Точные расчеты тепловой нагрузки
Значение теплопроводности и сопротивление теплопередачи для строительных материалов
Но все же этот расчет оптимальной тепловой нагрузки на отопление не дает требуемую точность вычисления. Он не учитывает важнейший параметр – характеристики здания. Главной из них является сопротивление теплопередачи материал изготовления отдельных элементов дома – стен, окон, потолка и пола. Именно они определяют степень сохранения тепловой энергии, полученной от теплоносителя системы отопления.
Что же такое сопротивление теплопередачи (R)? Это величина, обратная теплопроводности (λ) – возможности структуры материала передавать тепловую энергию. Т.е. чем больше значение теплопроводности – тем выше тепловые потери. 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
Сопротивление теплопередачи стен жилых зданий
Существуют нормированные значения сопротивления теплопередачи стен, которые напрямую зависят от региона, где расположен дом.
В отличие от укрупненного расчета нагрузки на отопление сначала нужно вычислить сопротивление теплопередачи для наружных стен, окон, пола первого этажа и чердака. Возьмем за основу следующие характеристики дома:
- Площадь стен – 280 м². В нее включены окна – 40 м²;
- Материал изготовления стен – полнотелый кирпич (λ=0.56). 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.
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.
Ситуация 3: в здании есть ОДПУ и установлен хотя бы один ИПУ – формулы 3.1 + 3.7
Если в здании есть ОДПУ, а также хотя бы в одном помещении установлены ИПУ, расчеты выполняются по формулам 3.1 и 3.7.
Формула 3.1 (Расчет ОДН)
Формула 3.7 (Расчет индивидуального объема)
Vi – объем тепловой энергии за расчетный период, приходящийся на отдельное помещение в МКД;
Si – площадь помещения;
ΣVИПУ – объем потребления по ИПУ;
ΣSiИПУ – сумма площадей жилых и нежилых помещений в МКД с ИПУ (с применением которых осуществляется расчет);
Vд – объем потребления по ОДПУ;
Sоб – общая площадь всех жилых и нежилых помещений МКД (без общего имущества);
TТ – тариф на тепловую энергию.
Рассмотрим пример.
Есть здание, 5 помещений.
В таблице 5 приведены площади помещений, информация о наличии ИПУ и его показания:
| Помещение | Площадь помещения | Наличие ИПУ |
| Кв. 1 | 40 м2 | Да, показания 2 Гкал |
| Кв. 2 | 50 м2 | Нет |
| Кв. 3 | 60 м2 | Нет |
| Кв. 4 | 45 м2 | Нет |
| Кв. 5 | 55 м2 | Нет |
В таблице 6 приведены площади здания, показание ОДПУ и тариф:
Рассмотрим порядок настройки расчета в программе.
Установим ОДПУ на здание:
Установим ИПУ на лицевой счет:
Введем показания ОДПУ:
Введем показания ИПУ:
Создадим документ «Начисление услуг» с видом операции «Начисление по показаниям ПУ»:
Документ заполняется по кнопке «Заполнить». После заполнения выйдет сообщение «Произвести расчет ОДН?», нажимаем «Да». Если нажали «Нет», можно выполнить расчет ОДН по кнопке «Рассчитать ОДН».
Расчеты индивидуального потребления произошли так:
Кв1 = 2 Гкал – по показаниям ИПУ
Кв2 = 50 м2 х 2 Гкал / 40 м2= 2,5 Гкал.
Кв3 = 60 м2 х 2 Гкал / 40 м2 = 3 Гкал.
Кв4 = 45 м2 х 2 Гкал / 40 м2 = 2,25 Гкал.
Кв5 = 55 м2 х 2 Гкал / 40 м2 = 2,75 Гкал.
Сумма Vi = 2+2,5+3+2,25+2,75 = 12,5 гкал
ПРИМЕЧАНИЕ:
индивидуальный объем по лицевым счетам считается, если в карточке помещения не указан проект с флажком «Индивидуальное отопление». Если такой проект указан, то по лицевому счету будет считаться только ОДН.
Объем ОДН на примере квартиры 2:
Pi = ((2,5 Гкал + 50 м2 * (15 Гкал — 12,5 Гкал) / 250 м2) * 2000 р = 3 Гкал * 2000 р = 6000 рублей
Аналогично считается ОДН по другим лицевым счетам.
Что делать если нужен очень точный расчет?
К сожалению, далеко не каждая квартира может считаться стандартной. Еще в большей степени это относится к частным жилым домам. Возникает вопрос: как рассчитать количество радиаторов отопления с учетом индивидуальных условий их эксплуатации? Для это понадобится учесть множество различных факторов.
При расчете количества секций отопления нужно учесть высоту потолка, количество и размеры окон, наличие утепления стен и т.п.
Особенность этого метода состоит в том, что при вычислении необходимого количества тепла используется ряд коэффициентов, учитывающих особенности конкретного помещения, способные повлиять на его способность сохранять или отдавать тепловую энергию. Формула для расчетов выглядит так:
КТ = 100Вт/кв.м. * П * К1 * К2 * К3 * К4 * К5 * К6 * К7. где
КТ — количество тепла, необходимого для конкретного помещения; П — площадь комнаты, кв.м.; К1 — коэффициент, учитывающий остекление оконных проемов:
- для окон с обычным двойным остеклением — 1,27;
- для окон с двойным стеклопакетом — 1,0;
- для окон с тройным стеклопакетом — 0,85.
К2 — коэффициент теплоизоляции стен:
- низкая степень теплоизоляции — 1,27;
- хорошая теплоизоляция (кладка в два кирпича или слой утеплителя) — 1,0;
- высокая степень теплоизоляции — 0,85.
К3 — соотношение площади окон и пола в помещении:
К4 — коэффициент, позволяющий учесть среднюю температуру воздуха в самую холодную неделю года:
- для -35 градусов — 1,5;
- для -25 градусов — 1,3;
- для -20 градусов — 1,1;
- для -15 градусов — 0,9;
- для -10 градусов — 0,7.
К5 — корректирует потребность в тепле с учетом количества наружных стен:
К6 — учет типа помещения, которое расположено выше:
- холодный чердак — 1,0;
- отапливаемый чердак — 0,9;
- отапливаемое жилое помещение — 0,8
К7 — коэффициент, учитывающий высоту потолков:
Такой расчет количества радиаторов отопления включает практически все нюансы и базируется на довольно точном определении потребности помещения в тепловой энергии.
Остается полученный результат разделить на значение теплоотдачи одной секции радиатора и полученный результат округлить до целого числа.
Некоторые производители предлагают более простой способ получить ответ. На их сайтах можно найти удобный калькулятор, специально предназначенный для того, чтобы сделать данные вычисления. Чтобы воспользоваться программой, нужно ввести необходимые значения в соответствующие поля, после чего будет выдан точный результат. Или же можно воспользоваться специальным софтом.
Когда получали квартиру не задумывались о том, какие у нас радиаторы и подходят ли они к нашему дому. Но со временем потребовалась замена и тут уже стали подходить с научной точки зрения. Так как мощности старых радиаторов явно не хватало. После всех вычислений пришли к выводу, что 12 достаточно. Но нужно еще учесть вот какой момент — если ТЕЦ плохо выполняет свою работу и батареи чуть теплые, то тут уже никакое количество вас не спасет.
Последняя формула для более точного расчета понравилась, но не понятен коэффициент К2. Как определить степень теплоизоляции стен? Например, стена толщиной 375мм из пеноблока “ГРАС”, это низкая или средняя степень? А если добавить снаружи стены 100мм плотного строительного пенопласта, это будет высокая, или все еще средняя?
Ок, последняя формула добротная вроде бы, окна учитываются, но а если в помещении еще и дверь есть наружная? А если это гараж в котором 3 окна 800*600 + дверь 205*85 + гаражные секционные ворота толщиной 45мм размерами 3000*2400?
Если делать для себя — я бы увеличил кол-во секций и поставил бы регулятор. И вуаля — мы уже значительно в меньшей степени зависим от прихотей ТЭЦ.
Основные факторы
Идеально рассчитанная и сконструированная система отопления должна поддерживать заданную температуру в помещении и компенсировать возникающие потери тепла. Рассчитывая показатель тепловой нагрузки на систему отопления в здании нужно принимать к сведению:
— Назначение здания: жилое или промышленное.
— Характеристику конструктивных элементов строения. Это окна, стены, двери, крыша и вентиляционная система.
— Размеры жилища. Чем оно больше, тем мощнее должна быть система отопления. Обязательно нужно учитывать площадь оконных проемов, дверей, наружных стен и объем каждого внутреннего помещения.
— Наличие комнат специального назначения (баня, сауна и пр.).
— Степень оснащения техническими приборами. То есть, наличие горячего водоснабжения, системы вентиляции, кондиционирование и тип отопительной системы.
— Температурный режим для отдельно взятого помещения. Например, в комнатах, предназначенных для хранения, не нужно поддерживать комфортную для человека температуру.
— Количество точек с подачей горячей воды. Чем их больше, тем сильнее нагружается система.
— Площадь остекленных поверхностей. Комнаты с французскими окнами теряют значительное количество тепла.
— Дополнительные условия. В жилых зданиях это может быть количество комнат, балконов и лоджий и санузлов. В промышленных – количество рабочих дней в календарном году, смен, технологическая цепочка производственного процесса и пр.
— Климатические условия региона. При расчёте теплопотерь учитываются уличные температуры. Если перепады незначительны, то и на компенсацию будет уходить малое количество энергии. В то время как при -40 о С за окном потребует значительных ее расходов.
#image.jpgПодробно о каждом разделе
Оформление и переоформление договора с тепловыми сетями
Для заключения договора о поставке тепла городскими тепловыми сетями или оформления и устройства узла коммерческого учета тепла, тепловые сети ставят в известность владельца здания (помещений) о необходимости получения технических условий (ТУ) и/или о предоставлении и согласовании расчета тепловой нагрузки здания (помещений). Как дополнение могут потребовать наличие проекта на систему отопления и систему вентиляции .
Что такое расчет тепловых потерь и нагрузок здания
Тепловая нагрузка здания — это суммарная тепловая нагрузка на всех потребителей тепла в конкретном объекте.
Потребителями тепла могут выступать:
- система отопления (радиаторы, теплые полы, конвектора и т.п.) – компенсация тепловых потерь здания до заданного уровня подения температуры;
- система вентиляции – подогрев приточного воздуха, компенсация тепла выбрасываемого вытяжной системой (теплообменники, калориферы, фанкойлы и т.п.);
- технологические подогрев (например подогрев наружных блоков, рубашки мешалок или емкостей, оборудования и т.п.);
- горячее водоснабжение (ГВС) — бойлеры, различные теплообменники, водонагреватели и др. оборудование использующее в качестве источника тепла для подогрева ГВС теплоноситель центральной системы отопления.
#image.jpgРасчет тепловых нагрузок – это расчет всех потребителей тепла в пиковых нагрузках (к примеру для расчета тепловых потерь здания берется температура наружного воздуха — 22 гр.ц. а для ГВС — пиковая нагрузка потребления горячей воды по всем приборам, учитывая количество людей находящихся в здании).
Расчет тепловых потерь здания — инструмент для устройства эффективной теплоизоляции и экономичного энергосберегающего отопления здания! Детальный расчет тепловых потерь от ограждающих конструкций здания значительно снижает расходы на утепление т.к. позволяет максимально эффективно использовать ресурсы, заметно сокращая срок окупаемости самого мероприятия по утеплению здания, при этом сокращая расходы на отопление до 60%.
Уже на этапе проектирования дома или здания, а так же для подбора систем отопления, вентиляции, кондиционирования необходимо знать тепловые потери здания.
Расчет теплопотерь на вентиляцию мы часто используем в своей практике для расчета экономической целесообразности модернизации и автоматизации системы вентиляции / кондиционирования, т.к. расчет тепловых потерь на вентиляцию дает ясное представление о выгодах и сроке окупаемости вложенных в энергосберегающие мероприятия (автоматизация, использование рекуперации, утепления воздуховодов, частотных регуляторов) средств.
Расчет тепловых потерь здания
Это основа для грамотного подбора мощности отопительного оборудования (котла, бойлера) и отопительных приборов
Основные тепловые потери здания обычно приходятся на крышу, стены, окна и полы. Достаточно большая часть тепла покидает помещения через систему вентиляции .
Рис. 1 Теплопотери здания
Главные факторы влияющие на теплопотери в здании – разница температур в помещении и на улице (чем больше разница, тем больше телопотери) и теплоизоляционные свойства ограждающих конструкций (фундамент, стены, перекрытия, окна, кровля).
Рис.2 Тепловизионная съемка тепловых потерь здания
Материалы ограждающих конструкций препятствуют проникновению тепла помещений наружу зимой и проникновению жары в помещения летом, потому как подбираемые материалы должны обладать определенными теплоизоляционными свойствами, которые обозначают величиной, называемой – сопротивление теплопередаче.
Полученная величина покажет, каков будет реальный перепад температур при прохождении определенного количества тепла через 1м² конкретной ограждающей конструкции, а также сколько тепла уйдет через 1м² при определенном перепаде температур.
Тепловые нагрузки систем теплоснабжения
Понятие тепловая нагрузка определяет количество теплоты, которое отдают приборы обогрева, смонтированные в жилом доме или на объекте другого назначения. До того, как установить оборудование, данный расчет выполняют, чтобы избежать излишних финансовых расходов и других проблем, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации отопительной системы.
Зная основные рабочие параметры конструкции теплоснабжения можно организовать эффективное функционирование обогревательных приборов. Расчет способствует реализации задач, стоящих перед отопительной системой, и соответствие ее элементов нормам и требованиям, прописанным в СНиПе.
Когда вычисляется тепловая нагрузка на отопление, даже малейшая ошибка может привести к большим проблемам, поскольку на основании полученных данных в местном отделении ЖКХ утверждают лимиты и другие расходные параметры, которые станут основанием для определения стоимости услуг.
Общая величина тепловой нагрузки на современную отопительную систему включает в себя несколько основных параметров:
- нагрузку на конструкцию теплоснабжения;
- нагрузку на систему обогрева пола, если она планируется к установке в доме;
- нагрузку на систему естественной и/или принудительной вентиляции;
- нагрузку на систему горячего водоснабжения;
- нагрузку, связанную с различными технологическими нуждами.
Расчет и подбор радиаторов отопления.
Радиаторы или конвекторы являются главными элементами отопительной системы, так как их основной функцией является передача тепла от теплоносителя воздуху в помещении или поверхностям комнаты. Мощность радиаторов при этом должна четко соответствовать тепловым потерям по помещениям. Из предыдущих разделов цикла статей видно, что укрупнено мощность радиаторов можно определить по удельным показателям по площади или объему комнаты.
Так, для отопления помещения в 20 м? с одним окном требуется в среднем установить прибор отопления мощностью 2 кВт, а если учесть небольшой запас на поверхность в размере 10-15%, то мощность радиатора составит 2,2 кВт ориентировочно. Этот метод подбора радиаторов является достаточно грубым, так как не учитывает много значимых особенностей и строительных характеристик здания. Более точным является подбор радиаторов на основании теплотехнического расчета жилого дома, который выполняется специализированными проектными организациями.
Основным параметром для подбора типоразмера прибора отопления является его тепловая мощность. А в случае с секционными алюминиевыми или биметаллическими радиаторами указывается мощность одной секции. Наиболее часто используемыми в системах отопления радиаторами являются приборы с межосевым расстоянием 350 или 500 мм, выбор которых основан, прежде всего на конструкции окна и отметке подоконника относительно финишного напольного покрытия.
| Мощность 1 секции радиатора по паспорту, Вт | Площадь комнаты, м2 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | |
| Количество секций | |||||||
| 140 | 8 | 9 | 10 | 12 | 13 | 15 | 16 |
| 150 | 7 | 8 | 10 | 11 | 12 | 14 | 15 |
| 160 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 | 13 | 14 |
| 180 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 | 13 |
| 190 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 200 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
В техническом паспорте на приборы отопления производители указывают тепловую мощность применительно к каким-либо температурным условиям. Стандартными являются параметры теплоносителя 90-70 °C, в случае низкотемпературного отопления тепловую мощность следует корректировать согласно коэффициентам, указанных в технической документации.
В этом случае мощность приборов отопления определяется следующим образом:
Q=A*k*?T, где А – площадь теплоотдачи, м? k – коэффициент теплопередачи радиатора, Вт/м?*°C. ?T – температурный напор, °C
?T является средней величиной между температурой подающего и обратного теплоносителя и определяется по формуле:
?T= (Тпод+Тобр)/2 - tпомещ
Паспортными данными является мощность радиатора Q и температурный напор, определенные в стандартных условиях. Произведение коэффициентов k*A является величиной постоянной и определяется сначала для стандартных условий, а затем можно подставить в формулу для определения фактической мощности радиатора, который будет работать в системе отопления с параметрами, отличающимися от принятых.
Для каркасного дома, рассматриваемого в качестве примера с толщиной изоляции 150 мм, подбор радиатора для помещения площадью 8,12 м2 будет выглядеть следующим образом.
Ранее мы определили, что удельные теплопотери для углового помещения с учетом инфильтрации 125 Вт/м2, значит, мощность радиатора должна составлять не менее 1 015 Вт, а с запасом в 15% 1 167 Вт.
Для установки доступен радиатор мощностью 1,4 кВт при параметрах теплоносителя 90/70 градусов, что соответствует температурному напору ?T= 60 градусов. Планируемая система отопления будет работать на параметрах воды 80/60 градусов (?T=50) Следовательно, чтобы удостовериться в том, что радиатор сможет полностью перекрыть теплопотери помещения необходимо определить его фактическую мощность.
Для этого, определив значение k*A=1400/60=23,3 Вт/град, определяем фактическую мощность Qфакт=23,3*50=1167 Вт, что полностью удовлетворяет требуемой тепловой мощности прибора отопления, который должен быть установлен в данном помещении.
Видео ролик на тему расчета мощности радиатора:
https://youtube.com/watch?v=PWPYSQ7qoxk
Как воспользоваться результатами вычислений
Зная потребность здания в тепловой энергии, домовладелец может:
- четко подобрать мощность теплосилового оборудования для обогрева коттеджа;
- набрать нужное количество секций радиаторов;
- определить необходимую толщину утеплителя и выполнить теплоизоляцию здания;
- выяснить расход теплоносителя на любом участке системы и при необходимости выполнить гидравлический расчет трубопроводов;
- узнать среднесуточное и месячное потребление тепла.
Последний пункт представляет особый интерес. Мы нашли величину тепловой нагрузки за 1 час, но ее можно пересчитать на более продолжительный период и вычислить предполагаемый расход топлива — газа, дров или пеллет.
Расчет потерь тепла по площади помещений
Первым методом расчета тепловой нагрузки системы отопления пользуются для укрупненного определения мощности системы отопления всего дома и общего понимания количества и типа радиаторов, а также мощности котельного оборудования. Так как метод не учитывает регион строительства (расчетную наружную температуру зимой), количество потерь тепла через фундаменты, крыши или нестандартное остекление, то количество потерь тепла, рассчитанное укрупненным методом исходя из площади помещения, может быть как больше, так и меньше фактических значений.
Источники теплопотерь здания
А при использовании современных теплоизоляционных материалов мощность котельного оборудования может быть определена с большим запасом. Таким образом, при устройстве систем отопления возникнет большой перерасход материалов и будет приобретено более дорогостоящее оборудование. Поддержание комфортной температуры в помещениях будет возможно только при условии, что будет установлена современная автоматика, которая не допустит перегрева помещений выше комфортных температур.
Тем не менее, этим способом определения мощности систем отопления пользуются достаточно часто. Следует только понимать, в каких случаях такие укрупненные расчеты приближены к реальности.
Итак, формула для укрупненного определения количества теплопотерь выглядит следующим образом:
Q=S*100 Вт (150 Вт),Q — требуемое количество тепла, необходимое для обогрева всего помещения, ВтS — отапливаемая площадь помещения, м?Значение 100-150 Ватт является удельным показателем количества тепловой энергии, приходящейся для обогрева 1 м?.
При использовании первого метода для укрупненного метода расчета тепловой мощности следует ориентироваться на следующие рекомендации:
- В случае, когда в расчетном помещении из наружных ограждающих конструкций имеются одно окно и одна наружная стена, а высота потолков менее трех метров, то на 1м2 отапливаемой площади приходится 100 Вт тепловой энергии.
- При расчете углового помещения с двумя оконными конструкциями или балконными блоками либо помещение высотой более трех метров, то в диапазон удельной тепловой энергии на 1 м2 составляет от 120 до 150 Вт.
- Если же прибор отопления в будущем планируется устанавливать под окном в нише либо декорировать защитными экранами, поверхность радиаторов и, следовательно, их мощность необходимо увеличить на 20-30%. Это обусловлено тем, что тепловая мощность радиаторов будет частично тратиться на прогрев дополнительных конструкций.
Недостатки расчета по площади
Расчет, основанный на площадном показателе, не отличается большой точностью
Здесь не принят во внимание такой параметр, как климат, температурные показатели как минимальные, так и максимальные, влажность. Из-за игнорирования многих важных моментов расчет имеет значительные погрешности
Часто стараясь перекрыть их, в проекте предусматривают «запас».
Если все же для расчета выбран этот способ, нужно учитывать следующие нюансы:
- При высоте вертикальных ограждений до трех метров и наличии не более двух проемов на одной поверхности, результат лучше умножить на 100 Вт.
- Если в проект заложен балкон, два окна либо лоджия, умножают в среднем на 125 Вт.
- Когда помещения промышленные или складские, применяют множитель 150 Вт.
- В случае расположения радиаторов вблизи окон, их проектную мощность увеличивают на 25%.
Точный расчет тепловой нагрузки
Эффективность теплоизоляции любого помещения зависит от его конструктивных особенностей. Известно, что основная часть тепловых потерь (до 40%) приходится на наружные стены, 20% — на оконные системы, по 10% — на крышу и пол. Остальное тепло уходит через двери и вентиляцию. Очевидно, что расчёт величины нагрузки на отопление обязательно должен учитывать эти особенности распределения тепловой энергии. Для этого используются соответствующие коэффициенты:
- К 1 – учитывает тип окон. Для двухкамерных стеклопакетов его значение равно 1, для трехкамерных – 0,85, для обычного остекления – 1, 27;
- К 2 – теплоизоляция стен. Может изменяться от 1 для пенобетона с улучшенной теплопроводностью до 1,5 для кладки в полтора кирпича или бетонных блоков;
- К 3 – конфигурация помещения (соотношение площади окон и пола). Естественно, чем больше окон, тем больше тепловой энергии уходит на улицу. При размерах остекления в 20% от площади пола этот коэффициент равен единице, при увеличении доли окон до 50% он также возрастает до 1,5;
- К 4 – минимальная уличная температура в течение всего сезона. Здесь логика также очевидна – чем холоднее на улице, тем большие коррективы необходимо вносить в расчет тепловых нагрузок. За единицу берется температура -20 °C, далее прибавляется или вычитается по 0,1 на каждые 5 °C;
- К 5 – количество наружных стен. Для одной стены коэффициент равен 1, для двух и трех – 1,2, для четырех – 1,33;
- К 6 – тип помещения над рассматриваемой комнатой. Если сверху жилой этаж – то 0,82, если теплый чердак – 0,91, для холодного чердака значение коэффициента равно 1,0;
- К 7 – учитывает высоту потолков. Чаще всего это 1,0 для высоты 2,5 м или 1,05 — для 3 м.
Определив все поправочные коэффициенты, можно рассчитать тепловые нагрузки для каждого помещения:
Q i =q*S i *K 1 *K 2 *K 3 *K 4 *K 5 *K 6 *K 7 ,
где q =100 Вт/м 2 , а S i – площадь помещения. Из формулы видно, что каждый из указанных коэффициентов увеличивает расчетную величину теплопотерь, если его значение больше единицы, и уменьшает ее в противном случае.
Просуммировав теплопотери всех помещений, получаем общую величину мощности системы отопления:
Q=Σ Q i , i = 1…N,
где N – количество помещений в доме. Эту величину обычно увеличивают на 15–20% для создания запаса тепловой энергии на непредвиденные случаи: очень сильные морозы, нарушение теплоизоляции, разбитое окно и т. д.
Исходные данные для проектирования системы отопления
Чтобы произвести расчет расхода тепла на отопление, нужен, во-первых, проект дома.
План дома позволяет получить практически все исходные данные, которые нужны для определения теплопотерь и нагрузки на отопительную систему
Он должен содержать внутренние и наружные размеры каждого помещения, окон, наружных дверных проёмов. Внутренние двери остаются без внимания, поскольку на тепловые потери они не оказывают никакого влияния.
Во-вторых, понадобятся данные о расположении дома по отношению к сторонам света и районе строительства – климатические условия в каждом регионе свои, и то, что подходит для Сочи, не может быть применено к Анадырю.
В-третьих, собираем информацию о составе и высоте наружных стен и материалах, из которых изготовлены пол (от помещения до земли) и потолок (от комнат и наружу).
После сбора всех данных можно приступать к работе. Расчет тепла на отопление можно выполнить по формулам за один-два часа. Можно, конечно, воспользоваться специальной программой от компании Valtec.
Для расчёта теплопотерь отапливаемых помещений, нагрузки на систему отопления и теплоотдачи от отопительных приборов в программу достаточно внести только исходные данные. Огромное количество функций делают её незаменимым помощником и прораба, и частного застройщика
Она значительно всё упрощает и позволяет получить все данные по тепловым потерям и гидравлическому расчету системы отопления.
Комплексный расчет тепловой нагрузки
Помимо теоретического решения вопросов, касающихся тепловых нагрузок, при проектировании выполняется ряд практических мероприятий. В состав комплексных теплотехнических обследований входит термографирование всех конструкций здания, включая перекрытия, стены, двери, окна. Благодаря данной работе удается определить и зафиксировать различные факторы, оказывающие влияния на потери тепла дома или промышленной постройки.
Благодаря теплотехническим обследованиям получают самые достоверные данные, касающиеся тепловых нагрузок и потерь тепла для конкретного здания в течение определенного временного периода. Практические мероприятия позволяют наглядно продемонстрировать то, что теоретические расчеты не могут показать – проблемные места будущего сооружения.
Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что расчеты тепловых нагрузок на ГВС, отопление и вентиляцию, аналогично гидравлическому расчету системы отопления, очень важны и их непременно следует выполнить до начала обустройства системы теплоснабжения в собственном доме или на объекте другого назначения. Когда подход к работе выполнен грамотно, безотказное функционирование отопительной конструкции будет обеспечено, причем без лишних затрат.
Видео пример расчета тепловой нагрузки на систему отопления здания:
Расчет нагрузок тепла
В ходе определения величины тепловой мощности во внимание принимают ряд факторов:
- степень теплопотерь наружных ограждений;
- мощность, необходимая для подогрева теплоносителя;
- количество тепловой энергии, требуемое для нагрева воздуха для принудительной приточной вентиляции;
- тепло, которое нужно для подогрева воды в бане или бассейне;
- возможное дальнейшее расширение обогревательной системы. Это может быть создание отопления в мансарде, на чердаке, в подвале или в различных пристройках и строениях.
Расчет тепловых нагрузок здания с определенной степенью запаса необходимо, чтобы не допустить в дальнейшем лишних финансовых расходов.
Пример расчета тепловых нагрузок объекта коммерческого назначения
Это помещение на первом этаже 4-х этажного здания. Месторасположение – г. Москва.
Исходные данные по объекту
| Адрес объекта | г. Москва |
| Этажность здания | 4 этажа |
| Этаж на котором расположены обследуемые помещения | первый |
| Площадь обследуемых помещений | 112,9 кв.м. |
| Высота этажа | 3,0 м |
| Система отопления | Однотрубная |
| Температурный график | 95-70 град. С |
| Расчетный температурный график для этажа на котором находится помещение | 75-70 град. С |
| Тип розлива | Верхний |
| Расчетная температура внутреннего воздуха | + 20 град С |
| Отопительные радиаторы, тип, количество | Радиаторы чугунные М-140-АО – 6 шт. Радиатор биметаллический Global (Глобал) – 1 шт. |
| Диаметр труб системы отопления | Ду-25 мм |
| Длина подающего трубопровода системы отопления | L = 28,0 м. |
| ГВС | отсутствует |
| Вентиляция | отсутствует |
| 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.
