Формула расчета отопления по укрупненным показателям

По вышеприведенной формуле можно посчитать теплопотери всего здания. Для расчета теплопотерь отдельного помещения нужно в формулу подставить объем (по наружному обмеру) этого помещения, а также применить следующие коэффициенты:
для средних помещений нижних этажей — 1,1;
для средних помещений средних этажей — 0,8;
для средних помещений верхних этажей — 1,3;
для угловых помещений нижних этажей — 1,9;
для угловых помещений средних этажей — 1,5;
для угловых помещений верхних этажей — 2,2;
для средних помещений одноэтажных зданий — 0,9;
для угловых помещений одноэтажных зданий — 1,5;
для средних лестничных клеток — 1,2;
для угловых лестничных клеток — 2,0.

Начинаем считать (расчет пока только для жилых зданий). Одним из главных параметров, без которого расчет просто невозможен, является расчетная температура наружного воздуха. Здесь тоже все не так просто, во времена «хрущевок» она рассчитывалась с учетом инерционности (массивности) наружных стен. Однако для расчета инерционности опять-таки необходимо знание материалов стен и их характеристик, поэтому будем считать «как положено сейчас», держа в уме, что если стена не «в три кирпича» толщиной, то расчетную температуру надо бы градусов на 3÷5 снизить.
Теперь выбираем населенный пункт, для которого необходимо выполнить расчет. Разумеется, в СНиП «Климатология и геофизика» есть данные не для всех населенных пунктов бывшего СССР, поэтому надо выбрать наиболее близкий из имеющихся. Причем близкий территориально не всегда значит близкий по климату. Нередки случаи, когда довольно близко расположенные населенные пункты сильно отличаются по климату. Причины могут быть разные: населенные пункты находятся по разные стороны горной гряды, на разной высоте от уровня моря и т.д.
В функцию выбора заложены данные СНиПа времен СССР. Я переименовал республики в государства, но все субъекты (области, автономные республики, края, населенные пункты и т.д.) остались старыми. То есть если Ваш населенный пункт/край/область переименовывался либо перешел в подчинение в другой регион — ищите его по старым данным.
В левом окне выбираем государство, в среднем появляется список областей/регионов, после выбора области/региона в правом окне появляется список населенных пунктов. В некоторых государствах областей нет, поэтому в среднем окне появится название государства. В некоторых государствах есть населенные пункты, которые не входят в области/регионы. Тогда в среднем окне в списке, кроме названий областей/регионов, появится также название государства, выбрав которое, в правом окне получим список населенных пунктов, не входящих в области/регионы.

Рядом с названием населенного пункта указана его расчетная температура наружного воздуха (средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92).

Теперь подберем отопительный прибор. Для этого необходимо знать следующие параметры: температуру воды на входе в прибор (температуру подачи), температуру воды на выходе из прибора (температуру обратки) и температуру воздуха в помещении (уже введена в верхней форме).
Если отопление индивидуальное (используется отдельный котел), то температуру подачи рекомендую брать на 5 градусов ниже максимальной температуры котловой воды (смотреть в паспорте котла или в интернете). Обратную температуру рекомендую принимать ниже температуры подачи на: для частных домов с большой длиной труб, большим количеством приборов, вентилей и т.п. – 20 градусов; для частных домов с небольшой длиной труб, небольшим количеством приборов, вентилей и т.п. – 15 градусов; для квартир в многоэтажках с большой длиной труб, большим количеством приборов, вентилей и т.п. – 10 градусов; для квартир в многоэтажках с небольшой длиной труб, небольшим количеством приборов, вентилей и т.п. – 5 градусов.
В случае с отоплением от коммунальных котельных — ситуация сложнее. Теоретически температура теплоносителя определяется тепловым графиком (наиболее распространенный — 150/70), т.е. в морозы до -40 температура воды в сетях должна быть около 150 градусов. В элеваторном узле (в здании) температура понижается до 105 или 95 градусов в морозы. Кроме того, при последовательной схеме подключения (т.н. однотрубная схема) максимальная температура попадает только в первый по стояку прибор.
Плюс к этому изношенность старых сетей и цена энергоносителей приводят к тому, что реально температура воды еще больше снижается. Советовать в такой ситуации что-либо сложно, ну, например, пообщаться с обходчиком абонентских вводов тепловых сетей или оператором ЦТП (центрального теплового пункта) по поводу температуры сетевой вода, а с местным сантехником — о температуре воды в домовых сетях.

Вот, собственно, пока и все. Вопросы, замечания и предложения можно оставить в виде комментария.

Определение ориентировочных тепловых нагрузок

Нередко появляется необходимость расчета тепловых нагрузок по укрупненным показаниям – не дожидаясь проекта получить ориентировочную величину. Здесь мы прикладываем excel-файл с примерами определения расхода тепла на основе нескольких методик. Обратите внимание, что расчет по СП 50.13330.2012 больше подходит для современных зданий с более высокими теплотехническими характеристиками, поэтому результат может отличаться в 1,7-2 раза по сравнению с другими методами.

Особое внимание стоит обратить на вариант определения расхода тепла по укрупненным показателям на основе «справочника проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений» под ред. инженера И.Г. Староверова (смотри файл «Пример расчета нагрузок по справочнику проектировщика И.Г. Староверова») – на сегодняшний день практически забытый способ.

Все приведенные примеры расчетов являются ориентировочными и имеют погрешность. Для окончательного уточнения нужного количества тепловой энергии необходимо выполнение проектов по внутренним инженерным системам здания («Отопление и Вентиляция» и «Водоснабжение»).

Также, здесь вы можете скачать файлы — сканы документов с описанием методик. С их помощью вы найдете нужные значения (например, удельная отопительная характеристика или поправочный коэффициент, прочее) и с помощью нашего excel-файла (калькулятора) посчитаете расход.

Скачать документы

АВОК 8-2007 Руководство по расчету теплопотребления эксплуатируемых жилых зданий.docx

Методические указания по определению расходов топлива, электроэнергии и воды на выработку теплоты отопительными котельными коммунальных теплоэнергетических предприятий.pdf

Пример расчета нагрузок по справочнику проектировщика И.Г. Староверова.pdf

Расчет отопления по укрупненным показателям

Расчет тепловой нагрузки на отопление здания: формула, примеры

При проектировании системы отопления, будь то промышленное строение или жилое здание, нужно провести грамотные расчеты и составить схему контура отопительной системы. Особое внимание на этом этапе специалисты рекомендуют обращать на расчёт возможной тепловой нагрузки на отопительный контур, а также на объем потребляемого топлива и выделяемого тепла.

Тепловая нагрузка: что это?

Под этим термином понимают количество отдаваемой приборами отопления теплоты. Проведенный предварительный расчет тепловой нагрузки позволить избежать ненужных расходов на приобретение составляющих отопительной системы и на их установку. Также этот расчет поможет правильно распределить количество выделяемого тепла экономно и равномерно по всему зданию.

В эти расчеты заложено множество нюансов. Например, материал, из которого выстроено здание, теплоизоляция, регион и пр. Специалисты стараются принять во внимание как можно больше факторов и характеристик для получения более точного результата.

Расчет тепловой нагрузки с ошибками и неточностями приводит к неэффективной работе отопительной системы. Случается даже, что приходится переделывать участки уже работающей конструкции, что неизбежно влечет к незапланированным тратам. Да и жилищно-коммунальные организации ведут расчет стоимости услуг на базе данных о тепловой нагрузке.

Основные факторы

Идеально рассчитанная и сконструированная система отопления должна поддерживать заданную температуру в помещении и компенсировать возникающие потери тепла. Рассчитывая показатель тепловой нагрузки на систему отопления в здании нужно принимать к сведению:

— Назначение здания: жилое или промышленное.

— Характеристику конструктивных элементов строения. Это окна, стены, двери, крыша и вентиляционная система.

— Размеры жилища. Чем оно больше, тем мощнее должна быть система отопления. Обязательно нужно учитывать площадь оконных проемов, дверей, наружных стен и объем каждого внутреннего помещения.

— Наличие комнат специального назначения (баня, сауна и пр.).

— Степень оснащения техническими приборами. То есть, наличие горячего водоснабжения, системы вентиляции, кондиционирование и тип отопительной системы.

— Температурный режим для отдельно взятого помещения. Например, в комнатах, предназначенных для хранения, не нужно поддерживать комфортную для человека температуру.

— Количество точек с подачей горячей воды. Чем их больше, тем сильнее нагружается система.

— Площадь остекленных поверхностей. Комнаты с французскими окнами теряют значительное количество тепла.

— Дополнительные условия. В жилых зданиях это может быть количество комнат, балконов и лоджий и санузлов. В промышленных – количество рабочих дней в календарном году, смен, технологическая цепочка производственного процесса и пр.

— Климатические условия региона. При расчёте теплопотерь учитываются уличные температуры. Если перепады незначительны, то и на компенсацию будет уходить малое количество энергии. В то время как при -40оС за окном потребует значительных ее расходов.

Особенности существующих методик

Параметры, включаемые в расчет тепловой нагрузки, находятся в СНиПах и ГОСТах. В них же есть специальные коэффициенты теплопередачи. Из паспортов оборудования, входящего в систему отопления, берутся цифровые характеристики, касаемые определенного радиатора отопления, котла и пр. А также традиционно:

— расход тепла, взятый по максимуму за один час работы системы отопления,

— максимальный поток тепла, исходящий от одного радиатора,

— общие затраты тепла в определенный период (чаще всего – сезон); если необходим почасовой расчет нагрузки на тепловую сеть, то расчет нужно вести с учетом перепада температур в течение суток.

Произведенные расчеты сопоставляют с площадью тепловой отдачи всей системы. Показатель получается достаточно точный. Некоторые отклонения случаются. Например, для промышленных строений нужно будет учитывать снижение потребления тепловой энергии в выходные дни и праздничные, а в жилых помещениях – в ночное время.

Методики для расчета систем отопления имеют несколько степеней точности. Для сведения погрешности к минимуму необходимо использовать довольно сложные вычисления. Менее точные схемы применяются если не стоит цель оптимизировать затраты на отопительную систему.

Основные способы расчета

На сегодняшний день расчет тепловой нагрузки на отопление здания можно провести одним из следующих способов.

Три основных

1. Для расчета берутся укрупненные показатели.
2. За базу принимаются показатели конструктивных элементов здания. Здесь будет важен и расчет потерь тепла, идущего на прогрев внутреннего объема воздуха.
3. Рассчитываются и суммируются все входящие в систему отопления объекты.

Один примерный

Есть и четвертый вариант. Он имеет достаточно большую погрешность, ибо показатели берутся очень усредненные, или их недостаточно. Вот эта формула — Qот = q0 * a * VH * (tЕН – tНРО), где:

• q0 – удельная тепловая характеристика здания (чаще всего определяется по самому холодному периоду),
• a – поправочный коэффициент (зависит от региона и берется из готовых таблиц),
• VH – объем, рассчитанный по внешним плоскостям.

Пример простого расчета

Для строения со стандартными параметрами (высотой потолков, размерами комнат и хорошими теплоизоляционными характеристиками) можно применить простое соотношение параметров с поправкой на коэффициент, зависящий от региона.

Предположим, что жилой дом находится в Архангельской области, а его площадь — 170 кв. м. Тепловая нагрузка будет равна 17 * 1,6 = 27,2 кВт/ч.

Подобное определение тепловых нагрузок не учитывает многих важных факторов. Например, конструктивных особенностей строения, температуры, число стен, соотношение площадей стен и оконных проёмов и пр. Поэтому подобные расчеты не подходят для серьёзных проектов системы отопления.

Расчет радиатора отопления по площади

Зависит он от материала, из которого они изготовлены. Чаще всего сегодня используются биметаллические, алюминиевые, стальные, значительно реже чугунные радиаторы. Каждый из них имеет свой показатель теплоотдачи (тепловой мощности). Биметаллические радиаторы при расстоянии между осями в 500 мм, в среднем имеют 180 — 190 Вт. Радиаторы из алюминия имеют практически такие же показатели.

Теплоотдача описанных радиаторов рассчитывается на одну секцию. Радиаторы стальные пластинчатые являются неразборными. Поэтому их теплоотдача определяется исходя из размера всего устройства. Например, тепловая мощность двухрядного радиатора шириной 1 100 мм и высотой 200 мм будет 1 010 Вт, а панельного радиатора из стали шириной 500 мм, а высотой 220 мм составит 1 644 Вт.

В расчет радиатора отопления по площади входят следующие базовые параметры:

— высота потолков (стандартная – 2,7 м),

— тепловая мощность (на кв. м – 100 Вт),

— одна внешняя стена.

Эти расчеты показывают, что на каждые 10 кв. м необходимо 1 000 Вт тепловой мощности. Этот результат делится на тепловую отдачу одной секции. Ответом является необходимое количество секций радиатора.

Для южных районов нашей страны, так же как и для северных, разработаны понижающие и повышающие коэффициенты.

Усредненный расчет и точный

Учитывая описанные факторы, усредненный расчет проводится по следующей схеме. Если на 1 кв. м требуется 100 Вт теплового потока, то помещение в 20 кв. м должно получать 2 000 Вт. Радиатор (популярный биметаллический или алюминиевый) из восьми секций выделяет около 150 Вт. Делим 2 000 на 150, получаем 13 секций. Но это довольно укрупненный расчет тепловой нагрузки.

Точный выглядит немного устрашающе. На самом деле ничего сложного. Вот формула:

Qт = 100 Вт/м2 × S(помещения)м2 × q1 × q2 × q3 × q4 × q5 × q6× q7, где:

• q1 – тип остекления (обычное =1.27, двойное = 1.0, тройное = 0.85);
• q2 – стеновая изоляция (слабая, или отсутствующая = 1.27, стена выложенная в 2 кирпича = 1.0, современна, высокая = 0.85);
• q3 – соотношение суммарной площади оконных проемов к площади пола (40% = 1.2, 30% = 1.1, 20% — 0.9, 10% = 0.8);
• q4 – уличная температура (берется минимальное значение: -35оС = 1.5, -25оС = 1.3, -20оС = 1.1, -15оС = 0.9, -10оС = 0.7);
• q5 – число наружных стен в комнате (все четыре = 1.4, три = 1.3, угловая комната = 1.2, одна = 1.2);
• q6 – тип расчетного помещения над расчетной комнатой (холодное чердачное = 1.0, теплое чердачное = 0.9, жилое отапливаемое помещение = 0.8);
• q7 – высота потолков (4.5 м = 1.2, 4.0 м = 1.15, 3.5 м = 1.1, 3.0 м = 1.05, 2.5 м = 1.3).

По любому из описанных методов можно провести расчет тепловой нагрузки многоквартирного дома.

Примерный расчет

Условия таковы. Минимальная температура в холодное время года — -20оС. Комната 25 кв. м с тройным стеклопакетом, двустворчатыми окнами, высотой потолков 3.0 м, стенами в два кирпича и неотапливаемым чердаком. Расчет будет следующий:

Q = 100 Вт/м2 × 25 м2 × 0,85 × 1 × 0,8(12%) × 1,1 × 1,2 × 1 × 1,05.

Результат, 2 356.20, делим на 150. В итоге получается, что в комнате с указанными параметрами нужно установить 16 секций.

Если необходим расчет в гигакалориях

В случае отсутствия счетчика тепловой энергии на открытом отопительном контуре расчет тепловой нагрузки на отопление здания рассчитывают по формуле Q = V * (Т1 — Т2) / 1000, где:

• V – количество воды, потребляемой системой отопления, исчисляется тоннами или м3,
• Т1 – число, показывающее температуру горячей воды, измеряется в оС и для вычислений берется температура, соответствующая определенному давлению в системе. Показатель этот имеет свое название – энтальпия. Если практическим путем снять температурные показатели нет возможности, прибегают к усредненному показателю. Он находится в пределах 60-65оС.
• Т2 – температура холодной воды. Ее измерить в системе довольно трудно, поэтому разработаны постоянные показатели, зависящие от температурного режима на улице. К примеру, в одном из регионов, в холодное время года этот показатель принимается равным 5, летом – 15.
• 1 000 – коэффициент для получения результата сразу в гигакалориях.

В случае закрытого контура тепловая нагрузка (гкал/час) рассчитывается иным образом:

Qот = α * qо * V * (tв — tн.р) * (1 + Kн.р) * 0,000001, где

• α – коэффициент, призванный корректировать климатические условия. Берется в расчет, если уличная температура отличается от -30оС;
• V – объем строения по наружным замерам;
• qо – удельный отопительный показатель строения при заданной tн.р = -30оС, измеряется в ккал/м3*С;
• tв – расчетная внутренняя температура в здании;
• tн.р – расчетная уличная температура для составления проекта системы отопления;
• Kн.р – коэффициент инфильтрации. Обусловлен соотношением тепловых потерь расчетного здания с инфильтрацией и теплопередачей через внешние конструктивные элементы при уличной температуре, которая задана в рамках составляемого проекта.

Расчет тепловой нагрузки получается несколько укрупненным, но именно эта формула дается в технической литературе.

Обследование тепловизором

Все чаще, чтобы повысить эффективность работы отопительной системы, прибегают к тепловизионным обследованиям строения.

Работы эти проводят в темное время суток. Для более точного результата нужно соблюдать разницу температур между помещением и улицей: она должна быть не менее в 15о. Лампы дневного освещения и лампы накаливания выключаются. Желательно убрать ковры и мебель по максимуму, они сбивают прибор, давая некоторую погрешность.

Обследование проводится медленно, данные регистрируются тщательно. Схема проста.

Первый этап работ проходит внутри помещения. Прибор двигают постепенно от дверей к окнам, уделяя особое внимание углам и прочим стыкам.

Второй этап – обследование тепловизором внешних стен строения. Все так же тщательно исследуются стыки, особенно соединение с кровлей.

Третий этап – обработка данных. Сначала это делает прибор, затем показания переносятся в компьютер, где соответствующие программы заканчивают обработку и выдают результат.

Если обследование проводила лицензированная организация, то она по итогу работ выдаст отчет с обязательными рекомендациями. Если работы велись лично, то полагаться нужно на свои знания и, возможно, помощь интернета.

2.2.Расчет по укрупненным показателям

Для ориентировочного расчета теплопотерь здания воспользуемся формулой:

где q – удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м3ּоС); V – объем отапливаемого здания по внешнему обмеру, м3; (tп-tн) – расчетная разность температуры для основных (наиболее представительных) помещений здания, оС.

Величина q определяет средние теплопотери 1 м3 здания, отнесенные к разности температур 1 оС. Ее определяем по формуле:

где qo – эталонная удельная тепловая характеристика, соответствующая разности температуры Δto=19-(-31)=50 оС, Вт/(м3ּоС); βt – температурный коэффициент, учитывающий отклонение фактической разности температуры от Δto.

Эталонную удельную тепловую характеристику определяем, приняв за основу характеристики для жилых зданий:

где d – доля площади наружных стен, занятая окнами; Ас,Ап – площадь, соответственно, наружных стен и здания в плане, м2.

Для определения qo определяем площади:

Температурный коэффициент βt равен

Значение удельной тепловой характеристики используют для приблизительного подсчета теплопотерь здания

Установочная тепловая мощность системы по укрупненным показателям принята равной

Согласно (21) дополнительные теплопотери принять равными 7%.

Qот=1,07ּ Qзд=1,07ּ188723,47=201934,11Вт (22)

3.Гидравлический расчет трубопроводов

Основной задачей расчета является определение диаметров трубопровода и расчете потерь давления в контуре системы отопления.

Основное циркуляционное кольцо при тупиковом движении теплоносителя выбираем в магистралях через стояк 5: длина кольца – 130,7м.

Располагаемое давление, действующее в циркуляционном кольце запишется в виде:

где ΔРн – давление, создаваемое насосом или смесительной установкой;

ΔРе.пр. – естественное циркуляционное давление, возникающее в расчетном кольце системы вследствие охлаждения воды в отопительных приборах.

ΔРе.тр. – естественное циркуляционное давление, возникающее за счет охлаждения воды в трубах.

Для вертикальных однотрубных систем отопления Б=1,0.

Насосное циркуляционное давление рассчитывается по следующему соотношению:

где Σl – сумма длин расчетных участков циркуляционного кольца.

Естественное циркуляционное давление определим по формуле:

ΔРе.пр= , (25)

где Qi – необходимая теплоотдача теплоносителем в помещение;

hi – вертикальное расстояние между условными центрами нагрева воды в тепловом пункте и охлаждения в стояке для i-го прибора;

β – среднее приращение плотности при понижении температуры воды на 1оС /таблица 10.4(6)/;

β1, β2 – поправочные коэффициенты, учитывающие дополнительную теплоотдачу в помещения /с.157(7)/;

N – число приборов в стояке;

Gст – расход воды в стояке, определяемый по формуле:

Gст=. (26)

Расчетное циркуляционное давление определяем по формуле(23), пренебрегая как незначительной величиной ΔРе.тр, принимая ΔРн по формуле (24) и ΔРе.пр по формуле(25):

ΔРр=9376+2862,91=12238,91 Па.

Средняя ориентировочная удельная линейная потеря давления определяется по формуле:

Rcр=, Па/м; (27)

Вычисляем удельную характеристику сопротивления по формуле:

Sуд=Rcp/G2, Па/м(кг/ч)2; (28)

где G – ориентировочный расход воды на участке, вычисленный по формуле(26).

Удельная характеристика сопротивления стояка 5 при найденном значении Rср определяется по формуле (28)

По Sуд.р. из таблиц 10.7. с.91(6) принимаем диаметр стояка dу=25мм.

Потери давления на трение и местные сопротивления на участке определяют по формуле:

где S – характеристика гидравлического сопротивления участка, определяемая по соотношению

где А – удельное динамическое давление /см.табл.10.7.(6)/;

приведенный коэффициент гидравлического трения / см.табл.10.7. (6)/.

Характеристика сопротивления стояка 11 и магистральных участков находится по формуле (30):

Значения коэффициентов местных сопротивлений принимаются по таблице II.11-II.12(6). Стояк 11:

20отводов dу=25мм ξ=0,5∙20=10

2 вентиля dу=25мм ξ=9,3∙2=18,6

пробковый кран dу=25мм ξ=1

• Диаметр магистральных участков 1-2 и 1’-2’ примем dу=25мм . Для них найдем характеристику сопротивления участков 1-2 и 1’-2’:

Коэффициенты местных сопротивлений на участках 1-2 и 1’-2’:

1 тройник проходной ξ=2=2;

• Вычислим характеристику сопротивления приборного узла.

замыкающий участок, dу=15мм:

Коэффициенты местных сопротивлений замыкающего участка:

2 поворотных тройника Σξ=1,5∙2=3.

Диаметр подводок dу=20мм. Характеристика сопротивления подводки равна:

Коэффициенты местных сопротивлений для подводок:

1 терморегулятор dу=20мм ξ=1

1 шаровой кран ξ=1

Определим проводимости подводок и замыкающих участков:

σ=1/, кг/(ч∙Па0,5); (31)

Характеристика приборного узла определяется по следующему соотношению:

(32)

Тогда суммарная характеристика сопротивления стояка 11 составит:

Потери давления в стояке 1:

Переходим к расчету магистральных участков системы отопления.

Участок 3-2 и 3’-2’. Расход участка определится:

G= Gст11+ Gст10=571,2+571,2=1142,4кг/час. Принимаем dу=32мм

Коэффициенты местных сопротивлений на участках 3-2 и 3’-2’:

1 тройник поворотный ξ=1,5;

Аналогично рассматриваем все остальные участки основного циркуляционного кольца. Результаты расчета сводим в таблицу №3.

Суммарные потери давления в системе:

Сравнивая суммарные потери давления в системе с располагаемым, получаем запас давления в главном циркуляционном кольце:

что отвечает условию ΔРсис.≈0,9ΔРр.

Рассмотрим наиболее приближенный стояк к главному стояку. Это 10 стояк, тепловая нагрузка которого составляет 15507 Вт. Расход теплоносителя в стояке 10 определяем по формуле:

Располагаемое давление в стояке 10 ΔРст10=ΔР ст11 =4112,4Вт

Определим удельную потерю давления в стояке 11 по формуле(27):

Удельная характеристика сопротивления стояка 11 определяется по формуле (28):

Диаметр стояка 11 по таблице 10.7. (6) принимаем dу=25мм.

Рассчитаем характеристику сопротивления стояка 10 по формуле (30):

Значения коэффициентов местных сопротивлений принимаются по таблице II.11-II.12(6). Стояк10:

20 отодов dу=25мм ξ=0,5∙20=10

2 вентиля dу=25мм ξ=9,3∙2=18,6

пробковый кран dу=25мм ξ=1

Вычислим характеристику сопротивления приборного узла.

замыкающий участок, dу=15мм:

Коэффициенты местных сопротивлений замыкающего участка:

2 поворотных тройника Σξ=1,5∙2=3.

Диаметр подводок dу=20мм. Характеристика сопротивления подводки равна:

Коэффициенты местных сопротивлений для подводок:

1 терморегулятор dу=20мм ξ=1

1 шаровой кран ξ=1

Определим проводимости подводок и замыкающих участков:

σ=1/, кг/(ч∙Па0,5); (31)

Характеристика приборного узла определяется по следующему соотношению:

(32)

Тогда суммарная характеристика сопротивления стояка 11 составит:

Проверим увязку потерь давления в стояках 9 и 11.

Как видно потери давления в стояке увязаны.

Аналогично проведя расчёт последнего в кольце стояка 7, принимаем dу=25мм и ΔРст7 =6228,1Па, что расходится с потерями давления до этого стояка на -2%

Самостоятельный расчет тепловой нагрузки на отопление: часовых и годовых показателей

Как оптимизировать затраты на отопление? Эта задача решается только комплексным подходом, учитывающим все параметры системы, здания и климатические особенности региона. При этом важнейшей составляющей является тепловая нагрузка на отопление: расчет часовых и годовых показателей входят в систему вычислений КПД системы.

Зачем нужно знать этот параметр

Что же представляет собой расчет тепловой нагрузки на отопление? Он определяет оптимальное количество тепловой энергии для каждого помещения и здания в целом. Переменными величинами являются мощность отопительного оборудования – котла, радиаторов и трубопроводов. Также учитываются тепловые потери дома.

В идеале тепловая мощность отопительной системы должна компенсировать все тепловые потери и при этом поддерживать комфортный уровень температуры. Поэтому прежде чем выполнить расчет годовой нагрузки на отопление, нужно определиться с основными факторами, влияющими на нее:

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

Учитывая эти факторы составляется оптимальный тепловой режим работы системы отопления. Резюмируя все вышесказанное можно сказать, что определение тепловой нагрузки на отопление необходимо для уменьшения расхода энергоносителя и соблюдения оптимального уровня нагрева в помещениях дома.

Для расчета оптимальной нагрузки на отопление по укрупненным показателям нужно знать точный объем здания. Важно помнить, что эта методика разрабатывалась для больших сооружений, поэтому погрешность вычислений будет велика.

Выбор методики расчета

Перед тем, как выполнить расчет нагрузки на отопление по укрупненным показателям или с более высокой точностью необходимо узнать рекомендуемые температурные режимы для жилого здания.

Во время расчета характеристик отопления нужно руководствоваться нормами СанПиН 2.1.2.2645-10. Исходя из данных таблицы, в каждой комнате дома необходимо обеспечить оптимальный температурный режим работы отопления.

Методики, по которым осуществляется расчет часовой нагрузки на отопление, могут иметь различную степень точности. В некоторых случаях рекомендуется использовать достаточно сложные вычисления, в результате чего погрешность будет минимальна. Если же оптимизация затрат на энергоносители не является приоритетной задачей при проектировании отопления – можно применять менее точные схемы.

Во время расчета почасовой нагрузки на отопление нужно учитывать суточную смену уличной температуры. Для улучшения точности вычисления нужно знать технические характеристики здания.

Простые способы вычисления тепловой нагрузки

Любой расчет тепловой нагрузки нужен для оптимизации параметров системы отопления или улучшения теплоизоляционных характеристик дома. После его выполнения выбираются определенные способы регулирования тепловой нагрузки отопления. Рассмотрим нетрудоемкие методики вычисления этого параметра системы отопления.

Зависимость мощности отопления от площади

Для дома со стандартными размерами комнат, высотой потолков и хорошей теплоизоляцией можно применить известное соотношение площади помещения к требуемой тепловой мощности. В таком случае на 10 м² потребуется генерировать 1 кВт тепла. К полученному результату нужно применить поправочный коэффициент, зависящий от климатической зоны.

Предположим, что дом находится в Московской области. Его общая площадь составлять 150 м². В таком случае часовая тепловая нагрузка на отопление будет равна:

Главным недостатком этого метода является большая погрешность. Расчет не учитывает изменение погодных факторов, а также особенности здания – сопротивление теплопередачи стен, окон. Поэтому на практике его использовать не рекомендуется.

Укрупненный расчет тепловой нагрузки здания

Укрупненный расчет нагрузки на отопление характеризуется более точными результатами. Изначально он применялся для предварительного расчета этого параметра при невозможности определить точные характеристики здания. Общая формула для определения тепловой нагрузки на отопление представлена ниже:

Где q° — удельная тепловая характеристика строения. Значения нужно брать из соответствующей таблицы, а – поправочный коэффициент, о котором говорилось выше, Vн – наружный объем строения, м³, Tвн и Tнро – значения температуры внутри дома и на улице.

Таблица удельных тепловых характеристик зданий

Предположим, что необходимо рассчитать максимальную часовую нагрузку на отопление в доме с объемом по наружным стенам 480 м³ (площадь 160 м², двухэтажный дом). В этом случае тепловая характеристика будет равна 0,49 Вт/м³*С. Поправочный коэффициент а = 1 (для Московской области). Оптимальная температура внутри жилого помещения (Твн ) должна составлять +22°С. Температура на улице при этом будет равна -15°С. Воспользуемся формулой для расчета часовой нагрузки на отопление:

Q=0.49*1*480(22+15)= 9,408 кВт

По сравнению с предыдущим расчетом полученная величина меньше. Однако она учитывает важные факторы – температуру внутри помещения, на улице, общий объем здания. Подобные вычисления можно сделать для каждой комнаты. Методика расчета нагрузки на отопление по укрупненным показателям дает возможность определить оптимальную мощность для каждого радиатора в отдельно взятом помещении. Для более точного вычисления нужно знать среднетемпературные значения для конкретного региона.

Такой метод расчета можно применять для вычисления часовой тепловой нагрузки на отопление. Но полученные результаты не дадут оптимально точную величину тепловых потерь здания.

Точные расчеты тепловой нагрузки

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

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:

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.

2. Расход тепла на отопление по укрупненным показателям

Для определения расчетного расхода тепла на отопление здания можно пользоваться формулой

Q = qот * Vзд ( tвн – tн ) * 10 -3 , кВт,

где qот – удельная тепловая характеристика здания, Вт/м3 оС

Vзд – общий наружный объем здания, м3.

Удельная тепловая характеристика здания находится по формуле

qот = P/S  1/Rст + ρ ( 1/Rок – 1/Rст )] + 1/h ( 0,9 *1/Rпл + 0,6 *1/Rпт ) ,

где P, S, h — периметр, площадь, высота здания, м

ρ – степень остекленности здания, равная отношению общей площади световых проемов к площади вертикальных ограждений здания, ρ = Fост /Fверт.огр.

Rст, Rок, Rпл, Rпт – сопротивление теплопередаче стен, окон, пола, потолка.

Величина удельной тепловой характеристики определяет средние теплопотери 1м3 здания, отнесенные к расчетной разнице температур, равной 1оС.

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

По рассчитанному расходу тепла подбирают котел системы отопления (Приложение 1) и выполняется его установка в помещении котельной с учетом норм проектирования (Приложение 2).

3. Тепловой баланс помещений

В зданиях и помещениях с постоянным тепловым режимом сопоставляют теплопотери и теплопоступления в расчетном режиме. Для жилых и общественных зданий принимают, что в помещениях теплоисточники отсутствуют, и тепловая мощность системы отопления должна возместить потери тепла через наружные ограждения.

Теплопотери через ограждающие конструкции помещения складываются из теплопотерь через отдельные ограждения Q, определенные с округлением до 10 Вт по формуле:

Q = F * 1/R *( t вн – tн ) * ( 1 + β ) * n Вт, где

F – расчетная площадь ограждения, м2 (правила обмера ограждений см. Приложение 3)

R – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2 оС/Вт

tвн – температура помещения, 0С

tнV – расчетная наружная температура наиболее холодной пятидневки, 0С

β – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь,

n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций к наружному воздуху

Расчеты теплопотерь сводятся в таблицу (см. Приложение 4)

Добавочные теплопотери β

1. Добавка на ориентацию – для всех вертикальных ограждений

2. Добавка в угловых помещениях общественных и производственных зданий (имеющих две и более наружные стены) принимаются для всех вертикальных ограждений в размере β = 0,15.

3. Добавка на поступление холодного воздуха через входы в здание (эксплуатируемые постоянно) принимается

для двойных дверей с тамбуром между ними 0,27 Н

то же без тамбура 0,34 Н

для одинарных дверей 0,22 Н

где Н – высота здания в м.

Значения коэффициента n

Перекрытия над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом, перекрытия чердачные

Перекрытия над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах

Перекрытия над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах

Стены, отделяющие от неотапливаемых помещений, сообщающиеся с наружным воздухом

Стены, отделяющие от неотапливаемых помещений, не сообщающиеся с наружным воздухом