Тепловая мощность системы отопления.

Система отопления предназначена для создания в помещении в холодное время года температурного режима, соответствующего комфортным условиям.

Для проектирования системы отопления необходимо определить его тепловую мощность. Она определяется как разность между тепловыми потерями и тепловыми поступлениями помещения (тепловой баланс).

5.1.2 Потери тепла через ограждающие конструкции.

Ограждающими конструкциями называются такие части здания, которые ограждают внутренний объем здания от наружного воздуха. Наружные стены (НС), пол (ПЛ), потолок верхнего этажа (ПТ), окна (О), двери (Д) и т.п.

5.1.3 Для определения потерь отдельными помещениями и зданием в целом необходимо иметь следующие исходные данные:

— планы этажей и характерные разрезы по зданию со всеми строительными размерами;

— выкопировку из генплана с обозначением сторон света и розы ветров;

— назначение каждого помещения;

— конструкцию всех наружных ограждений, обоснованную теплотехническим расчетом (теплотехнический расчет наружных стен, пола, потолка студент выполняет самостоятельно).

5.1.4 Все отапливаемые помещения на планах следует обозначать порядковыми номерами (начиная с №01 и далее – помещения подвала; с №101 и далее – помещения первого этажа; с №201 и далее – помещения второго этажа и т.д.). Нумеруют помещения слева направо и сверху вниз. Лестничные клетки нумеруются отдельно заглавными буквами или римскими цифрами.

5.1.5 Тепловые потери помещений через ограждающие конструкции разделяются условно на основные и добавочные. Их определяют, суммируя потери через каждое отдельное ограждение с округлением до 10 Вт по формуле:

(5.1)

Где, – расчетная площадь ограждения, м;

R₀ – общее сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, м 2 /Вт о С;

– расчетная температура внутри помещения, о С (приложение 20);

– расчетная температура наружного воздуха, о С (приложение 8 [13]);

– добавочные потери в долях от основных потерь;

– коэффициент теплопередачи данной ограждающей конструкции, равный = 1/R_o , Вт о С/м 2 .

5.1.6 Измерение площади поверхности наружного ограждения F, м 2 , производят по чертежам плана и разреза здания. План типового этажа и разрез здания выполняют в пояснительной записке в одну линию с указанием проёмов в наружных ограждениях и всех размеров.

Величину F для потолков и полов определяют по размерам между осями внутренних стен и от внутренней поверхности наружных стен, для окон и дверей – по наименьшим размерам строительных проемов в свету. В настоящей проекте принять F окна = 3,0 м 2 , F двери = 4,0 м 2

Высоту стен первого этажа принимают при не отапливаемом подвале от уровня нижней поверхности конструкции пола первого этажа до уровня чистого пола второго этажа. Высоту стен второго этажа – от уровня чистого пола второго этажа до уровня чистого пола третьего этажа и т.д. Высоту стен верхнего этажа принимают от отметки чистого пола верхнего этажа до верха утепляющего слоя чердачного перекрытия.

Длину наружных стен не угловых помещений определяют по размерам между осями внутренних стен, а угловых помещений – по размеру от внешних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен.

Теплопотери через наружные ограждения (Q, Вт), определяют для каждого помещения. Для этого подсчитывают теплопотери через каждую наружную ограждающую конструкцию, имеющуюся в этом помещении, а именно: через наружные стены (НС), пол (Пл), потолок (Пт), двойные окна (ДО), двойную дверь (ДД). Потери через пол определяют только для первого этажа, через потолок – для помещений верхнего этажа. Для лестничной клетки определяют потери через стены, пол, окна, дверь и потолок. Высоту наружной стены лестничной клетки принимают от уровня отмостки до верха карниза здания.

При подсчете площадей ограждающих конструкций линейные размеры принимают с погрешностью до 0,1 м, а величины площадей – 0,1 м 2 . Теплопотери подсчитываются с точностью до 10 Вт.

Теплопотери между внутренними помещениями определяются, если разность нормируемых расчётных температур более 3 0 С. В жилых зданиях не определяются.

5.1.7 Приведенное сопротивление (R_о) ограждающих конструкций принимают исходя из санитарно-гигиенических условий по формуле 5.6 и условий энергосбережения по таблице 1б * [12]. Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) определять по формуле:

ГСОП = (tв – tот.п.)∙Zот.п.

(5.2)

где – t_в– температура воздуха внутри помещения, принимаемая по нормам проектирования. Приложение 14, 15, 16.

t_от.п. и Z_от.п. – средняя температура, о С, и продолжительность отопительного периода.

Приведенное сопротивление должно быть не менее значения требуемого сопротивления R_о тр , определяемого по формуле:

,

(5.3)

где t_н Б –расчетная зимняя температура наружного воздуха, принимаемая по таблице приложения 8 [13] параметры Б.

n –коэффициент ,принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху по таблице 3 * [12].

– нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждения, принимаемый по таблице 2 * [12].

— коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по таблице 4* [12].

По заданию стена многослойная: конструктивный слой, штукатурка и изоляция. Толщина конструктивного слоя для всех одинаковая 0,51 или 0,64 м (окончательно уточняется преподавателем при выдаче задания). Толщина слоя штукатурки 0,02 м. Необходимо подобрать толщину слоя изоляции.

Термическое сопротивление R, м 2 _* 0 С/Вт одного слоя многослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле:

(5.4)

где δ- толщина слоя, м;

λ- расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/м_* 0 С, принимаемый по приложению 3 * [12] в зависимости от условий эксплуатации наружного ограждения.

Термическое сопротивление R_к многослойной ограждающей конструкции следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

(5.5)

где R₁, R₂, …. , R_i – термическое сопротивление отдельных слоев, определяемые по формуле (7.7).

Сопротивление теплопередаче R₀, м 2 _* 0 С/Вт ограждающей конструкции следует определять по формуле:

(5.6)

где α_в – что и в формуле (5.3);

R_к – термическое сопротивление, определяемое по формуле (5.5) или (5.6);

α_н – коэффициент теплопередачи (для заданных условий) наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по таблице 6 * [12].

Коэффициент теплопередачи К, В/м 2 _* 0 С, определяют по формуле:

(5.7)

Для определения условий эксплуатации необходимо:

— по таблице 1 стр.2 [12] принять влажностной режим внутри помещения в зависимости от температуры и влажности внутреннего воздуха,

— определить по приложению 1* стр.17 [12] зону влажности места застройки,

— по приложению 2 стр.17 [12] определить условия эксплуатации ограждения (А или Б).

5.1.8 Добавочные потери тепла β через ограждающие конструкции принимаются в долях от основных потерь. В жилых и общественных зданиях:

а) через стены, окна, двери обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад принимается в размере 0,1; на юго-восток и запад – в размере 0,05;

б) через наружные двери не оборудованные воздушными и воздушно-тепловыми завесами, при высоте здания Н, м от отмостки до верха карниза:

0,27_*Н – при двойных дверях с тамбуром между ними;

0,34_*Н – при двойных дверях без тамбура;

0,22_*Н – при одинарных дверях.

5.2 Определение толщины изоляционного слоя, требуемого термического сопротивления основных ограждений.

Определяем приведенное общее требуемое термическое сопротивление наружной стены по таблице 1б * [12] и по формуле (5.6). Принимаем для дальнейших расчетов наибольшее значение R₀ тр . Подставляем это значение в формулу (5.6), учитывая, что

	(5.8)
	(5.9)

В этом уравнении часть величин дана, часть величин определяется из таблиц, кроме толщины изоляционного слоя (δ_изл), которое определяется из эмпирического уравнения

Пользуясь таблицей 1б * и формулой (1.6) определим требуемое термическое сопротивление пола, потолка, окон и дверей.

Тепловая мощность – формула расчета и сферы применения

С теплотехническими расчётами приходится сталкиваться владельцам частных домов, квартир или любых других объектов. Это основа основ проектирования зданий.

Понять суть этих расчётов в официальных бумагах, не так сложно, как кажется.

Для себя также можно научиться выполнять вычисления, чтобы решить, какой утеплитель применять, какой толщины он должен быть, какой мощности приобретать котёл и достаточно ли имеющихся радиаторов на данную площадь.

Ответы на эти и многие другие вопросы можно найти, если понять, что такое тепловая мощность. Формула, определение и сферы применения – читайте в статье.

Что такое тепловой расчет?

Если говорить просто, тепловой расчёт помогает точно узнать, сколько тепла хранит и теряет здание, и сколько энергии должно вырабатывать отопление, чтобы поддерживать в жилье комфортные условия.

Оценивая теплопотери и степень теплоснабжения, учитываются следующие факторы:

1. Какой это объект: сколько в нём этажей, наличие угловых комнат, жилой он или производственный и т. д.
2. Сколько человек будет «обитать» в здании.
3. Важная деталь – это площадь остекления. И размеры кровли, стен, пола, дверей, высота потолков и т. д.
4. Какова продолжительность отопительного сезона, климатические характеристики региона.
5. По СНиПам определяют нормы температур, которые должны быть в помещениях.
6. Толщина стен, перекрытий, выбранные теплоизоляторы и их свойства.

Для чего нужен тепловой расчет?

Как умудрялись обходиться без тепловых расчётов строители прошлого?

Сохранившиеся купеческие дома показывают, что всё делалось просто с запасом: окна поменьше, стены – потолще. Получалось тепло, но экономически не выгодно.

Теплотехнический расчёт позволяет строить наиболее оптимально. Материалов берётся ни больше – ни меньше, а ровно столько, сколько нужно. Сокращаются габариты строения и расходы на его возведение.

Вычисление точки росы позволяет строить так, чтобы материалы не портились как можно дольше.

Для определения необходимой мощности котла также не обойтись без расчётов. Суммарная мощность его складывается из затрат энергии на обогрев комнат, нагрев горячей воды для хозяйственных нужд, и способности перекрывать теплопотери от вентиляции и кондиционирования. Прибавляется запас мощности, на время пиковых холодов.

При газификации объекта требуется согласование со службами. Рассчитывается годовой расход газа на отопление и общая мощность тепловых источников в гигакалориях.

Нужны расчёты при подборе элементов отопительной системы. Обсчитывается система труб и радиаторов – можно узнать, какова должна быть их протяжённость, площадь поверхности. Учитывается потеря мощности при поворотах трубопровода, на стыках и прохождении арматуры.

При расчетах затрат тепловой энергии могут пригодиться знания, как перевести Гкал в Квт и обратно. В следующей статье подробно рассмотрена эта тема с примерами расчета.

Полный расчет теплого водяного пола приведен в этом примере.

Знаете ли вы, что количество секций радиаторов отопления не берется “с потолка”? Слишком малое их количество приведет к тому, что в доме будет холодно, а чрезмерно больше создаст жару и приведет к чрезмерной сухости воздуха. По ссылке https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/raschet-sistem-otopleniya/kolichestva-sekcij-radiatorov.html приведены примеры правильного расчета радиаторов.

Расчет тепловой мощности: формула

Рассмотрим формулу и приведем примеры, как произвести расчет для зданий с разным коэффициентом рассеивания.

Vx(дельта)TxK= ккал/ч (тепловая мощность), где:

• Первый показатель «V» – объем рассчитываемого помещения;
• Дельта «Т» – разница температур – это та величина, которая показывает насколько градусов внутри помещения теплее, чем снаружи;
• «К» – коэффициент рассеивания (его еще называют «коэффициент пропускания тепла»). Величина берется из таблицы. Обычно цифра колеблется от 4 до 0,6.

Примерные величины коэффициента рассеивания для упрощенного расчёта

• Если это неутепленный металлопрофиль или доска то «К» будет = 3 – 4 единицы.
• Одинарная кирпичная кладка и минимальное утепление – «К» = от 2 до 3-ёх.
• Стена в два кирпича, стандартное перекрытие, окна и
• двери – «К» = от 1 до 2.
• Самый теплый вариант. Стеклопакеты, кирпичные стены с двойным утеплителем и т. п. – «К» = 0,6 – 0,9.

Пример расчета тепловой мощности

Возьмем некое помещение 80 м 2 с высотой потолков 2,5 м и посчитаем, какой мощности котел нам потребуется для его отопления.

Вначале высчитываем кубатуру: 80 х 2,5 = 200 м 3 . Дом у нас утеплен, но недостаточно – коэффициент рассеивания 1,2.

Морозы бывают до -40 °C, а в помещении хочется иметь комфортные +22 градуса, разница температур (дельта «Т») получается 62 °C.

Подставляем в формулу мощности тепловых потерь цифры и перемножаем:

200 х 62 х 1,2 = 14880 ккал/ч.

Полученные килокалории переводим в киловатты, пользуясь конвертером:

• 1 кВт = 860 ккал;
• 14880 ккал = 17302,3 Вт.

Округляем в большую сторону с запасом, и понимаем, что в самый сильный мороз -40 градусов нам потребуется 18 кВт энергии в час.

Можем посчитать теплопотери в Вт на каждый м 2 стен и потолка. Высота потолков известна 2,5 м. Дом 80 м 2 – это может быть 8 х 10 м.

Умножаем периметр дома на высоту стен:

(8 + 10) х 2 х 2,5 = 90 м 2 поверхности стены + 80 м 2 потолок = 170 м 2 поверхности, контактирующей с холодом. Теплопотери, высчитанные нами выше, составили 18 кВт/ч, делим поверхность дома на расчетную израсходованную энергию получаем, что 1 м 2 теряет примерно 0,1 кВт или 100 Вт ежечасно при температуре на улице -40 °C, а в помещении +22 °С.

Эти данные могут стать основой для расчёта требуемой толщины утеплителя на стены.

Приведем другой пример расчета, он в некоторых моментах сложнее, но более точный.

Формула:

Q = S x (дельта)T / R:

• Q– искомая величина теплопотерь дома в Вт;
• S– площадь охлаждающих поверхностей в м 2 ;
• T– разница температур в градусах Цельсия;
• R– тепловое сопротивление материала (м 2 х К/Вт) (Метры квадратные умноженные на Кельвин и делёный на Ватт).

Итак, чтобы найти «Q» того же дома, что и в примере выше, подсчитаем площадь его поверхностей «S» (пол и окна считать не будем).

• «S» в нашем случае = 170 м 2 , из них 80 м 2 потолок и 90 м 2 – стены;
• T = 62 °С;
• R– тепловое сопротивление.

Ищем «R» по таблице тепловых сопротивлений или по формуле. Формула для расчета по коэффициенту теплопроводности такая:

R= H/ К.Т. (Н – толщина материала в метрах, К.Т. – коэффициент теплопроводности).

В этом случае, дом у нас имеет стены в два кирпича обшитые пенопластом толщиной 10 см. Потолок засыпан опилками толщиной 30 см.

Отопительную систему частного дома нужно устраивать с учетом экономии средств на энергоносители. Расчет системы отопления частного дома, а также рекомендации по выбору котлов и радиаторов – читайте внимательно.

Чем и как утеплить деревянный дом изнутри, вы узнаете, прочитав эту информацию. Выбор утеплителя и технология утепления.

Из таблицы коэффициентов теплопроводности (измеряется Вт / (м 2 х К) Ватт делёный на произведение метра квадратного на Кельвин). Находим значения для каждого материала, они будут:

• кирпич – 0,67;
• пенопласт – 0,037;
• опилки – 0,065.

• R (потолка 30 см толщиной) = 0,3 / 0,065 = 4,6 (м 2 х К) / Вт;
• R (кирпичной стены 50 см) = 0,5 / 0,67 = 0,7 (м 2 х К) / Вт;
• R (пенопласт 10 см) = 0,1 / 0,037 = 2,7 (м 2 х К) / Вт;
• R (стен) = R(кирпич) + R(пенопласт) = 0,7 + 2,7 = 3,4 (м 2 х К) / Вт.

Теперь можем приступить к расчету теплопотерь «Q»:

• Q для потолка = 80 х 62 / 4,6 = 1078,2 Вт.
• Q стен = 90 х 62 / 3,4 = 1641,1 Вт.
• Остается сложить 1078,2 + 1641,1 и перевести в кВт, получается (если сразу округлить) 2,7 кВт энергии за 1 час.

Всё дело в степени утомлённости домов (хотя, конечно, данные могли быть и иными, если бы мы рассчитывали пол и окна).

Заключение

Приведённые формулы и примеры показываю, что при теплотехнических расчётах очень важно учитывать как можно больше факторов, влияющих на теплопотери. Сюда входит и вентиляция, и площадь окон, степень их утомлённости и т. д.

А подход, когда на 10 м 2 дома берётся 1 кВт мощности котла – слишком приблизительный, чтобы всерьёз опираться на него.

Видео на тему