Климатические зоны тоже важны
Не для кого ни секрет, что в разных климатических зонах имеется разная потребность в обогреве, поэтому при проектировании проекта необходимо учитывать и эти показатели.
Климатические зоны также имеют свои коэффициенты:
- средняя полоса России имеет коэффициент 1,00, поэтому он не используется;
- северные и восточные регионы: 1,6;
- южные полосы: 0,7-0,9 (учитываются минимальные и среднегодовые температуры в регионе).
Данный коэффициент необходимо умножить на общую тепловую мощность, а полученный результат разделить на теплоотдачу одной части.
Таким образом, расчет отопления по площади особых трудностей не представляет. Достаточно немного посидеть, разобраться и спокойно посчитать. С его помощью каждый владелец квартиры или дома может легко определить величину радиатора, который следует установить в комнате, кухне, ванной или в любом другом месте.
Если вы сомневаетесь в своих силах и знаниях — доверьте монтаж системы профессионалам. Лучше заплатить один раз профессионалам, чем сделать неправильно, демонтировать и повторно приступить к работе. Или же не сделать ничего вообще.
Определение потерь тепла через наружные ограждения
Для начала представим формулу из СНиП, по которой производится расчет тепловой энергии, теряемой через строительные конструкции, отделяющие внутреннее пространство дома от улицы:
Q = 1/R х (tв – tн) х S, где:
- Q – расход тепла, уходящего через конструкцию, Вт;
- R – сопротивление передаче тепла сквозь материал ограждения, м2ºС / Вт;
- S – площадь этой конструкции, м2;
- tв – температура, которая должна быть внутри дома, ºС;
- tн – средняя уличная температура за 5 самых холодных дней, ºС.
Площадь для каждого вида наружного ограждения вычисляется отдельно, для чего измеряются окна, двери, стены и полы с кровлей. Так делается, потому что они изготовлены из разных материалов различной толщины. Так что расчет придется делать отдельно для всех видов конструкций, а результаты потом просуммировать. Самую холодную уличную температуру в своем районе проживания вы наверняка знаете из практики. А вот параметр R придется рассчитать отдельно по формуле:
R = δ / λ, где:
- λ – коэффициент теплопроводности материала ограждения, Вт/(мºС);
- δ – толщина материала в метрах.
В качестве примера подсчитаем, сколько тепла потеряет 10 м2 кирпичной стены толщиной 250 мм (2 кирпича) при разнице температур снаружи и в доме 45 ºС:
R = 0.25 м / 0.44 Вт/(м · ºС) = 0.57 м2 ºС / Вт.
Q = 1/0.57 м2 ºС / Вт х 45 ºС х 10 м2 = 789 Вт или 0.79 кВт.
Если стена состоит из разных материалов (конструкционный материал плюс утеплитель), то их тоже надо считать отдельно по приведенным выше формулам, а результаты суммировать. Таким же образом просчитываются окна и кровля, а вот с полами дело обстоит иначе. Первым делом необходимо нарисовать план здания и разбить его на зоны шириной 2 м, как это сделано на рисунке:
Теперь следует вычислить площадь каждой зоны и поочередно подставить в главную формулу. Вместо параметра R нужно взять нормативные значения для зоны I, II, III и IV, указанные ниже в таблице. По окончании расчетов результаты складываем и получаем общие потери тепла через полы.
Как посчитать секции радиатора по объему помещения
При таком расчете учитывается не только площадь, но и высота потолков, ведь нагревать нужно весь воздух в помещении. Так что такой подход оправдан. И в этом случае методика аналогична. Определяем объем помещения, а затем по нормам узнаем, сколько нужно тепла на его обогрев:
- в панельном доме на обогрев кубометра воздуха требуется 41Вт;
- в кирпичном доме на м 3 — 34Вт.
Обогревать нужно весь объем воздуха в помещении потому правильнее считать количество радиаторов по объему
Рассчитаем все для того же помещения площадью 16м 2 и сравним результаты. Пусть высота потолков 2,7м. Объем: 16*2,7=43,2м 3 .
Дальше посчитаем для вариантов в панельном и кирпичном доме:
- В панельном доме. Требуемое на отопление тепло 43,2м 3 *41В=1771,2Вт. Если брать все те же секции мощностью 170Вт, получаем: 1771Вт/170Вт=10,418шт (11шт).
- В кирпичном доме. Тепла нужно 43,2м 3 *34Вт=1468,8Вт. Считаем радиаторы: 1468,8Вт/170Вт=8,64шт (9шт).
Как видно, разница получается довольно большая: 11шт и 9шт. Причем при расчете по площади получили среднее значение (если округлять в ту же сторону) — 10шт.
Пример расчета мощности батарей отопления
Возьмем помещение площадью 15 квадратных метров и с потолками высотой 3 метра.Объем воздуха, который предстоит нагреть в отопительной системе составит:
V=15×3=45 метров кубических
Далее считаем мощность, которая потребуется для обогрева помещения заданного объема. В нашем случае — 45 кубических метров. Для этого необходимо умножить объем помещения на мощность, необходимую для обогрева одного кубического метра воздуха в заданном регионе. Для Азии, Кавказа это 45 вт, для средней полосы 50 вт, для севера около 60 вт. В качестве примера возьмем мощность 45 вт и тогда получим:
45×45=2025 вт — мощность, необходимая для обогрева помещения с кубатурой 45 метров
Нормы теплоотдачи для отопления помещения
Согласно практике для отопления помещения с высотой потолка не превышающей 3 метра, одной наружной стеной и одним окном, достаточно 1 кВт тепла на каждые 10 квадратных метров площади.
Для более точного расчета теплоотдачи радиаторов отопления необходимо сделать поправку на климатическую зону, в которой находится дом: для северных районов для комфортного отопления 10 м2 помещения необходимо 1,4-1,6 кВт мощности; для южных районов – 0,8-0,9 кВт. Для Московской области поправки не нужны. Однако как для Подмосковья, так и для других регионов рекомендуется оставлять запас мощности в 15% (умножив расчетные значения на 1,15).
Существуют и более профессиональные методы оценки, описанные далее, но для грубой оценки и удобства вполне достаточно и этого способа. Радиаторы могут оказаться чуть более мощными, чем минимальная норма, однако при этом качество отопительной системы лишь возрастет: будет возможна более точная настройка температуры и низкотемпературный режим отопления.
Полная формула точного расчета
Подробная формула позволяет учесть все возможные варианты потери тепла и особенности помещения.
Q = 1000 Вт/м2*S*k1*k2*k3…*k10,
- где Q – показатель теплоотдачи;
- S – общая площадь помещения;
- k1-k10 – коэффициенты, учитывающие теплопотери и особенности установки радиаторов.
Показать значения коэффициентов k1-k10
k1 – к-во внешних стен в помещения (стен, граничащих с улицей):
- одна – k1=1,0;
- две – k1=1,2;
- три – k1-1,3.
k2 – ориентация помещения (солнечная или теневая сторона):
- север, северо-восток или восток – k2=1,1;
- юг, юго-запад или запад – k2=1,0.
k3 – коэффициент теплоизоляции стен помещения:
- простые, не утепленные стены – 1,17;
- кладка в 2 кирпича или легкое утепление – 1,0;
- высококачественная расчетная теплоизоляция – 0,85.
k4 – подробный учет климатических условий локации (уличная температура воздуха в самую холодную неделю зимы):
- -35°С и менее – 1,4;
- от -25°С до -34°С – 1,25;
- от -20°С до -24°С – 1,2;
- от -15°С до -19°С – 1,1;
- от -10°С до -14°С – 0,9;
- не холоднее, чем -10°С – 0,7.
k5 – коэффициент, учитывающий высоту потолка:
- до 2,7 м – 1,0;
- 2,8 — 3,0 м – 1,02;
- 3,1 — 3,9 м – 1,08;
- 4 м и более – 1,15.
k6 – коэффициент, учитывающий теплопотери потолка (что находится над потолком):
- холодное, неотапливаемое помещение/чердак – 1,0;
- утепленный чердак/мансарда – 0,9;
- отапливаемое жилое помещение – 0,8.
k7 – учет теплопотерь окон (тип и к-во стеклопакетов):
обычные (в том числе и деревянные) двойные окна – 1,17;
- окна с двойным стеклопакетом (2 воздушные камеры) – 1,0;
- двойной стеклопакет с аргоновым заполнением или тройной стеклопакет (3 воздушные камеры) – 0,85.
k8 – учет суммарной площади остекления (суммарная площадь окон : площадь помещения):
- менее 0,1 – k8 = 0,8;
- 0,11-0,2 – k8 = 0,9;
- 0,21-0,3 – k8 = 1,0;
- 0,31-0,4 – k8 = 1,05;
- 0,41-0,5 – k8 = 1,15.
k9 – учет способа подключения радиаторов:
- диагональный, где подача сверху, обратка снизу – 1,0;
- односторонний, где подача сверху, обратка снизу – 1,03;
- двухсторонний нижний, где и подача, и обратка снизу – 1,1;
- диагональный, где подача снизу, обратка сверху – 1,2;
- односторонний, где подача снизу, обратка сверху – 1,28;
- односторонний нижний, где и подача, и обратка снизу – 1,28.
k10 – учет расположения батареи и наличия экрана:
- практически не прикрыт подоконником, не прикрыт экраном – 0,9;
- прикрыт подоконником или выступом стены – 1,0;
- прикрыт декоративным кожухом только снаружи – 1,05;
- полностью закрыт экраном – 1,15.
После определения значений всех коэффициентов и подстановки их в формулу, можно посчитать максимально надежный уровень мощности радиаторов. Для большего удобства ниже находится калькулятор, где можно рассчитать те же самые значения быстро выбрав соответствующие исходные данные.
Точные расчеты тепловой нагрузки
Значение теплопроводности и сопротивление теплопередачи для строительных материалов
Но все же этот расчет оптимальной тепловой нагрузки на отопление не дает требуемую точность вычисления. Он не учитывает важнейший параметр – характеристики здания. Главной из них является сопротивление теплопередачи материал изготовления отдельных элементов дома – стен, окон, потолка и пола. Именно они определяют степень сохранения тепловой энергии, полученной от теплоносителя системы отопления.
Что же такое сопротивление теплопередачи (R )? Это величина, обратная теплопроводности (λ ) – возможности структуры материала передавать тепловую энергию. Т.е. чем больше значение теплопроводности – тем выше тепловые потери. Для расчета годовой нагрузки на отопление воспользоваться этой величиной нельзя, так как она не учитывает толщину материала (d ). Поэтому специалисты используют параметр сопротивление теплопередачи, который вычисляется по следующей формуле:
Расчет по стенам и окнам
Сопротивление теплопередачи стен жилых зданий
Существуют нормированные значения сопротивления теплопередачи стен, которые напрямую зависят от региона, где расположен дом.
В отличие от укрупненного расчета нагрузки на отопление сначала нужно вычислить сопротивление теплопередачи для наружных стен, окон, пола первого этажа и чердака. Возьмем за основу следующие характеристики дома:
- Площадь стен – 280 м². В нее включены окна – 40 м² ;
- Материал изготовления стен – полнотелый кирпич (λ=0.56 ). Толщина наружных стен – 0,36 м. Исходя из этого рассчитываем сопротивление телепередачи — R=0.36/0.56= 0,64 м²*С/Вт ;
- Для улучшения теплоизоляционных свойств был установлен наружный утеплитель – пенополистирол толщиной 100 мм. Для него λ=0,036. Соответственно R=0,1/0,036= 2,72 м²*С/Вт ;
- Общее значение R для наружных стен равно 0,64+2,72= 3,36 что является очень хорошим показателем теплоизоляции дома;
- Сопротивление теплопередачи окон — 0,75 м²*С/Вт (двойной стеклопакет с заполнением аргоном).
Фактически тепловые потери через стены составят:
(1/3,36)*240+(1/0.75)*40= 124 Вт при разнице температуры в 1°С
Температурные показатели возьмем такие же, как и для укрупненного вычисления нагрузки на отопление +22°С в помещении и -15°С на улице. Дальнейший расчет необходимо делать по следующей формуле:
Расчет по вентиляции
Затем необходимо вычислить потери через вентиляцию. Общий объем воздуха в здании составляет 480 м³. При этом его плотность примерно равна 1,24 кг/м³. Т.е. его масса равна 595 кг. В среднем за сутки (24 часа) происходит пятикратное обновление воздуха. В таком случае для вычисления максимальной часовой нагрузки для отопления нужно рассчитать тепловые потери на вентиляцию:
(480*40*5)/24= 4000 кДж или 1,11 кВт/час
Суммируя все полученные показатели можно найти общие тепловые потери дом:
Таким образом определяется точная максимальная тепловая нагрузка на отопление. Полученная величина напрямую зависит от температуры на улице. Поэтому для расчета годовой нагрузки на отопительную систему нужно учитывать изменение погодных условий. Если средняя температура в течение отопительного сезона составляет -7°С, то итоговая нагрузка на отопление будет равна:
(124*(22+7)+((480*(22+7)*5)/24))/3600)*24*150(дней отопительного сезона)=15843 кВт
Меняя температурные значения можно сделать точный расчет тепловой нагрузки для любой системы отопления.
К полученным результатам нужно прибавить значение тепловых потерь через крышу и пол. Это можно сделать поправочным коэффициентом 1,2 – 6,07*1,2=7,3 кВт/ч.
Полученная величина указывает на фактические затраты энергоносителя при работе системы. Существует несколько способов регулирования тепловой нагрузки отопления. Наиболее действенный из них – уменьшение температуры в комнатах, где нет постоянного присутствия жильцов. Это можно осуществить с помощью терморегуляторов и установленных датчиков температуры. Но при этом в здании должна быть установлена двухтрубная система отопления.
Для вычисления точного значения тепловых потерь можно воспользоваться специализированной программой Valtec. В видеоматериале показа пример работы с ней.
Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта
Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта
Уважаемая Ольга! Извините,что обращаюсь к Вам еще раз. Что-то у меня по Вашим формулам получается немыслимая тепловая нагрузка: Кир=0,01*(2*9,8*21,6*(1-0,83)+12,25)=0,84 Qот=1,626*25600*0,37*((22-(-6))*1,84*0,000001=0,793 Гкал/час По укрупненной формуле, приведенной выше, получается всего 0,149 Гкал/час. Не могу понять, в чем дело? Разъясните пожалуйста! Извините за беспокойство. Анатолий.
Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта
Пример расчета тепловых нагрузок объекта коммерческого назначения
Это помещение на первом этаже 4-х этажного здания. Месторасположение — г. Москва.
Исходные данные по объекту
| Адрес объекта | г. Москва |
| Этажность здания | 4 этажа |
| Этаж на котором расположены обследуемые помещения | первый |
| Площадь обследуемых помещений | 112,9 кв.м. |
| Высота этажа | 3,0 м |
| Система отопления | Однотрубная |
| Температурный график | 95-70 град. С |
| Расчетный температурный график для этажа на котором находится помещение | 75-70 град. С |
| Тип розлива | Верхний |
| Расчетная температура внутреннего воздуха | + 20 град С |
| Отопительные радиаторы, тип, количество | Радиаторы чугунные М-140-АО – 6 шт. Радиатор биметаллический Global (Глобал) – 1 шт. |
| Диаметр труб системы отопления | Ду-25 мм |
| Длина подающего трубопровода системы отопления | L = 28,0 м. |
| ГВС | отсутствует |
| Вентиляция | отсутствует |
| Тепловая нагрузка по договору (час/год) | 0,02/47,67 Гкал |
Расчетная теплопередача установленных радиаторов отопления, с учетом всех потерь, составила 0,007457 Гкал/час.
Максимальный расход теплоэнергии на отопление помещения составил 0,001501 Гкал/час.
Итоговый максимальный расход — 0,008958 Гкал/час или 23 Гкал/год.
В итоге рассчитываем годовую экономию на отопление данного помещения: 47,67-23=24,67 Гкал/год. Таким образом можно сократить расходы на теплоэнергию почти вдвое. А если учесть, что текущая средняя стоимость Гкал в Москве составляет 1,7 тыс. рублей, то годовая экономию в денежном эквиваленте составит 42 тыс. рублей.
Нагрузки на ГВС и вентиляцию
Обычно расчет тепловой нагрузки на ГВС, отопление и вентиляцию осуществляют в комплексе. Вентиляция относится к сезонным нагрузкам и предназначается для замены уже отработанных воздушных масс на чистый воздух и для нагрева его до определенной температуры.
Формула для расчета нагрузки по системе вентиляции выглядит следующим образом:
Qв.=qв.V(tн.-tв.), где:
qв. – удельный показатель;
tн. и tв – температура воздуха снаружи здания и внутри его;
V – наружный объем постройки.
Когда рассчитывается на горячее водоснабжение тепловая нагрузка формула выглядит так:
Qгвс.=0,042rв(tг.-tх.)Пgср, где:
tг.-tх – температура горячей воды и холодной;
r – плотность воды;
в – отношение между максимальной нагрузкой и средней, которую определяют по ГОСТу;
П – предполагаемое количество потребителей горячего водоснабжения;
Gср – средний расход горячей воды.
Теплотехнический расчет.
Приступаем непосредственно к теплотехническому расчету, а именно – нам необходимо подобрать толщину 2-го слоя (утеплителя) исходя из условий места строительства.
В первую очередь – определяем норму тепловой защиты из условий соблюдения санитарных норм.
Согласно формулы 3 из СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” рассчитывается нормативное (или другими словами максимально допустимое) сопротивление теплопередачи, формула выгладит так:
где:
n = 1 – коэффициент, принятый по таблице 6, из СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” для наружной стены (впрочем, в последнем актуализированном СП данный коэффициент упразднили!);
tint = 20°С – оптимальная температура в помещении, из исходных данных;
text = -30°С – температура наиболее холодной пятидневки, значение из исходных данных;
Δtn = 4°С – данный показатель принимается по таблице 5, из СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” он нормирует температурный перепад между температурой воздуха внутри помещения и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (стены);
αint = 8,7 Вт/(м2×°С) – коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по таблице 7 из СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” для наружных стен.
Выполняем расчет:
получили сопротивление теплопередачи из санитарных норм Rreq = 1.437 м2*℃/Вт;
Во вторую очередь, определяем сопротивление теплопередачи из условий энергосбережения.
Определяем градусо-сутки отопительного периода, для этого воспользуемся формулой, согласно пункта 5.3 в СНиП 23-02-2003″Тепловая защита зданий”:
Dd = (tint – tht)zht = (20 + 4,0)*214 = 5136°С×сут
Примечание: градусо-сутки ещё имеют сокращенное обозначение – ГСОП.
Далее, согласно СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” в зависимости от градусо-суток района строительства, рассчитываем нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче по формуле:
Rreq= a*Dd + b = 0,00035 × 5136 + 1,4 = 3,1976м2×°С/Вт,
где: Dd – градусо-сутки отопительного периода в г. Муром,
a и b – коэффициенты, принимаемые по таблице 4, столбец 3, СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” для стен жилого здания.
таким образом, мы получили второе значение сопротивления теплопередачи исходя из энергоэффективности Rreq = 3,198 м2*℃/Вт;
Для дальнейшего расчета стены, мы принимаем наибольшее значение из двух рассчитанных нами показателей Rreq (1,437 и 3,198), и обозначим его как Rтреб = 3,198 м2*℃/Вт;
Определение толщины утеплителя
Для каждого слоя нашей многослойной стены необходимо рассчитать термическое сопротивление по формуле:
где:
δi- толщина слоя, мм;
λi – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя Вт/(м × °С).
Рассчитываем термическое сопротивление для каждого слоя
1 слой (газобетонные блоки): R1 = 0,4/0,29 = 0,116 м2×°С/Вт.
3 слой (облицовочный силикатный кирпич): R3 = 0,12/0,87 = 0,104 м2×°С/Вт.
4 слой (штукатурка): R4 = 0,02/0,87 = 0,023 м2×°С/Вт.
Определение минимально допустимого (требуемого) термического сопротивления теплоизоляционного материала:
где:
Rint = 1/αint = 1/8,7 – сопротивление теплообмену на внутренней поверхности;
Rext = 1/αext = 1/23 – сопротивление теплообмену на наружной поверхности,
αext принимается по таблице 14 для наружных стен;
ΣRi = 0,116 + 0,104 + 0,023 – сумма термических сопротивлений всех слоев стены без слоя утеплителя, определенных с учетом коэффициентов теплопроводности материалов, принятых по графе А или Б (столбцы 8 и 9 таблицы Д1 СП 23-101-2004) в соответствии с влажностными условиями эксплуатации стены, м2·°С/Вт
Толщина утеплителя равна:
где: λут – коэффициент теплопроводности материала утеплителя, Вт/(м·°С).
Определение термического сопротивления стены из условия, что общая толщина утеплителя будет 250 мм:
где: ΣRт,i – сумма термических сопротивлений всех слоев ограждения, в том числе и слоя утеплителя, принятой конструктивной толщины, м2·°С/Вт.
Из полученного результата можно сделать вывод, что
R0 = 3,343м2×°С/Вт > Rтр0 = 3,198м2×°С/Вт → следовательно, толщина утеплителя подобрана правильно.
Вот мы и выполнили теплотехнический расчет стены и нам известны толщины всех слоёв, входящих в её состав. Для того, чтобы долго не разбираться с нормативной документацией и самому считать на калькуляторе все эти сложные формулы, можно воспользоваться калькулятором “Теплотехнический расчет стены”, где Вам достаточно просто выбрать исходные данные, а сам расчет произведется автоматически.
Влияние воздушной прослойки
В случае, когда в трехслойной кладке в качестве утеплителя применяются минеральная вата, стекловата или другой плитный утеплитель, необходимо устройство воздушной вентилируемой прослойки между наружной кладкой и утеплителем. Толщина этой прослойки должна составлять не менее 10 мм, а желательно 20-40 мм. Она необходима для того, чтобы осушать утеплитель, который намокает от конденсата.
Данная воздушная прослойка является не замкнутым пространством, поэтому в случае ее наличия в расчете необходимо учитывать требования п.9.1.2 СП 23-101-2004, а именно:
а) слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью (в нашем случае – это декоративный кирпич (бессер)), в теплотехническом расчете не учитываются;
б) на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой наружным воздухом прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи αext = 10,8 Вт/(м°С).
Факторы, влияющие на ТН
Теплоизоляция – внутренняя или наружная – значительно снижает теплопотери
На потерю тепла влияет множество факторов:
- Фундамент – утепленный вариант удерживает тепло в доме, неутепленный пропускает до 20%.
- Стена – у пористого бетона или деревобетона пропускная способность намного ниже, чем у кирпичной стены. Красный глиняный кирпич лучше удерживает тепло, чем силикатный. Важна и толщина перегородки: у стены из кирпича толщиной в 65 см и пенобетона толщиной в 25 см одинаковый уровень теплопотерь.
- Утепление – теплоизоляция существенно меняет картину. Внешнее утепление пенополиуретаном – лист толщиной в 25 мм – равно по эффективности второй кирпичной стене толщиной в 65 см. Отделка пробкой внутри – лист в 70 мм – заменяет 25 см пенобетона. Специалисты не зря утверждают, что эффективное отопление начинается с правильного утепления.
- Крыша – скатная конструкция и утепленный чердак снижают потери. Плоская крыша из железобетонных плит пропускает до 15% тепла.
- Площадь остекления – показатель теплопроводности у стекла очень велик. Какими бы герметичными ни были рамы, сквозь стекло тепло уходит. Чем больше окон и чем больше их площадь, тем выше тепловая нагрузка на здание.
- Вентиляция – уровень теплопотерь зависит от производительности устройства и частоты использования. Система рекуперации позволяет несколько уменьшить потери.
- Разница между температурой на улице и внутри дома – чем она больше, тем выше нагрузка.
- Распределение тепла внутри здания – влияет на показатели для каждой комнаты. Помещения внутри здания остывают меньше: при расчетах комфортной температурой здесь считают величину в +20 С. Торцевые комнаты остывают быстрее – нормальной температурой здесь будет +22 С. На кухне достаточно нагревать воздух до +18 С, так как здесь много других источников тепла: плита, духовка, холодильник.
точный расчёт и Избыточность
Стоит сначала оговорить одну тонкость расчетов: полностью правильные значения теплопотерь через пол, потолок и стенки, каковые приходится компенсировать системе отопления, вычислить фактически нереально. Возможно сказать только о той либо другой степени достоверности оценок.
Обстоятельство — в том, что на потери тепла воздействует через чур много факторов:
- Тепловое сопротивление капитальных стен и всех слоев отделочных материалов.
- Наличие либо отсутствие мостиков холода.
- Роза расположение и ветров дома на рельефе местности.
- Работа вентиляции (которая, со своей стороны, опять-таки зависит от направления и силы ветра).
- стен инсоляции и Степень окон.
Имеется и хорошие новости. Фактически все современные системы и отопительные котлы распределенного отопления (утепленные полы, электрические и газовые конвектора и т.д.) снабжаются термостатами, дозирующими расход тепла в зависимости от температуры в помещении.
С практической стороны это указывает, что избыточная тепловая мощность повлияет только на режим работы отопления: скажем, 5 КВт*ч тепла будут даны не за один час постоянной работы с мощностью 5 КВт, а за 50 мин. работы с мощностью 6 КВт. Следующие 10 мин. котел либо другой нагревательный прибор совершит в режиме ожидания, не потребляя электричество либо энергоноситель.
Следовательно: при вычисления тепловой нагрузки наша задача — выяснить ее минимально допустимое значение.
Единственное исключение из неспециализированного правила связано с работой классических твердотопливных котлов и обусловлено тем, что понижение их тепловой мощности связано с важным падением КПД из-за неполного сгорания горючего. Неприятность решается установкой в контур теплоаккумулятора и дросселированием отопительных устройств термоголовками.
Котел по окончании растопки работает на полной мощности и с большим КПД до полного прогорания угля либо дров, после этого накопленное теплоаккумулятором тепло дозировано расходуется на поддержание оптимальной температуры в помещении.
Большинство других нуждающихся в расчете параметров также допускает некоторую избыточность. Но, об этом — в соответствующих разделах статьи.
Порядок обработки исходных данных приборов учета
Главная задача обработки данных учетных приборов заключается в преобразовании исходных файлов, которые считываются непосредственно с тепловых счетчиков, в единый формат, который позволяет проводить дальнейшую проверку на достоверность (верификацию) измеренных параметров теплопотребления и необходимые расчеты.
Конструкция теплового счетчика.
Для тепловых счетчиков разных видов данные считываются в разных форматах и требуют соответствующих процедур обработки. Так, для одного типа теплосчетчиков у различных потребителей параметры, сохраненные в архиве, могут требовать использования разных коэффициентов приведения начальных данных к единым физическим величинам. Различие данных коэффициентов определяется характеристикой импульсных входов вычислителя и диаметром преобразователя расхода. Ввиду этого первоначальная обработка полученных данных требует индивидуального подхода для файлов исходных данных. Часовые и суточные параметры теплоносителя применяются для подтверждения достоверности измеренных значений
При выполнении данной процедуры основное внимание необходимо обратить на следующие показатели:
- значение расходов и температур теплоносителя не должны выходить за физически обоснованные границы;
- суточный файл не должен содержать резких изменений расхода теплоносителя;
- изменение значения среднесуточной температуры носителя в подающем трубопроводе на источнике тепловой энергии должно соответствовать изменению среднесуточной температуры в подающем трубопроводе и потребителей;
- среднесуточная температура теплоносителя в подающем трубопроводе у потребителей должна быть не выше среднесуточных значений температуры в подающем трубопроводе на источнике.
Конструкция счётчика тепла.
В соответствии с результатами верификации исходных данных учетных проборов следует составить таблицу, в которой для всех потребителей тепловой энергии, имеющих приборы учета, и для источника энергии приводится тот период времени, когда достоверность начальных данных не вызывает сомнений. На основании этой таблицы следует выбрать общий период, в течение которого имеются достоверные данные изменения для всех потребителей сети и на источнике теплоэнергии (так называемый период наличия данных).
На основании часового файла данных, полученного на источнике теплоэнергии, определяют количество часов в периоде измерений, данные за которые будут использованы для дальнейшей обработки. Перед тем как определять период измерений, следует вычислить время, необходимое для заполнения всех подающих трубопроводов теплоносителем.
Точные расчеты тепловой нагрузки
Значение теплопроводности и сопротивление теплопередачи для строительных материалов
Но все же этот расчет оптимальной тепловой нагрузки на отопление не дает требуемую точность вычисления. Он не учитывает важнейший параметр – характеристики здания. Главной из них является сопротивление теплопередачи материал изготовления отдельных элементов дома – стен, окон, потолка и пола. Именно они определяют степень сохранения тепловой энергии, полученной от теплоносителя системы отопления.
Что же такое сопротивление теплопередачи (R)? Это величина, обратная теплопроводности (λ) – возможности структуры материала передавать тепловую энергию. Т.е. чем больше значение теплопроводности – тем выше тепловые потери. Для расчета годовой нагрузки на отопление воспользоваться этой величиной нельзя, так как она не учитывает толщину материала (d). Поэтому специалисты используют параметр сопротивление теплопередачи, который вычисляется по следующей формуле:
R=d/λ
Расчет по стенам и окнам
Сопротивление теплопередачи стен жилых зданий
Существуют нормированные значения сопротивления теплопередачи стен, которые напрямую зависят от региона, где расположен дом.
В отличие от укрупненного расчета нагрузки на отопление сначала нужно вычислить сопротивление теплопередачи для наружных стен, окон, пола первого этажа и чердака. Возьмем за основу следующие характеристики дома:
- Площадь стен – 280 м². В нее включены окна – 40 м²;
- Материал изготовления стен – полнотелый кирпич (λ=0.56). Толщина наружных стен – 0,36 м. Исходя из этого рассчитываем сопротивление телепередачи — R=0.36/0.56= 0,64 м²*С/Вт;
- Для улучшения теплоизоляционных свойств был установлен наружный утеплитель – пенополистирол толщиной 100 мм. Для него λ=0,036. Соответственно R=0,1/0,036= 2,72 м²*С/Вт;
- Общее значение R для наружных стен равно 0,64+2,72= 3,36 что является очень хорошим показателем теплоизоляции дома;
- Сопротивление теплопередачи окон — 0,75 м²*С/Вт (двойной стеклопакет с заполнением аргоном).
Фактически тепловые потери через стены составят:
(1/3,36)*240+(1/0.75)*40= 124 Вт при разнице температуры в 1°С
Температурные показатели возьмем такие же, как и для укрупненного вычисления нагрузки на отопление +22°С в помещении и -15°С на улице. Дальнейший расчет необходимо делать по следующей формуле:
124*(22+15)= 4,96 кВт/час
Расчет по вентиляции
Затем необходимо вычислить потери через вентиляцию. Общий объем воздуха в здании составляет 480 м³. При этом его плотность примерно равна 1,24 кг/м³. Т.е. его масса равна 595 кг. В среднем за сутки (24 часа) происходит пятикратное обновление воздуха. В таком случае для вычисления максимальной часовой нагрузки для отопления нужно рассчитать тепловые потери на вентиляцию:
(480*40*5)/24= 4000 кДж или 1,11 кВт/час
Суммируя все полученные показатели можно найти общие тепловые потери дом:
4,96+1,11=6,07 кВт/час
Таким образом определяется точная максимальная тепловая нагрузка на отопление. Полученная величина напрямую зависит от температуры на улице. Поэтому для расчета годовой нагрузки на отопительную систему нужно учитывать изменение погодных условий. Если средняя температура в течение отопительного сезона составляет -7°С, то итоговая нагрузка на отопление будет равна:
(124*(22+7)+((480*(22+7)*5)/24))/3600)*24*150(дней отопительного сезона)=15843 кВт
Меняя температурные значения можно сделать точный расчет тепловой нагрузки для любой системы отопления.
Полученная величина указывает на фактические затраты энергоносителя при работе системы. Существует несколько способов регулирования тепловой нагрузки отопления. Наиболее действенный из них – уменьшение температуры в комнатах, где нет постоянного присутствия жильцов. Это можно осуществить с помощью терморегуляторов и установленных датчиков температуры. Но при этом в здании должна быть установлена двухтрубная система отопления.
Для вычисления точного значения тепловых потерь можно воспользоваться специализированной программой Valtec. В видеоматериале показа пример работы с ней.
