Уют и комфорт жилья начинаются не с выбора мебели, отделки и внешнего вида в целом. Они начинаются с тепла, которое обеспечивает отопление. И просто приобрести для этого дорогой нагревательный котел () и качественные радиаторы недостаточно – сначала необходимо спроектировать систему, которая будет поддерживать в доме оптимальную температуру. Но чтобы получить хороший результат, нужно понимать, что и как следует делать, какие существуют нюансы и как они влияют на процесс. В этой статье вы ознакомитесь с базовыми знаниями о данном деле – что такое системы отопления, как он проводится и какие факторы на него влияют.
Для чего необходим тепловой расчет
Некоторые владельцы частных домов или те, кто только собираются их возводить, интересуются тем, есть ли какой-то смысл в тепловом расчете системы отопления? Ведь речь идет о простом загородном коттедже, а не о многоквартирном доме или промышленном предприятии. Достаточно, казалось бы, только купить котел, поставить радиаторы и провести к ним трубы. С одной стороны, они частично правы – для частных домовладений расчет отопительной системы не является настолько критичным вопросом, как для производственных помещений или многоквартирных жилых комплексов. С другой стороны, существует три причины, из-за которых подобное мероприятие стоит провести. , вы можете прочитать в нашей статье.
- Тепловой расчет существенно упрощает бюрократические процессы, связанные с газификацией частного дома.
- Определение мощности, требуемой для отопления жилья, позволяет выбрать нагревательный котел с оптимальными характеристиками. Вы не переплатите за избыточные характеристики изделия и не будет испытывать неудобств из-за того, что котел недостаточно мощен для вашего дома.
- Тепловой расчет позволяет более точно подобрать , трубы, запорную арматуру и прочее оборудование для отопительной системы частного дома. И в итоге все эти довольно дорогостоящие изделия проработают столько времени, сколько заложено в их конструкции и характеристиках.
Исходные данные для теплового расчета системы отопления
Прежде чем приступать к подсчетам и работе с данными, их необходимо получить. Здесь для тех владельцев загородных домов, которые прежде не занимались проектной деятельностью, возникает первая проблема – на какие характеристики стоит обратить свое внимание. Для вашего удобства они сведены в небольшой список, представленный ниже.
- Площадь постройки, высота до потолков и внутренний объем.
- Тип здания, наличие примыкающих к нему строений.
- Материалы, использованные при возведении постройки – из чего и как сделаны пол, стены и крыша.
- Количество окон и дверей, как они обустроены, насколько качественно утеплены.
- Для каких целей будут использоваться те или иные части здания – где будут располагаться кухня, санузел, гостиная, спальни, а где – нежилые и технические помещения.
- Продолжительность отопительного сезона, средний минимум температуры в этот период.
- «Роза ветров», наличие неподалеку других строений.
- Местность, где уже построен или только еще будет возводиться дом.
- Предпочтительная для жильцов температура тех или иных помещений.
- Расположение точек для подключения к водопроводу, газу и электросети.
Расчет мощности системы отопления по площади жилья
Одним из наиболее быстрых и простых для понимания способов определения мощности отопительной системы является расчет по площади помещения. Подобный метод широко применяется продавцами нагревательных котлов и радиаторов. Расчет мощности системы отопления по площади происходит в несколько простых шагов.
Шаг 1. По плану или уже возведенному зданию определяется внутренняя площадь постройки в квадратных метрах.
Шаг 2. Полученная цифра умножается на 100-150 – именно столько ватт от общей мощности отопительной системы нужно на каждый м 2 жилья.
Шаг 3. Затем результат умножается на 1,2 или 1,25 – это необходимо для создания запаса мощности, чтобы отопительная система была способна поддерживать комфортную температуру в доме даже в случае самых сильных морозов.
Шаг 4. Вычисляется и записывается конечная цифра – мощность системы отопления в ваттах, необходимая для обогрева того или иного жилья. В качестве примера – для поддержания комфортной температуры в частном доме площадью 120 м 2 потребуется примерно 15 000 Вт.
Совет! В некоторых случаях владельцы коттеджей разделяют внутреннюю площадь жилья на ту часть, которой требуется серьезный обогрев, и ту, для которой подобное излишне. Соответственно, для них применяются разные коэффициенты – к примеру, для жилых комнат это 100, а для технических помещений – 50-75.
Шаг 5. По уже определенным расчетным данным подбирается конкретная модель нагревательного котла и радиаторов.
Следует понимать, что единственным преимуществом подобного способа теплового расчета отопительной системы является скорость и простота. При этом метод обладает множеством недостатков.
- Отсутствие учета климата в той местности, где возводиться жилье – для Краснодара система отопления с мощностью 100 Вт на каждый квадратный метр будет явно избыточной. А для Крайнего Севера она может оказаться недостаточной.
- Отсутствие учета высоты помещений, типа стен и полов, из которых они возведены – все эти характеристики серьезно влияют на уровень возможных тепловых потерь и, следовательно, на необходимую мощность отопительной системы для дома.
- Сам способ расчета системы отопления по мощности изначально был разработан для больших производственных помещений и многоквартирных домов. Следовательно, для отдельного коттеджа он не является корректным.
- Отсутствие учета количества окон и дверей, выходящих на улицу, а ведь каждый из подобных объектов является своеобразным «мостиком холода».
Так имеет ли смысл применять расчет системы отопления по площади? Да, но только в качестве предварительных прикидок, позволяющих получить хоть какое-то представление о вопросе. Для достижения лучших и более точных результатов следует обратиться к более сложным методикам.
Представим следующий способ расчета мощности системы отопления – он также является довольно простым и понятным, но при этом отличается более высокой точностью конечного результата. В данном случае основой для вычислений становится не площадь помещения, а его объем. Кроме того, в расчете учитывается количество окон и дверей в здании, средний уровень морозов снаружи. Представим небольшой пример применения подобного метода – имеется дом общей площадью 80 м 2 , комнаты в котором имеют высоту 3 м. Постройка располагается в Московской области. Всего есть 6 окон и 2 двери, выходящие наружу. Расчет мощности тепловой системы будет выглядеть так. «Как сделать , Вы можете прочитать в нашей статье».
Шаг 1. Определяется объем здания. Это может быть сумма каждой отдельной комнаты либо общая цифра. В данном случае объем вычисляется так – 80*3=240 м 3 .
Шаг 2. Подсчитывается количество окон и количество дверей, выходящих на улицу. Возьмем данные из примера – 6 и 2 соответственно.
Шаг 3. Определяется коэффициент, зависящий от местности, в которой стоит дом и того, насколько там сильные морозы.
Таблица. Значения региональных коэффициентов для расчета мощности отопления по объему.
Так как в примере речь идет о доме, построенном в Московской области, то региональный коэффициент будет иметь значение 1,2.
Шаг 4. Для отдельно стоящих частных коттеджей определенное в первой операции значение объема здания умножается на 60. Делаем подсчет – 240*60=14 400.
Шаг 5. Затем результат вычисления предыдущего шага множится на региональный коэффициент: 14 400 * 1,2 = 17 280.
Шаг 6. Число окон в доме умножается на 100, число дверей, выходящих наружу – на 200. Результаты суммируются. Вычисления в примере выглядят следующим образом – 6*100 + 2*200 = 1000.
Шаг 7. Цифры, полученные по итогам пятого и шестого шагов, суммируются: 17 280 + 1000 = 18 280 Вт. Это и есть мощность отопительной системы, необходимая для поддержания оптимальной температуры в здании при условиях, указанных выше.
Стоит понимать, что расчет системы отопления по объему также не является абсолютно точным – в вычислениях не уделяется внимание материалу стен и пола здания и их теплоизоляционным свойствам. Также не делается поправка на естественную вентиляцию, свойственную любому дому.
Тема этой статьи — определение тепловой нагрузки на отопление и прочих параметров, нуждающихся в расчете, для . Материал ориентирован прежде всего на владельцев частных домов, далеких от теплотехники и нуждающихся в максимально простых формулах и алгоритмах.
Итак, в путь.
Наша задача — научиться рассчитывать основные параметры отопления.
Избыточность и точный расчет
Стоит с самого начала оговорить одну тонкость расчетов: абсолютно точные значения потерь тепла через пол, потолок и стены, которые приходится компенсировать системе отопления, вычислить практически невозможно. Можно говорить лишь о той или иной степени достоверности оценок.
Причина — в том, что на теплопотери влияет слишком много факторов:
- Тепловое сопротивление капитальных стен и всех слоев отделочных материалов.
- Наличие или отсутствие мостиков холода.
- Роза ветров и расположение дома на рельефе местности.
- Работа вентиляции (которая, в свою очередь, опять-таки зависит от силы и направления ветра).
- Степень инсоляции окон и стен.
Есть и хорошие новости. Практически все современные отопительные котлы и системы распределенного отопления (теплые полы, электрические и газовые конвектора и т.д.) снабжаются термостатами, дозирующими расход тепла в зависимости от температуры в помещении.
С практической стороны это означает, что избыточная тепловая мощность повлияет лишь на режим работы отопления: скажем, 5 КВт*ч тепла будут отданы не за один час непрерывной работы с мощностью 5 КВт, а за 50 минут работы с мощностью 6 КВт. Следующие 10 минут котел или другой нагревательный прибор проведет в режиме ожидания, не потребляя электроэнергию или энергоноситель.
Следовательно: в случае вычисления тепловой нагрузки наша задача — определить ее минимально допустимое значение.
Единственное исключение из общего правила связано с работой классических твердотопливных котлов и обусловлено тем, что снижение их тепловой мощности связано с серьезным падением КПД из-за неполного сгорания топлива. Проблема решается установкой в контур теплоаккумулятора и дросселированием отопительных приборов термоголовками.
Котел после растопки работает на полной мощности и с максимальным КПД до полного прогорания угля или дров; затем накопленное теплоаккумулятором тепло дозировано расходуется на поддержание оптимальной температуры в помещении.
Большая часть прочих нуждающихся в расчете параметров тоже допускает некоторую избыточность. Впрочем, об этом — в соответствующих разделах статьи.
Перечень параметров
Итак, что нам, собственно, предстоит считать?
- Общую тепловую нагрузку на отопление дома. Она соответствует минимально необходимой мощности котла или суммарной мощности приборов в распределенной системе отопления.
- Потребность в тепле отдельной комнаты.
- Количество секций секционного радиатора и размер регистра, соответствующий определенному значению тепловой мощности.
Обратите внимание: для готовых отопительных приборов (конвекторов, пластинчатых радиаторов и т.д.) производители обычно указывают полную тепловую мощность в сопроводительной документации.
- Диаметр трубопровода, способного в случае водяного отопления обеспечить необходимый тепловой поток.
- Параметры циркуляционного насоса, приводящего в движение теплоноситель в контуре с заданными параметрами.
- Размер расширительного бака, компенсирующего тепловое расширение теплоносителя.
Перейдем к формулам.
Один из основных факторов, влияющих на ее значение — степень утепления дома. СНиП 23-02-2003, регламентирующий тепловую защиту зданий, нормирует этот фактор, выводя рекомендованные значения теплового сопротивления ограждающих конструкций для каждого региона страны.
Мы приведем два способа выполнения подсчетов: для зданий, соответствующих СНиП 23-02-2003, и для домов с ненормированным тепловым сопротивлением.
Нормированное тепловое сопротивление
Инструкция по расчету тепловой мощности в этом случае выглядит так:
- За базовое значение берутся 60 ватт на 1 м3 полного (включая стены) объема дома.
- Для каждого из окон к этому значению дополнительно добавляется 100 ватт тепла . Для каждой ведущей на улицу двери — 200 ватт.
- Для компенсации увеличивающихся в холодных регионах потерь используется дополнительный коэффициент.
Давайте в качестве примера выполним расчет для дома размерами 12*12*6 метров с двенадцатью окнами и двумя дверьми на улицу, расположенного в Севастополе (средняя температура января — +3С).
- Отапливаемый объем составляет 12*12*6=864 кубометра.
- Базовая тепловая мощность составляет 864*60=51840 ватт.
- Окна и двери несколько увеличат ее: 51840+(12*100)+(2*200)=53440.
- Исключительно мягкий климат, обусловленный близостью моря, заставит нас использовать региональный коэффициент, равный 0,7. 53440*0,7=37408 Вт. Именно на это значение и можно ориентироваться.
Ненормированное тепловое сопротивление
Что делать, если качество утепления дома заметно лучше или хуже рекомендованного? В этом случае для оценки тепловой нагрузки можно использовать формулу вида Q=V*Dt*K/860.
В ней:
- Q — заветная тепловая мощность в киловаттах.
- V — отапливаемый объем в кубометрах.
- Dt — разница температур между улицей и домом. Обычно берется дельта между рекомендованным СНиП значением для внутренних помещений (+18 — +22С) и средним минимумом уличной температуры в наиболее холодный месяц за последние несколько лет.
Уточним: рассчитывать на абсолютный минимум в принципе правильнее; однако это будет означать избыточные расходы на котел и отопительные приборы, полная мощность которых будет востребована лишь раз в несколько лет. Цена незначительного занижения расчетных параметров — некоторое падение температуры в помещении в пик холодов, которое несложно компенсировать включением дополнительных обогревателей.
- К — коэффициент утепления, который можно взять из приведенной ниже таблицы. Промежуточные значения коэффициента выводятся аппроксимацией.
Давайте повторим вычисления для нашего дома в Севастополе, уточнив, что его стены представляют собой кладку толщиной 40 см из ракушечника (пористой осадочной породы) без внешней отделки, а остекление выполнено однокамерными стеклопакетами.
- Коэффициент утепления примем равным 1,2.
- Объем дома мы вычислили ранее; он равен 864 м3.
- Внутреннюю температуру примем равной рекомендованным СНиП для регионов с нижним пиком температур выше -31С — +18 градусам. Сведения о среднем минимуме любезно подскажет всемирно известная интернет-энциклопедия: он равен -0,4С.
- Расчет, таким образом, будет иметь вид Q = 864 * (18 — -0,4) * 1,2 / 860 = 22,2 КВт.
Как легко заметить, подсчет дал результат, отличающийся от полученного по первому алгоритму в полтора раза. Причина, прежде всего в том, что средний минимум, использованный нами, заметно отличается от абсолютного минимума (около -25С). Увеличение дельты температур в полтора раза ровно во столько же раз увеличит оценочную потребность здания в тепле.
Гигакалории
В расчетах количества тепловой энергии, получаемой зданием или помещением, наряду с киловатт-часами используется еще одна величина — гигакалория. Она соответствует количеству тепла, необходимому для нагрева 1000 тонн воды на 1 градус при давлении в 1 атмосферу.
Как пересчитать киловатты тепловой мощности в гигакалории потребляемого тепла? Все просто: одна гигакалория равна 1162,2 КВт*ч. Таким образом, при пиковой мощности источника тепла в 54 КВт максимальная часовая нагрузка на отопление составит 54/1162,2=0,046 Гкал*час.
Полезно: для каждого региона страны местными властями нормируется потребление тепла в гигакалориях на квадратный метр площади в течение месяца. Среднее по РФ значение — 0,0342 Гкал/м2 в месяц.
Комната
Как подсчитать потребность в тепле для отдельной комнаты? Здесь используются те же схемы расчетов, что для дома в целом, с единственной поправкой. Если к комнате примыкает отапливаемое помещение без собственных отопительных приборов, оно включается в расчет.
Так, если к комнате размером 4*5*3 метра примыкает коридор размером 1,2*4*3 метра, тепловая мощность отопительного прибора рассчитывается для объема в 4*5*3+1,2*4*3=60+14,4=74,4 м3.
Отопительные приборы
Секционные радиаторы
В общем случае информацию о тепловом потоке на одну секцию всегда можно найти на сайте производителя.
Если он неизвестен, можно ориентироваться на следующие приблизительные значения:
- Чугунная секция — 160 Вт.
- Биметаллическая секция — 180 Вт.
- Алюминиевая секция — 200 Вт.
Как всегда, есть ряд тонкостей. При боковом подключении радиатора с 10 и более секциями разброс температур между ближними к подводке и концевыми секциями будет весьма значительным.
Впрочем: эффект сведется на нет, если подводки подключить диагонально или снизу вниз.
Кроме того, обычно производители отопительных приборов указывают мощность для вполне конкретной дельты температур между радиатором и воздухом, равной 70 градусам. Зависимость теплового потока от Dt линейна: если батарея на 35 градусов горячее воздуха, тепловая мощность батареи будет ровно вдвое меньше заявленной.
Скажем, при температуре воздуха в комнате, равной +20С, и температуре теплоносителя в +55С мощность алюминиевой секции стандартного размера будет равна 200/(70/35)=100 ваттам. Для того, чтобы обеспечить мощность в 2 КВт, понадобится 2000/100=20 секций.
Регистры
Особняком в списке отопительных приборов стоят самодельные регистры.
На фото — отопительный регистр.
Производители по понятным причинам не могут указать их тепловую мощность; однако ее несложно вычислить своими руками.
- Для первой секции регистра (горизонтальной трубы известных размеров) мощность равна произведению ее наружного диаметра и длины в метрах, дельты температур между теплоносителем и воздухом в градусах и постоянного коэффициента 36,5356.
- Для последующих секций, находящихся в восходящем потоке теплого воздуха, используется дополнительный коэффициент 0,9.
Давайте разберем очередной пример — вычислим значение теплового потока для четырехрядного регистра с диаметром секции 159 мм, длиной 4 метра и температурой в 60 градусов в комнате с внутренней температурой +20С.
- Дельта температур в нашем случае равна 60-20=40С.
- Переводим диаметр трубы в метры. 159 мм = 0,159 м.
- Вычисляем тепловую мощность первой секции. Q = 0,159*4*40*36,5356 = 929,46 ватт.
- Для каждой последующей секции мощность будет равна 929,46*0,9=836,5 Вт.
- Суммарная мощность составит 929,46 + (836,5*3)=3500 (с округлением) ватт.
Диаметр трубопровода
Как определить минимальное значение внутреннего диаметра трубы розлива или подводки к отопительному прибору? Не станем лезть в дебри и воспользуемся таблицей, содержащей готовые результаты для разницы между подачей и обраткой в 20 градусов. Именно это значение характерно для автономных систем.
Максимальная скорость потока теплоносителя не должна превышать 1,5 м/с во избежание появления шумов; чаще ориентируются на скорость в 1 м/с.
| Внутренний диаметр, мм | Тепловая мощность контура, Вт при скорости потока, м/с | ||
| 0,6 | 0,8 | 1 | |
| 8 | 2450 | 3270 | 4090 |
| 10 | 3830 | 5110 | 6390 |
| 12 | 5520 | 7360 | 9200 |
| 15 | 8620 | 11500 | 14370 |
| 20 | 15330 | 20440 | 25550 |
| 25 | 23950 | 31935 | 39920 |
| 32 | 39240 | 52320 | 65400 |
| 40 | 61315 | 81750 | 102190 |
| 50 | 95800 | 127735 | 168670 |
Скажем, для котла мощностью 20 КВт минимальный внутренний диаметр розлива при скорости потока в 0,8 м/с будет равен 20 мм.
Обратите внимание: внутренний диаметр близок к ДУ (условному проходу) . Пластиковые и металлопластиковые трубы обычно маркируются наружным диаметром, который на 6-10 мм больше внутреннего. Так, полипропиленовая труба размером 26 мм имеет внутренний диаметр 20 мм.
Циркуляционный насос
Нам важны два параметра насоса: его напор и производительность. В частном доме при любой разумной протяженности контура вполне достаточно минимального для наиболее дешевых насосов напора в 2 метра (0,2 кгс/см2): именно это значение перепада обеспечивает циркуляцию системы отопления многоквартирных домов.
Необходимая производительность вычисляется по формуле G=Q/(1,163*Dt).
В ней:
- G — производительность (м3/час).
- Q — мощность контура, в который устанавливается насос (КВт).
- Dt — перепад температур между прямым и обратным трубопроводами в градусах (в автономной системе типично значение Dt=20С).
Для контура, тепловая нагрузка на который составляет 20 киловатт, при стандартной дельте температур расчетная производительность составит 20/(1,163*20)=0,86 м3/час.
Расширительный бак
Один из параметров, нуждающихся в расчете для автономной системы — объем расширительного бачка.
Точный расчет основывается на довольно длинном ряде параметров:
- Температуре и типе теплоносителя. Коэффициент расширения зависит не только от степени нагрева батарей, но и от того, чем они заполнены: водно-гликолевые смеси расширяются сильнее.
- Максимально рабочем давлении в системе.
- Давлении зарядки бачка, зависящем, в свою очередь, от гидростатического давления контура (высоты верхней точки контура над расширительным баком).
Есть, однако, один нюанс, позволяющий сильно упростить расчет. Если занижение объема бачка приведет в лучшем случае к постоянному срабатыванию предохранительного клапана, а в худшем — к разрушению контура, то его избыточный объем ничем не повредит.
Именно поэтому обычно берется бак с литражом, равным 1/10 суммарного количества теплоносителя в системе.
Подсказка: чтобы узнать объем контура, достаточно заполнить его водой и слить ее в мерную посуду.
Заключение
Надеемся, что приведенные схемы вычислений упростят жизнь читателю и избавят его от многих проблем. Как обычно, прикрепленное к статье видео предложит его вниманию дополнительную информацию.
Главная > ДокументРАСЧЕТ
тепловых нагрузок и годового количества
тепла и топлива для котельной
индивидуального жилого дома
Москва 2005
ООО «ОВК инжениринг»
Москва 2005
Общая часть и исходные данные
Настоящий расчет составлен для определения годового расхода тепла и топлива, необходимого для котельной, предназначенной для отопления и ГВС индивидуального жилого дома. Расчет тепловых нагрузок выполнен в соответствии со следующими нормативными документами:- МДК 4-05.2004 «Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения» (Госстрой РФ 2004 год); СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»; СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»; СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий».
Характеристика здания:
- Строительный объем здания – 1460 м Общая площадь – 350,0 м² Жилая площадь – 107,8 м² Расчетное количество жильцов – 4 человека
Климатол огические данные района строительства:
- Место строительства: РФ, Московская область, г. Домодедово
- Расчетные температуры
воздуха:
- Для проектирования системы отопления: t = -28 ºС Для проектирования системы вентиляции: t = -28 ºС В отапливаемых помещениях: t = +18 C
- Поправочный коэффициент α (при -28 С) – 1.032
- Удельная отопительная характеристика здания – q = 0.57 [Ккал/мч С]
- Отопительный период:
- Продолжительность: 214 суток Средняя температура отопительного периода: t = -3,1 ºС Средняя наиболее холодного месяца = -10,2 ºС КПД котла – 90%
- Исходные данные для расчета ГВС:
- Режим работы – 24 часа в сутки Продолжительность работы ГВС в отопительный период – 214 суток Продолжительность работы ГВС в летний период – 136 суток Температура водопроводной воды в отопительный период – t = +5 C Температура водопроводной воды в летний период – t = +15 C Коэффициент изменения расхода горячей воды в зависимости от периода года – β = 0,8 Норма расхода воды на горячее водоснабжение в сутки – 190 л/чел. Норма расхода воды на горячее водоснабжение в час – 10.5 л/чел. КПД бойлера – 90% КПД котла – 86%
- Зона влажности – «нормальная»
Максимально-часовые нагрузки потребителей следующие:
- На отопление - 0,039 Гкал/час На горячее водоснабжение - 0,0025 Гкал/час На вентиляцию - нет
- Общий максимально-часовой расход тепла с учетом тепловых потерь в сетях и на собственные нужды - 0,0415 Гкал/час
- Для отопления жилого дома предусматривается устройство котельной, оборудованной газовым котлом марки «Ишма-50» (производительность 48 кВт). Для горячего водоснабжения предусматривается установка накопительного газового бойлера «Ariston SGA 200» 195 л (производительность 10.1 кВт)
- Мощность отопительного котла – 0,0413 Гкал/час
- Мощность бойлера – 0,0087 Гкал/час
- Топливо – природный газ; общий годовой расход натурального топлива (газа) составит 0,0155 млн. нм³ в год или 0,0177 тыс. т.у.т. в год условного топлива.
ПЕРЕЧЕНЬ
Данных, представляемых областными главными управлениями, предприятиями (объединениями) в Администрацию Московской области вместе с ходатайством об установлении вида топлива для предприятий (объединений) и теплопотребляющих установок.
| Вопросы | Ответы |
| Министерство (ведомство) | Бурлаков В.В. |
| Предприятие и его местонахождение (область, район, населенный пункт, улица) | Индивидуальный жилой дом расположенный по адресу: Московская область, г. Домодедово ул. Соловьиная, д.1 |
| Расстояние объекта до:- железнодорожной станции- газопровода- базы нефтепродуктов- ближайшего источника теплоснабжения (ТЭЦ, котельная) с указанием его мощности, загруженности и принадлежности | |
| Готовность предприятия к использованию топливно-энергетических ресурсов (действующее, проектируемое, строящееся) с указанием категории | строящееся, жилое |
| Документы, согласования (заключения), дата, номер, наименование организации:- об использовании природного газа, угля;- о транспортировке жидкого топлива;- о строительстве индивидуальной или расширенной котельной. | Разрешение ПО Мособлгаз № _______ от ___________ Разрешение министерства ЖКХ, топлива и энергетики Московской области № _______ от ___________ |
| На основании какого документа проектируется, строится, расширяется, реконструируется предприятие | |
| Вид и количество (т.у.т.) используемого в настоящее время топлива и на основании какого документа (дата, номер, установленный расход), для твердого топлива указать его месторождение, а для донецкого угля – его марку | не используется |
| Вид запрашиваемого топлива, общий годовой расход (т.у.т.) и год начала потребления | природный газ; 0,0155 тыс. т.у.т. в год; 2005 год |
| Год выхода предприятия на проектную мощность, общий годовой расход (тыс. т.у.т.) топлива в этом году | 2005 год; 0,0177 тыс. т.у.т. |
Котельные установки
а) потребность в теплоэнергии
| На какие нужды | Присоединенная максимальная тепловая нагрузка (Гкал/час) | Кол-во часов работы в году | Годовая потребность в тепле (Гкал) | Покрытие потребности в тепле (Гкал/год) |
||||
| Сущест-вующая | руемая, включая | Проек-тируе-мая, включая | Ко-тель-ная | ричные энер- го ре-сурсы | За счет дру-гих |
|||
| Горячее водо- снабже-ние | ||||||||
| кие нужды | ||||||||
| ние потреби- | ||||||||
| ствен-ные котель-ной | ||||||||
| Потери в тепло-вых | ||||||||
б) состав и характеристика оборудования котельных, вид и годовой
расход топлива
| Тип котлов по группам | Используемое топливо | Запрашиваемое топливо |
||||||
| Вид основ- ного (резер- | ный расход | вой расход | Вид основ- ного (резер- | ный расход | вой расход |
|||
| Действующиеиз них:демонтируемые | ||||||||
| «Ишма-50»«Ariston SGA 200» | 0,050 | тыс. т.у.т. в год; |
||||||
Потребители тепла
| Потребители тепла | Максимальные тепловые нагрузки (Гкал/час) | Технология | ||||
| Отопле-ние | Горячее водо-снабже-ние |
|||||
| Жилой дом | ||||||
| Жилой дом | ||||||
| Итого по жилому дому | ||||||
Потребность в тепле на производственные нужды
| Потребители тепла | Наименование продукции | продукции | Удельный расход тепла на единицу продукции | Годовое потребление тепла |
|
Технологические топливопотребляющие установки
а) мощность предприятия по выпуску основных видов продукции
| Вид продукции | Годовой выпуск (указать единицу измерения) | Удельный расход топлива (кг у.т./един. Продукции) |
||
| существующий | проектируемый | фактический | расчетный |
|
б) состав и характеристика технологического оборудования,
вид и годовой расход топлива
| Тип техноло- гического оборудо-вания | Используемое топливо | Запрашиваемое топливо |
||||
| Годовой расход (отчетный) тыс. т.у.т. | Годовой расход (отчетный) с какого года тыс. т.у.т. |
|||||
Использование топливных и тепловых вторичных ресурсов
| Топливные вторичные ресурсы | Тепловые вторичные ресурсы |
||||||
| Вид, источ- | тыс. т.у.т. | Количество используемого топлива (тыс. т.у.т.) | Вид, источ- | тыс. т.у.т. | Количество используемого тепла (тыс. Гкал/час) |
||
| Сущест-вующее | Существу- | ||||||
РАСЧЕТ
часовых и годовых расходов тепла и топлива
- Максимально-часовой расход тепла на
отопление потребителей вычисляется по формуле:
Qот. = Vзд. х qот. х (Твн. - Тр.от.) х α [Ккал/час]
Где: Vзд.(м³) – объем здания; qот. (ккал/час*м³*ºС) – удельная тепловая характеристика здания; α – поправочный коэффициент на изменение величины отопительной характеристики зданий при температуре отличной от -30ºС.
- Максимально-часовой расх
од тепла на вентиляцию вычисляется по формуле:
Qвент. = Vн. х qвент. х (Твн. - Тр.в.) [Ккал/час]
Где: qвент. (ккал/час*м³*ºС) – удельная вентиляционная характеристика здания;
- Средний расход тепла за отопительный период на нужды отопления и вентиляции вычисляется по формуле:
Qо.п. = Qот. х (Твн. – Тс.р.от.)/ (Твн. – Тр.от.) [Ккал/час]
На вентиляцию:
Qо.п. = Qвент. х (Твн. – Тс.р.от.)/ (Твн. – Тр.от.) [Ккал/час]
- Годовые расходы тепла по зданию определяются по формуле:
Qот.год. = 24 х Qср.от. х П [Гкал/год]
На вентиляцию:
Qот.год. = 16 х Qср.в. х П [Гкал/год]
- Среднечасовой расход тепла за отопительный период
на горячее водоснабжение жилых зданий определяется по формуле:
Q = 1,2 m х a х (55 – Тх.з.)/24 [Гкал/год]
Где: 1,2 – коэффициент, учитывающий теплоотдачу в помещении от трубопровода систем горячего водоснабжения (1+0.2); a – норма расхода воды в литрах при температуре 55ºС для жилых зданий на одного человека в сутки, должна приниматься в соответствии с главой СНиП по проектированию горячего водоснабжения; Тх.з. – температура холодной воды (водопроводной) в отопительный период, принимаемой равной 5ºС.
- Среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение в летний период определяется по формуле:
Qср.оп.г.в. = Q х (55 – Тх.л.)/ (55 – Тх.з.) х В [Гкал/год]
Где: В – коэффициент, учитывающий снижение среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий в летний период по отношению к отопительному, принимается равным 0,8; Тх.л. – температура холодной воды (водопроводной) в летний период, принимаемой равной 15ºС.
- Среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение определяется по формуле:
Qгод г.в. = 24Qо.п.г.вПо + 24Qср.п.г.в*(350 – По)*В =
24Qср.от.г.вПо + 24Qср.от.г.в (55 – Тх.л.)/ (55 – Тх.з.) х В [Гкал/год]
Общий годовой расход тепла:
Qгод = Qгод от. + Qгод вент. + Qгод г.в. + Qгод втз. + Qгод тех. [Гкал/год]
Расчет годового расхода топлива определяется по формуле:
Ву.т. = Qгод х 10ˉ 6 /Qр.н. x η
Где: Qр.н. – низшая теплотворная способность условного топлива, равная 7000 ккал/кг у.т.; η – КПД котла; Qгод – общий годовой расход тепла на все виды потребителей.
РАСЧЕТ
тепловых нагрузок и годового количества топлива
Расчет максимально-часовых нагрузок на отопление:
Qмакс.от. = 0,57 х 1460 х (18 - (-28)) х 1,032= 0,039 [Гкал/час]
Итого по жилому дому: Q макс.от. = 0,039 Гкал/час Итого с учетом собственных нужд котельной: Q макс.от. = 0,040 Гкал/часРасчет среднечасовых и годовых расходов тепла на отопление:
Qмакс.от. = 0,039 Гкал/час
Qср.от. = 0,039 х (18 - (-3,1))/(18 - (-28)) = 0,0179 [Гкал/час]
Qгод от. = 0,0179 х 24 х 214 = 91,93 [Гкал/год]
С учетом собственных нужд котельной (2%) Qгод от. = 93,77 [Гкал/год]
Итого по жилому дому:Среднечасовой расход тепла на отопление Q ср.от. = 0,0179 Гкал/час
Общий годовой расход тепла на отопление Q год от. = 91,93 Гкал/год
Общий годовой расход тепла на отопление с учетом собственных нужд котельной Q год от. = 93,77 Гкал/год
Расчет максимально-часовых нагрузок на ГВС:
Qмакс.гвс = 1.2 х 4 х 10.5 х (55 - 5) х 10^(-6) = 0,0025 [Гкал/час]
Итого по жилому дому: Q макс.гвс = 0,0025 Гкал/часРасчет среднечасовых и год овых расходов тепла на ГВС:
Qср.гвс.з. = 1.2 х 4 х 190 х (55 - 5) х 10^(-6)/24 = 0,0019 [Гкал/час]
Qср.гвс.л. = 0,0019 х 0.8 х (55-15)/(55-5)/24 = 0,0012 [Гкал/час]
Годо вой расход тепла на ГВС: Qгод от. = 0,0019 х 24 х 214 + 0,0012 х 24 х 136 = 13,67 [Гкал/год]Итого на ГВС:Среднечасовой расход тепла в отопительный период Q ср.гвс = 0,0019 Гкал/час
Среднечасовой расход тепла в летний период Q ср.гвс = 0,0012 Гкал/час
Общий годовой расход тепла Q год гвс = 13,67 Гкал/год
Расчет годового количества природного газа
и условного топлива :
∑ Q год = ∑ Q год от. + Q год гвс = 107,44 Гкал/год
Годовой расход топлива составит:
Вгод = ∑Qгод х 10ˉ 6 /Qр.н. x η
Годовой расход натурального топлива
(природного газа) для котельной составит:
Котел (КПД=86%) : Вгод нат. = 93.77 х 10ˉ 6 /8000 х 0,86 = 0,0136 млн.нм³ в год Бойлер (КПД=90%): Вгод нат. = 13.67 х 10ˉ 6 /8000 х 0,9 = 0,0019 млн.нм³ в год Итого : 0,0155 млн.нм в годГодовой расход условного топлива для котельной составит:
Котел (КПД=86%) : Вгод у.т. = 93.77 х 10ˉ 6 /7000 х 0,86 = 0,0155 млн.нм³ в год БюллетеньИндекс производства электрооборудования, электронного и оптического оборудования в ноябре 2009г. по сравнению с соответствующим периодом предыдущего года составил 84,6%, в январе-ноябре 2009г.
Программа Курганской области "Региональная энергетическая программа Курганской области на период до 2010 года" Основания для разработки
ПрограммаВ соответствии с пунктом 8 статьи 5 Закона Курганской области "О прогнозах, концепциях, программах социально-экономического развития и целевых программах Курганской области",
Пояснительная записка Обоснование проекта генерального плана Генеральный директор
Пояснительная запискаРазработка градостроительной документации территориального планирования и Правил землепользования и застройки муниципального образования городское поселение Никель Печенгского района Мурманской области
Проектирование и тепловой расчет системы отопления — обязательный этап при обустройстве обогрева дома. Основная задача вычислительных мероприятий — определение оптимальных параметров котла и системы радиаторов.
Согласитесь, на первый взгляд может показаться, что проведение теплотехнического расчета под силу только инженеру. Однако не все так сложно. Зная алгоритм действий, получится самостоятельно выполнить необходимые вычисления.
В статье подробно изложен порядок расчета и приведены все нужные формулы. Для лучшего понимания, мы подготовили пример теплового вычисления для частного дома.
Классический тепловой расчёт отопительной системы являет собой сводный технический документ, который включает в себя обязательные поэтапные стандартные методы вычислений.
Но перед изучением этих подсчётов основных параметров нужно определиться с понятием самой системы отопления.
Галерея изображений
Система отопления характеризуется принудительной подачей и непроизвольным отводом тепла в помещении.
Основные задачи расчёта и проектирования системы отопления:
- наиболее достоверно определить тепловые потери;
- определить количество и условия использования теплоносителя;
- максимально точно подобрать элементы генерации, перемещения и отдачи тепла.
А вот комнатная температура воздуха в зимний период обеспечивается системой отопления. Поэтому нам интересны диапазоны температур и их допуски отклонений для зимнего сезона.
В большинстве нормативных документов оговариваются следующие диапазоны температур, которые позволяют человеку комфортно находиться в комнате.
Для нежилых помещений офисного типа площадью до 100 м 2:
- 22-24°С — оптимальная температура воздуха;
- 1°С — допустимое колебание.
Для помещений офисного типа площадью более 100 м 2 температура составляет 21-23°С. Для нежилых помещений промышленного типа диапазоны температур сильно отличаются в зависимости от предназначения помещения и установленных норм охраны труда.
Комфортная температура помещения у каждого человека «своя». Кто-то любит чтобы было очень тепло в комнате, кому-то комфортно когда в комнате прохладно — это всё достаточно индивидуально
Что же касаемо жилых помещений: квартир, частных домов, усадеб и т. д. существуют определённые диапазоны температуры, которые могут корректироваться в зависимости от пожеланий жильцов.
И всё же для конкретных помещений квартиры и дома имеем:
- 20-22°С — жилая, в том числе детская, комната, допуск ±2°С —
- 19-21°С — кухня, туалет, допуск ±2°С;
- 24-26°С — ванная, душевая, бассейн, допуск ±1°С;
- 16-18°С — коридоры, прихожие, лестничные клетки, кладовые, допуск +3°С
Важно отметить, что есть ещё несколько основных параметров, которые влияют на температуру в помещении и на которые нужно ориентироваться при расчёте системы отопления: влажность (40-60%), концентрация кислорода и углекислого газа в воздухе (250:1), скорость перемещения воздушных масс (0.13-0.25 м/с) и т. п.
Расчёт теплопотерь в доме
Согласно второму началу термодинамики (школьная физика) не существует самопроизвольной передачи энергии от менее нагретых к более нагретым мини- или макрообъектам. Частным случаем этого закона является «стремление» создания температурного равновесия между двумя термодинамическими системами.
Например, первая система — окружающая среда с температурой -20°С, вторая система — здание с внутренней температурой +20°С. Согласно приведённого закона эти две системы будут стремиться уравновеситься посредством обмена энергии. Это будет происходить с помощью тепловых потерь от второй системы и охлаждения в первой.
Однозначно можно сказать, что температура окружающей среды зависит от широты на которой расположен частный дом. А разница температур влияет на количество утечек тепла от здания (+)
Под теплопотерями подразумевают непроизвольный выход тепла (энергии) от некоторого объекта (дома, квартиры). Для обычной квартиры этот процесс не так «заметен» в сравнении с частным домом, поскольку квартира находиться внутри здания и «соседствует» с другими квартирами.
В частном доме через внешние стены, пол, крышу, окна и двери в той или иной степени «уходит» тепло.
Зная величину теплопотерь для самых неблагоприятных погодных условий и характеристику этих условий, можно с высокой точностью вычислить мощность системы отопления.
Итак, объём утечек тепла от здания вычисляется по следующей формуле:
Q=Q пол +Q стена +Q окно +Q крыша +Q дверь +…+Q i , где
Qi — объём теплопотерь от однородного вида оболочки здания.
Каждая составляющая формулы рассчитывается по формуле:
Q=S*∆T/R , где
- Q – тепловые утечки, В;
- S – площадь конкретного типа конструкции, кв. м;
- ∆T – разница температур воздуха окружающей среды и внутри помещения, °C;
- R – тепловое сопротивление определённого типа конструкции, м 2 *°C/Вт.
Саму величину теплового сопротивления для реально существующих материалов рекомендуется брать из вспомогательных таблиц.
Кроме того, тепловое сопротивление можно получить с помощью следующего соотношения:
R=d/k , где
- R – тепловое сопротивление, (м 2 *К)/Вт;
- k – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м 2 *К);
- d – толщина этого материала, м.
В старых домах с отсыревшей кровельной конструкцией утечки тепла происходят через верхнюю часть постройки, а именно через крышу и чердак. Проведение мероприятий по или решают эту проблему.
Если утеплить чердачное пространство и крышу, то общие потери тепла от дома можно значительно уменьшить
В доме существуют ещё несколько видов тепловых потерь через щели в конструкциях, систему вентиляции, кухонную вытяжку, открывания окон и дверей. Но учитывать их объём не имеет смысла, поскольку они составляют не более 5% от общего числа основных утечек тепла.
Определение мощности котла
Для поддержки разницы температур между окружающей средой и температурой внутри дома необходима автономная система отопления, которая поддерживает нужную температуру в каждой комнате частного дома.
Базисом системы отопления выступают разные : жидко- или твердотопливные, электрические или газовые.
Котел — это центральный узел системы отопления, который генерирует тепло. Основной характеристикой котла есть его мощность, а именно скорость преобразования количество теплоты за единицу времени.
Произведя расчеты тепловой нагрузки на отопление получим требуемую номинальную мощность котла.
Для обычной многокомнатной квартиры мощность котла вычисляется через площадь и удельную мощность:
Р котла =(S помещения *Р удельная)/10 , где
- S помещения — общая площадь отапливаемого помещения;
- Р уделльная — удельная мощность относительно климатических условий.
Но эта формула не учитывает тепловые потери, которых достаточно в частном доме.
Существует иное соотношение, которое учитывает этот параметр:
Р котла =(Q потерь *S)/100 , где
- Р котла — мощность котла;
- Q потерь — потери тепла;
- S — отапливаемая площадь.
Расчетную мощность котла необходимо увеличить. Запас необходим, если планируется использование котла для подогрева воды для ванной комнаты и кухни.
В большинстве систем отопления частных домов рекомендуется обязательно использовать расширительный резервуар, в котором будет храниться запас теплоносителя. Каждый частный дом нуждается в горячем водоснабжении
Дабы предусмотреть запас мощности котла в последнюю формулу надо добавить коэффициент запаса К:
Р котла =(Q потерь *S*К)/100 , где
К — будет равен 1.25, то есть расчётная мощность котла будет увеличена на 25%.
Таким образом, мощность котла предоставляет возможность поддерживать нормативную температуру воздуха в комнатах здания, а также иметь начальный и дополнительный объём горячей воды в доме.
Особенности подбора радиаторов
Стандартными компонентами обеспечения тепла в помещении являются радиаторы, панели, системы «тёплый» пол, конвекторы и т. д. Самыми распространёнными деталями отопительной системы есть радиаторы.
Тепловой радиатор — это специальная полая конструкция модульного типа из сплава с высокой теплоотдачей. Он изготавливается из стали, алюминия, чугуна, керамика и других сплавов. Принцип действия радиатора отопления сводится к излучению энергии от теплоносителя в пространство помещения через «лепестки».
Алюминиевый и биметаллический радиатор отопления пришёл на смену массивным чугунным батареям. Простота производства, высокая теплоотдача, удачная конструкция и дизайн сделали это изделие популярным и распространённым инструментом излучения тепла в помещении
Существует несколько методик в комнате. Нижеприведённый перечень способов отсортирован в порядке увеличения точности вычислений.
Варианты вычислений:
- По площади . N=(S*100)/C, где N — количество секций, S — площадь помещения (м 2), C — теплоотдача одной секции радиатора (Вт, берётся из тех паспорта или сертификата на изделие), 100 Вт — количество теплового потока, которое необходимо для нагрева 1 м 2 (эмпирическая величина). Возникает вопрос: а каким образом учесть высоту потолка комнаты?
- По объёму . N=(S*H*41)/C, где N, S, C — аналогично. Н — высота помещения, 41 Вт — количество теплового потока, которое необходимо для нагрева 1 м 3 (эмпирическая величина).
- По коэффициентам . N=(100*S*к1*к2*к3*к4*к5*к6*к7)/C, где N, S, C и 100 — аналогично. к1 — учёт количества камер в стеклопакете окна комнаты, к2 — теплоизоляция стен, к3 — соотношение площади окон к площади помещения, к4 — средняя минусовая температура в наиболее холодную неделю зимы, к5 — количество наружных стен комнаты (которые «выходят» на улицу), к6 — тип помещения сверху, к7 — высота потолка.
Это максимально точный вариант расчёта количества секций. Естественно, что округление дробных результатов вычислений производится всегда к следующему целому числу.
Гидравлический расчёт водоснабжения
Безусловно, «картина» расчета тепла на отопление не может быть полноценной без вычисления таких характеристик, как объём и скорость теплоносителя. В большинстве случаев теплоносителем выступает обычная вода в жидком или газообразном агрегатном состоянии.
Реальный объём теплоносителя рекомендуется рассчитывать через суммирование всех полостей в системе отопления. При использовании одноконтурного котла — это оптимальный вариант. При применении двухконтурных котлов в системе отопления необходимо учитывать расходы горячей воды для гигиенических и иных бытовых целей
Расчет объема воды, подогреваемой двухконтурным котлом для обеспечения жильцов горячей водой и нагрева теплоносителя, производится путем суммирования внутреннего объема отопительного контура и реальных потребностей пользователей в нагретой воде.
Объём горячей воды в отопительной системе рассчитывается по формуле:
W=k*P , где
- W — объём носителя тепла;
- P — мощность котла отопления;
- k — коэффициент мощности (количество литров на единицу мощности, равен 13.5, диапазон — 10-15 л).
В итоге конечная формула выглядит так:
W = 13.5*P
Скорость теплоносителя — заключительная динамическая оценка системы отопления, которая характеризует скорость циркуляции жидкости в системе.
Эта величина помогает оценить тип и диаметр трубопровода:
V=(0.86*P*μ)/∆T , где
- P — мощность котла;
- μ — КПД котла;
- ∆T — разница температур между подаваемой водой и водой обратном контуре.
Используя вышеизложенные способы , удастся получить реальные параметры, которые являются «фундаментом» будущей системы отопления.
Пример теплового расчёта
В качестве примера теплового расчёта в наличии есть обычный 1-этажный дом с четырьмя жилыми комнатами, кухня, санузел, «зимний сад» и подсобные помещения.
Фундамент из монолитной железобетонной плиты (20 см), наружные стены — бетон (25 см) со штукатуркой, крыша — перекрытия из деревянных балок, кровля — металлочерепица и минеральная вата (10 см)
Обозначим исходные параметры дома, необходимые для проведения расчетов.
Габариты здания:
- высота этажа — 3 м;
- малое окно фасадной и тыльной части здания 1470*1420 мм;
- большое окно фасада 2080*1420 мм;
- входные двери 2000*900 мм;
- двери тыльной части (выход на террасу) 2000*1400 (700 + 700) мм.
Общая ширина постройки 9.5 м 2 , длинна 16 м 2 . Отапливаться будут только жилые комнаты (4 шт.), санузел и кухня.
Для точного расчёта теплопотерь на стенах из площади внешних стен нужно вычесть площадь всех окон и дверей — это совсем другой тип материала со своим тепловым сопротивлением
Начинаем с расчёта площадей однородных материалов:
- площадь пола — 152 м 2 ;
- площадь крыши — 180 м 2 , учитывая высоту чердака 1.3 м и ширину прогона — 4 м;
- площадь окон — 3*1.47*1.42+2.08*1.42=9.22 м 2 ;
- площадь дверей — 2*0.9+2*2*1.4=7.4 м 2 .
Площадь наружных стен будет равна 51*3-9.22-7.4=136.38 м 2 .
Переходим к расчёту теплопотерь на каждом материале:
- Q пол =S*∆T*k/d=152*20*0.2/1.7=357.65 Вт;
- Q крыша =180*40*0.1/0.05=14400 Вт;
- Q окно =9.22*40*0.36/0.5=265.54 Вт;
- Q двери =7.4*40*0.15/0.75=59.2 Вт;
А также Q стена эквивалентно 136.38*40*0.25/0.3=4546. Сумма всех теплопотерь будет составлять 19628.4 Вт.
В итоге подсчитаем мощность котла: Р котла =Q потерь *S отаплив_комнат *К/100=19628.4*(10.4+10.4+13.5+27.9+14.1+7.4)*1.25/100=19628.4*83.7*1.25/100=20536.2=21 кВт.
Расчёт количества секций радиаторов произведём для одной из комнат. Для всех остальных вычисления аналогичны. Например, угловая комната (слева, нижний угол схемы) площадь 10.4 м2.
Значит, N=(100*к1*к2*к3*к4*к5*к6*к7)/C=(100*10.4*1.0*1.0*0.9*1.3*1.2*1.0*1.05)/180=8.5176=9.
Для этой комнаты необходимо 9 секций радиатора отопления с теплоотдачей 180 Вт.
Переходим к расчёту количества теплоносителя в системе — W=13.5*P=13.5*21=283.5 л. Значит, скорость теплоносителя будет составлять: V=(0.86*P*μ)/∆T=(0.86*21000*0.9)/20=812.7 л.
В результате полный оборот всего объёма теплоносителя в системе будет эквивалентен 2.87 раза в один час.
Подборка статей по тепловому расчету поможет определиться с точными параметрами элементов отопительной системы:
Выводы и полезное видео по теме
Простой расчёт отопительной системы для частного дома представлен в следующем обзоре:
Все тонкости и общепринятые методики просчёта теплопотерь здания показаны ниже:
Ещё один вариант расчёта утечек тепла в типичном частном доме:
В этом видео рассказывается об особенностях циркуляции носителя энергии для обогрева жилища:
Тепловой расчёт отопительной системы носит индивидуальный характер, его необходимо выполнять грамотно и аккуратно. Чем точнее будут сделаны вычисления, тем меньше переплачивать придется владельцам загородного дома в процессе эксплуатации.
Имеете опыт выполнения теплового расчета отопительной системы? Или остались вопросы по теме? Пожалуйста, делитесь своим мнением и оставляйте комментарии. Блок обратной связи расположен ниже.
Тема этой статьи — тепловая нагрузка. Мы выясним, что представляет собой этот параметр, от чего он зависит и как может рассчитываться. Кроме того, в статье будет приведен ряд справочных значений теплового сопротивления разных материалов, которые могут понадобиться для расчета.
Что это такое
Термин, в сущности, интуитивно-понятный. Под тепловой нагрузкой подразумевается то количество тепловой энергии, которое необходимо для поддержания в здании, квартире или отдельном помещении комфортной температуры.
Максимальная часовая нагрузка на отопление, таким образом – это, то количество тепла, которое может потребоваться для поддержания нормированных параметров в течение часа в наиболее неблагоприятных условиях.
Факторы
Итак, что влияет на потребность здания в тепле?
- Материал и толщина стен. Понятно, что стена в 1 кирпич (25 сантиметров) и стена из газобетона под 15-сантиметровой пенопластовой шубой пропустят ОЧЕНЬ разное количество тепловой энергии.
- Материал и структура кровли. Плоская крыша из железобетонных плит и утепленный чердак тоже будут весьма заметно различаться по теплопотерям.
- Вентиляция — еще один важный фактор. Ее производительность, наличие или отсутствие системы рекуперации тепла влияют на то, сколько тепла теряется с отработанным воздухом.
- Площадь остекления. Через окна и стеклянные фасады теряется заметно больше тепла, чем через сплошные стены.
Однако: тройные стеклопакеты и стекла с энергосберегающим напылением уменьшают разницу в несколько раз.
- Уровень инсоляции в вашем регионе, степень поглощения солнечного тепла внешним покрытием и ориентация плоскостей здания относительно сторон света. Крайние случаи — дом, находящийся в течение всего дня в тени других строений и дом, ориентированный черной стеной и наклонной кровлей черного цвета с максимальной площадью на юг.
- Дельта температур между помещением и улицей определяет тепловой поток через ограждающие конструкции при постоянном сопротивлении теплопередаче. При +5 и -30 на улице дом будет терять разное количество тепла. Уменьшит, разумеется, потребность в тепловой энергии и снижение температуры внутри здания.
- Наконец, в проект часто приходится закладывать перспективы дальнейшего строительства . Скажем, если текущая тепловая нагрузка равна 15 киловаттам, но в ближайшем будущем планируется пристроить к дому утепленную веранду — логично приобрести с запасом по тепловой мощности.
Распределение
В случае водяного отопления пиковая тепловая мощность источника тепла должна быть равна сумме тепловой мощности всех отопительных приборов в доме. Разумеется, разводка тоже не должна становиться узким местом.
Распределение отопительных приборов по помещениям определяется несколькими факторами:
- Площадью комнаты и высотой ее потолка;
- Расположением внутри здания. Угловые и торцевые помещения теряют больше тепла, чем те, которые расположены в середине дома.
- Удаленностью от источника тепла. В индивидуальном строительстве этот параметр означает удаленность от котла, в системе центрального отопления многоквартирного дома — тем, подключена батарея к стояку подачи или обратки и тем, на каком этаже вы живете.
Уточнение: в домах с нижним розливом стояки соединяются попарно. На подающем — температура убывает при подъеме с первого этажа к последнему, на обратном, соответственно, наоборот.
Как распределятся температуры в случае верхнего розлива — догадаться тоже нетрудно.
- Желаемой температурой в помещении. Помимо фильтрации тепла через внешние стены, внутри здания при неравномерном распределении температур тоже будет заметна миграция тепловой энергии через перегородки.
- Для жилых комнат в середине здания — 20 градусов;
- Для жилых комнат в углу или торце дома — 22 градуса. Более высокая температура, среди прочего, препятствует промерзанию стен.
- Для кухни — 18 градусов. В ней, как правило, есть большое количество собственных источников тепла — от холодильника до электроплиты.
- Для ванной комнаты и совмещенного санузла нормой являются 25С.
В случае воздушного отопления тепловой поток, поступающий в отдельную комнату, определяется пропускной способностью воздушного рукава. Как правило, простейший метод регулировки — ручная подстройка положений регулируемых вентиляционных решеток с контролем температур по термометру.
Наконец, в случае, если речь идет о системе обогрева с распределенными источниками тепла (электрические или газовые конвектора, электрические теплые полы, инфракрасные обогреватели и кондиционеры) необходимый температурный режим просто задается на термостате. Все, что требуется от вас — обеспечить пиковую тепловую мощность приборов на уровне пика теплопотерь помещения.
Методики расчета
Уважаемый читатель, у вас хорошее воображение? Давайте представим себе дом. Пусть это будет сруб из 20-сантиметрового бруса с чердаком и деревянным полом.
Мысленно дорисуем и конкретизируем возникшую в голове картинку: размеры жилой части здания будут равны 10*10*3 метра; в стенах мы прорубим 8 окон и 2 двери — на передний и внутренний дворы. А теперь поместим наш дом… скажем, в город Кондопога в Карелии, где температура в пик морозов может опуститься до -30 градусов.
Определение тепловой нагрузки на отопление может быть выполнено несколькими способами с разной сложностью и достоверностью результатов. Давайте воспользуемся тремя наиболее простыми.
Способ 1
Действующие СНиП предлагают нам простейший способ расчета. На 10 м2 берется один киловатт тепловой мощности. Полученное значение умножается на региональный коэффициент:
- Для южных регионов (Черноморское побережье, Краснодарский край) результат умножается на 0,7 — 0,9.
- Умеренно-холодный климат Московской и Ленинградской областей заставит использовать коэффициент 1,2-1,3. Думается, наша Кондопога попадет именно в эту климатическую группу.
- Наконец, для Дальнего Востока районов Крайнего Севера коэффициент колеблется от 1,5 для Новосибирска до 2,0 для Оймякона.
Инструкция по расчету с использованием этого метода неимоверно проста:
- Площадь дома равна 10*10=100 м2.
- Базовое значение тепловой нагрузки равно 100/10=10 КВт.
- Умножаем на региональный коэффициент 1,3 и получаем 13 киловатт тепловой мощности, необходимых для поддержания комфорта в доме.
Однако: если уж пользоваться столь простой методикой, лучше сделать запас как минимум в 20% для компенсации погрешностей и экстремальных холодов. Собственно, будет показательным сравнить 13 КВт со значениями, полученными другими способами.
Способ 2
Понятно, что при первом методе расчета погрешности будут огромными:
- Высота потолков в разных строениях сильно различается. С учетом того, что греть нам приходится не площадь, а некий объем, причем при конвекционном отоплении теплый воздух собирается под потолком — фактор важный.
- Окна и двери пропускают больше тепла, чем стены.
- Наконец, будет явной ошибкой стричь под одну гребенку городскую квартиру (причем независимо от ее расположения внутри здания) и частный дом, у которого внизу, вверху и за стенами не теплые квартиры соседей, а улица.
Что же, скорректируем метод.
- За базовое значение возьмем 40 ватт на кубометр объема помещения.
- На каждую дверь, ведущую на улицу, добавим к базовому значению 200 ватт. На каждое окно — 100.
- Для угловых и торцевых квартир в многоквартирном доме введем коэффициент 1,2 — 1,3 в зависимости от толщины и материала стен. Его же используем для крайних этажей в случае, если подвал и чердак плохо утеплены. Для частного дома значение умножим и вовсе на 1,5.
- Наконец, применим те же региональные коэффициенты, что и в предыдущем случае.
Как там поживает наш домик в Карелии?
- Объем равен 10*10*3=300 м2.
- Базовое значение тепловой мощности равно 300*40=12000 ватт.
- Восемь окон и две двери. 12000+(8*100)+(2*200)=13200 ватт.
- Частный дом. 13200*1,5=19800. Мы начинаем смутно подозревать, что при подборе мощности котла по первой методике пришлось бы померзнуть.
- А ведь еще остался региональный коэффициент! 19800*1,3=25740. Итого — нам нужен 28-киловаттный котел. Разница с первым значением, полученным простым способом — двукратная.
Однако: на практике такая мощность потребуется лишь в несколько дней пика морозов. Зачастую разумным решением будет ограничить мощность основного источника тепла меньшим значением и купить резервный нагреватель (к примеру, электрокотел или несколько газовых конвекторов).
Способ 3
Не обольщайтесь: описанный способ тоже весьма несовершенен. Мы весьма условно учли тепловое сопротивление стен и потолка; дельта температур между внутренним и внешним воздухом тоже учтена лишь в региональном коэффициенте, то есть весьма приблизительно. Цена упрощения расчетов — большая погрешность.
Вспомним: для поддержания внутри здания постоянной температуры нам нужно обеспечить количество тепловой энергии, равное всем потерям через ограждающие конструкции и вентиляцию. Увы, и здесь нам придется несколько упростить себе расчеты, пожертвовав достоверностью данных. Иначе полученные формулы должны будут учитывать слишком много факторов, которые трудно измерить и систематизировать.
Упрощенная формула выглядит так: Q=DT/R, где Q — количество тепла, которое теряет 1 м2 ограждающей конструкции; DT — дельта температур между внутренней и внешней температурами, а R — сопротивление теплопередаче.
Заметьте: мы говорим о потерях тепла через стены, пол и потолок. В среднем еще около 40% тепла теряется через вентиляцию. Ради упрощения расчетов мы подсчитаем теплопотери через ограждающие конструкции, а потом просто умножим их на 1,4.
Дельту температур измерить легко, но где брать данные о термическом сопротивлении?
Увы — только из справочников. Приведем таблицу для некоторых популярных решений.
- Стена в три кирпича (79 сантиметров) обладает сопротивлением теплопередаче в 0,592 м2*С/Вт.
- Стена в 2,5 кирпича — 0,502.
- Стена в два кирпича — 0,405.
- Стена в кирпич (25 сантиметров) — 0,187.
- Бревенчатый сруб с диаметром бревна 25 сантиметров — 0,550.
- То же, но из бревен диаметром 20 см — 0,440.
- Сруб из 20-сантиметрового бруса — 0,806.
- Сруб из брус толщиной 10 см — 0,353.
- Каркасная стена толщиной 20 сантиметров с утеплением минеральной ватой — 0,703.
- Стена из пено- или газобетона при толщине 20 сантиметров — 0,476.
- То же, но с толщиной, увеличенной до 30 см — 0,709.
- Штукатурка толщиной 3 сантиметра — 0,035.
- Потолочное или чердачное перекрытие — 1,43.
- Деревянный пол — 1,85.
- Двойная дверь из дерева — 0,21.
А теперь вернемся к нашему дому. Какими параметрами мы располагаем?
- Дельта температур в пик морозов будет равной 50 градусам (+20 внутри и -30 снаружи).
- Теплопотери через квадратный метр пола составят 50/1,85 (сопротивление теплопередачи деревянного пола) =27,03 ватта. Через весь пол — 27,03*100=2703 ватта.
- Посчитаем потери тепла через потолок: (50/1,43)*100=3497 ватт.
- Площадь стен равна (10*3)*4=120 м2. Поскольку у нас стены выполнены из 20-санттиметрового бруса, параметр R равен 0,806. Потери тепла через стены равны (50/0,806)*120=7444 ватта.
- Теперь сложим полученные значения: 2703+3497+7444=13644. Именно столько наш дом будет терять через потолок, пол и стены.
Заметьте: чтобы не высчитывать доли квадратных метров, мы пренебрегли разницей в теплопроводности стен и окон с дверьми.
- Затем добавим 40% потерь на вентиляцию. 13644*1,4=19101. Согласно этому расчету нам должно хватить 20-киловаттного котла.
Выводы и решение проблем
Как видите, имеющиеся способы расчета тепловой нагрузки своими руками дают весьма существенные погрешности. К счастью, избыточная мощность котла не повредит:
- Газовые котлы на уменьшенной мощности работают практически без падения КПД, а конденсационные так и вовсе выходят на наиболее экономичный режим при неполной нагрузке.
- То же самое касается соляровых котлов.
- Электрическое нагревательное оборудование любого типа всегда имеет КПД, равный 100 процентам (разумеется, это не относится к тепловым насосам). Вспомните физику: вся мощность, не потраченная на совершения механической работы (то есть перемещения массы против вектора гравитации) в конечном счете, расходуется на нагрев.
Единственный тип котлов, для которых работа на мощности меньше номинальной противопоказана — твердотопливные. Регулировка мощности в них осуществляется довольно примитивным способом — ограничением притока воздуха в топку.
Что в результате?
- При недостатке кислорода топливо сгорает не полностью. Образуется больше золы и сажи, которые загрязняют котел, дымоход и атмосферу.
- Следствие неполного сгорания — падение КПД котла. Логично: ведь часто топлива покидает котел до того, как сгорела.
Однако и здесь есть простой и изящный выход — включение в схему отопления теплоаккумулятора. Теплоизолированный бак емкостью до 3000 литров подключается между подающим и обратным трубопроводом, размыкая их; при этом формируется малый контур (между котлом и буферной емкостью) и большой (между емкостью и отопительными приборами).
Как работает такая схема?
- После растопки котел работает на номинальной мощности. При этом за счет естественной или принудительной циркуляции его теплообменник отдает тепло буферной емкости. После того, как топливо прогорело, циркуляция в малом контуре останавливается.
- Следующие несколько часов теплоноситель движется по большому контуру. Буферная емкость постепенно отдает накопленное тепло радиаторам или водяным теплым полам.
Заключение
Как обычно, некоторое количество дополнительной информации о том, как еще может быть рассчитана тепловая нагрузка, вы найдете в видео в конце статьи. Теплых зим!
