Прежде чем приступать к детальному расчету отопительной нагрузки, необходимо произвести предварительные расчеты по определению коэффициента теплопередачи для наружных стен, окон, первого этажа и чердака, принимая во внимание специфику конструкции каждого элемента. Для этого используются определенные характеристики здания.
Тепловой расчёт системы отопления: как грамотно сделать расчет нагрузки на систему
Планирование, а также тепловой расчет системы отопления — это обязательные этапы для эффективного регулирования температуры в вашем доме. Основная цель таких расчетов заключается в том, чтобы выявить оптимальные параметры для котла и радиаторной системы, что обеспечит комфортные условия в помещениях.
Хотя может показаться, что тепловыми расчетами могут заниматься только специалисты-инженеры, на самом деле это не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Если вы знаете нужный алгоритм действий, вы сможете осуществить необходимые вычисления самостоятельно, что поможет вам избежать необходимости обращаться за помощью к профессионалам.
В данной статье подробно описывается процедура, по которой следует производить тепловой расчет, приводятся все необходимые формулы, а также предоставляется пример расчета для частного дома. Это сделает процесс более понятным и доступным.
- Общая структура теплового расчёта отопления
- Нормы температурных режимов для различных помещений
- Расчет теплопотерь в доме
- Определение мощности котла
- Особенности подбора радиаторов отопления
- Гидравлический расчет системы водоснабжения
- Практический пример теплового расчета
- Заключение и полезное видео по теме
Тепловой расчёт отопления: общий порядок
Классический тепловой расчет для систем отопления представляет собой технический документ, который включает в себя стандартизированные пошаговые методы расчета.
Прежде всего, перед изучением этих методов необходимо ознакомиться с концепцией системы отопления в целом. Правильные расчеты и определение размеров отдельных отопительных контуров играют ключевую роль в выборе оборудования, способного обогреть дом с заданной площадью.
Расчеты производятся с учетом самого холодного месяца года, то есть того времени, когда на систему отопления приходится максимальная нагрузка.
В расчеты также включаются теплопотери через окна, двери и вентиляционные системы, которые соединены с улицей. Это важный аспект, который необходимо учитывать, чтобы обеспечить эффективную работу системы в условиях зимних температур.
Кроме того, нужно принимать во внимание теплотехнические характеристики строительных элементов, которые также отвечают за аккумулирование тепла. Автономная система отопления в частном доме должна эффективно справляться с нагревом воздуха, который попадает через вентиляционные окна и открытые двери.
Котел в автономной системе отопления должен быть способен восполнить теплопотери, при этом его мощность должна быть достаточной для поддержания температурного режима +20 ºC внутри жилых помещений.
После того как будет установлена оптимальная мощность котла, важно подобрать агрегат с точки зрения его КПД и экономичности в ходе эксплуатации.
Для систем с принудительной циркуляцией теплоносителя также проводятся гидравлические расчеты для выбора подходящего насоса и оптимального диаметра труб.
В системах отопления, работающих под давлением, теплопередача осуществляется за счет принудительного потока, что может приводить к нежелательным потерям тепла в помещениях.
К основным задачам по расчету и проектированию системы отопления относятся:
- точное определение тепловых потерь в помещениях;
- определение количества и режимов использования теплоносителя;
- подбор элементов для генерации, перемещения и передачи тепла с максимальной точностью.
На начальном этапе проектирования системы отопления важно собрать данные о помещении или здании, в которых будет использована система. После этого необходимо произвести расчеты тепловых характеристик системы и проанализировать результаты численных вычислений.
На основании полученных данных будет производиться выбор компонентов системы отопления, что подразумевает их последующую покупку, установку и ввод в эксплуатацию.
Система отопления — это многогранный механизм, который обеспечивает комфортные температурные условия в помещениях и жилых зданиях. Она является важным элементом, интегрированным в сеть электроснабжения современного жилья.
Метод теплового расчета, описанный выше, позволяет получить точные значения, характеризующие систему отопления, что обеспечивает надежность и безопасность в дальнейшем использовании.
В результате проведения теплового расчета можно выделить следующие ключевые параметры:
- объем тепловых потерь и мощность котла;
- количество и тип радиаторов в каждом помещении;
- гидравлические параметры трубопровода;
- объем и скорость теплоносителя, а также производительность теплового насоса.
Тепловой расчет — это не просто теоретическая работа, а практический результат, который должен приниматься во внимание при выборе компонентов системы отопления для оптимизации ее эффективности.
Нормы температурных режимов помещений
Перед проведением любых расчетов системы отопления важно знать диапазон температур, который требуется для создания комфортных условий в помещении. Стандартные характеристики температурных режимов должны быть доступны, чтобы впоследствии их можно было использовать в формулах или как ориентиры.
Использование этих стандартных параметров надежно гарантирует стабильность как динамических, так и статических характеристик системы отопления.
Существуют принятые стандартные температурные режимы для жилых и нежилых помещений, которые определены в соответствующих ГОСТах. Такими стандартами являются допустимые температуры внутри помещений в зависимости от их назначения — для обеспечения комфорта и безопасности пользователей.
Один из ключевых параметров для систем отопления — это температура в помещении, которая должна быть стабильной в любое время года, независимо от внешних условий.
Согласно санитарным нормам, разница температур между летом и зимой также должна быть учтена. В летний период функцию поддержания температуры в помещениях берет на себя система кондиционирования, об особенностях работы которой тоже необходимо знать.
Зимой, как уже упоминалось, поддержание нужной температуры осуществляется системой отопления, поэтому важно рассмотреть допустимые диапазоны температур для зимнего времени. В большинстве нормативных документов описаны следующие комфортные температурные условия для офисов и жилых помещений:
Для нежилых офисов площадью до 100 м² :
- оптимальная температура воздуха — 22-24°С;
- допустимое колебание температуры — 1°С.
Для офисов площадью более 100 м² диапазон температур устанавливается от 21 до 23°C. Для коммерческих помещений могут быть установлены другие температурные диапазоны, зависящие от норм охраны труда и специфических условий работы.
Каждый человек имеет собственные представления о комфорте, поэтому некоторые предпочитают более теплую обстановку, тогда как другие чувствуют себя лучше в прохладном помещении. Таким образом, температурные предпочтения являются сугубо индивидуальными.
Тем не менее, для квартир, частных домов и загородных дач применяются установленные рекомендованные диапазоны температур, адаптированные под потребности жильцов. Однако для разных зон и помещений установлены разные норматива:
- жилая комната, включая детское помещение: 20-22°C с допустимым отклонением ±2°C;
- кухня, туалет: 19-21°C с допустимым отклонением ±2°C;
- ванная комната, душевая, бассейн: 24-26°C с допустимым отклонением ±1°C;
- коридоры, прихожие, лестничные клетки, кладовые: 16-18°C с допустимым отклонением +3°C.
Существуют и другие основные параметры, которые влияют на тепловые условия в помещениях и которые следует учитывать при проектировании системы отопления: влажность воздуха (40-60%), концентрация кислорода и углекислого газа в воздухе (оптимально 250:1), скорость движения воздуха (0,13-0,25 м/с) и так далее.
Зачем нужно знать этот параметр
Чтобы правильно рассчитать отопительную нагрузку, необходимо уделить внимание определению оптимального количества тепловой энергии, необходимого для обогрева каждого отдельного помещения и всего здания в целом. При этом важнейшими переменными являются эффективность функционирования всей системы отопления, включая котел, радиаторы и трубопроводы. Параллельно учитываются теплопотери, происходящие в самом здании.
В идеале мощность системы отопления должна полностью компенсировать все теплопотери, создавая комфортный температурный уровень воздуха в помещениях. Поэтому перед началом расчета годовой отопительной нагрузки важно выяснить самые значимые факторы, влияющие на нее:
- особенности конструктивных элементов здания. К наружным стенам, окнам, дверям и вентиляционным системам необходимо отнестись с вниманием, так как они оказывают существенное влияние на уровень тепловых потерь;
- размеры и площадь дома. Чем больше площадь помещения, тем больше тепловой мощности потребуется для обогрева. Немаловажными факторами являются не только общий объем каждого помещения, но и площадь наружных конструкций и окон;
- климатические условия региона размещения. При легких снижениях температуры на улице для компенсации тепловых потерь потребуется меньший объем энергии, в то время как максимальная часовая нагрузка на отопление будет напрямую зависеть от резких температурных колебаний в определенный период и средних температур, характерных для отопительного сезона.
С учетом всех этих факторов можно провести оптимальный тепловой расчет системы отопления. В общем, отопительная нагрузка необходима для снижения потребления энергии и обеспечения оптимального уровня обогрева в помещениях дома.
Для расчета оптимальной отопительной нагрузки по смете необходимо точно знать объем здания. Следует отметить, что этот метод разрабатывался преимущественно для крупных объектов, поэтому точность расчетов может быть значительно ниже.
Выбор методики расчета
Перед тем как проводить любое оценочное или более детальное вычисление отопительной нагрузки, важно знать рекомендованные температурные условия для жилого дома.
При проведении расчетов отопительной нагрузки необходимо ориентироваться на данные СанПиН 2.1.2.2645-10. Используя таблицы из данного документа, следует определить оптимальную рабочую температуру для каждой комнаты в доме.
Методы, применяемые для расчета часовой нагрузки на отопление, могут различаться по своей точности. В некоторых случаях имеет смысл проводить более сложные вычисления и разрабатывать алгоритмы, приводящие к минимальной погрешности. Если же оптимизация энергопотреблений не является приоритетным направлением при проектировании системы отопления, можно использовать менее точные методы.
При расчете часовой нагрузки на отопление следует принимать во внимание суточные колебания температуры наружного воздуха. Для повышения точности расчетов важно знать технические характеристики самого здания.
Простые способы вычисления тепловой нагрузки
Каждый расчет отопительной нагрузки является необходимым инструментом для оптимизации работы и параметров системы отопления, а также для улучшения теплоизоляционных свойств жилых помещений. Это позволяет подобрать конкретные решения для изменения тепловой нагрузки системы отопления. Существуют некоторые простые методики, с помощью которых можно произвести расчет тепловой нагрузки.
Зависимость мощности отопления от площади
Для жилого помещения с типичными размерами комнат, высокими потолками и хорошей теплоизоляцией можно применить известное соотношение между площадью комнаты и необходимой тепловой мощностью. В данном случае на каждые 10 м² площади должно поддерживаться 1 кВт тепла. К полученному значению следует применять поправочный коэффициент, учитывающий климатические условия. Например, дом, расположенный в Московской области с общей площадью 150 м², будет иметь следующую расчетную часовую тепловую нагрузку:
150 м² / 10 м² = 15 кВт.
Однако стоит отметить, что основной недостаток этого метода заключается в его высокой погрешности. При расчете не учитываются экстремальные погодные условия и особенности здания, такие как термическое сопротивление стен и окон. Поэтому применять этот метод на практике не рекомендуется.
Укрупненный расчет тепловой нагрузки здания
Расширенный расчет отопительной нагрузки позволяет получить более точные данные. Этот метод ранее использовался для предварительных оценок параметра, когда не имелось возможности определить точные характеристики здания. Общая формула для определения тепловой нагрузки для системы отопления выглядит следующим образом:
Q = q° * a * Vn * (Tvn — Tnro),
где:
- q° — удельная тепловая мощность здания, значение которой можно взять из соответствующей таблицы;
- a — поправочный коэффициент, как уже упоминалось ранее;
- Vn — внешний объем здания, измеряемый в м³;
- Tvn — оптимальная температура внутри помещения;
- Tnro — температура наружного воздуха.
В качестве примера проведем расчет максимальной часовой нагрузки на отопление для двухэтажного дома, объём наружных стен которого составляет 480 м³ (площадь 160 м²). В данном случае оценочная тепловая мощность составляет 0,49 Вт/м³*С. Поправочный коэффициент α = 1 (для региона Москвы). Оптимальная температура внутри жилища (Tвн ) равна +22°C, а температура наружного воздуха находится на уровне -15°C. Используя вышеуказанную формулу, определим часовую нагрузку на отопление:
Q = 0,49 * 1 * 480 * (22 — (-15)) = 9,408 кВт.
При сравнении с предыдущим вариантом расчет показывает меньшие данные, однако теперь учитываются важные параметры, такие как температура внутри и снаружи помещения, а также общий объем здания. Обычно аналогичные вычисления можно провести для каждой отдельной комнаты. Метод, основанный на суммарных показателях, дает возможность определить оптимальную мощность каждого радиатора для конкретного помещения. Для более точных расчетов необходимо учитывать средние температуры, характерные для данной местности.
Данный метод позволяет произвести расчет часовой тепловой нагрузки для системы отопления. Однако полученный результат не всегда отражает оптимальные теплопотери в здании.
Сколько тепла в кВт вам требуется для обогрева дома — проверяем на калькуляторе!
Если вы стремитесь максимально сэкономить в той или иной области своей жизни, вам важно знать, на что и в каких количествах вы тратите деньги. Одной из самых чувствительных статей расходов в домашнем бюджете являются счета за электроэнергию. В то время как по вопросам трат на электроэнергию ситуация относительно понятна, определение расходов на отопление может показаться более сложным.
Перед тем как выбрать систему отопления, необходимо точно знать, сколько тепла нужно для обогрева вашего дома в зимний период. Так, в первую очередь, важно получить четкие цифры, выраженные в киловаттах.
Сейчас мы именно этим и займемся.
Немного общей информации – что такое требуемое количество тепла?
Вкратце, основной смысл этого параметра заключается в следующем: современному человеку для комфортной жизни необходимо создать определенный микроклимат, где одним из важнейших показателей является температура воздуха в помещениях. Хотя «тепловые привычки» у каждого различны, можно с определенной уверенностью сказать, что «зона температурного комфорта» располагается в пределах от 18 до 23 градусов.
Однако, когда на улице наблюдаются отрицательные температуры, естественные термодинамические процессы тяготеют к снижению температуры внутри помещения, и тепло начинает утекать наружу. Потери тепла — это совершенно нормальное физическое явление. Система изоляции вашего дома предназначена, прежде всего, для минимизации этих потерь, но невозможно полностью исключить их. Следовательно, система отопления должна компенсировать эти потери, чтобы обеспечить нужный температурный режим.
Как определить их количественно?
Простейший способ снижения необходимой мощности для обогрева заключается в использовании правила, согласно которому для каждого квадратного метра площади требуется около 100 ватт тепла, или 1 кВт на 10 м².
Однако, не имея специальных знаний, вы можете справедливо задаться вопросом, как это «уравнение» учитывает специфику конкретных домов, расположение зданий на пространстве и климатические условия региона. Поэтому лучше всего использовать более детальный метод расчета, который учитывает большинство различных факторов. Такой алгоритм представлен в нашем калькуляторе.
Важно помнить: расчеты проводятся отдельно для каждого отапливаемого помещения в доме или квартире, после чего можно суммировать результаты и получить общее количество тепловой энергии, необходимое для отопления. Самый простой способ сделать это — это создать небольшую таблицу со всеми помещениями, а также данными, важными для расчетов. Если у вас есть план вашего дома, расчет пройдет быстро и легко.
Не стоит пугаться, если итоговая сумма окажется большой; не забудьте правильно интерпретировать полученные значения. Они отражают объем тепла, необходимый для компенсации теплопотерь в условиях зимних холодов. То есть, расчет производится исходя из предположения, что температура в помещении составит +20℃ при самых низких температурных условиях, характерных для вашего региона. Другими словами, в зимний пик холодов в вашем доме будет тепло.
Тем не менее, очень холодная погода обычно имеет временные пределы. Это значит, что система отопления чаще всего работает с меньшей мощностью, отсутствие избыточной нагрузки — это нормально. Фактически, резерв мощности системы отопления уже достаточно велик.
Ниже приведен калькулятор, а под ним — краткая инструкция по его использованию.
Калькулятор расчета необходимой тепловой мощности для отопления помещений
Пояснения по проведению расчетов
Вводим данные по одному из полей калькулятора.
- Первое, что нужно сделать, это указать климатические условия – минимальную температуру, которая наблюдается в вашем регионе в самую холодную декаду зимы. Естественно, речь идет о среднем показателе для конкретной климатической зоны, а не о каких-то рекордах за всю существующую историю.
Это поле остается неизменным, даже если вы делаете расчет для всех комнат в доме. В других областях могут быть небольшие отклонения.
- Следующий этап — заполнение двух полей с указанием площади помещения и высоты потолков (выбор из предложенного списка).
- После этого необходимо указать положение двери:
— Количество внешних стен — тех, что соприкасаются с улицей (выбор от 0 до 3 из списка).
— Положение внешней стенки на стороны света. Так, некоторые стены чаще всего получают солнечное тепло, в отличие от северной стены, которая никогда не находится под солнечными лучами.
Главный редактор сайта Stroyday.ru. Инженер.
— Если в районе расположения дома преобладает зимний ветер, это также имеет значение. Укажите, находится ли наружная стена под воздействием ветра, или же наоборот, в его защитной зоне. Если нет данных, выбирайте значение по умолчанию, и программа произведёт расчет для самых неблагоприятных условий.
— Необходимо указать уровень теплоизоляции стен. Выбор осуществляется из трех предложенных вариантов. Важно отметить, что в доме с неутепленными стенами запуск отопления – нецелесообразно.
— Два аналогичных поля спрашивают о том, что находится «вертикально» рядом с помещением, то есть, что выше и что ниже. Это позволяет более точно оценить потери тепла через полы и потолки.
- В следующей группе вы должны указать информацию об окнах в комнате. Важны как их количество, так и размеры, тип, в том числе особенности стеклопакетов. На основе этих данных программа вычислит поправочный коэффициент к итоговым расчетам.
- Также важно учитывать влияние наличия дверей, ведущих на улицу, в балкон, холодный подъезд и т.п. Если дверями пользуются часто, их открытие приведет к притоку холодного воздуха. Соответственно, это требует возмещения в виде дополнительной тепловой мощности.
Когда все данные уже введены, пользователю остается лишь нажать на кнопку. В результате вы мгновенно получите нужное значение тепловой мощности для данного помещения.
Как упоминалось выше, сумма всех значений итоге даст итоговый результат для всего дома (или квартиры), выраженный в киловаттах.
С учетом этого значения можно даже выбрать котел, сопоставляя его с нужными характеристиками. Это общая величина, необходимая при расчете реальных эксплуатационных затрат системы отопления.
Индивидуальные данные также будут полезны для подбора и расположения радиаторов либо для выбора подходящей модели электрического радиатора.
Считаем расход теплоты по квадратуре
Для грубой оценки отопительной нагрузки обычно используется простое правило: следует взять наружную площадь здания и умножить её на 100 ватт. Таким образом, потребление тепла для дачного домика площадью 100 м² составляет 10 000 Вт или 10 кВт, что позволяет подобрать котел с коэффициентом безопасности 1,2-1,3, в данном случае мощностью 12,5 кВт.
Однако мы рекомендуем применять более детализированные расчеты, учитывающие параметры помещения, количество окон, конфигурацию здания. Поэтому для высоты потолков до 3 м рекомендуется использовать следующую формулу:
Расчеты ведутся для каждого конкретного помещения, затем полученные результаты суммируются и умножаются на принятый в локальном нормативе коэффициент. Расшифровка формулы:
- Q — искомая величина нагрузки, Вт;
- Sпом — площадь комнаты, м²;
- q — удельная тепловая мощность, отнесенная к площади помещения, Вт/м²;
- k — коэффициент, учитывающий климатические условия региона.
Для справки. Если дом на одну семью расположен в умеренном климатическом поясе, коэффициент k принимает значение равное 1. В южных регионах k принимает значение 0.7, в то время как в северных — 1.5-2.
Грубая оценка общего обогрева площади может указывать на q = 100 Вт/м². Такой подход не учитывает особенности планировки и количество световых проемов. Коридор внутри дома теряет тепла меньше, чем угловая комната с аналогичными окнами. Мы предлагаем установить специфические значения удельного тепла q следующим образом:
- для помещений с одной внешней стеной и окном (или дверью) q = 100 Вт/м²;
- для угловых комнат с одним световым проемом q = 120 Вт/м²;
- для угловых комнат с двумя световыми проемами q = 130 Вт/м².
Как выбрать правильное значение q, наглядно показано на плане здания. 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 = 10,935 кВт.
В результате откорректированные расчеты дают другой итог — фактически для отопления дома площадью 100 м² потребуется на 1 кВт больше тепловой энергии. Эта величина учитывает дополнительные потери тепла из-за нагрева наружного воздуха, который проникает в дом через проемы и стены (инфильтрация).
Вычисление тепловой нагрузки по объему комнат
Если расстояние между полом и потолком составляет 3 метра и более, предыдущее правило использовать нельзя — результаты будут грешить большой погрешностью. В этих случаях отопительная нагрузка рассчитывается через удельное потребление тепла на 1 м³ объема помещения.
Формула и алгоритм расчета остаются прежними, только параметр площади S заменяется на объем V:
Следовательно, для удельного потребления q, которое относится к объему помещения, используются другие значения:
- для комнаты с одной внешней стеной и окном— 35 Вт/м³;
- для углового помещения с одним окном — 40 Вт/м³;
- то же, с двумя проемами — 45 Вт/м³.
Примечание. Повышающие и понижающие коэффициенты k подставляются в данный расчет без изменений.
Итак, давайте попробуем определить нагрузку на отопление на примере дачного домика с высотой потолков 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 = 11,182 кВт.
Видно, что необходимая мощность отопления увеличилась на 200 Вт по сравнению с предыдущими расчетами. Если предположить, что высота помещения составляет 2,7-2,8 м и произвести расчет по объему, результаты будут сходны. Такой метод позволяет достаточно точно определять общее количество теплопотерь в помещениях любой высоты.
Расчетный алгоритм согласно СНиП
Данный подход является одним из самых точных из существующих. Если следовать предложенным инструкциям и выполнить расчет правильно, вы можете быть уверены в точности результата и быть уверенными в правильности выбора системы отопления. Алгоритм расчета выглядит следующим образом:
- Измерить площади внешних стен, пола и перекрытий отдельно для каждого помещения. Следует также определить площади окон и дверных проемов.
- Рассчитать тепловые потери через все наружные ограждения.
- Узнать расходов тепловой энергии, который расходуется на подогрев вентиляционного (инфильтрационного) воздуха.
- Суммировать результаты и получить реальный показатель тепловой нагрузки.
Важно учитывать, что для двухэтажного здания внутренняя крыша не учитывается, так как она не соприкасается с атмосферной средой.
Определение теплопотерь является относительно простой задачей: нужно выяснить, сколько энергии теряется через строительные конструкции, потому что окна, стены и полы сделаны из разных материалов. При вычислении площади наружных стен необходимо вычесть площадь остекления — так как оно пропускает больше тепла, это значение исчисляется отдельно.
При измерении ширины помещений добавьте половину толщины внутренней перегородки и примите наружный угол, как это показано на диаграмме. Это обеспечит корректное вычисление общей площади внешней конструкции, которая теряет тепло по всей своей поверхности.
Определяем теплопотери стен и крыши
Формула для вычисления теплового потока через отдельную конструкцию (стена) выглядит следующим образом:
- теплопотери через одно ограждение обозначаются как Qi, Вт;
- A — площадь стенки в пределах одного помещения, м²;
- tв — комфортная температура внутри комнаты, как правило, это +22 °С;
- tн — минимальная температура уличного воздуха, фиксируемая на протяжении 5 самых холодных зимних дней (сначала следует определить реальное значение для вашей местности);
- R — сопротивление конструкции к передаче тепла, м²°С/Вт.
В приведенном выше списке присутствует единственный неопределенный параметр — R, его значение зависит от используемых материалов и толщины ограждений. Для расчета сопротивления теплопередаче выполните следующие шаги:
- Определите толщину несущей части стены и отдельно — утеплителя. Для этого используется обозначение δ, которое измеряется в метрах.
- Выясните из справочников коэффициенты теплопроводности для конструктивных материалов λ, единица измерения — Вт/(мºС).
- Поочередно подставьте все найденные значения в формулу:
- Определите R для каждого слоя конструкции отдельно, затем складываете результаты, после чего используете их в первоначальной формуле.
Расчёт тепловой нагрузки ГВС
Общая тепловая нагрузка для системы 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 отопительный сезон 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 учитывать, что среднечасовая тепловая нагрузка для производства горячей воды в зданиях должна рассчитываться не только осенью и зимой, но также и в летние месяцы. Однако важно, если вы не фокусируетесь на оптимизации энергозатрат при проектировании системы отопления, выбрать методы расчета более простые и менее трудные для понимания.
Читать также:
Программа проектирования для систем отопления включает все необходимые расчеты и дальнейшую разработку проекта для системы радиаторов. На этом этапе мониторинг тепловой нагрузки является важнейшим аспектом. Важно проводить комплексный анализ и учитывать все посторонние факторы, влияющие на эффективность системы.
1 Важность параметра
Отопительная нагрузка помогает понять, сколько тепловой энергии необходимо для поддержания комфортных температурных режимов в конкретном помещении, а также в целом в здании. Главной переменной здесь остается мощность всего отопительного оборудования, которое будет использовано в системе. Учитываются также теплопотери дома.
Идеальная система отопления создает условия, когда мощность отопительного контура полностью деидентифицирует теплопотеряшки, обеспечивая комфортные условия проживания. Для удачного расчета удельной тепловой нагрузки, необходимо принять во внимание все факторы, оказывающие влияние на этот параметр:
- Характеристики всех элементов конструкции постройки. Система вентиляции имеет существенное влияние на уровни энергоустойчивости.
- Общие размеры здания. Обязательно учитывайте объем всех помещений, а также площадь оконных конструкций и наружных стен.
- Климатическая зона является важным аспектом. Показатель максимальной часовой нагрузки определяется величиной колебаний температуры наружного воздуха.
Оптимальное решение для системы отопления можно спроектировать только с учетом всех этих факторов. Единицей измерения может быть как Гкал/ч, так и кВтч.
Расчет отопительной нагрузкиОбщие особенности расчета отопительной нагрузки для здания
Перед началом расчета отопительной нагрузки необходимо иметь данные о рекомендованных температурных условиях для жилого дома, принимая во внимание санитарные нормы и спецификации 2.1.2.2645-10. Исходя из этих данных, для каждого помещения в системе следует обеспечить оптимальный температурный режим.
Схема расположения радиаторов отопления
| 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,
Значения 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 |
 |
||
| 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 h0x N x 3600) = (1,7 x 4) / (0,2 x 2 x 3600) = 0,00472,
U = 4 человека — количество сотрудников,
q h0= 0,2 л/сек,
N = 2 — количество санузлов с горячей водой.
Вероятность использования санитарно-технических приборов.
Phr= (3600 x P x q h0) / 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 ключевых параметров, который необходимо рассчитать при проектировании автономной системы отопления. Расширительный бак должен быть способен компенсировать избыток теплоносителя при нагреве, иначе его недостаток приведет к постоянным срабатываниям предохранительного клапана.
Тем не менее, чрезмерные объемы расширительного бака не приводят к негативным последствиям.
При простом расчете резервуара предполагается, что его объем составляет 10% от общего объема теплоносителя в системе. Как же определить, сколько необходимо терможидкости?
Вот несколько простых методов:
- Система заполняется водой, после чего та сливается в любую мерную посуду для определения объема.
- Также в сбалансированной системе объем теплоносителя в литрах примерно равен 13-тикратной мощности котла в киловаттах.
Мощность котла и количество теплоносителя должны быть взаимосвязаны.
Более сложная (но более точная) формула для расчета объема 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.
Представленные параметры требуют пояснений.
Коэффициент расширения для воды, как более распространенного теплоносителя, при нагреве от +10 °C можно взять из специальной 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 |
Важно: Водно-гликолевые смеси, используемые в теплоносителях для отопительных контуров, при нагреве расширяются немного больше. Разница может достигать 0,45% для 30%-ного раствора гликоля при нагреве до 100 градусов.
На рисунке можно увидеть антифриз для систем отопления.
Эффективность расширительного бака рассчитывается следующим образом: D = (Pv — Ps) / (Pv + 1).
- Pv — максимально допустимое рабочее давление в контуре. Эта величина устанавливается на уровне срабатывания предохранительного клапана, ее чаще всего принимают равной 2,5 атмосферы.
- Ps — давление при зарядке бака. Оно, как правило, соответствует высоте водяного столба в системе над баком. К примеру, если в системе отопления высота радиаторов на втором этаже составляет 5 метров над баком, в таком случае давление в баке составит 0,5 атмосферы (что соответствует пяти метрам).
Давайте рассчитаем необходимый объем бака при следующих условиях на примере нашей ситуации:
Насос
Как определить оптимальную высоту и производительность насоса для системы?
Определение высоты насоса очень просто. Минимальное значение в 2 метра (0,2 кгс/см2) будет достаточно для любой разумной длины трубопровода.
Примечание: Для отопительных систем в многоквартирных домах перепад высоты функционирует ровно в два метра.
Мощность можно рассчитать по простой формуле: общий объем контракта должен обновляться три раза в час. Например, для 400 литров жидкости, упомянутых ранее, производительность циркуляционного насоса должна составлять 0,4*3=1,2 м3/ч на номинальной высоте.
Для участков контура, которые питаются от собственных насосов, произведем расчеты с помощью формулы G=Q/(1.163*Dt).
- G — это нужная производительность в кубометрах в час.
- Q — тепловая мощность контура в киловаттах.
- 1,163 — постоянная, равная средней теплоемкости воды.
- Dt — разница температур между подающим и обратным трубопроводами в градусах по шкале Цельсия.
Примечание: В автономных системах это значение обычно принимается равным 20 градусов.
Итак, для контура с тепловой мощностью 5 киловатт при дельте 20 градусов требуется насос с производительностью не менее 5/(1,163*20)=0,214 м3/ч.
Размеры насоса указываются его маркировкой.
Диаметр труб
Как подобрать оптимальный диаметр трубопровода для известной теплоемкости?
Для этого помогает следующее уравнение: D=354*(0,86*Q/Dt)/v.
- D — внутренний диаметр трубы в сантиметрах.
- Q — тепловая мощность контура в киловаттах.
- Dt — дельта температур между подающим и обратным трубопроводом (для автономной системы это значение обычно равно 20°C).
- v — скорость потока. Оптимальные значения колеблются от 0,6 до 1,5 м/с. При более низких скоростях усиливается разница температур между радиаторами, при более высоких — возникают гидравлические шумы.
Рассчитаем минимальный диаметр для упомянутого отопительного контура с мощностью 5 кВт и скоростью движения жидкости 1 м/с:
D=354*(0,86*5/20)/1=4,04 мм. Как правило, это означает, что вы можете смело использовать минимальный размер труб, не опасаясь медленной циркуляции в системе.
Помните, что мы определили внутренний диаметр. Учтите, что пластиковые трубы имеют внешний диаметр.
