РАСЧЕТНАЯ ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

Система отопления предназначена для создания в помещениях здания в холодный период года температурной обстановки, соответствующей комфортной и отвечающей требованиям технологического процесса.

Температура помещений зависит от поступлений и потерь тепла, а также от теплозащитных свойств наружных ограждений и расположения обогревающих устройств.

Тепло поступает в помещение от технологического оборудования, нагретых материалов, источников искусственного освещения, людей, а также от технологических процессов, связанных с выделением тепла. В холодный период года помещение теряет тепло через наружные ограждения, на нагревание материалов, транспортных средств и оборудования, поступающих извне. Тепло расходуется на нагревание воздуха, который поступает в помещение через неплотности в ограждениях и для компенсации воздуха, удаляемого технологическим оборудованием и вытяжными системами, если удаление этого воздуха не компенсируется притоком подогретого воздуха приточной вентиляции.

Для определения тепловой мощности системы отопления составляют баланс часовых расходов тепла для расчетных зимних условий в виде.

где Q_ОГР — потери тепла через наружные ограждения;

Q_И.В — расход тепла на нагревание воздуха, поступающего в помещение при инфильтрации и вентиляции;

Q_ТЕХН — дебаланс между расходом тепла на технологические нужды и минимальными технологическими и бытовыми теплопоступлениями.

Расчетная тепловая мощность системы отопления соответствует максимальному дефициту тепла.

Для промышленных зданий в расчет принимают интервал с наименьшими тепловыделениями.

Для гражданских зданий обычно принимают, что в помещении отсутствуют люди, нет искусственного освещения и других бытовых тепловыделений, поэтому определяющими расход тепла являются теплопотери через ограждения и инфильтрация.

В жилых зданиях при определении тепловой мощности системы отопления учитывают теплопотери через ограждающие конструкции, больший из расходов тепла на нагревание наружного воздуха, поступающего в помещение вследствие инфильтрации или для компенсации нормативного воз­духообмена, а также бытовые теплопоступления в размере, регла­ментируемом СНиП.

Определение потерь тепла через отдельные ограждения. Расчетные потери тепла

Q_т.п, Вт, через отдельные ограждения или их части площадью F определяют по форму

Q_т.п.= (t_в— t₅)nFη=K(t_в— t₅) nFη (1.68)

где t_В — расчетная температура внутри помещения;

t₅ — температура холодной пятидневки для района строительства;

п — коэффициент, учитывающий уменьшение разности температур (см. прил. 4);

η — коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери.

Теплопотери помещения Q_ОГР равны сумме потерь тепла через его наружные ограждения, рассчитанных по формуле (1.68), а также потерь или поступлений тепла через внутренние ограждения, если температура воздуха в соседних помещениях ниже или выше температуры в данном помещении на 5 о С и более.

Коэффициенты теплопередачи К для наружных стен и перекрытий принимают по теплотехническому расчету.

Для теплотехнического расчета окон и балконных дверей в СНиП приведены две таблицы (см. прил. 5 и 6). По одной из них можно определить минимально допустимое или требуемое сопротивление теплопередаче окна R_О ТР в зависимости от назначения помещения и расчетной разности температур t_B — t_Н. В другой таблице даны фактические сопротивления теплопередаче различных конструкций окон и балконных дверей. С помощью этих таблиц можно подобрать конструкцию или определить сопротивление теплопередаче заполнения светового проема известной конструкции

Коэффициент теплопередачи К для наружных дверей определяют в зависимости от их конструкции по приложению 6.

Добавочные теплопотери через ограждения.

Основные теплопотери через ограждения часто оказываются меньше действительных теплопотерь, так как принятая формула не учитывает влияния некоторых факторов. Потери тепла могут заметно изменяться под влиянием инфильтрации и эксфильтрации воздуха через толщу ограждений и щели в них, а также под действием облучения солнцем. Теплопотери помещения в целом могут существенно возрасти (η > I) в результате врывания холодного воздуха через открываемые наружные двери и т. п.

Дополнительные потери тепла обычно учитывают добавками к основным теплопотерям, задаваемыми в процентах к последним. Условно добавки делят на несколько видов по определяющим факторам.

1. Добавка на ориентацию ограждения по странам света. Ее принимают для всех наружных вертикальных ограждений. Величины добавок берут в соответствии со схемой на рис.1.14.

2. Добавка на угловые помещения. Для угловых помещений и помещений, имеющих два и более наружных вертикальных ограждений, средняя радиационная температура ниже, чем для остальных помещений, поэтому для таких помещений температуру внутреннего воздуха принимают выше на 2 о С для жилых зданий, а для зданий другого назначения повышение температуры учитывают 5% добавкой к основным теплопотерям вертикальных наружных ограждений.

3. Добавка на врывание холодного воздуха. Для входов, не оборудованных воздушно-тепловыми завесами (наружные двери с кратковременным открыванием при n этажах в здании), ее принимают равной:

60 n % при тройных дверях с двумя тамбурами,

80 п % — при двойных дверях с одним тамбуром и

65 п% — при одинарных дверях.

В промышленных зданиях добавку на врывание холодного воз­духа через ворота, не имеющие тамбура и шлюза, если они открыты менее 15 мин в 1 ч, принимают

В общественных зданиях независимо от их этажности при проходе через двери

до 500— 600 чел в 1 ч принимают добавку в размере 500%.

4. Добавка на высоту. Ее вводят для помещении общественных зданий высотой более 4 м. Расчетные значения теплопотерь всех ограждений увеличивают на 2% на каждый метр высо­ты но добавка должна быть не более 15%. Эта добавка учитывает увеличение теплопотерь в верхней части помещения в результате повышения температуры воздуха. Для лестничных клеток добавку на высоту не принимают. В промышленных зданиях необходимо производить специальный расчет распределения температуры по высоте, который определит теплопотери через стены и перекрытия.

Расход тепла на нагревание холодного воздуха.

В производственных помещениях расход тепла на нагревание холодного воздуха, поступающего вследствие инфильтрации через притворы окон, фонарей, дверей, ворот, доходит до 30—40% основных теплопотерь. Учитывая столь большую величину этих затрат тепла, при расчете теплопотерь производственных помещений делают специальный подсчет затрат тепла на нагрев поступающего в помещение холодного воздуха. Такой же расчет выполняют для крупных общественных зданий.

Количество тепла Q, Вт, необходимое для нагрева массового расхода G, кг/°С, наружного воздуха, имеющего температуру t_Н до температуры в рабочей зоне помещения t_В, равно:

где с — удельная теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/(кг·°С).

Расход поступающего наружного воздуха G определяют по формуле

где а — поправочный коэффициент для двойных переплетов металлических а = 0,65; для двойных переплетов деревянных а = 0,5;

для деревянных притворов ворот и дверей а = 2;

j — расход воздуха, проникающего в помещение через 1 м притвора, кг/ч, принимаемый по табл. 1.6.

Для жилых и общественных зданий, оборудованных естественной вытяжной вентиляцией, количество тепла на нагревание наружного воздуха следует определять по расходу воздуха, поступающего в помещения путем инфильтрации, а для жилых комнат — по большей из двух величин:

а) расход воздуха, поступающего путем инфильтрации;

б) расход воздуха, обеспечивающий минимальный нормативный воздухообмен.

Количество тепла на нагревание наружного воздуха, поступающего в помещения жилых и общественных зданий путем инфильтрации Q_И Вт, следует определять по формуле

где F — расчетная площадь окон, м 2 ;

G_O — расход воздуха, поступающего в помещения путем инфильтрации через 1 м 2 окон и балконных дверей, кг/(м 2 • ч);

А» коэффициент, учитывающий подогрев воздуха тепловым потоком, принимаемый равным для окон с раздельными пере­плетами 0,8, адля спаренных переплетов 1.

Значение G₀ определяют по формуле

G₀= (1.74)

где А и Б — параметры, принимаемые по табл. 1.5;

ρ_Н — плотность наружного воздуха, кг/м 3 ;

Δр — разность давлений воздуха у наружной и внутренней поверхностей наружных ограждающих конструкций здания, Па, определяемая, по формуле

Δр=9,81(h_y.m -h_n)( ρ_Н – 1,27)+1,4(βυ) 2 ρ_Н (1.75)

здесь h_y.m — высота устья вытяжной шахты над уровнем земли, м;

h_n — высота центра рассматриваемого элемента ограждения над уровнем земли, м;

β — тот же поправочный коэффициент, что и в формуле (1.51);

υ — расчетная скорость ветра, м/с.

Количество тепла на нагревание наружного воздуха в объеме, обеспечивающем минимальный нормативный воздухообмен в жилых комнатах, Вт, следует определять по формуле

Q_H= = 1,005( )F_ж (1.76)

где l_В — нормативный воздухообмен, принимаемый равным 3 м 3 /ч на I м 2 жилом площади;

t_B — температура внутреннего воздуха, о С;

t_Н А — расчетная вентиляционная температура наружного воздуха о С;

F_Ж — площадь жилой комнаты, м 2 .

В тепловом балансе, определяющем установочную мощность системы отопления жилых зданий, по СНиП, необходимо учитывать бытовые тепловыделения Q_БЫТ в количестве 21 Вт на 1 м 2 площади жилых комнат и кухонь;

где F — площадь жилых комнат и кухонь, м 2 .

Мощность системы отопления

Правильно рассчитанная мощность системы отопления позволяет без усилий обогревать дом и обеспечивает функциональность всех элементов системы. Чтобы ее определить

, необходимо рассчитать мощность котла, учитывая при этом площадь дома и теплопотери, а также учесть характеристики и теплоотдачу остальных составляющих системы.

Расчет мощности системы отопления

Производится расчет мощности ситемы отопления при подборе оборудования и материалов для монтажа системы. Наиболее важным является мощность котла. При ее недостатке, котел будет работать под постоянной нагрузкой, что повлияет на его ресурс работы и приведет к поломке определенных деталей. К тому же, для пуска и разогрева котла требуется больше горючего, чем для его работы при поддержании требуемой температуры, а значит расходы на его функционирование увеличатся. Если же мощность будет чрезмерной, нагрев теплоносителя будет производиться быстрее и топливо не будет дожигаться до конца, что особенно актуально для твердотопливного котла. В дымоходе, который не успеет за столь короткое время должным образом прогреться, будет образовываться и скапливаться конденсат, что может привести к его поломке.

Мощность котла отопления рассчитывается по нескольким параметрам, главным из которых считается отапливаемая площадь. Существует условный расчет, который определяет, что на каждые 10 м 2 требуется 1кВт мощности. Но кроме этого, необходимо учитывать природно-климатические условия региона, для каждого из которых существуют специальные коэффициенты, рассчитанные исходя из наиболее низких температур в зимнее время. Они составляют от 0,6 до 2. Первый показатель применяется, когда расчет монтажа отопления производится для южных регионов, а последний – для северных.

Что влияет на потри тепла в доме

На потери тепла влияет множество факторов, к каждому из которых также разработаны коэффициенты:

• Высота потолков. Если потолки свыше 2,5 м, требуется производить расчет не по площади дома, а по кубатуре. На каждый 1 м 3 потребуется 40 Вт тепловой мощности;
• Качество утепления. Если здание грамотно утеплено, коэффициент не применяется. В противном случае, действуют коэффициенты в зависимости от материала стен: из бетона и блоков – 1,25-1,5, из бревен и бруса – 1,25, из кирпича – 1,1-1,25, из пеноблоков – 1;
• Количество окон и дверей. На каждое окно необходимо прибавить к мощности котла по 100 Вт, наружных дверей – по 200 Вт;
• Качество стеклопакетов. Типовые с деревянной рамой – 0,2, пластиковые однокамерные – 0,1, двухкамерные — 0,07, энергосберегающие – 0,057;
• Расположение комнат. Расчет мощности котла лучше делать для каждой комнаты, при этом учитывать коэффициент 0,1-0,3 для внутренних помещений, 1 – для комнаты с одной наружной стеной, 1,15 – с двумя и 1,22 – с тремя;

Расчет мощности системы отопления — взять «про запас»

Итак, определив предварительную мощность по площади дома и применив все поправочные коэффициенты, получаем мощность котла, необходимую для отопления конкретного здания. Специалисты рекомендуют к конечному результату применить еще коэффициент 1,2, т.е. прибавить 20% «на запас». Он необходим для покрытия возможных теплопотерь, которые не были учтены в расчетах.

Расчет отопления зависит также от типа котла. Так, для двухконтурного к конечному результату применяется еще и коэффициент 1,5. Такой запас мощности необходим для обеспечения контура ГВС.

Немаловажно учитывать материал, из которого изготовлены радиаторы. Обладающие большей теплопроводностью стальные, алюминиевые или биметалические быстрее нагреваются и отдают тепло комнатам (мощность одной секции — 200 Вт). Чугунные радиаторы медленно нагреваются, но способны дольше аккумулировать тепло (мощность одной секции — 150 Вт). Количество секций определяется исходя из мощности котла или по площади дома и факторов, перечисленных выше. Для утепленного дома со стандартной высотой потолков потребуется 1 секция металлического радиатора на каждые 1,8-2 м 2 или 1 секция чугунного на каждые 1,1-1,3 м 2 .

На расчет отопления также влияет материал, из которого смонтирована система отопления. Если для монтажа выбраны металлические трубы, стоит учесть, что они также нагреваются и отдают тепло в комнаты. Используя их, можно сократить количество секций радиаторов в помещениях. Пластиковый или пропиленовый трубопровод теплоотдачей обладает в минимальной степени, но чаще применяется благодаря современному дизайну и простоте монтажа.