • 1 000 – коэффициент для получения результата расчета в Гкал.

Для системы отопления с закрытым контуром тепловая нагрузка (Гкал/час) рассчитывается другим способом: Qот = α * qо * V * (tв – tн.р) * (1 + Kн.р) * 0,000001, где:

  • α – коэффициент, призванный корректировать климатические условия. Берется в расчет, если уличная температура отличается от -30 С;
  • V – объем строения по наружным замерам;
  • – удельный отопительный показатель строения при заданной tн.р = -30 С, измеряется в Ккал/куб.м.*С;
  • – расчетная внутренняя температура в здании;
  • tн.р – расчетная уличная температура для составления проекта системы отопления;
  • Kн.р – коэффициент инфильтрации. Обусловлен соотношением тепловых потерь расчетного здания с инфильтрацией и теплопередачей через внешние конструктивные элементы при уличной температуре, которая задана в рамках составляемого проекта.

Расчет по радиаторам отопления на площадь

Укрупненный расчет

Если на 1 кв.м. площади требуется 100 Вт тепловой энергии, то помещение в 20 кв.м. должно получать 2 000 Вт. Типичный радиатор из восьми секций выделяет около 150 Вт тепла. Делим 2 000 на 150, получаем 13 секций. Но это довольно укрупненный расчет тепловой нагрузки.

Точный расчет

Точный расчет выполняется по следующей формуле: Qт = 100 Вт/кв.м. × S(помещения)кв.м. × q1 × q2 × q3 × q4 × q5 × q6× q7, где:

  • q1 – тип остекления: обычное =1,27; двойное = 1,0; тройное = 0,85;
  • q2 – стеновая изоляция: слабая, или отсутствующая = 1,27; стена выложенная в 2 кирпича = 1.0, современна, высокая = 0,85;
  • q3 – соотношение суммарной площади оконных проемов к площади пола: 40% = 1,2; 30% = 1,1; 20% – 0,9; 10% = 0,8;
  • q4 – минимальная уличная температура: -35 С = 1,5; -25 С = 1,3; -20 С = 1,1; -15 С = 0,9; -10 С = 0,7;
  • q5 – число наружных стен в помещении: все четыре = 1.4, три = 1.3, угловая комната = 1.2, одна = 1.2;
  • q6 – тип расчетного помещения над расчетной комнатой: холодное чердачное = 1.0, теплое чердачное = 0.9, жилое отапливаемое помещение = 0.8;
  • q7 – 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.

Расчет тепловой нагрузки дома. Какую мощность отопления закладывать?

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

Определение тепловой нагрузки

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

Профессиональный расчёт показателя нагрузки необходим в следующих случаях:

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

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

Как рассчитать нагрузку?

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

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

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

Формулы расчёта

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

Обозначение

Параметр

Объём теплового носителя в отопительной системе

Показатели температурного режима нагретого теплоносителя (60-65 о С)

Исходная температура не нагретого теплового носителя

Стандартный поправочный числовой множитель

Схема отопления с замкнутым типом контура:

Обозначение

Параметр

Корректирующий погодные характеристики числовой множитель при уличном температурном режиме, отличном от минус 30 о С

Показатели объёма строения в соответствии с наружными замерами

Отопительный удельный показатель при температурном режиме -30 о С

Расчётные показатели внутреннего температурного режима в строении

Расчётный режим наружного температурного режима для проектирования отопительной системы

Поправочный числовой множитель в виде соотношения теплопотерь с инфильтрацией и тепловой передачей посредством внешних конструктивных элементов

Применение поправочного числового множителя

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

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

Читайте также:  Как можно положить ламинат на деревянный пол

На что обратить внимание при расчётах

В соответствии с действующим СНиП, на каждые 10 м 2 обогреваемой площади должно приходится не менее 1 кВт тепловой мощности, но при этом в обязательном порядке учитывается так называемый региональный поправочный числовой множитель:

  • зона с умеренными климатическими условиями – 1.2-1.3;
  • территория южных регионов – 0.7-0.9;
  • районы крайнего севера – 1.5-2.0.

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

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

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

Вид материала

Уровень термического сопротивления

Отопление: расчет показателя нагрузки

Если в вашем доме отопительный котел работает на жидком топливе, то целесообразно хотя бы примерно знать, сколько топлива вам потребуется на эксплуатацию отопительных приборов.

Схема двухрубной системы отопления дома.

Для газового котла или котла, использующего электрическую энергию, годовой расход тепла на отопление также будет ориентиром для определения предстоящих затрат.

Точный расчет потребления невозможен, если неизвестен часовой расход тепла на отопление.

О тепловых потерях тепла через элементы здания

Для определения количества тепла для обогрева дома и для того, чтобы вычислить величину нагрузок на котел, необходимо знать тепловых потерь через конструктивные элементы здания.

Схема отопления «ленинградка».

Величина тепловых потерь зависят от материала, из которого построен дом, и от выполнения современных требований по сохранению тепловых ресурсов. Цель этой статьи состоит и в том, чтобы убедить читателя в необходимости строить жилище с учетом современных требований по его термоизоляции, и в необходимости сделать расчет затрат на утепление строений, которые были построены во времена, когда на экономное отопление с помощью отопительных приборов особого внимания не обращали.

Нет таких элементов дома, через которые не терялась бы накопленная в результате отопления с помощью отопительных тепловых приборов энергия. Тепло теряется и в результате таких нагрузок, как проветривание помещения, интенсивность которого определяется медицинскими требованиями, а уменьшить эти нагрузки нельзя, так как это нарушит требования.

Способы уменьшения затрат на отопление

Вот некоторые способы уменьшения затрат на отопление

  1. Утепление стен с наружной стороны пенопластом толщиной 5-10 см.
  2. Замена обычных окон на металлопластиковые.
  3. Установка термостатических клапанов на радиаторы воды. Это позволит исключить обогрев помещения сверх необходимости.
  4. Рациональное распределение радиаторов. Комната, температура в которой больше, будет источником обогрева соседних помещений.
  5. Программирование интенсивности работы системы обогрева по времени суток или в зависимости от времени проживания.
  6. Установка фольгированного экрана под окном, где обычно находятся радиаторы. Для этого никакой расчет не требуется. Следует также иметь в виду, что радиатор, накрытый оконной занавеской или закрытый любой решеткой, менее эффективен. Ограждения также вносят погрешность в измерение температуры в помещении датчиками термостатических клапанов (см. п.3).
  7. Снизить уровень комфорта. Например, кратковременное интенсивное проветривание создает сквозняки, но расчет показывает, что оно выгоднее, чем проветривание с помощью постоянно открытой форточки. Экономить можно и за счет рационального использования горячей воды при двухконтурной системе ее подогрева.
  8. Весьма эффективным является применение конденсационных отопительных газовых котлов. Котлы этого типа дороже обычных котлов, но они экономичнее: в процессе эксплуатации дополнительные расходы быстро окупаются. Для того чтобы убедиться, есть ли смысл устанавливать более дорогой котел, требуется отдельный расчет.

Исходные данные для расчета

Схема работы газового нагревателя.

Дадим формулы, по которым определяют потери через конструктивные элементы здания. Общей для стен, окон, полов и потолков является формула тепловых потерь:

Q = k*F*(tвн — tнар), (1)

  • где Q — тепловые потери, Вт;
  • k — коэффициент теплопередачи элемента здания, Вт/(м2°C);
  • F — площадь элемента здания;
  • tвн — температура воздуха внутри помещения, °C;
  • tнар — температура наружного воздуха, °C.

Температуру внутри помещения следует принимать такой, которую в семье считают комфортной. Обычно для расчетов принимают tвн= 20°С.

Среднюю температуру наружного воздуха для района проживания следует брать из справочников.

Расчет коэффициента теплопередачи окна в формуле (2) выполняем по формуле:

  • где kст— коэффициент теплопередачи стеклопакета, Вт/(м°С);
  • Fст— площадь стеклопакета, м2;
  • Kр— коэффициент теплопередачи рамы, Вт/(м°С);
  • Fp— площадь рамы, м2;
  • Р- периметр остекления;
  • φ — коэффициент, учитывающий передачу тепла алюминиевой полосой;
  • Fобщ— общая площадь окна.

Особенности расчета для пола, расположенного на грунте

Схема утепления пола по грунту.

Расчет коэффициента теплопередачи в формуле (3) для пола, Kпол, расположенного на грунте, выполняем по формуле:

  • где d — толщина утепляющего слоя, м;
  • σ — коэффициент теплопроводности утепляющего слоя, Вт/(м2∙град.C);
  • Rc — коэффициент, зависящий от расстояния до периметра здания, на котором находится участок (зона) пола. Значения Rс приведены в таблице 1.
Номер зоны1234
Расстояние до периметра, м0-22-44-6более 6
Значение Rc2,14,38,614,2

Расчет тепловой энергии на нагрев наружного воздуха, Q, проникающего по не учтенным каналам (инфильтрация) определяем по формуле:

Q = 0,28*Ln*ρ*C (tp-ti)*k, (4)

  • где Ln — расход удаляемого воздуха, м³/час;
  • ρ — плотность воздуха в помещении, кг/м³;
  • C — удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг°С);
  • tp — температура воздуха в помещении, °C;
  • ti — температура наружного воздуха, °C;
  • k — коэффициент учета встречных тепловых потоков в конструкциях.

Расчет тепловой энергии, поступающей в помещение за 1 час

Рассчитать количество тепловой энергии Q, поступившей от отопительных приборов в отопительную систему за 1 час, можно рассчитать по формуле:

Q = С*(G (tпод-tобр)) (5)

  • где с = 4,1868 кДж/(кг°С) = 1 ккал/(кг°С) — удельная теплоемкость воды;
  • G — количество жидкости, прошедшей по трубопроводам, кг;
  • tпод и tобр — температура теплоносителя на выходе из котла и на обратке.

Схема обвязки котла отопления.

Для системы обогрева с принудительной циркуляцией теплоносителя достаточно иметь на выходе и входе в качестве измерительных приборов термометры и знать производительность циркуляционного насоса.

Трудности определения количества энергии приборов по формуле (6) связаны с определением напора в трубопроводе при естественной циркуляции воды. Напор, Н, определяем по формуле:

  • где h — расстояние от нагревательных отопительных приборов (радиаторов) до ввода обратки в котел отопления, м;
  • pхол, ргор— удельный вес холодной и горячей воды, соответственно, кр/м3.

С ростом температуры приборов удельный вес воды уменьшается.

Коэффициент объемного расширения имеет нелинейную зависимость от температуры. В таблице 2 даны числовые значения зависимости β=f(t).

Температура воды, град. С7152568
Коэффициент расшир.×10-56,51525,858

Путем построения графика по этим данным, пролонгируя, определяем этот параметр. Например, для температуры 75 и 40°С на выходе и входе приборов отопления получили: β75=61*10-5 β40= 39*10-5. Соответствующий им удельный вес воды, рассчитанный по формуле (8) составил: р75=640 кр/м3, р40=990 кр/м3.

По формуле (7) определяем напор, который будет в системе, если разность высот h=5 м.

Н=5*(990- 640) = 1750 кр/м2.

Такой напор соответствует высоте водяного столба Нвод =1,75 м.

Схема коллекторной системы отопления.

Чтобы определить объем воды V, проходящей по трубе D=25,4 мм (дюймовая труба на выходе котла) за 1 час (3600 с), воспользуемся формулой:

Получаем: V=3600*3,14*0,02542≈7 м3, то есть за 1 час в котле необходимо нагреть 7 м3 воды до температуры 75°С. Ранее было определено, что вес 1 м3 при такой температуре составляет 640 кр или примерно 64 кг. Теперь по формуле (6) получаем расход тепла за 1 час.

Qч=4,1868*64*(75-40)≈9400 кДж =9,4 МДж

Часовой расход тепловой энергии

Переведем МДж в более понятную всем единицу измерения — кВт*ч. 1 кВт*ч равен 3,6 МДж. Следовательно, на 1 час обогрева дома с помощью отопительных приборов потребуется W=9,4/3,6=2,6 кВт*ч энергии. Рассчитаем расход энергии различных приборов.

Электроэнергия. Можно считать, что КПД электрического котла составляет 100 %, так как вся тепловая энергия от ТЭН остается в помещении. То есть:

Газ. Сгорание 1 м3 природного газа дает 9,45 кВт*ч энергии. То есть за 1 час газовый котел, имеющий КПД 90%, расходует объем газа, равный:

Примечание. Для конденсационных котлов полученный результат необходимо уменьшить на 10‑12 %. Расчет КПД газового котла выполняют относительно другого уровня удельной теплоты сгорания, поэтому не должен вызывать сомнение тот факт, что в сравнении с обычным котлом, его КПД может оказаться больше 100 %.

Схема отопления здания печью.

Дизельное топливо. Сгорание 1 кг дизельного топлива дает 42 МДж энергии. 1 л — 33, 6 МДж. КПД хорошего дизельного котла составляет 85%. Часовой расход топлива составит:

Дрова. 1 кг сухих дров за час расходует 2,78 кВт. КПД котла на дровах составляет примерно 70 %.Часовой расход дров составит:

По полученным данным не трудно рассчитать затраты энергии за любой период времени. Под годовым расходом следует понимать расход энергоносителей в период отопительного сезона с учетом энергии, затрачиваемой на подогрев воды для бытовых нужд.