3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет тепловой мощности системы отопления

Правильный расчет тепловой мощности системы отопления по площади помещения

Прежде, чем приступить к монтажу автономной системы отопления в собственном доме или квартире, владельцу недвижимости необходимо иметь проект. Создание его специалистами подразумевает, в том числе, что будет выполнен расчет тепловой мощности для помещения, имеющего определенную площадь и объем. На фото можно увидеть, как может выглядеть отопительная система частного домовладения.

Необходимость расчета тепловой мощности системы отопления

Потребность в вычислении тепловой энергии, необходимой для обогрева комнат и подсобных помещений, связана с тем, что нужно определить основные характеристики системы в зависимости от индивидуальных особенностей проектируемого объекта, включая:

  • назначение здания и его тип;
  • конфигурацию каждого помещения;
  • количество жильцов;
  • географическое положение и регион, в котором находится населенный пункт;
  • прочие параметры.

Расчет необходимой мощности отопления является важным моментом, его результат используют для вычисления параметров отопительного оборудования, которое планируют установить:

  1. Подбор котла в зависимости от его мощности. Эффективность функционирования отопительной конструкции определяется правильностью выбора нагревательного агрегата. Котел должен иметь такую производительность, чтобы обеспечить обогрев всех помещений в соответствии с потребностями людей, проживающих в доме или квартире, даже в наиболее холодные зимние дни. Одновременно при наличии у прибора избыточной мощности часть вырабатываемой энергии не будет востребована, а значит, некоторая сумма денег потратится напрасно.
  2. Необходимость согласовывать подключение к магистральному газопроводу. Для присоединения к газовой сети потребуется ТУ. Для этого подают заявку в соответствующую службу с указанием предполагаемого расхода газа на год и оценкой тепловой мощности в сумме для всех потребителей.
  3. Выполнение расчетов периферийного оборудования. Расчет тепловых нагрузок на отопление необходим для определения длины трубопровода и сечения труб, производительности циркуляционного насоса, типа батарей и т.д.

Варианты приблизительных расчетов

Выполнить точный расчет тепловой мощности системы отопления довольно сложно, его могут сделать только профессионалы, имеющие соответствующую квалификацию и специальные знания. По этой причине данные вычисления обычно поручают специалистам.

В тоже время существуют и более простые способы, позволяющие приблизительно оценить величину требуемой тепловой энергии и их можно сделать самостоятельно:

  1. Нередко применяют расчет мощности отопления по площади (детальнее: «Расчет отопления по площади — определяем мощность отопительных приборов»). Считается, что жилые дома возводятся по проектам, разработанным с учетом климата в определенном регионе, и что в проектных решениях заложено использование материалов, которые обеспечивают требуемый тепловой баланс. Поэтому при расчете принято умножать величину удельной мощности на площадь помещений. Например, для Московского региона данный параметр находится в пределе от 100 до 150 ватт на один «квадрат».
  2. Более точный результат будет получен, если учитывать объем помещения и температуру. Алгоритм вычисления включает высоту потолка, уровень комфорта в отапливаемом помещении и особенности дома.

Используемая формула выглядит следующим образом: Q = VхΔTхK/860, где:

V – объем помещения;
ΔT – разница между температурой внутри дома и снаружи на улице;
К – коэффициент теплопотерь.

Поправочный коэффициент позволяет учесть конструктивные особенности объекта недвижимости. Например, когда определяется тепловая мощность системы отопления здания, для строений с обычной кровлей из двойной кирпичной кладки К находится в диапазоне 1,0–1,9.

  • Метод укрупненных показателей. Во многом похож на предыдущий вариант, но его применяют для вычисления тепловой нагрузки для систем отопления многоквартирных зданий или других больших объектов.
  • Все три вышеперечисленные способы, позволяющие сделать расчет необходимой теплоотдачи, дают приблизительный результат, который может отличаться от реальных данных или в меньшую, или в большую сторону. Понятно, что монтаж маломощной отопительной системы не обеспечит требуемую степень обогрева.

    В свою очередь, избыток мощности у отопительного оборудования приведет к быстрому износу приборов, перерасходу топлива, электроэнергии, а соответственно и денежных средств. Подобные расчеты обычно применяют в несложных случаях, например, при выборе котла.

    Точное вычисление тепловой мощности

    Степень теплоизоляции и ее эффективность зависят от того, насколько качественно она сделана и от конструктивных особенностей зданий. Основная часть теплопотерь приходится на наружные стены (примерно 40%), затем следуют оконные конструкции (около 20%), а крыша и пол – это 10%. Остальное тепло покидает дом через вентиляцию и двери.

    Поэтому расчет тепловой мощности системы отопления должен учитывать данные нюансы.

    Для этого используют поправочные коэффициенты:

    • К1 зависит от типа окон. Двухкамерным стеклопакетам соответствует 1, обычному остеклению – 1,27, трехкамерному окну – 0,85;
    • К2 показывает степень теплоизоляции стен. Находится в пределе от 1 (пенобетон) до 1,5 для бетонных блоков и кладки в 1,5 кирпича;
    • К3 отражает соотношение между площадью окон и пола. Чем больше оконных рам, тем сильнее потери тепла. При 20% остекления коэффициент равен 1, а при 50% он увеличивается до 1,5;
    • К4 зависит от минимальной температуры снаружи здания на протяжении отопительного сезона. За единицу принимают температуру -20 °C, а затем на каждые 5 градусов прибавляют или вычитают 0,1;
    • К5 учитывает количество наружных стен. Коэффициент для одной стены равен 1, если их две или три, тогда он составляет 1,2, когда четыре – 1,33;
    • К6 отражает тип помещения, которое находится над определенной комнатой. При наличии сверху жилого этажа величина поправки – 0,82, теплого чердака – 0,91, холодного чердака — 1,0;
    • К7 – зависит от высоты потолков. Для высоты 2,5 метра это 1,0, а для 3-х метров — 1,05.

    Когда все поправочные коэффициенты известны, делают расчет мощности системы отопления для каждого помещения, используя формулу:

    • Qi=qхSiхK1хK2хK3хK4хK5хK6хK7, где q =100 Вт/м², а Si – площадь комнаты.

    Расчетная величина увеличивается, если коэффициент больше 1 или уменьшает, если он меньше единицы. Узнав данный параметр для каждого помещения, узнают величину мощности всей отопительной системы согласно формуле: Q=Σ Qi, i = 1…N, где N – это общее количество помещений в здании (прочитайте также: «Тепловой расчет помещения и здания целиком, формула тепловых потерь»).

    Как правило, для обеспечения запаса тепловой энергии на всевозможные непредвиденные случаи результат увеличивают на 15–20%. Это могут быть сильнейшие морозы, разбитое окно, поврежденная теплоизоляция и т.д.

    Пример выполнения расчета

    Поправочные коэффициенты в данном случае будут равны:

    • К1 (двухкамерный стеклопакет) = 1,0;
    • К2 (стены из бруса) = 1,25;
    • К3 (площадь остекления) = 1,1;
    • К4 (при -25 °C -1,1, а при 30°C) = 1,16;
    • К5 (три наружные стены) = 1,22;
    • К6 (сверху теплый чердак) = 0,91;
    • К7 (высота помещения) = 1,0.

    В результате полная тепловая нагрузка будет равна:

    Q=100 Вт/ м²х135 м²х1,0х1,25х1,1х1,16х1,22х0,91х1,0 = 23,9 кВт.

    В итоге мощность отопительной системы составит: W=Qх1,2 = 28,7 кВт.

    В том случае, когда бы использовался упрощенный метод вычислений, основанный на расчете мощности отопления согласно площади, то результат был бы совсем иной:

    100–150 Вт х150м² = 15–22,5 кВт

    Отопительная система функционировала бы без запаса по мощности — на пределе. Приведенный пример является подтверждением важности применения точных способов, позволяющих определять тепловые нагрузки на отопление.

    Пример расчета тепловой мощности системы отопления на видео:

    Расчет тепловой мощности системы отопления

    Расчет тепловой мощности системы отопления следует проводить по методике, согласно которой расчетная тепловая нагрузка системы отопления для комнат жилых зданий Qот, в Вт, определяется по формуле

    где Qorp – основные и добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции, Вт;

    Qбыт – бытовые тепловыделения, Вт;

    QB – расход теплоты на нагрев поступающего в помещение наружного воздуха, исходя из санитарной нормы вентиляционного воздуха, Вт.

    Основные и добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции Qorp, в ваттах, определяются путем суммирования потерь теплоты через отдельные ограждающие конструкции, которые вычисляются по формуле с округлением до 1 Вт:

    где А – расчетная площадь ограждающей конструкции, м 2 ;

    К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м 2 ∙ °С);

    tв, – расчетная температура внутреннего воздуха, о С;

    tн – расчетная зимняя температура наружного воздуха, о С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки по прил. 1 ;

    n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения ограждения по отношению к наружному воздуху; для наружных стен n=1 ;

    β – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь, определяемые в соответствии с рисунком .

    — север (С); восток (В); северо-восток (СВ) и северо-запад (СЗ) – в размере 0,1;

    — юго-восток (ЮВ) и запад (З) – 0,05

    — в угловых помещениях дополнительно по 0,05 на каждое ограждение, если одно из ограждений обращено на С, В, СВ, СЗ и по 0,1 в других случаях (т.е. ЮВ и З).

    Потери теплоты через внутренние ограждения конструкции помещений допускается не учитывать, если разность температур в этих помещениях равна 3 °С и менее.

    Расчетную площадь ограждающих конструкций (с точностью до 0,1 м 2 ) определяют по прил 2.

    При определении площади наружных стен, площадь окон не вычитают, а вместо коэффициента теплопередачи окон берут разность между коэффициентами теплопередачи окон и стен. Сумма теплопотерь через наружные стены и окна при этом не изменяется.

    При определении потерь теплоты через наружные двери их площадь следует вычитать из площади стен, и коэффициент теплопередачи принимать полностью, так как добавки на основные теплопотери у наружной стены и двери разные.

    Ограждающие конструкции обозначают сокращенно:

    НС – наружная стена, ДО – окно , Пл – пол, Пт – потолок, ДД – двойная дверь, ОД – одинарная дверь.

    Все помещения номеруют поэтапно по ходу часовой стрелки. Помещения подвального этажа номеруют с № 01 , помещения первого этажа – с № 101 , помещение второго этажа – с № 201 и т. д. Номера проставляются на планах в центре рассматриваемых помещений.

    Внутренние вспомогательные помещения: коридоры, санузлы, кладовые, ванные комнаты и другие, не имеющие наружных стен, отдельно не номеруются. Теплопотери этих помещений через полы и потолки относят к смежным с ними комнатам.

    Теплопотери через отдельные ограждения каждого помещения суммируют. Теплопотери лестничной клетки определяют как для одного помещения. Каждую лестничную клетку обозначают буквами А, Б и т. д.

    Бытовые теплопоступления Qбыт, Вт , для жилых комнат определяют по формуле

    где Ап – площадь пола помещения, м 2

    Расход теплоты Ов, Вт, на нагревание инфильтрующегося воздуха для комнат жилых зданий определяют по выражению

    где Lн – расход удаляемого воздуха, в м 3 , не компенсируемый подогретым приточным воздухом; для жилых зданий – удельный нормативный расход 3 м 3 /ч на 1 м 2 жилых помещений, следовательно, Lн = 3АП;

    ρ – плотность воздуха, равна 1,2 кг/м 3 ;

    С – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг °С);

    tв, tн – то же, что и в формуле (8)

    k – коэффициент учета влияния встречного потока в конструкциях, равный 0,7 – для стыков панелей стен и для окон с тройными переплетами; 0,8 – для окон и балконных дверей с раздельными переплетами; 1,0 – для одинарных окон, окон и балконных дверей со спаренными переплетами и открытых проемов и стеклопакетов.

    Расчеты потерь теплоты ведут в табличной форме на специальном бланке (табл.3).

    Пример 1.2. Для условий примера 1 . 1 определить потери теплоты через ограждающие конструкции жилой угловой комнаты №101 (рис. 2). Расчет сводим в табл. 3.

    Определенная по формуле (8) суммарная величина теплопотерь через ограждающие конструкции комнаты 101 равна 830 Вт.

    Пример 1.3. Для условий примеров 1.1 и 1.2 определить расчетную тепловую нагрузку системы отопления жилой комнаты 101 .

    По формуле ( 10) определяем потери теплоты на инфильтрацию

    Qв = 0,28∙ 3∙ 15, 7∙ 1 ,2∙ 1 ∙ (20 + 23)∙ 1 = 680 Вт.

    По формуле (9) определяем бытовые теплопоступления в комнате

    Qбыт = 10∙ 15, 7 =157 Вт.

    Расчетная тепловая нагрузка системы отопления жилой комнаты 101 , определенная по формуле (7), составляет

    Qот =830 + 680 – 157 = 1 353 Вт.

    1.4. Проектирование системы отопления

    Отопительные приборы системы отопления необходимо располагать преимущественно под световыми проемами, у наружных стен или вблизи входных дверей. Отопительные приборы в лестничных клетках, сообщающихся с наружным воздухом, следует располагать при входе. В отсеках тамбуров, имеющих наружные двери, отопительные приборы размещать не следует. Размещение стояков диктуется местоположением отопительных приборов. Во всех случаях желательна прокладка стояков отопления в наружных углах помещения.

    Присоединение подводок к отопительному прибору выполняется одно- и двусторонним. Для регулировки теплоотдачи приборов на подводах устанавливают краны двойной регулировки (кроме приборов лестничных клеток). Для отключения и опорожнения стояков в зданиях высотой более трех этажей предусматривают запорную арматуру. При температуре теплоносителя в подающей магистрали до 100 °С на стояках в местах их присоединения к магистрали устанавливают проходные краны и тройники с пробками.

    Если система отопления с верхней разводкой, то подающая магистраль прокладывается на чердаке здания, а обратная магистраль – в подвале. При нижней разводке подающая и обратная магистрали прокладываются в подвале здания. В этом случае для возможности опорожнения системы и удаления воздуха магистральные трубопроводы прокладывают с уклоном не менее 0, 002 в сторону ввода.

    Для удаления воздуха из системы отопления при верхней разводке трубопроводов рекомендуется предусматривать проточные воздухосборники, при нижней – краны Маевского на отопительных приборах последних этажей.

    Для уменьшения остывания воды в магистралях предусматривают тепловую изоляцию. Обязательно теплоизолируют трубопроводы, проходящие в неотапливаемых помещениях, а также подпольных каналах.

    Тепловой ввод располагается обычно в подвале здания, в центре его или рядом с лестничной клеткой.

    На рис. 3 показано пространственное изображение системы отопления, а на рис. 4 – 6 представлены планы этажей, подвального и чердачного помещений с изображением элементов системы отопления. На рис. 7 показана аксонометрическая схема системы отопления .

    Самостоятельный расчёт тепловой мощности

    Каталог статей

    • 05 декабря 2018 09:37:54
    • Отзывов:
    • Просмотров: 2701

    Начало выполнения подготовки проекта отопления, как жилых загородных домов, так и производственных комплексов, следует с теплотехнического расчёта. В качестве источника тепла предполагается тепловая пушка.

    Что представляет собой теплотехнический расчёт?

    Расчёт тепловых потерь является основополагающим документом, призванным решать такую задачу, как организация теплоснабжения сооружения. Он определяет суточное и годовое потребление тепла, минимальную потребность жилого либо промышленного объекта в тепловой энергии и тепловые потери для каждого помещения.
    Решая такую задачу, как теплотехнический расчёт, следует учитывать комплекс характеристик объекта:

    1. Тип объекта (частный дом, одноэтажное либо многоэтажное здание, административное, производственное или складское).
    2. Количество проживающих в здании либо работающих в одну смену человек, количество точек подачи горячей воды.
    3. Архитектурная часть (габариты крыши, стен, полов, размеры дверных и оконных проёмов).
    4. Специальные данные, например, количество рабочих дней в году (для производств), продолжительность отопительного сезона (для объектов любого типа).
    5. Температурные режимы в каждом из помещений объекта (их определяет CHиП 2.04.05-91).
    6. Функциональное назначение (складское производственное, жилое, административное или бытовое).
    7. Конструкции крыши, наружных стен, полов (тип утепляющих прослоек и применяемых материалов, толщина перекрытий).

    Зачем нужен теплотехнический расчёт?

    • Чтобы определить мощность котла.
      Предположим, Вы приняли решение снабдить загородный дом либо предприятие системой автономного отопления. Чтобы определиться с выбором оборудования, в первую очередь потребуется рассчитать мощность отопительной установки, которая понадобится для бесперебойной работы горячего водоснабжения, кондиционирования, систем вентиляции, а также эффективного обогрева здания. Определяется мощность автономной отопительной системы, как общая сумма тепловых затрат на обогрев всех помещений, а также тепловых затрат на прочие технологические нужды. Отопительная система должна обладать определённым запасом мощности, чтобы работа при пиковых нагрузках не сократила срок её службы.
    • Для выполнения согласования на газификацию объекта и получения ТУ.
      Получить разрешение на газификацию объекта необходимо в том случае, если используется природный газ в качестве топлива для котла. Для получения ТУ потребуется предоставить значения годового расхода топлива (природного газа), а также суммарные значения мощности тепловых источников (Гкал/час). Эти показатели определяются в результате проведения теплового расчёта. Согласование проекта на осуществление газификации объекта – это более дорогостоящий и продолжительный метод организации автономного отопления, по отношению к монтажу отопительных систем, функционирующих на отработанных маслах, установка которых не требует согласований и разрешений.
    • Для выбора подходящего оборудования.
      Данные теплового расчёта являются определяющим фактором при выборе приборов для отопления объектов. Следует учитывать множество параметров – ориентацию по сторонам света, габариты дверных и оконных проёмов, размеры помещений и их расположение в здании.

    Как происходит теплотехнический расчёт

    Можно воспользоваться упрощённой формулой, чтобы определить минимально допустимую мощность тепловых систем:

    Qт – это тепловая нагрузка на определённое помещение;
    K – коэффициент теплопотерь здания;
    V – объём (в м 3 ) отапливаемого помещения (ширина комнаты на длину и высоту);
    ΔT – разница (обозначена С) между необходимой температурой воздуха внутри и температурой снаружи.

    Такой показатель, как коэффициент потерь тепла (К), зависит от изоляции и типа конструкции помещения. Можно использовать упрощённые значения, рассчитанные для объектов разных типов:

    • K = от 0,6-ти до 0,9-ти (повышенная степень теплоизоляции). Небольшое количество окон, снабжённых сдвоенными рамами, стены из кирпича с двойной теплоизоляцией, крыша из высококачественного материала, массивное основание пола;
    • К = от 1-го до 1,9-ти (теплоизоляция средней степени). Двойная кирпичная кладка, крыша с обычной кровлей, небольшое количество окон;
    • K = от 2-х до 2,9 (низкая теплоизоляция). Конструкция сооружения упрощённая, кирпичная кладка одинарная.
    • K = 3-х – 4-х (отсутствие теплоизоляции). Сооружение из металлического или гофрированного листа либо упрощённая деревянная конструкция.

    Определяя разницу между требуемой температурой внутри обогреваемого объёма и температурой снаружи (ΔT), следует исходить из степени комфорта, которую Вы желаете получить от тепловой установки, а также из климатических особенностей того региона, в котором находится объект. В качестве параметра по умолчанию принимаются значения, определённые CHиП 2.04.05-91:

    • +18 – общественные здания и производственные цеха;
    • +12 – комплексы высотного складирования, склады;
    • + 5 – гаражи, а также склады без постоянного обслуживания.
    Город Расчётная наружная температура, °C Город Расчётная наружная температура, °C
    Днепропетровск — 25 Каунас — 22
    Екатеринбург — 35 Львов — 19
    Запорожье — 22 Москва — 28
    Калининград — 18 Минск — 25
    Краснодар — 19 Новороссийск — 13
    Казань — 32 Нижний Новгород — 30
    Киев — 22 Одесса — 18
    Ростов — 22 Санкт-Петербург — 26
    Самара — 30 Севастополь — 11
    Харьков — 23 Ялта — 6

    Расчёт по упрощённой формуле не позволяет учитывать различия тепловых потерь здания в зависимости от типа ограждающих конструкций, утепления и размещения помещений. Так, например, больше тепла потребуют комнаты с большими окнами, высокими потолками и угловые помещения. В то же время минимальными тепловыми потерями отличаются помещения, которые не имеют внешних ограждений. Желательно использовать следующую формулу при расчёте такого параметра, как минимальная тепловая мощность:

    Qт (kВт/час)=(100 Вт/м 2 * S (м 2 ) * K1 * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * K7)/1000, где

    S – площадь комнаты, м 2 ;
    Bт/м 2 – удельная величина потерь тепла (65-80 ватт/м 2 ). В этот показатель входят утечки тепла через вентиляцию, поглощения стенами, окнами и прочие виды утечек;
    К1 – коэффициент утечки тепла через окна:

    • при наличии тройного стеклопакета К1 = 0,85;
    • если стеклопакет двойной, то К1 = 1,0;
    • при стандартном остеклении К1 = 1,27;

    К2 – коэффициент потерь тепла стен:

    • высокая теплоизоляция (показатель К2 = 0,854);
    • утеплитель толщиной 150 мм либо стены в два кирпича (показатель К2=1,0);
    • низкая теплоизоляция (показатель К2=1,27);

    К3 – показатель, определяющий соотношение площадей (S) окон и пола:

    К4 – коэффициент температуры вне помещения:

    К5 – количество выходящих наружу стен:

    • четыре стены К5=1,4;
    • три стены К5=1,3;
    • две стены К5=1,2;
    • одна стена К5=1,1;

    К6 – тип теплоизоляции помещения, которое располагается над отапливаемым:

    • обогреваемое К6-0,8;
    • теплая мансарда К6=0,9;
    • не отапливаемый чердак К6=1,0;

    К7 –высота потолков:

    • 4,5 метра К7=1,2;
    • 4,0 метра K7=1,15;
    • 3,5 метра К7=1,1;
    • 3,0 метра К7=1,05;
    • 2,5 метра K7=1,0.

    Приведём в качестве примера расчёт минимальной мощности отопительной автономной установки (по двум формулам) для отдельно стоящего сервисного помещения СТО (высота потолка 4м, площадь 250 м 2 , объём 1000 м3, окна большие с обычным остеклением, теплоизоляция потолка и стен отсутствует, конструкция – упрощённая).

    По упрощённому расчёту:

    Qт (кВт/час) = V * ΔT * K/860=1000 *30*4/860=139,53 кВт, где

    V — объем воздуха в отапливаемом помещении (250 *4), м 3 ;
    ΔT — разница показателей между температурой воздуха извне комнаты и требуемой температурой воздуха внутри помещения (30°С);
    К — коэффициент теплопотерь строения (для зданий без теплоизоляции К = 4,0);
    860 — перевод в кВт/час.

    Более точный расчёт:

    Qт (кВт/час) = (100 Вт/м 2 * S (м 2 ) * K1 * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * K7)/1000 = 100*250*1,27*1,27*1,1*1,5*1,4*1*1,15/1000=107,12 кВт/час, где

    S – площадь помещения, для которого выполняется расчёт (250 м 2 );
    K1 – параметр утечки тепла через окна (стандартное остекление, показатель К1 равен 1,27);
    К2 – значение утечки тепла через стены (плохая теплоизоляция, показатель К2 соответствует 1,27);
    К3 – параметр соотношения габаритов окон к площади пола (40%, показатель К3 равен 1,1);
    K4 – значение температуры снаружи (-35 °C, показатель K4 соответствует 1,5);
    K5 – количество стен, которые выходят наружу (в данном случае четыре К5 равен 1,4);
    К6 – показатель, определяющий тип помещения, расположенного непосредственно над отапливаемым (чердак без утепления К6=1,0);
    K7 – показатель, определяющий высоту потолков (4,0 м, параметр К7 соответствует 1,15).

    Как можно видеть из произведённого расчёта, вторая формула предпочтительнее для расчёта мощности отопительных установок, поскольку она учитывает гораздо большее количество параметров (особенно если необходимо определить параметры маломощного оборудования, предназначенного для эксплуатации в небольших помещениях). К полученному результату надо приплюсовать небольшой запас по мощности для увеличения срока эксплуатации теплового оборудования.
    Выполнив несложные расчёты, Вы сможете без помощи специалистов определить необходимую мощность автономной отопительной системы для оснащения объектов жилого или промышленного назначения.

    Купить тепловую пушку и другое обогреватели можно на сайте компании или посетив наш розничный магазин.

    Тепловая мощность и суммарные потери теплоэнергии

    Для создания комфорта в жилых и производственных помещениях выполняют составление теплового баланса и определяют коэффициент полезного действия (КПД) отопителей. Во всех расчётах применяется энергетическая характеристика, позволяющая связывать нагрузки источников обогрева с расходными показателями потребителей — тепловая мощность. Вычисление физической величины производится по формулам.

    Эффективность нагревателей

    Мощность — это физическое определение скорости передачи или потребления энергии. Она равна отношению количества работы за определённый промежуток времени к этому периоду. Нагревательные устройства характеризуются по расходу электричества в киловаттах.

    Для сопоставления энергий различного рода введена формула тепловой мощности: N = Q / Δ t, где:

    1. Q — количество теплоты в джоулях;
    2. Δ t — интервал времени выделения энергии в секундах;
    3. размерность полученной величины Дж / с = Вт.

    В этом видео вы узнаете, как рассчитать количество теплоты:

    Для оценки эффективности работы нагревателей используют коэффициент, указывающий на количество израсходованного по назначению тепла — КПД. Определяется показатель делением полезной энергии на затраченную, является безразмерной единицей и выражается в процентах. По отношению к разным частям, составляющим окружающую среду, КПД нагревателя имеет неравные значения. Если оценивать чайник как нагреватель воды, его эффективность составит 90%, а при использовании его в качестве отопителя комнаты коэффициент возрастает до 99%.

    Объяснение этому простое: из-за теплообмена с окружением часть температуры рассеивается и теряется. Количество утраченной энергии зависит от проводимости материалов и других факторов. Можно рассчитать теоретически мощность тепловых потерь по формуле P = λ × S Δ T / h. Здесь λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м × К); S — площадь участка теплообмена, м²; Δ T — перепад температур на контролируемой поверхности, град. С; h — толщина изолирующего слоя, м.

    Из формулы понятно, что для повышения мощности надо увеличить количество радиаторов отопления и площадь теплоотдачи. Уменьшив же поверхность контакта с внешней средой, минимизируют потери температуры в помещении. Чем массивнее стена здания, тем меньше будет утечка тепла.

    Баланс отопления помещений

    Подготовка проекта любого объекта начинается с теплотехнического расчёта, призванного решить задачу обеспечения сооружения отоплением с учётом потерь из каждого помещения. Сведение баланса помогает узнать, какая часть тепла сохраняется в стенах здания, сколько уходит наружу, объём потребной выработки энергии для обеспечения комфортного климата в комнатах.

    Определение тепловой мощности необходимо для решения следующих вопросов:

    1. высчитать нагрузку отопительного котла, которая обеспечит обогрев, горячее водоснабжение, кондиционирование воздуха и функционирование системы проветривания;
    2. согласовать газификацию здания и получить технические условия на подключение к распределительной сети. Для этого потребуются объёмы годового расхода горючего и потребность в мощности (Гкал/час) тепловых источников;
    3. выбрать оборудование, необходимое для отопления помещений.

    Не забываем про соответствующую формулу

    Из закона сохранения энергии следует, что в ограниченном пространстве с постоянным температурным режимом должен соблюдаться тепловой баланс: Q поступлений — Q потерь = 0 или Q избыточное = 0, или Σ Q = 0. Постоянный микроклимат поддерживается на одном уровне в течение отопительного периода в зданиях социально значимых объектов: жилых, детских и лечебных учреждениях, а также на производствах с непрерывным режимом работы. Если потери тепла превышают поступление, требуется отапливать помещения.

    Технический расчёт помогает оптимизировать расход материалов при строительстве, снизить затраты на возведение зданий. Определяется суммарная тепловая мощность котла сложением энергии на отопление квартир, нагрев горячей воды, компенсацию потерь вентиляции и кондиционирования, резерв на пиковые холода.

    Расчет тепловой мощности

    Выполнить точные вычисления по системе отопления затруднительно для неспециалиста, но упрощённые способы позволяют рассчитать показатели неподготовленному человеку. Если производить расчеты «на глаз», может получиться, что мощности котла или нагревателя не хватает. Или, наоборот, из-за избытка вырабатываемой энергии придётся пускать тепло «на ветер».

    Способы самостоятельной оценки характеристик отопления:

    1. Использование норматива из проектной документации. Для Московской области применяется величина 100-150 Ватт на 1 м². Площадь, подлежащая обогреву, умножается на ставку — это и будет искомый параметр.
    2. Применение формулы расчета тепловой мощности: N = V × Δ T × K, ккал/час. Обозначения символов: V — объём комнаты, Δ T — разница температур внутри и снаружи помещения, K — коэффициент пропускания тепла или рассеивания.
    3. Опора на укрупнённые показатели. Метод похож на предыдущий способ, но используется для определения тепловой нагрузки многоквартирных зданий.

    Значения коэффициента рассеивания берут из таблиц, пределы изменения характеристики от 0,6 до 4. Примерные величины для упрощённого расчёта:

    Материал стен К-т пропускания тепла
    Неутепленный металлопрофиль 3―4
    Доска 50 мм 2,5―3,5
    Кладка в 1 кирпич с минимальной изоляцией 2―3
    Стандартное перекрытие, двери и окна, перегородка в 2 блока 1―2
    Стеклопакеты, керамитовый контур с теплоизолом 0,6―0,9

    Пример расчета тепловой мощности котла для помещения 80 м² с потолком 2,5 м. Объём 80 × 2,5 = 200 м³. Коэффициент рассеивания для дома типовой постройки 1,5. Разница между комнатной (22°С) и наружной (минус 40°С) температурами составляет 62°С. Применяем формулу: N = 200 × 62 × 1,5 = 18600 ккал/час. Перевод в киловатты осуществляется делением на 860. Результат = 21,6 кВт.

    Полученную величину мощности повышают на 10%, если существует вероятность морозов ниже 40°С / 21,6 × 1,1 = 23,8. Для дальнейших вычислений результат округляется до 24 кВт.

    Расчет системы отопления

    Владельцу отопительной сети бывает трудно найти вразумительный ответ, как сделать расчет домашнего отопления. Это происходит одновременно из-за большой сложности самого расчета, как такового, и вследствие предельной простоты получения искомых результатов, о чем обычно специалисты не любят распространяться, считая, что и так все понятно.

    По большому счету сам процесс расчета нас интересовать не должен. Нам важно как-то получить правильный ответ на имеющиеся вопросы о мощностях, диаметрах, количествах… Какое оборудование применить? Ошибки здесь быть не должно, иначе произойдет двойная или тройная переплата. Как же правильно рассчитать систему отопления частного дома?

    Почему большая сложность

    Расчет системы отопления с допустимыми погрешностями под силу разве что лицензированной организации. Ряд параметров в бытовых условиях просто не определимы.

    • Сколько энергии теряется из-за обдува ветром? — а когда подрастет дерево рядом?
    • Сколько солнце загоняет энергии в окна? — а сколько будет, если окна не помыть полгода?
    • Сколько тепла уходит с вентиляцией? — а после образования щели под дверью из-за отсутствия замены уплотнителя?
    • Какая реальная влажность пенопласта на чердаке? — а зачем она нужна, после того как его подъедят мыши….

    Во всех вопросах показана существующая динамика изменения теплопотерь с течением времени у любого дома. Зачем же тогда точность на сегодня? Но даже на текущий момент, нельзя в бытовых условиях высчитать точно параметры системы отопления исходя из теплопотерь.
    Гидравлический расчет тоже сложный.

    Как определить теплопотери

    Известна некая формула, согласно которой теплопотери напрямую зависят от отапливаемой площади. При высоте потолка до 2,6 метра в самый холодный месяц в «нормальном» доме теряем 1 кВт с 10 м кв. Мощность отопления должна это перекрыть.

    Реальные теплопотери частных домов чаще находятся в пределах от 0,5 кВт/10 м кв. до 2,0 кВт/10 м кв. Этот показатель характеризует энергосберегающие качества дома в первую очередь. И меньше зависит от климата, хоть его влияние остается значительным.

    Какие удельные теплопотери будут у дома, кВт/10 м кв.?

    • 0,5 – энергосберегающий дом
    • 0,8 – утепленный
    • 1,0 – утепленный «более-менее»
    • 1,3 – слабая теплоизоляция
    • 1,5 – без утепления
    • 2,0 – холодные тонкие материалы, имеются сквозняки.

    Общие теплопотери для дома можно узнать умножив приведенное значение на отапливаемую площадь, м. Но это все нас интересует для определения мощности теплогенератора.

    Расчет мощности котла

    Недопустимо принимать мощность котла исходя из теплопотерь больше чем 100 Вт/м кв. Это значит отапливать (засорять) природу. Теплосберегающий дом (50 вт/м кв.) делается, как правило, по проекту, в котором расчет системы отопопления произведен. Для других домов принимается 1кВт/10 м кв., и не больше.

    Если дом не соответствует названию «утепленный», особенно для умеренного и холодного климата, значит он должен быть приведен в такое состояние, после чего уже подбирается отопление по тому же расчету – 100 Вт на метр квадратный.

    Расчет мощности котла выполняется по следующей формуле – теплопетери умножить на 1,2,
    где 1,2 – резерв мощности, обычно используемый для нагрева бытовой воды.
    Для дома 100 м кв. – 12 кВт или чуть больше.

    Расчеты показывают, что для не автоматизированного котла резерв может быть и 2,0, тогда топить нужно аккуратно (без закипания), но можно быстрее разогревать дом при наличии и мощного циркуляционного насоса. А если в схеме имеется теплоаккумулятор то и 3,0 – допустимые реалии по теплогенерации. Но не окажутся ли они неподъемными по цене? Об окупаемости оборудования речь уже не идет, только об удобстве пользования…

    Послушаем эксперта, он расскажет, как лучше подобрать котел на твердом топливе для дома, и какую мощность принять…

    При выборе твердотопливного котла

    • Стоит рассматривать только твердотопливные котлы классической конструкции, как надежные, простые и дешевые и лишенные недостатков бочкообразных устройств под названием «длительного горения» …В обычном твердотопливном котле верхняя загрузочная камера всегда даст немного дыма в помещение. Более предпочтительны котлы с фронтальной камерой загрузки, особенно, если они установлены в жилом доме.
    • Чугунные котлы требуют защиту от холодной обратки, боятся залпового вброса холодной воды, например, при включении электричества. Качественную схему нужно предусмотреть заранее.
    • Защита от холодной обратки также желательна для любого вида котла, чтобы не образовывался агрессивный конденсат на теплообменнике, при его температуре ниже 60 град.
    • Твердотопливный котел желательно брать повышенной мощности, например, двухратной мощности от требуемой. Тогда не нужно будет постоянно стоять у маломощного котла и подбрасывать дрова, чтобы он развил нужную мощность. Процесс при не интенсивном горении будет на порядок комфортнее…
    • Желательно приобретать котел с подачей вторичного воздуха, для дожига СО при неинтенсивном горении. Повышаем КПД и комфортность топки.

    Распределение мощности по дому

    Генерируемая котлом мощность должна равномерно разойтись по всему дому, не оставить холодных зон. Равномерный прогрев здания будет обеспечен, если мощность установленных радиаторов в каждой комнате будет компенсировать ее теплопотери.

    Суммарная мощность всех радиаторов должна быть немного большей чем у котла. В дальнейшем мы будем исходить из следующих расчетов.

    Во внутренних комнатах радиаторы не устанавливаются, возможен лишь теплый пол.

    Чем длиннее наружные стены комнаты и чем больше в них площадь остекления, тем больше она теряет тепловой энергии. В комнате с одним окном к обычной формуле расчета теплопотерь по площади применяется поправочный коэффициент (приблизительно) 1,2.
    С двумя окнами – 1,4, угловая с двумя окнами – 1,6, угловая с двумя окнами и длинными наружными стенами – 1,7, например.

    Вычисление мощности и выбор параметров устанавливаемых радиаторов

    Производители радиаторов указывают паспортную тепловую мощность своих изделий. Но мелко-неизвестные при этом завышают данные как хотят (чем мощнее – лучше купят), а крупные указывают значения для температуры теплоносителя 90 град и др., которые редко бывают в реальной отопительной сети.

    Поэтому принято считать, что в среднем секция радиаторов (500 мм между патрубками вне зависимости от дизайна, материала) будет реально, без перегрева котла, отдавать тепловую мощность около 150 Вт.

    Тогда обычный 10 секционный радиатор из магазина – принимается как 1,5 кВт. Угловая комната с двумя окнами площадью 20 м кв. должна терять энергии 3 кВт (2кВт умножить на коэффициент 1,5). Следовательно, под каждым окном в данной комнате нужно разместить
    минимум по 10 секций радиатора – по 1,5 кВт.

    Для полноценной системы отопления желательно не учитывать мощность теплого пола – радиаторы должны справиться сами. Но чаще удешевляют радиаторную сеть в 2 – 4 раза, — только лишь для доп. подогрева и создания тепловых завес. Как совмещать радиаторы с теплым полом

    В чем особенность гидравлического расчета

    Если котел уже подобран исходя из площади, то почему бы не подобрать подобным методом насос и трубы, тем более, что шаг градации их параметров намного больше, чем мощности у котлов. Грубый подбор в магазине ближайшего большего параметра не требует точнейших расчетов, если сеть типична и компактна и применяются стандартизированное оборудование – циркуляционные насосы, радиаторы и трубы для отопления.

    Так для дома площадью 100 м кв. предстоит выбрать насос 25/40, и трубы 16 мм (внутренний диаметр) для группы радиаторов до 5 шт. и 12 мм для подключения 1 — 2 шт. радиаторов. Как бы мы не старались усовершенствовать свой гидравлический расчет, ничего другого выбрать не придется…
    Для дома площадью 200 м кв. – соответственно насос 25/60 и трубы от котла 20 мм (внутренний д.) и далее по разветвлениям как указано выше….

    Для совершенно не типичных большой протяженности сетей (котельная находится на большом расстоянии от дома) действительно лучше рассчитать гидравлическое сопротивление трубопровода, исходя из обеспечения доставки необходимого количества теплоносителем по мощности и подобрать особенный насос и трубы согласно расчета…

    Подбор параметров насоса для отопления дома

    Конкретнее о выборе насоса для котла в доме на основе тепловых гидравлических расчетов. Для обычных 3-х скоростных циркуляционных насосов, выбираются следующие их типоразмеры:

    • для площади до 120 м кв. – 25-40,
    • от 120 до 160 – 25-50,
    • от 160 до 240 – 25-60,
    • до 300 – 25-80.

    Но для насосов под электронным управлением Grundfos рекомендует чуть увеличивать типоразмер, так как эти изделия умеют вращаться слишком медленно поэтому не будут излишними на малых площадях. Для линейки Grundfos Alpha рекомендованы производителем следующие параметры выбора насоса.

    Вычисление параметров труб

    Существуют таблицы по подбору диаметра труб, в зависимости от подключенной тепловой мощности. В таблице приведены количество тепловой энергии в ваттах, (под ним количество теплоносителя кг/мин), при условии:
    — на подаче +80 град, на обратке +60 град, воздух +20 град.

    Понятно, что через металлопластиковую трубу диаметром 12 мм (наружный 16 мм) при рекомендуемой скорости в 0,5 м/сек пройдет примерно 4,5 кВт. Т.е. мы можем подключить этим диаметром до 3 радиаторов, во всяком случае отводы на один радиатор будем делать только этим диаметром.

    Далее трубой 16 мм (20 мм наружный), при той же скорости можем подключить радиаторы до 7,2 кВт – до 5 радиаторов без проблем…

    20 мм (25 мм наружный) – почти 13 кВт – магистраль от котла для небольшого дома – или этаж до 150 м кв.

    Следующий диаметр 26 мм (32 металлопластик наружный) – более 20 кВт применяется уже редко в главных магистралях. Устанавливают меньший диаметр, так как это участки трубопровода обычно короткие, скорость можно увеличивать, вплоть до возникновения шума в котельной, игнорируя небольшое повышение общего гидравлического сопротивления системы, как не значительное…

    Выбор полипропиленовых труб

    Полипропиленовые трубы для отопления более толстостенные. И стандартизация по ним идет по наружному диаметру. Минимальный наружный диаметр 20 мм. При этом внутренний у трубы PN25 (армированная стекловолокном, для отопления, макс. +90 град) будет приблизительно 13,2 мм.

    В основном применяются диаметры наружные 20 и 25 мм, что грубо приравнивается по передаваемой мощности к металлопластику 16 и 20 мм (наружный) соответственно.

    Полипропилен 32 м и 40 мм применяются реже на магистралях больших домов или в особых каких-то проектах (самотечное отопление, например).

    • Стандартные наружные диаметры полипропиленовых труб РN25 — 20, 25, 32, 40 мм.
    • Соответствующий внутренний диаметр — 13,2, 16,6, 21,2, 26,6 мм

    Таким образом на основании теплотехнического и гидравлического расчетов мы выбрали диаметры трубопроводов, в данном случае из полипропилена. Ранее мы рассчитали мощность котла для конкретного дома, мощность каждого радиатора в каждой комнате, и подобрали необходимые характеристики насоса твердотопливного котла для всего этого хозяйства, — т.е. создали полный расчет системы отопления дома.

    Читать еще:  Гидроизоляция бетонного бассейна
    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector