Расчет отопления по укрупненным показателям

Расчет тепловой нагрузки на отопление здания: формула, примеры

Тепловая нагрузка: что это?

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.

Основные факторы

— Назначение здания: жилое или промышленное.

— 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.

— 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.

— Площадь остекленных поверхностей. Комнаты с французскими окнами теряют значительное количество тепла.

— 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.

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:

— максимальный поток тепла, исходящий от одного радиатора,

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.

Основные способы расчета

Три основных

Один примерный

  • q0 – удельная тепловая характеристика здания (чаще всего определяется по самому холодному периоду),
  • a – поправочный коэффициент (зависит от региона и берется из готовых таблиц),
  • VH – 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.

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.

— высота потолков (стандартная – 2,7 м),

— одна внешняя стена.

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 150 Вт. Делим 2 000 на 150, получаем 13 секций. Но это довольно укрупненный расчет тепловой нагрузки.

Qт = 100 Вт/м2 × S(помещения)м2 × q1 × q2 × q3 × q4 × q5 × q6× q7, где:

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

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

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 * (Т1 — Т2) / 1000, где:

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

  • α – коэффициент, призванный корректировать климатические условия. Берется в расчет, если уличная температура отличается от -30оС;
  • V – объем строения по наружным замерам;
  • qо – удельный отопительный показатель строения при заданной tн.р = -30оС, измеряется в ккал/м3*С;
  • tв – 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.

Обследование тепловизором

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 15о. Лампы дневного освещения и лампы накаливания выключаются. Желательно убрать ковры и мебель по максимуму, они сбивают прибор, давая некоторую погрешность.

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

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

fb.ru

Для ориентировочного расчета теплопотерь здания воспользуемся формулой:

где q – удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м3ּоС); V – объем отапливаемого здания по внешнему обмеру, м3; (tп-tн) – расчетная разность температуры для основных (наиболее представительных) помещений здания, оС.

q=qoβt (15)

Эталонную удельную тепловую характеристику определяем, приняв за основу характеристики для жилых зданий:

где d – доля площади наружных стен, занятая окнами; Ас,Ап – площадь, соответственно, наружных стен и здания в плане, м2.

Для определения qo определяем площади:

Ас=3296,81 м2;

d=Aок/Аст=526,5/3296,81=0,16 (17)

Температурный коэффициент βt равен

βt=0,54+22/(21-(-19))=0,963

Qзд=qоβtV(tп-tн). (20)

Установочная тепловая мощность системы по укрупненным показателям принята равной

Согласно (21) дополнительные теплопотери принять равными 7%.

Основной задачей расчета является определение диаметров трубопровода и расчете потерь давления в контуре системы отопления.

Располагаемое давление, действующее в циркуляционном кольце запишется в виде:

где ΔРн – давление, создаваемое насосом или смесительной установкой;

ΔРе.тр. – естественное циркуляционное давление, возникающее за счет охлаждения воды в трубах.

Насосное циркуляционное давление рассчитывается по следующему соотношению:

где Σl – сумма длин расчетных участков циркуляционного кольца.

Естественное циркуляционное давление определим по формуле:

где Qi – необходимая теплоотдача теплоносителем в помещение;

β – среднее приращение плотности при понижении температуры воды на 1оС /таблица 10.4(6)/;

N – число приборов в стояке;

Gст=

. (26)

Расчетное циркуляционное давление определяем по формуле(23), пренебрегая как незначительной величиной ΔРе.тр, принимая ΔРн по формуле (24) и ΔРе.пр по формуле(25):

Средняя ориентировочная удельная линейная потеря давления определяется по формуле:

Вычисляем удельную характеристику сопротивления по формуле:

где G – ориентировочный расход воды на участке, вычисленный по формуле(26).

Sуд.р.=84,85/5102=3,26∙10-4 Па/м(кг/ч)2.

Потери давления на трение и местные сопротивления на участке определяют по формуле:

где S – характеристика гидравлического сопротивления участка, определяемая по соотношению

где А – удельное динамическое давление /см.табл.10.7.(6)/;

Характеристика сопротивления стояка 11 и магистральных участков находится по формуле (30):

Значения коэффициентов местных сопротивлений принимаются по таблице II.11-II.12(6). Стояк 11:

2 вентиля dу=25мм ξ=9,3∙2=18,6

Σξ=29,6

Sуч.1-2,1’-2’=1,23∙10-4(1,4∙2,17+3,7)=89,79∙10-4 Па/м(кг/ч)2.

1 тройник проходной ξ=2=2;

Воздухосборник ξ=1,5.

замыкающий участок, dу=15мм:

Коэффициенты местных сопротивлений замыкающего участка:

Диаметр подводок dу=20мм. Характеристика сопротивления подводки равна:

Коэффициенты местных сопротивлений для подводок:

1 шаровой кран ξ=1

Σξ=3,6

σ=1/

, кг/(ч∙Па0,5); (31)

(32)

Sст1=(89,79+8,29+6,67∙9)∙10-4=158,11∙10-4 Па/(кг/ч)2.

ΔPст1=5102∙158,11∙10-4=4112,4Па.

Участок 3-2 и 3’-2’. Расход участка определится:

Sуч.1-2,1’-2’=0,23∙10-4(1∙6+1,5)=2,93∙10-4 Па/м(кг/ч)2.

1 тройник поворотный ξ=1,5;

Таблица №3

ΔРсис.=4112,4+870,04+1186,38+358,84+1737,7+404,39+3417,74=12087,57 Па.

,

Рассмотрим наиболее приближенный стояк к главному стояку. Это 10 стояк, тепловая нагрузка которого составляет 15507 Вт. Расход теплоносителя в стояке 10 определяем по формуле:

Определим удельную потерю давления в стояке 11 по формуле(27):

Па/м(кг/ч)2.

Рассчитаем характеристику сопротивления стояка 10 по формуле (30):

Значения коэффициентов местных сопротивлений принимаются по таблице II.11-II.12(6). Стояк10:

2 вентиля dу=25мм ξ=9,3∙2=18,6

Σξ=29,6

замыкающий участок, dу=15мм:

Коэффициенты местных сопротивлений замыкающего участка:

Диаметр подводок dу=20мм. Характеристика сопротивления подводки равна:

Коэффициенты местных сопротивлений для подводок:

1 шаровой кран ξ=1

Σξ=3,6

σ=1/

, кг/(ч∙Па0,5); (31)

(32)

Sст=(90,65+6,67∙7)∙10-4=150,68∙10-4 Па/(кг/ч)2.

Проверим увязку потерь давления в стояках 9 и 11.

Аналогично проведя расчёт последнего в кольце стояка 7, принимаем dу=25мм и ΔРст7 =6228,1Па, что расходится с потерями давления до этого стояка на -2%

studfiles.net

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 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.

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.

strojdvor.ru

Для определения расчетного расхода тепла на отопление здания можно пользоваться формулой

где qот – удельная тепловая характеристика здания, Вт/м3 оС

Удельная тепловая характеристика здания находится по формуле

где P, S, h — периметр, площадь, высота здания, м

Rст, Rок, Rпл, Rпт – сопротивление теплопередаче стен, окон, пола, потолка.

Характеристикой qот удобно пользоваться для теплотехнической оценки возможных конструктивно-планировочных решений здания.

3. Тепловой баланс помещений

Теплопотери через ограждающие конструкции помещения складываются из теплопотерь через отдельные ограждения Q, определенные с округлением до 10 Вт по формуле:

F – расчетная площадь ограждения, м2 (правила обмера ограждений см. Приложение 3)

tвн – температура помещения, 0С

β – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь,

Расчеты теплопотерь сводятся в таблицу (см. Приложение 4)

1. Добавка на ориентацию – для всех вертикальных ограждений

ЮЗ, З — 0,05

3. Добавка на поступление холодного воздуха через входы в здание (эксплуатируемые постоянно) принимается

где Н – высота здания в м.

studfiles.net

Источник

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.