Тепловая характеристика здания и расчет потребности в тепле на отопление по укрупненным измерителям

Для теплотехнической оценки конструктивно-планировочных решений и для ориентировочного расчета теплопотерь зданий пользуются показателем — удельная тепловая характеристика здания q.

Величина q, Вт/(м 3 *К) [ккал/(ч*м 3 *°С)], определяет средние теплопотери 1 м 3 здания, отнесенные к расчетной разности температур, равной 1°:

где Q_зд — расчетные теплопотери всеми помещениями здания;

V — объем отапливаемой части здания до внешнему обмеру;

t_п-t_н — расчетная разность температур для основных помещений здания.

Величину q определяют в виде произведения:

где q₀ — удельная тепловая характеристика, соответствующая разности температур Δt₀=18-(-30)=48°;

β_t — температурный коэффициент, учитывающий отклонение фактической расчетной разности температур от Δt₀.

Удельная тепловая характеристика q₀ может быть определена по формуле:

Эту формулу можно преобразовать в более простое выражение, пользуясь приведенными в СНиП данными и приняв, например, за основу характеристики для жилых зданий:

где R₀ — сопротивление теплопередаче наружной стены;

η_ок — коэффициент, учитывающий увеличение теплопотерь через окна по сравнению с наружными стенами;

d — доля площади наружных стен, занятая окнами;

ηпт, ηпл -коэффициенты, учитывающие уменьшение теплопотерь через потолок и пол по сравнению с наружными стенами;

F_c — площадь наружных стен;

F_п — площадь здания в плане;

V — объем здания.

Зависимость удельной тепловой характерношки q₀ от изменения конструктивно-планировочного решения здания, объема здания V и относительного к R₀ тр сопротивления теплопередаче наружных стен β, высота здания h, степени остекления наружных стен d, коэффициента теплопередачи окон k_он и ширины здания b.

Температурный коэффициент β_t равен:

Формула соответствует значениям коэффициента β_t, которые обычно приводятся в справочной литературе.

Характеристикой q удобно пользоваться для теплотехнической оценки возможных конструктивно-планировочных решений здания.

Если в формулу подставить значение Q_зд, то ее можно привести к виду:

Величина тепловой характеристики, зависит от объема здания и, кроме того, от назначения, этажности и формы здания, площади и теплозащиты наружных ограждений, степени остекления здания и района строительства. Влияние отдельных факторов на величину q очевидно из рассмотрения формулы. На рисунке показана зависимость qо от различных характеристик здания. Реперной точке на чертеже, через которую проходят все кривые, соответствуют значения: q_о=О,415 (0,356) для здания V=20*103 м 3 , шириной b=11 м, d=0,25 R_o=0,86(1,0), k_ок=3,48 (3,0); длиной l=30 м. Каждая кривая соответствует изменению одной из характеристик (дополнительные шкалы по оси абсцисс) при прочих равных условиях. Вторая шкала на оси ординат показывает эту зависимость в процентах. Из графика видно, что заметное влияние на qo оказывает степень остекленности d и ширина здания Ь.

График отражает влияние теплозащиты наружных ограждений на общие теплопотери здания. По зависимости qo от β o=β*R_о.тр) можно сделать вывод, что при увеличении теплоизоляции стен тепловая характеристика уменьшается незначительно, тогда как при ее снижении qo начинает быстро возрастать. При дополнительной теплозащите оконных проемов (шкала k_ок) заметно уменьшается qo, что подтверждает целесообразность увеличения сопротивления теплопередаче окон.

Величины q для зданий различных назначений и объемов приводятся в справочных пособиях. Для гражданских зданий эти значения изменяются в следующих пределах:

Объем здания, тыс. м 3	До 5	10	15	> 15
Тепловая характеристика q:
Вт/(м 3 *К)	0,56—0,41	0,52—0,35	0,49—0,31	0,46—0,21
[ккал/ч м 3 °C]	0,48—0,35	0,45—0,3	0,42—0,27	0,4—0,18

Потребность в тепле на отопление здания может заметно отличаться от величины теплопотерь, поэтому можно вместо q пользоваться удельной тепловой характеристикой отопления здания qот, при вычислении которой по верхней формуле числитель подставляют не теплопотери, а установочную тепловую мощность системы отопления Q_от.уст.

где Q_от — определяется по формуле:

где Q_orp — потери тепла через наружные ограждения;

Q_вент — расход тепла на нагревание воздуха, поступающего в помещение;

Q_тexн — технологические и бытовые тепловыделения.

Значения qот могут быть использованы для расчета потребности в тепле на отопление здания по укрупненным измерителям по следующей формуле:

Расчет тепловых нагрузок на системы отопления по укрупненным измерителям используют для ориентировочных подсчетов при определении потребности в тепле района, города, при проектировании центрального теплоснабжения и пр.

Расчетная и фактическая удельная отопительная характеристика здания

Удельная тепловая характеристика здания — один из важных технических параметров. Он обязательно должен содержаться в энергетическом паспорте. Расчет этих данных необходим для проведения проектно-строительных работ. Знание таких характеристик необходимо и потребителю тепловой энергии, так как они существенно влияют на сумму оплаты.

Понятие тепловой удельной характеристики

Прежде чем говорить о расчетах, необходимо определиться с основными терминами и понятиями. Под удельной характеристикой принято понимать значение наибольшего потока тепла, необходимого на обогрев здания или сооружения. При расчете удельных характеристик дельту температур (разницу между уличной и комнатной температурой) принято брать за 1 градус.

По сути, этот параметр определяет энергоэффективность здания. Средние показатели определяются нормативной документацией (строительными правилами, рекомендациями, СНиП и т.п.). Любое отклонение от нормы — независимо от того, в какую оно сторону — дает понятие об энергетической эффективности системы отопления. Расчет параметра ведется по действующим методикам и СНиП «Тепловая защита зданий».

Методика расчета

Удельная отопительная характеристика может быть расчетно-нормативной и фактической. Расчетно-нормативные данные определяются с помощью формул и таблиц. Фактические данные тоже можно рассчитать, но точных результатов можно добиться только при условии тепловизионного обследования здания.

Расчетные показатели определяются по формуле:

В данной формуле за F₀ принята площадь здания. Остальные характеристики — это площадь стен, окон, пола, покрытий. R — сопротивление передаче соответствующих конструкций. За n берется коэффициент, изменяющийся в зависимости от расположения конструкции относительно улицы. Данная формула не является единственной. Тепловая характеристика может определяться по методикам саморегулируемых организаций, местным строительным нормам и т. п.

Расчет фактической характеристики определяется по формуле:

В этой формуле основными являются фактические данные:

• расход топлива за год (Q)
• продолжительность отопительного периода (z)
• средняя температура воздуха внутри (tint) и снаружи (text) помещения
• объем рассчитываемого сооружения

Это уравнение отличается простотой, поэтому используется очень часто. Тем не менее оно имеет существенный недостаток, снижающий точность расчетов. Этот недостаток заключается в том, что в формуле не учитывается разница температур в помещениях внутри рассчитываемого здания.

Для получения более точных данных можно использовать расчеты с определением расходов тепла:

• По проектной документации.
• По показателям теплопотерь через строительные конструкции.
• По укрупненным показателям.

С этой целью может применяться формула Н. С. Ермолаева:

Ермолаев предложил для определения фактической удельной характеристики зданий и сооружений использовать данные о планировочных характеристиках здания (p — периметр, S — площадь, H — высота). Отношение площади остекленных окон к стеновым конструкциям передается коэффициентом g₀. Теплопередача окон, стен, полов, потолков также применяется в виде коэффициента.

Саморегулирующими организациями используются собственные методики. В них учитываются не только планировочные и архитектурные данные здания, но и год его постройки, а также поправочные коэффициенты температур уличного воздуха во время отопительного сезона. Также при определении фактических показателей нужно учитывать потери тепла в трубопроводах, проходящих по неотапливаемым помещениям, а также расходы на вентиляцию и кондиционирование. Эти коэффициенты берутся из специальных таблиц в СНиП.

Класс энергоэффективности

Данные об удельной теплохарактеристике являются основой для определения класса энергоэффективности зданий и сооружений. С 2011 года класс энергоэффективности в обязательном порядке должен определяться для многоквартирных жилых домов.

Для определения энергетической эффективности используются следующие данные:

• Отклонение расчетно-нормативных и фактических показателей. Причем последние могут быть получены как расчетным, так и практическим путем — с помощью тепловизионного обследования. Нормативные данные должны включать в себя сведения о расходах не только на отопление, но и на вентиляцию и кондиционирование. Обязательно учитываются климатические особенности местности.
• Тип здания.
• Использованные строительные материалы и их технические характеристики.

Каждый класс имеет установленные минимальные и максимальные значения расхода энергоресурсов в течение года. Класс энергоэффективности обязательно должен быть включен в энергетический паспорт дома.

Улучшение энергоэффективности

Нередко расчеты показывают, что энергоэффективность здания очень низка. Добиться ее улучшения, а значит, сократить расходы на отопление можно за счет улучшения теплоизоляции. Закон «Об энергосбережении» определяются методики улучшения энергоэффективности многоквартирных домов.

Основные методы

Жильцы тоже могут позаботиться о теплосбережении своих квартир.

Что могут сделать жильцы?

Хорошего эффекта позволяют добиться следующие способы:

• Установка алюминиевых радиаторов.
• Монтаж термостатов.
• Установка теплосчетчиков.
• Монтаж теплоотражающих экранов.
• Применение неметаллических труб в системах отопления.
• Монтаж индивидуального отопления при наличии технических возможностей.

Повысить энергоэффективность можно и другими способами. Один из самых эффективных — сокращение издержек на вентилирование помещения.

С этой целью можно использовать:

• Микропроветривание, устанавливаемое на окнах.
• Системы с подогревом поступающего извне воздуха.
• Регулирование подачи воздуха.
• Защита от сквозняков.
• Оснащение систем принудительной вентиляции двигателями с разными режимами работы.

Улучшение энергоэффективности частного дома

Для повышения энергоэффективности многоквартирного дома задача реальная, но требует огромных затрат. В результате нередко она остается так и не решенной. Сократить теплопотери в частном доме значительно проще. Этой цели можно добиться разными методами. Подойдя к решению проблемы комплексно, нетрудно получить превосходные результаты.

В первую очередь затраты на отопление складываются из особенностей системы отопления. Частные дома крайне редко подключаются к центральным коммуникациям. В большинстве случаев они отапливаются индивидуальной котельной. Установка современного котельного оборудования, отличающегося экономичностью работы и высоким КПД, поможет сократить расходы на тепло, что не скажется на комфорте в доме. Лучший выбор — газовый котел.

Однако газ не всегда целесообразен для отопления. В первую очередь это касается местностей, где еще не прошла газификация. Для таких регионов можно подобрать другой котел исходя из соображений дешевизны топлива и доступности эксплуатационных расходов.

Не стоит экономить на дополнительном оборудовании, опциях для котла. Например, установка только одного терморегулятора способна обеспечить экономию топлива около 25%. Смонтировав ряд дополнительных датчиков и приборов можно добиться еще более существенного снижения расходов. Даже выбирая дорогостоящее, современное, «интеллектуальное» дополнительное оборудование, можно быть уверенным, что оно окупится в течение первого отопительного сезона. Сложив эксплуатационные затраты в течение нескольких лет, можно наглядно увидеть выгоды дополнительного «умного» оборудования.

Большинство автономных систем отопления строится с принудительной циркуляцией теплоносителя. С этой целью в сеть встраивается насосное оборудование. Без сомнения, такое оборудование должно быть надежным, качественным, но подобные модели могут быть весьма и весьма «прожорливыми». Как показала практика, в домах, где отопление имеет принудительную циркуляцию, 30% затрат на электроэнергию приходится именно на обслуживание циркуляционного насоса. При этом в продаже можно найти насосы, имеющие класс А энергоэффективности. Не будем вдаваться в подробности, за счет чего достигается экономичность такого оборудования, достаточно только сказать, что установка такой модели окупится уже в течение первых трех-четырех отопительных сезонов.

Электрический радиатор

Мы уже упоминали об эффективности использования терморегуляторов, но эти приборы заслуживают отдельного разговора. Принцип работы термодатчика очень прост. Он считывает температуру воздуха внутри обогреваемого помещения и включает/отключает насос при понижении/повышении показателей. Порог срабатывания и желаемый температурный режим устанавливается пользователем. В результате жильцы получают полностью автономную систему отопления, комфортный микроклимат, существенную экономию топлива за счет более продолжительных периодов отключения котла. Важное преимущество использования термостатов — отключение не только нагревателя, но и циркуляционного насоса. А это сохраняет работоспособность оборудования и дорогостоящие ресурсы.

Существуют и другие способы повышения энергоэффективности здания:

• Дополнительное утепление стен, полов с помощью современных теплоизоляционных материалов.
• Установка пластиковых окон с энергосберегающими стеклопакетами.
• Защита дома от сквозняков и т. д.

Все эти методы позволяют увеличить фактические теплохарактеристики здания относительно расчетно-нормативных. Такое увеличение — это не просто цифры, а составляющие комфорта дома и экономичности его эксплуатации.

Заключение

Расчетно-нормативная и фактическая удельная тепловая характеристика — важные параметры, используемые специалистами-теплотехниками. Не стоит думать, что эти цифры не имеют никакого практического значения для жильцов частных и многоквартирных домов. Дельта между расчетными и фактическими параметрами — основной показатель энергоэффективности дома, а значит, и экономичности обслуживания инженерных коммуникаций.

Отечественные инфракрасные обогреватели пион и их сравнительная характеристика с другими моделями

Отопительная система частного дома «Ленинградка»

Как понять что это такое – электрический конвектор

Разбираемся, что такое байпас в системе отопления