Самостоятельный расчет тепловой нагрузки на отопление: часовых и годовых показателей. Как рассчитать тепловую нагрузку на отопление по объему здания.

Содержание

В отличие от обширного расчета отопительной нагрузки, сначала необходимо рассчитать коэффициент теплопередачи наружных стен, окон, первого этажа и чердака. За основу берутся следующие характеристики дома:

Тепловой расчёт системы отопления: как грамотно сделать расчет нагрузки на систему

Планирование и тепловой расчет системы отопления является обязательным этапом в регулировании отопления дома. Основной целью расчета является определение оптимальных параметров котла и радиаторной системы.

Конечно, на первый взгляд может показаться, что тепловой расчет может выполнить только инженер. Но это не так сложно. Если вы знаете алгоритм, вы можете самостоятельно выполнить необходимые вычисления.

В статье подробно описана процедура расчета и приведены все необходимые формулы. Для лучшего понимания мы подготовили пример теплового расчета для частного дома.

  • Тепловой расчёт отопления: общий порядок
  • Нормы температурных режимов помещений
  • Расчёт теплопотерь в доме
  • Определение мощности котла
  • Особенности подбора радиаторов
  • Гидравлический расчёт водоснабжения
  • Пример теплового расчёта
  • Выводы и полезное видео по теме

Тепловой расчёт отопления: общий порядок

Классический тепловой расчет для системы отопления — это технический документ, который содержит обязательные стандартные пошаговые методы расчета.

Но прежде чем изучать эти основные расчеты, необходимо понять концепцию самой системы отопления.

Расчеты и правильное определение размеров отдельных отопительных контуров имеют решающее значение для выбора оборудования, способного обогреть дом определенной площади.

Расчеты относятся к самому холодному месяцу года, т.е. к периоду с наибольшей нагрузкой на систему.

Также учитываются потери через окна, двери и вентиляционные системы, соединенные с улицей.

Кроме того, необходимо учитывать теплотехнические свойства элементов здания, задача которых, помимо прочего, состоит в аккумулировании тепла.

Автономная система отопления в одноквартирном доме должна справляться с нагревом воздуха, поступающего через вентиляционные окна и открытые двери.

Котел в автономной системе отопления должен быть способен компенсировать потери тепла. Его мощности должно быть достаточно для поддержания температуры +20 ºC в доме.

После определения оптимальной мощности котла необходимо выбрать наиболее подходящий агрегат с точки зрения эффективности и эксплуатационных затрат.

Для систем с принудительной циркуляцией хладагента проводятся гидравлические расчеты для выбора насоса и оптимального диаметра трубы.

В системах отопления, работающих под давлением, теплопередача характеризуется принудительным потоком и нежелательной теплоотдачей в помещение.

Основные задачи для расчета и проектирования системы отопления:

  • наиболее достоверно определить тепловые потери;
  • определить количество и условия использования теплоносителя;
  • максимально точно подобрать элементы генерации, перемещения и отдачи тепла.

При проектировании системы отопления сначала необходимо собрать различные данные о помещении/здании, в котором будет использоваться система отопления. Затем необходимо рассчитать тепловые параметры системы и проанализировать результаты численных операций.

На основании полученных данных выбрать компоненты системы отопления с последующей покупкой, установкой и вводом в эксплуатацию.

Классический вид отопления

Система отопления — это многокомпонентная система, которая обеспечивает подходящий температурный режим в помещении/здании. Она является самостоятельной частью сети электроснабжения современного жилого дома.

Интересно, что описанный выше метод расчета тепла позволяет рассчитать достаточно точное количество значений, которые конкретно описывают будущую систему отопления.

В результате теплового расчета можно получить следующую информацию:

  • число тепловых потерь, мощность котла;
  • количество и тип тепловых радиаторов для каждой комнаты отдельно;
  • гидравлические характеристики трубопровода;
  • объём, скорость теплоносителя, мощность теплового насоса.

Тепловой расчет — это не теоретический проект, а достаточно точный и документированный результат, который следует использовать на практике при выборе компонентов системы отопления.

Нормы температурных режимов помещений

Перед любым расчетом параметров системы необходимо, как минимум, знать диапазон ожидаемых результатов и иметь стандартные характеристики определенных величин, доступные в таблицах для подстановки в формулы или ориентироваться на них.

Выполняя расчеты параметров с такими константами, можно быть уверенным в надежности желаемого динамического или постоянного параметра системы.

Температура помещения

Существуют эталонные стандарты температурного режима жилых и нежилых помещений для широкого спектра применения. Эти стандарты определены в так называемом ГОСТе.

Для системы отопления одним из таких глобальных параметров является комнатная температура, которая должна быть постоянной независимо от времени года и условий окружающей среды.

В соответствии с гигиеническими нормами существует разница температур между летом и зимой. Летом за температуру в помещении отвечает система кондиционирования воздуха, принцип расчета которой подробно описан в этой статье.

С другой стороны, зимой температура в помещении обеспечивается системой отопления. Поэтому нас интересуют температурные диапазоны и их допустимые значения для зимнего периода.

В большинстве нормативных документов указаны следующие диапазоны температур, при которых человек может чувствовать себя комфортно в помещении.

Для нежилых офисов площадью до 100 м2 :

  • 22-24°С — оптимальная температура воздуха;
  • 1°С — допустимое колебание.

Для офисов площадью более 100 м2 температурный диапазон составляет от 21 до 23°C. Для нежилых коммерческих помещений применяются совершенно другие температурные диапазоны, в зависимости от использования помещения и действующих норм охраны труда и техники безопасности.

Комфортная температура

У каждого своя «комфортная температура в помещении». Некоторые любят очень теплые, другие предпочитают прохладные, но все это очень индивидуально.

Для квартир, частных домов, ферм и т.д. существуют определенные температурные диапазоны, которые могут быть адаптированы к потребностям жильцов.

Но для определенных районов квартир и домов у нас есть:

  • 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 существуют также некоторые основные параметры, которые влияют на температуру в помещении и которые необходимо учитывать при проектировании системы отопления: Влажность (40-60%), концентрация кислорода и углекислого газа в воздухе (250:1), скорость движения газовых масс (0,13-0,25 м/с) и др.

Зачем нужно знать этот параметр

Распределение тепловых потерь в доме

Как рассчитывается тепловая нагрузка на отопление? Он определяет оптимальное количество тепловой энергии для каждого помещения и всего здания. Переменными являются эффективность системы отопления — котла, радиаторов и трубопроводов. Также учитываются теплопотери дома.

В идеале тепловая мощность системы отопления должна компенсировать все потери тепла и поддерживать комфортный уровень температуры. Поэтому перед расчетом годовой отопительной нагрузки необходимо определить наиболее важные факторы, влияющие на отопительную нагрузку:

  • Характеристика конструктивных элементов дома. Наружные стены, окна, двери, вентиляционная система сказываются на уровне тепловых потерь;
  • Размеры дома. Логично предположить, что чем больше помещение – тем интенсивнее должна работать система отопления. Немаловажным фактором при этом является не только общий объем каждой комнаты, но и площадь наружных стен и оконных конструкций;
  • Климат в регионе. При относительно небольших снижениях температуры на улице нужно малое количество энергии для компенсации тепловых потерь. Т.е. максимальная часовая нагрузка на отопление напрямую зависит от степени снижения температуры в определенный период времени и среднегодовое значение для отопительного сезона.

С учетом этих факторов определяется оптимальный тепловой расчет системы отопления. В целом, отопительная нагрузка необходима системе отопления для снижения потребления энергии и поддержания оптимального уровня отопления в помещениях дома.

Чтобы рассчитать оптимальную отопительную нагрузку по смете, необходимо знать точный объем здания. Важно помнить, что этот метод был разработан для больших зданий, поэтому расчеты имеют большую погрешность.

Выбор методики расчета

Перед ориентировочным или более точным расчетом отопительной нагрузки необходимо знать рекомендуемые температурные условия для жилого дома.

При расчете отопительной нагрузки следует руководствоваться СанПиН 2.1.2.2645-10. Используя таблицу, для каждой комнаты в доме должна быть определена оптимальная рабочая температура отопления.

Методы, используемые для расчета часовой нагрузки на отопление, могут отличаться по точности. В некоторых случаях целесообразно выполнять достаточно сложные расчеты, которые приводят к минимальной погрешности. Если оптимизация энергозатрат не является приоритетом при проектировании отопления, можно использовать менее точные системы.

При расчете часовой нагрузки на отопление следует учитывать суточные колебания температуры наружного воздуха. Для повышения точности расчета необходимо знать технические характеристики здания.

Простые способы вычисления тепловой нагрузки

Каждый расчет отопительной нагрузки необходим для оптимизации параметров системы отопления или улучшения теплоизоляционных свойств жилища. После этого выбираются определенные опции для регулировки тепловой нагрузки системы отопления. Существуют простые методы расчета тепловой нагрузки системы отопления.

Это интересно:  ТОП-10 лучших недорогих печей для дачного домика. Какую печку лучше поставить в дачном домике

Зависимость мощности отопления от площади

Таблица поправочных коэффициентов для различных климатических зон России

Для жилища с типичными размерами комнат, высокими потолками и хорошей теплоизоляцией можно применить известное соотношение площади комнаты и тепловой мощности. В этом случае на 10 м² должно вырабатываться 1 кВт тепла. К полученному результату следует применить поправочный коэффициент, зависящий от климатической зоны.

Предположим, что дом находится в Московской области. Его общая площадь составляет 150 м². В этом случае часовая тепловая нагрузка на отопление составляет:

15*1=15 кВтч

Основным недостатком этого метода является высокая погрешность. При расчете не учитываются колебания погодных факторов и характеристики здания — термическое сопротивление стен и окон. Поэтому не рекомендуется использовать его на практике.

Укрупненный расчет тепловой нагрузки здания

Расширенный расчет отопительной нагрузки характеризуется более точными результатами. Первоначально он использовался для предварительного расчета этого параметра, когда не было возможности определить точные характеристики здания. Общая формула для определения тепловой нагрузки на отопление приведена ниже:

Где q° — удельная тепловая мощность здания. Значения можно взять из соответствующей таблицы, a — поправочный коэффициент, упомянутый выше, Vn — внешний объем здания, м³, Tvn и Tnro — значения внутренней и внешней температуры.

Таблица удельных тепловых характеристик зданий

Предположим, необходимо рассчитать максимальную часовую нагрузку на отопление в доме с объемом наружных стен 480 м³ (площадь 160 м², двухэтажный дом). В этом случае тепловая эффективность составляет 0,49 Вт/м³*С. Поправочный коэффициент α = 1 (для Московского региона). Оптимальная температура внутри жилища (Твн ) должна составлять +22°C. Температура наружного воздуха должна быт ь-15°C. Используйте формулу для расчета часовой нагрузки на отопление:

Q=0,49*1*480(22+15)= 9,408 кВт

По сравнению с предыдущим расчетом, полученное значение меньше. Однако при этом учитываются такие важные факторы, как температура внутри и снаружи помещения и общий объем здания. Аналогичные расчеты можно сделать для каждой комнаты. Метод расчета отопительной нагрузки на основе суммарных значений позволяет определить оптимальную эффективность для каждого радиатора в конкретном помещении. Для более точного расчета необходимо знать средние значения температуры для данной местности.

С помощью этого метода расчета можно рассчитать часовую тепловую нагрузку для системы отопления. Однако полученные результаты не дают оптимального значения теплопотерь здания.Сколько тепла в кВт вам требуется для обогрева дома — проверяем на калькуляторе!

Если мы хотим сэкономить как можно больше денег в той или иной сфере жизни, нам необходимо знать, где, в каких количествах и на что тратятся наши деньги. И одной из самых чувствительных статей расходов в семейном бюджете в наши дни являются счета за электроэнергию. И если в отношении затрат на электроэнергию существует определенная ясность, поскольку в большинстве случаев все видно и достаточно понятно, то в отношении отопления все немного сложнее.

Сколько тепла нам требуется для обогрева жилья?

Независимо от того, какая система используется для этой цели, сначала нам необходимо знать, сколько тепла нам нужно для обогрева наших домов. Да, именно так звучит вопрос, без упоминания слова «деньги». И мы не можем предсказать финансовые затраты, пока не получим четкую цифру требуемого тепла. Например, в киловаттах.

Именно этим мы и займемся сегодня.

Немного общей информации – что такое требуемое количество тепла?

Короче говоря, все это уже известно — просто нужно немного систематизировать.

Современному человеку для комфортной жизни необходим определенный микроклимат, и температура воздуха в помещении является одним из важнейших элементов. Хотя «тепловые привычки» могут быть разными, можно с уверенностью сказать, что «зона температурного комфорта» для большинства людей находится между 18 и 23 градусами.

Но когда, например, наружная температура отрицательная, естественные термодинамические процессы стремятся опустить все ниже «общей отметки», и тепло начинает уходить из жилого помещения. Потеря тепла — это совершенно нормальное физическое явление. Вся система изоляции дома предназначена для максимального снижения этих потерь, но полностью устранить их невозможно. Из этого следует, что отопление дома должно компенсировать именно эти потери тепла.

От тепловых потерь – никуда не деться, но очень важно хотя бы постараться свести их к возможному минимуму.

Как определиться с ними их количественно?

Самый простой способ рассчитать необходимую мощность обогрева основан на утверждении, что на квадратный метр требуется 100 ватт тепла. Или 1 кВт на 10 м².

Но даже не будучи экспертом, вы можете задаться вопросом, как это «уравнение» соответствует специфике отдельных домов и помещений в них, расположению зданий на прилегающей территории и климатическим условиям жилого района.

Поэтому лучше использовать другой, более «тщательный» метод расчета, учитывающий множество различных факторов. Это алгоритм, определенный в следующем калькуляторе.

Важно — расчеты выполняются отдельно для каждого отапливаемого помещения дома или квартиры. В конце расчета определяется общее количество потребленной тепловой энергии. Самый простой способ сделать это — создать небольшую таблицу со всеми комнатами и данными, необходимыми для расчета. Если у владельца имеется план его дома, расчет не займет много времени.

И еще одно замечание. Результат может показаться довольно высоким. Но мы должны правильно понимать, что показано количество тепла, необходимое для компенсации теплопотерь при самых неблагоприятных условиях. То есть, температура внутри помещения +20℃ при самых низких наружных температурах, характерных для жилого района. Другими словами, в пик зимних холодов в доме будет тепло.

Однако очень холодная погода обычно держится лишь очень ограниченное время. Это означает, что система отопления обычно работает с меньшей мощностью. Это означает, что создавать дополнительный резерв не имеет особого смысла. Операционный резерв системы уже очень велик.

Ниже вы найдете калькулятор, а под ним — краткое объяснение, как пользоваться программой.

Калькулятор расчета необходимой тепловой мощности для отопления помещений

Пояснения по проведению расчетов

Вводим данные по одному в поля калькулятора.

  • Первым делом определим климатические особенности – указанием примерной минимальной температуры, свойственной региону проживания в самую холодную декаду зимы. Естественно, речь идет о нормальной для своего региона температуре, а не о каких-то «рекордах» в ту или иную стороны.

Кстати, это поле не меняется, конечно, если вы рассчитаете его для всех комнат в доме. В других областях возможны отклонения.

  • Далее идет группа из двух полей, в которых указываются площадь помещения (точно) и высота потолков (выбор из списка).
  • Следующая группа данных учитывает особенности расположения помещения:

— Количество наружных стен, т.е. стен, которые соприкасаются с улицей (можно выбрать из списка от 0 до 3).

— Положение наружной стены по отношению к сторонам света. Есть стены, которые регулярно получают заряд тепловой энергии от солнечного излучения. Но северная стена, например, никогда не видит солнца.

Главный редактор сайта Stroyday.ru. Инженер.

— Если в районе расположения дома преобладает зимнее направление ветра (постоянная роза ветров), это также может быть принято во внимание. То есть, должно быть указано, находится ли наружная стена с наветренной стороны, с подветренной стороны или параллельно направлению ветра. Если таких данных нет, оставьте значение по умолчанию, и программа выполнит расчет для самых неблагоприятных условий.

— Это покажет, насколько хорошо изолированы стены. Выбор осуществляется из трех предложенных вариантов. Точнее, от двух, так как в доме с неутепленными стенами начинать отопление — абсолютная глупость.

— Два аналогичных поля спрашивают, что находится «вертикально» рядом с комнатой, т.е. что выше и что ниже. Таким образом, можно оценить потери тепла через полы и потолки.

  • Следующая группа касается окон в помещении. Здесь важно и их количество, и размеры, и тип, в том числе – особенности стеклопакетов. По совокупности этих данных программа выработает поправочный коэффициент к результату расчетов.
  • Наконец, на количество теплопотерь серьёзно влияет наличие в комнате дверей, выходящих на улицу, на балкон, в холодный подъезд и т.п. Если дверями регулярно в течение дня пользуются, то любое их открытие сопровождается притоком холодного воздуха. Понятно, что это требует возмещения в форме дополнительной тепловой мощности.

Все данные введены — пользователь может «нажать на кнопку». В результате пользователь сразу получает желаемое значение тепловой мощности для данного помещения.

Как упоминалось выше, сумма всех значений дает результат для дома (для квартиры) в киловаттах.

При таком значении, если вы выберете его как минимум, кстати и котел. Это общая величина, которая необходима при расчете фактических затрат на эксплуатацию системы отопления.

Данные для отдельных помещений также очень полезны для выбора и расположения радиаторов или для выбора подходящей модели электрического радиатора.

Считаем расход теплоты по квадратуре

Для грубой оценки отопительной нагрузки обычно используется простой тепловой расчет: Возьмите площадь здания из наружных измерений и умножьте ее на 100 ватт. Таким образом, потребление тепла дачным домиком площадью 100 м2 составляет 10 000 Вт или 10 кВт. Результат позволяет нам выбрать котел с коэффициентом безопасности 1,2-1,3, в данном случае мощностью 12,5 кВт.

Мы рекомендуем делать более точные расчеты, учитывая расположение помещения, количество окон и площадь здания. Поэтому для высоты потолков до 3 м рекомендуется следующая формула:

Определение затрат энергии по площади

Расчет производится для каждого помещения в отдельности, затем результаты складываются и умножаются на региональный коэффициент. Объяснение формулы:

  • Q – искомая величина нагрузки, Вт;
  • Sпом – квадратура комнаты, м²;
  • q – показатель удельной тепловой характеристики, отнесенный к площади помещения, Вт/м²;
  • k – коэффициент, учитывающий климат в районе проживания.

Для справки. Если дом на одну семью расположен в умеренном климатическом поясе, коэффициент k принимается равным единице. В южных регионах k = 0,7, в то время как в северных регионах k = 1,5-2.

Грубая оценка общего количества квадратных метров составляет q = 100 Вт/м². Такой подход не учитывает планировку помещения и различное количество проемов. Коридор внутри дома теряет гораздо меньше тепла, чем угловая комната с окнами одинакового размера. Мы предлагаем определять значение характерного удельного тепла q следующим образом:

  • для помещений с одной наружной стеной и окном (или дверью) q = 100 Вт/м²;
  • угловые комнаты с одним световым проемом – 120 Вт/м²;
  • то же, с двумя окнами – 130 Вт/м².

Подбор удельной тепловой характеристики

Как выбрать правильное значение q, наглядно показано на плане здания. В нашем примере расчет производится следующим образом:

Q = (15,75 x 130 + 21 x 120 + 5 x 100 + 7 x 100 + 6 x 100 + 15,75 x 130 + 21 x 120) x 1 = 10935 Вт ≈ 11 кВт.

Как видите, скорректированные расчеты дали другой результат — фактически для отопления дома площадью 100 м² используется на 1 кВт больше тепловой энергии. Эта цифра учитывает расход тепла на нагрев наружного воздуха, который попадает в дом через проемы и стены (инфильтрация).

Вычисление тепловой нагрузки по объему комнат

Если расстояние между полом и потолком составляет 3 метра и более, предыдущий расчет использовать нельзя — результат будет неверным. В этих случаях отопительная нагрузка рассчитывается как удельное потребление тепла на 1 м³ объема помещения.

Формула и алгоритм расчета остаются теми же, только параметр площади S заменяется на объем V:

Определение затрат энергии по объему

Следовательно, для удельного потребления q, которое относится к объему помещения отдельных отсеков, принимается другое значение:

  • комната внутри здания либо с одной внешней стеной и окном – 35 Вт/м³;
  • помещение угловое с одним окном – 40 Вт/м³;
  • то же, с двумя световыми проемами – 45 Вт/м³.

Примечание. Повышающие и понижающие региональные коэффициенты k берутся в формулу в неизменном виде.

Давайте теперь определим нагрузку на отопление нашего дачного домика в качестве примера, предполагая высоту потолка 3 м:

Q = (47,25 x 45 + 63 x 40 + 15 x 35 + 21 x 35 + 18 x 35 + 47,25 x 45 + 63 x 40) x 1 = 11182 Вт ≈ 11,2 кВт.

Удельная тепловая характеристика по объему

Видно, что требуемая тепловая мощность системы отопления увеличилась на 200 Вт по сравнению с предыдущим расчетом. Если предположить, что высота помещения составляет 2,7-2,8 м, и рассчитать потребление энергии через кубический объем, то значения получатся примерно одинаковыми. Это делает метод хорошо подходящим для общего расчета теплопотерь в помещениях любой высоты.

Расчетный алгоритм согласно СНиП

Этот метод является наиболее точным из всех существующих. Если вы будете следовать нашим инструкциям и правильно выполните расчет, вы можете быть на 100% уверены в результате и чувствовать себя комфортно с вашей системой отопления. Процедура выполняется следующим образом:

Как правильно замерить помещение

  1. Измерьте квадратуру внешних стен, полов и перекрытий отдельно в каждой комнате. Определите площадь окон и входных дверей.
  2. Рассчитайте тепловые потери через все наружные ограждения.
  3. Узнайте расход тепловой энергии, идущей на подогрев вентиляционного (инфильтрационного) воздуха.
  4. Суммируйте результаты и получайте реальный показатель тепловой нагрузки.

Один важный момент. Для двухэтажного дома внутренняя крыша не учитывается, так как она не примыкает к окружающей среде.

Расчет теплопотерь в принципе относительно прост: необходимо определить, сколько энергии теряется через отдельные конструкции здания, поскольку окна, стены и полы изготавливаются из различных материалов. При определении площади наружных стен вычтите площадь остекления — последнее пропускает больше теплового потока и поэтому рассчитывается отдельно.

При измерении ширины комнат прибавьте половину толщины внутренней перегородки и возьмите внешний угол, как показано на рисунке. При этом учитывается общая площадь внешнего корпуса, который теряет тепло по всей поверхности.

Как выполнить наружные обмеры

Определяем теплопотери стен и крыши

Формула для расчета теплового потока через отдельную конструкцию (например, стену) выглядит следующим образом:

Вычисление теплового потока сквозь ограждения дома

Теплопроводность разных материалов

  • величину теплопотерь через одно ограждение мы обозначили Qi, Вт;
  • А – квадратура стенки в пределах одного помещения, м²;
  • tв – комфортная температура внутри комнаты, обычно принимается +22 °С;
  • tн – минимальная температура уличного воздуха, которая держится в течение 5 самых холодных зимних дней (принимайте реальное значение для вашей местности);
  • R – сопротивление толщи наружного ограждения передаче тепла, м²°С/Вт.

В приведенном выше списке есть неопределенный параметр — R. Его значение зависит от материала кладки и толщины ограждения. Чтобы рассчитать сопротивление теплопередаче, выполните следующие действия:

Определение термического сопротивления конструкций

  1. Определите толщину несущей части внешней стены и отдельно — слоя утеплителя. Буквенное обозначение в формулах – δ, считается в метрах.
  2. Узнайте из справочных таблиц коэффициенты теплопроводности конструктивных материалов λ, единицы измерения — Вт/(мºС).
  3. Поочередно подставьте найденные величины в формулу:
  4. Определите R для каждого слоя стены по отдельности, результаты сложите, после чего используйте в первой формуле.

Расчёт тепловой нагрузки ГВС

Общая тепловая нагрузка для оборудованной системы бытового горячего водоснабжения в течение года определяется по следующей формуле:

Имя

Параметр

Поправочный коэффициент для тепловых потерь от трубопроводных систем горячего водоснабжения

Температура холодной воды (типичная — 5)

Количество дней без горячей воды

Количество дней в течение отопительного сезона со среднесуточной температурой наружного воздуха ниже 8°C

Поправочный коэффициент для снижения температуры горячей воды в зданиях в летний период: 0,9 для жилых зданий и 1 для других зданий

Температура холодной воды в летний период (для открытого водоснабжения поправочный коэффициент равен 15).

Следует иметь в виду, что среднечасовая тепловая нагрузка для производства горячей воды в зданиях должна рассчитываться не только для отопительного периода зимой, но и для неотопительного периода в летние месяцы. Однако следует иметь в виду, что если окажется, что оптимизация энергозатрат не является приоритетом при проектировании системы отопления, на практике можно использовать менее точные и более простые для понимания методы расчета.

Читайте также:

При проектировании систем отопления для всех типов зданий необходимо произвести соответствующие расчеты, а затем разработать грамотный проект отопительного контура. На этом этапе особое внимание следует уделить расчету отопительной нагрузки. Важно применять комплексный подход и учитывать все факторы, влияющие на производительность системы.

1 Важность параметра

Отопительная нагрузка используется для определения того, сколько тепловой энергии необходимо для обогрева конкретного помещения, а также всего здания. Основной переменной здесь является мощность всего отопительного оборудования, которое будет использоваться в системе. Кроме того, необходимо учитывать теплопотери дома.

Идеальной является ситуация, когда мощность отопительного контура не только компенсирует все потери тепла в здании, но и обеспечивает комфортные условия проживания. Для правильного расчета удельной тепловой нагрузки необходимо учитывать все факторы, влияющие на этот параметр:

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

Оптимальная система отопления может быть спроектирована только с учетом этих факторов. Единицей измерения может быть Гкал/час или кВтч.

‘>Расчет отопительной нагрузкиОбщие особенности расчета отопительной нагрузки для здания

Перед началом расчета отопительной нагрузки на основе агрегированных данных необходимо определить рекомендуемые температурные условия для жилого дома. Это делается с учетом гигиенических норм и спецификации 2.1.2.2645-10. На основании данных, указанных в этом нормативном документе, для каждого помещения должен быть обеспечен оптимальный температурный режим для работы системы отопления.

Схема расположения радиаторов отопления

Схема расположения радиаторов отопления. Расчет максимальной тепловой нагрузки

Технические данные радиаторов PURMO Plan Ventil Compact FCV 22
Температура охлаждающей жидкости, макс С 110
Избыточное давление, макс. МПа (г/кв. см) 1,0
Высота H, мм 300
Длина L, мм 700, 1200, 1300
Номинальная тепловая мощность при Тгр. 75/65/20°C, Вт 656, 1124, 1312

Температура системы отопления составляет 95/70/18.

Для определения фактической тепловой мощности системы определяется поправочный коэффициент K для каждого радиатора, установленного в каждом помещении заданной функции следующим образом

Где: Tголова.n— номинальный температурный напор, принятый производителем для определения тепловой эффективности нагревателя при номинальных условиях,

Тhead.f— фактический температурный напор, ºC:

Где: tвх, tс сайтатемпература на входе и выходе нагревателя, tв, -температура теплоносителя на выходе из нагревателя, теат.в— внутренняя температура расчетного воздуха, ºC,

Значение температурного напора и коэффициент K рассчитываются с учетом температуры на входе и выходе из нагревателя:

Тепловая мощность панельного нагревателя при заданной температуре в системе отопления,

где: QS— номинальная тепловая мощность стального панельного радиатора в единой системе отопления в системе отопления, где тепловая мощность стального панельного радиатора — номинальная тепловая мощность стального панельного радиатора в единой системе отопления,

Стальной панельный радиатор PURMO Plan Valve Compac FCV 22:

Q = (QS— К) -n= (656 — 1,29) -2 = 1692,48 (Вт) — 0,863 = 1460,61 (Ккал/ч)

Q = (QS— K) -n= (1124 — 1,29) -1 = 1449,96 (Вт) — 0,863 = 1251,32 (Ккал/ч)

Q = (QS— K) -n= (1312 — 1,29) -2 = 3384,96 (Вт) — 0,863 = 2921,22 (Ккал/ч)

где: n — количество радиаторов PURMO Plan Ventil Compact FCV 22, шт.

Общая тепловая нагрузка панельных радиаторов:

Qр.от.= 1460,61 + 1251,32 + 2921,22 = 5633,15 Ккал/ч.

Максимальный часовой расход тепла в трубах

Кривые для определения теплопередачи вертикальных гладких труб диаметром 1 м с различными диаметрами
Трубы DN 20 ttr.= + 82,5 o C tв= + 18 o C
Кривые для определения теплопередачи 1м вертикальных гладких труб различных диаметров
Справочник проектировщика «Санитарно-техническое оборудование помещений» (И.Г. Староверов, 1975), стр. 56, рис. 12.2

Максимальный часовой расход на отопление

Qomax= Qr.ot. + Qтр.= 5633,15 + 42,98 = 5676,13 ккал/ч (0,00567613 Гкал/ч).

QoГод = Qomax´ ((ti– tm)/(ti– tо))’ 24′ Zo‘ 1 0-6 = 5676,13 ‘ (18 +3,1)/(18 +28) ‘ 24 ‘ 214 ‘ 1 0-6= = 13,3722 Гкал/год, где:

tm= -3,1°C — средняя температура наружного воздуха за расчетный период,

ti= 18°C — расчетная температура внутреннего воздуха в помещениях,

tо= -28°C — расчетная температура наружного воздуха,

24 часа — это время работы системы отопления в сутки,

Zo= 214 дней — это время работы системы отопления в течение расчетного периода.

Расчет тепловой нагрузки на горячее водоснабжение

Вероятность действия санитарно-технических приборов.

P = (q hhr,ux U) / (q hx N x 3600) = (1,7 x 4) / (0,2 x 2 x 3600) = 0,00472,

U = 4 человека — количество работников,

q h= 0,2 л/сек,

N = 2 — количество санузлов с горячей водой.

Вероятность использования санитарно-технических приборов.

Phr= (3600 x P x q h) / q h0,hr= (3600 x 0,00472 x 0,2) / 200 = 0,016992,

где: q h0,hr= 200;

Phr<0,1

аhr= 0,207

Средний часовой расход воды.

qt= q hux U/ 1000 x T = 10,2 x 4/ 1000 x 24 = 0,0017 м3 /ч

где: q hu= 10,2 л/ч

Максимальный часовой расход воды.

qhr= 0,005 x q h0,hrx ahr= 0,005 x 200 x 0,207 = 0,207 м 3 /час

Тепловой поток.

(a) В течение среднего часа

Q hT= 1,16 x q hTx (65 — t c ) + Q ht = 1,16 x 0,0017 x (65 — 5) + 0,017748 = 0,136068 кВтч x 859,8 = 116,9913 ккал/ч (0,0001169913 Гкал/ч)

(b) в течение часа максимального потребления

Q hhr= 1,16 x q hhrx (65 — t c ) + Q ht = 1,16 x 0,207 x (65 — 5) + 2,16108= 16,56828 кВтч x 859,8 = 14245,407 ккал/ч (0,014245407 Гкал/ч)

QhГод = gumh ‘ m ‘ c ‘ r ‘ (65 — tсз )’ Zз‘ (1+ Kт.п) ‘ 1 0-6 = 10,2 ‘ 4 ‘ 4 ‘ 1 ‘ 1 ‘ 1 ‘ (65 — 5) ‘ 365 ‘ (1 + 0,3) ‘ 1 0-6 = 1,16158 Гкал/ч

где: gumh = 10,2 л/день

Объем расширительного бака

Это один из параметров, который необходимо рассчитать для автономной системы отопления. Расширительный сосуд должен быть способен поглощать избыток теплоносителя при температурном расширении. Платой за недостаточное количество является постоянное срабатывание предохранительного клапана.

Но: слишком большой бак не имеет негативных последствий.

При простейшем расчете резервуар устанавливается на уровне 10% от общего количества теплоносителя в контуре. Как узнать, сколько терможидкости нужно использовать?

Вот несколько простых решений:

  • Система заполняется водой, после чего та сливается в любую мерную посуду.
  • Кроме того, в сбалансированной системе объем теплоносителя в литрах примерно равен 13-кратной мощности котла в киловаттах.

Мощность котла должна соответствовать количеству теплоносителя.

Мощность котла должна соответствовать количеству теплоносителя.

Более сложная (но более точная) формула для расчета бака выглядит следующим образом:

  • V – искомый объем бака в литрах.
  • Vt – объем теплоносителя в литрах.
  • Е – коэффициент расширения теплоносителя при максимальной рабочей температуре контура.
  • D – коэффициент эффективности бака.

Опять же, некоторые параметры необходимо прокомментировать.

Коэффициент расширения воды, которая чаще всего служит теплоносителем при нагревании от начальной температуры +10 °C, можно взять из следующей таблицы:

Нагрев, °C Коэффициент расширения, %.
30 0,75
40 1,18
50 1,68
60 2,25
70 2,89
80 3,58
90 4,34
100 5,16

Полезно: Водно-гликолевые смеси, используемые в качестве антифриза для отопительных контуров, при нагревании расширяются немного больше. Разница составляет до 0,45% при нагревании 30%-ного раствора гликоля до 100 градусов.

На фото - антифриз для системы отопления.

На рисунке изображен антифриз для системы отопления.

Эффективность расширительного бака рассчитывается по следующей формуле: D = (Pv — Ps) / (Pv + 1).

  • Pv – максимально допустимое рабочее давление в контуре. На него выставляется срабатывание предохранительного клапана. Как правило, оно выбирается равным 2,5 атмосферы.
  • Ps – давление зарядки бака. Оно обычно соответствует высоте водяного столба в контуре над баком. Скажем, в системе отопления, где верх радиаторов на втором этаже возвышается над баком, смонтированным в подвале, на 5 метров, бак заряжается давлением в 0,5 атмосферы (что соответствует пятиметровому напору).

Давайте рассчитаем емкость для следующих условий на примере наших рук:

Насос

Как определить оптимальную высоту и оптимальную производительность насоса?

Голова — это просто. Его минимальное значение в 2 метра (0,2 кгс/см2) достаточно для любой разумной длины цепи.

Примечание: Система отопления в многоквартирном доме эксплуатируется при перепаде высот ровно в два метра.

Перепад между смесью (справа вверху) и обраткой (внизу) регистрируется не всяким манометром.

Разница между смесью (вверху справа) и возвратом (внизу справа) не определяется никакими измерительными приборами.

Мощность может быть рассчитана по простейшей схеме: Общий объем контура должен быть повернут три раза в час. Поэтому для 400 литров жидкости, упомянутых выше, минимальная производительность циркуляционного насоса должна составлять 0,4*3=1,2 м3 /ч на рабочей высоте.

Для отдельных участков контура, которые питаются от собственного насоса, производительность можно рассчитать по формуле G=Q/(1.163*Dt).

  • G – заветное значение производительности в кубометрах в час.
  • Q – тепловая мощность участка системы отопления в киловаттах.
  • 1,163 – константа, средняя теплоемкость воды.
  • Dt – разница температур между подающим и обратным трубопроводами в градусах по шкале Цельсия.

Примечание: В автономных системах это значение обычно указывается как 20 градусов.

Таким образом, для контура с тепловой мощностью 5 киловатт при дельте 20 градусов между подачей и обраткой необходим насос с производительностью не менее 5/(1,163*20)=0,214 м3/час.

Параметры насоса обычно указываются в его маркировке.

Размеры насоса обычно указаны на этикетке насоса.

Диаметр труб

Как найти оптимальный диаметр патрубка в цепи с известной теплоемкостью?

Вам поможет формула D=354*(0,86*Q/Dt)/v.

  • D – внутренний диаметр трубы в сантиметрах.
  • Q – тепловая мощность контура в киловаттах.
  • Dt – дельта температур между подачей и обратным трубопроводом. Напомним, что типичное значение Dt для автономной отопительной системы – 20 С.
  • v – скорость потока. Диапазон ее значений – от 0,6 до 1,5 м/с. При более низкой скорости растет разница температур между первыми и последними радиаторами в контуре; при более высокой – становятся заметными гидравлические шумы.

Давайте рассчитаем минимальный диаметр для пресловутого отопительного контура мощностью 5 кВт при скорости движения трубы 1 м/с.

D=354*(0,86*5/20)/1=4,04 мм. На практике это означает, что вы можете выбрать самый маленький размер труб и не беспокоиться о медленной циркуляции в трубах.

Помните, что мы рассчитали внутренний диаметр. Пластиковые трубы имеют наружный диаметр.

Оцените статью
Build Make