Современные дома, вне зависимости от применяемого при их возведении материала, нужно проектировать и составлять сметы. Именно на этом этапе для систем обогрева зданий рассчитываются характеристики. В тех схемах, где циркулирует обычная вода, вычисляется количество носителя тепла на основании тепловой нагрузки всего здания.
Этот показатель необходим для точного подбора емкости бака, предназначенного для регулирования давления. Этот параметр имеет непосредственное отношение к проектной нагрузке системы обогрева частного строения. Грамотно выбранное оборудование, используемое при отоплении жилого дома, нормально будет справляться с основной задачей – созданием комфортного температурного режима в жилых и вспомогательных помещениях.
Таблица с нормативными показателями для жилых помещений Источник stroypol14.ru
При выполнении расчета требуется точное выражение, выдающее правильный результат для выбора котла.
Считаем показатели количества теплоносителя: теория и практика
В индивидуальных жилых строениях или многоквартирных домах обычно используется:
- техническая вода;
- пропиленгликоль;
- этиленовый раствор.
Важно, чтобы любой теплоноситель соответствовал требованиям, предусмотренным в нормативных документах. В российских стандартных есть 5 условий, подлежащих соблюдению:
- оптимальное значение перемещения теплоносителя;
- невысокая вязкость с одновременным обеспечением проточности как у обычной воды;
- небольшая расширяемость во время остывания системы;
- исключение токсичности;
- недорогая цена.
Расчет показателей отопительной системы нельзя считать простыми, нужен опыт.
Схема отопительной системы дома Источник odstroy.ru
Для грамотного определения показателей с помощью расчетных формул для дальнейшего использования надежного носителя тепла рекомендуется пользоваться услугами специалиста, занимающегося проектированием индивидуальных схем отопления или грамотного сантехника.
Расход теплоносителя в системе отопления: расчетная формула
Объём носителя, использующегося в схемах обогрева дома, выражается в килограммах, потраченных за одну секунду. Значение применяется для расчета количества выделяемого тепла, обеспечивающего комфортную температуру в жилых помещениях. Обычно в отопительных системах частных домом применяются современные приборы – батареи.
Для определения расчетных показателей требуются данные оборудования, в частности параметры отопительного котла, рассчитанные на нагревание 1 литра технической жидкости.
Пример таблицы отопительного котла для частного дома Источник kupisantehniky.ru
Выражение, используемое для вычисления расхода носителя тепла для системы обогрева жилых помещений:
G = N / Q, где:
- N — характеристика мощности оборудования, указывается в Ватт.
- Q — количество тепла, выражается в Дж/кг.
Поученное при расчете значение умножается на коэффициент (3,6 х 1000) для перевода в кг/час.
Энергетическое обследование проектируемых режимов работы системы теплоснабжения
При проектировании система теплоснабжения ЗАО «Термотрон-завод» была рассчитана на максимальные нагрузки.
Система проектировалась на 28 потребителей тепла. Особенность системы теплоснабжения в том, что часть потребителей тепла от выхода котельной до главного корпуса завода. Далее потребитель тепла — главный корпус завода, и затем остальная часть потребителей располагается за главным корпусом завода. То есть главный корпус завода является внутренним теплопотребителем и транзитом подачи тепла для последней группы потребителей тепловой нагрузки.
Котельная проектировалась на паровые котлы ДКВР 20-13 в количестве 3 штук, работающие на природном газе, и водогрейные котлы ПТВМ-50 в количестве 2 штук.
Одним из важнейших этапов проектирования тепловых сетей являлось определение расчетных тепловых нагрузок.
Расчетный расход тепла на отопление каждого помещения можно определить двумя способами:
— из уравнения теплового баланса помещения;
— по удельной отопительной характеристике здания.
Проектные значения тепловых нагрузок производился по укрупненным показателям, исходя из объема зданий по фактуре .
Расчетный расход тепла на отопление i-го производственного помещения , кВт, определяется по формуле:
, (1)
где: — коэффициент учета района строительства предприятия:
(2)
где — удельная отопительная характеристика здания, Вт/(м3.К);
— объем здания, м3;
— расчетная температура воздуха в рабочей зоне, ;
— расчетная температура наружного воздуха для расчета отопительной нагрузки, для города Брянска составляет -24.
Определение расчетного расхода тепла на отопление для помещений предприятия производилось по удельной отопительной нагрузке (табл. 1).
Таблица 1Расходы тепла на отопление для всех помещений предприятия
| № п/п | Наименование объекта | Объем здания, V, м3 | Удельная отопительная характеристика q0, Вт/м3К | Коэффициент е | Расход тепла на отопление , кВт |
| 1 | Столовая | 9894 | 0,33 | 1,07 | 146,58 |
| 2 | Малярка НИИ | 888 | 0,66 | 1,07 | 26,46 |
| 3 | НИИ ТЭН | 13608 | 0,33 | 1,07 | 201,81 |
| 4 | Сборка эл. двигателей | 7123 | 0,4 | 1,07 | 128,043 |
| 5 | Модельный участок | 105576 | 0,4 | 1,07 | 1897,8 |
| 6 | Окрасочное отделение | 15090 | 0,64 | 1,07 | 434,01 |
| 7 | Гальванический отдел | 21208 | 0,64 | 1,07 | 609,98 |
| 8 | Заготовительный участок | 28196 | 0,47 | 1,07 | 595,55 |
| 9 | Термический участок | 13075 | 0,47 | 1,07 | 276,17 |
| 10 | Компрессорная | 3861 | 0,50 | 1,07 | 86,76 |
| 11 | Приточная вентиляция | 60000 | 0,50 | 1,07 | 1348,2 |
| 12 | Пристройка отдела кадров | 100 | 0,43 | 1,07 | 1,93 |
| 13 | Приточная вентиляция | 240000 | 0,50 | 1,07 | 5392,8 |
| 14 | Тарный цех | 15552 | 0,50 | 1,07 | 349,45 |
| 15 | Заводоуправление | 3672 | 0,43 | 1,07 | 70,96 |
| 16 | Учебный класс | 180 | 0,43 | 1,07 | 3,48 |
| 17 | Техотдел | 200 | 0,43 | 1,07 | 3,86 |
| 18 | Приточная вентиляция | 30000 | 0,50 | 1,07 | 674,1 |
| 19 | Заточный участок | 2000 | 0,50 | 1,07 | 44,94 |
| 20 | Гараж — Лада и ПЧ | 1089 | 0,70 | 1,07 | 34,26 |
| 21 | Литейка /Л.М.К./ | 90201 | 0,29 | 1,07 | 1175,55 |
| 22 | Гараж НИИ | 4608 | 0,65 | 1,07 | 134,60 |
| 23 | Насосная | 2625 | 0,50 | 1,07 | 58,98 |
| 24 | НИИ | 44380 | 0,35 | 1,07 | 698,053 |
| 25 | Запад — Лада | 360 | 0,60 | 1,07 | 9,707 |
| 26 | ЧП «Кутепов» | 538,5 | 0,69 | 1,07 | 16,69 |
| 27 | Лесхозмаш | 43154 | 0,34 | 1,07 | 659,37 |
| 28 | АО К.П.Д. Строй | 3700 | 0,47 | 1,07 | 78,15 |
ИТОГО ПО ЗАВОДУ:
Расчетный расход тепла на отопление ЗАО «Термотрон-завод» составляет:
Суммарные тепловыделения для всего предприятия составляют:
Расчетные теплопотери для завода определяются, как сумма расчетного расхода тепла на отопление всего предприятия и суммарных тепловыделений, и составляют:
Расчет потребления тепла с учетом периодического добавления жидкости в систему
В реальной практике частенько возникает ситуация, когда требуется повторно заполнить отопительные трубы новым носителем тепла. В основном так бывает после завершения ремонтных работ или модернизации обвязочных узлов. С этой целью считается объем расхода воды в системе отопления.
Формула расчета теплоносителя Источник probaltur.ru
Обычно при этом пользуются показателями, прописанными в технической документации, просто складывают величины. Можно вычислить этот параметр с помощью простого калькулятора, используя диаметр и протяженность труб. Значения перемножаются друг с другом и прибавляются к данным отопительной батареи. В основном объём секций стандартного радиатора составляет 0,45 л для следующих видов:
- алюминиевый;
- стальной;
- сделанный из сплава.
У чугунной батареи этот показатель другой – 1,45 литров.
Существует другая формула, позволяющая рассчитать приблизительное значение объема жидкости (общее) в обвязочной системе:
- V = N х VкВт, где:
- N – это мощность котла, Ватт.
- VкВт – количество, необходимое для системы, чтобы передавать 1 киловатт тепла, выраженное в дм3.
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
Как рассчитывается самое низкое значение количества расхода воды
Вычисляется точно таким же способом, как потребление теплоносителя, израсходованные на отопление жилого дома за один час. Минимальный расход считают в промежутке между сезонами, когда была выключена отопительная система, поскольку данная величина зависит от ГВС.
Существует 2 выражения, использующиеся в вычислениях. В тех вариантах, где в отопительной системе не предусмотрено принудительной циркуляции горячего водоснабжения или она выключена на период выполнения профилактических мероприятий.
Параметр рассчитывается с заранее известными величинами потребления теплоносителя (средний показатель):
Gmin = $ х Qгср / [(Tп — Tоб3) х C], где:
- Qгср – это величина тепла, передаваемая приборами за час функционирования в сезон, когда отопление отключено (среднее), Дж.;
- $ — коэффициент колебания потребления жидкости в зимнее и летнее время. Принимаются данные, соответствующие 1,0 и 0,8 (зима, лето);
- Tп – температурная величина теплоносителя в отопительный сезон;
- Tоб3 – то же, но в обратной трубе, подключенной в параллельном исполнении;
- C – теплоёмкость жидкости, берется с учетом коэффициента 10-3, Дж/°С;
- температурные параметры, которые вставляются в расчётную формулу с конкретными значениями: 70 и 300С.
Теплотехнический расчет индивидуального жилого дома
Приведенные выше методики укрупненных расчетов больше всего ориентированы на продавцов или покупателей радиаторов систем отопления, устанавливаемых в типовых многоэтажных жилых домах. Но когда речь идет о подборе дорогостоящего котельного оборудования, о планировании системы отопления загородного дома, в котором кроме радиаторов будут установлены системы напольного отопления, горячего водоснабжения и вентиляции, пользоваться этими методиками крайне не рекомендуется.
Каждый владелец индивидуального жилого дома или коттеджа еще на стадии строительства достаточно скрупулезно подходит к разработке строительной документации, в которой учитываются все современные тенденции использования строительных материалов и конструкций дома. Они обязательно должны не быть типовыми или морально устаревшими, а изготовлены с учетом современных энергоэффективных технологий. Следовательно, и тепловая мощность системы отопления должна быть пропорционально ниже, а суммарные затраты на устройство системы обогрева дома значительно дешевле. Эти мероприятия позволяют в дальнейшем при использовании отопительного оборудования снижать затраты на потребление энергоресурсов.
Расчет теплопотерь выполняется в специализированных программах либо с использованием основных формул и коэффициентов теплопроводности конструкций, учитывается влияние инфильтрации воздуха, наличие или отсутствие систем вентиляции в здании. Расчет заглубленных цокольных помещений, а также крайних этажей производится по отличной от основных расчетов методике, которая учитывает неравномерность остывания горизонтальных конструкций, то есть потери тепла через крышу и пол. Выше приведенные методики этот показатель не учитывают.
Теплотехнический расчет выполняется, как правило, квалифицированными специалистами в составе проекта на систему отопления в результате которого производится дальнейший расчет количества и мощность приборов отопления, мощность отдельного оборудования, подбор насосов и другого сопутствующего оборудования.
Исходные данные:
- Помещение с обмером по наружным габаритам 3000х3000;
- Окно размерами 1200х1000.
Целью расчета является определение удельной мощности системы отопления, необходимой для нагрева 1м?.
Результат:
- Qуд при т/изоляции 100 мм составляет 103 Вт/м?
- Qуд при т/изоляции 150 мм составляет 81 Вт/м?
- Qуд при т/изоляции 200 мм составляет 70 Вт/м?
Как видно из расчета, наибольшие потери тепла составляют для жилого дома с наименьшей толщиной изоляции, следовательно, мощность котельного оборудования и радиаторов будет выше на 47% чем при строительстве дома с теплоизоляцией в 200 мм.
Выбор циркуляционного насоса
Сегодня ни одна отопительная система не монтируется без циркуляционного насоса. Две характеристики, по которым подбирается устройство:
- Q — параметр расхода теплоносителя за один час, считающийся в м3.
- Н — показатель давления, выраженный в метрах.
Теплоноситель, который нагревается до необходимой для отопления помещений температуры, циркулируя по системе, часть тепла отдает в стены, выходящие на улицу. Данный показатель – это теплопотери отопительной системы дома. Насос помогает в данной ситуации, за счет того, что в нужном режиме перемещает теплоноситель по трубам и батареям.
Циркуляционный насос VIEIR ЦН25-4 180 мм Источник zonacomf.ru
Определение параметров труб
Сечение трубы и материал, из которого они изготовлены, также имеют значение при расчете тепла для обогрева помещения. Они зависят от суммарной мощности радиаторов:
- Если мощность не превышает 4,5 КВт, то можно для системы отопления использовать металлопластиковые трубы диаметром 16 мм.
- Аналогичные трубы диаметром 20 мм могут применяться в системах, мощность которых лежит в пределах 5-8 КВт.
- Металлопластик диаметром 32 мм подходит для отопления, мощность радиаторов которого составляет 13-21 КВт.
- Трубы из полипропилена диаметром 25 мм будут безупречно справляться со своими функциями, если мощность батарей составляет от 6 до 11 КВт.
Если минимальное значение мощности равно 16 КВт, а максимальное – 28 КВт, то следует приобретать полипропиленовые трубы, диаметр которых составляет 40 мм.
