Расчет тепловой нагрузки на отопление здания

Расчет тепловой нагрузки на теплоснабжение строения: формула, варианты

Во время проектирования системы обогрева, будет это промышленное строение или здание жилого фонда, необходимо провести грамотные расчеты и составить схему контура системы для отопления. Большое внимание на данном шаге эксперты советуют обращать на расчёт потенциальной тепловой нагрузки на контур отопления, и также на объем потребляемого топлива и выделяемого тепла.

Тепловая нагрузка: что это?

Под данным термином знают кол-во отдаваемой устройствами теплоснабжения теплоты. Проведенный ориентировочный расчет тепловой нагрузки позволить избежать лишних затрат на покупку составляющих системы для отопления и на их установку. Также этот расчет поможет правильно разделить кол-во выделяемого тепла практично и одинаково по всему зданию.

В эти расчеты заложено много невидимых моментов. К примеру, материал, из которого выстроено здание, тепловая изоляция, регион и др. Профессионалы пытаются иметь в виду чем побольше факторов и параметров для получения более точного результата.

Расчет тепловой нагрузки с ошибками и неточностями приводит к малоэффективной работе системы для отопления. Происходит даже, что приходится делать заново участки уже работающей конструкции, что неминуемо влечет к незапланированным тратам. Да и жилищно-коммунальные организации ведут расчет стоимости услуг на базе данных о тепловой нагрузке.

Решающие факторы

Замечательно рассчитанная и сконструированная система обогрева должна поддерживать заданную температурный режим в помещении и возместить появляющиеся теплопотери. Рассчитывая показатель тепловой нагрузки на систему обогрева в здании необходимо принимать во внимание:

— Назначение строения: жилое или промышленное.

— Характеристику конструктивных компонентов сооружения. Это окна, стены, двери, крыша и система вентиляции.

— Размеры дома. Чем оно выше, тем мощнее должна быть система обогрева. В первую очередь необходимо брать во внимание площадь проемов окна, дверей, фасадных стен и объем каждого внутреннего помещения.

— Наличие комнат специализированного назначения (баня, парная и др.).

— Степень оснащения техническими устройствами. Другими словами, наличие горячего водообеспечения, вентиляционные системы, кондиционирование и вид системы для отопления.

— Режим температур для взятого отдельно помещения. К примеру, в помещениях, которые предназначены для хранения, не надо поддерживать удобную для человека температуру.

— Кол-во точек с горячей водоподачей. Если их много, тем крепче нагружается система.

— Площадь остекленных поверхностей. Комнаты с панорамными окнами теряют большое количество тепла.

— Добавочные условия. В зданиях жилого фонда это может быть кол-во комнат, лоджий и балконов и сантехнических узлов. В промышленных – кол-во рабочих дней в год , смен, инновационная цепочка процесса производства и др.

— Условия климата региона. При расчёте потерь тепла берутся во внимание уличные температуры. Если перепады незначительны, то и на компенсацию уходить будет небольшое кол-во энергии. Тогда как при -40 о С за окном попросит существенных ее затрат.

Специфики существующих методик

Параметры, включаемые в расчет тепловой нагрузки, находятся в СНиПах и ГОСТах. В них же имеются особые коэффициенты передачи тепла. Из паспортов оборудования, входящего в систему обогрева, берутся цифровые характеристики, касаемые конкретного отопительного радиатора, котла и др. И также классически:

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

— самый большой поток тепла, исходящий от одного отопительного прибора,

— общие расходы тепла в конкретный период (очень часто – сезон); если нужен почасовой расчет нагрузки на тепловую сеть, то расчет необходимо вести с учетом температурного перепада в течении 24 часов.

Изготовленные расчеты сопоставляют с площадью отдачи тепла всей системы. Показатель выходит очень точный. Некоторые отклонения случаются. К примеру, для промышленных построек необходимо будет предусматривать снижение использования энергии тепла в дни отдыха и праздничные, а в помещениях для жилья – ночью.

Методики для расчета отопительных систем имеют несколько степеней точности. Для сведения неточности до минимума приходится применять довольно непростые вычисления. Менее точные схемы используются если не есть цель улучшить расходы на систему отопления.

Главные способы расчета

На данное время расчет тепловой нагрузки на теплоснабжение строения можно провести одним из следующих способов.

Три главных

1. Для расчета берутся укрупненные показатели.
2. За базу принимаются показатели конструктивных компонентов строения. Тут будет важен и расчет потерь тепла, которое идет на прогрев внутреннего объема воздуха.
3. Рассчитываются и суммируются все входящие в систему обогрева объекты.

Один примерный

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

• q0 – удельная тепловая характеристика строения (очень часто определяется по самому холодному периоду),
• a – поправочный показатель (зависит от региона и берется из готовых таблиц),
• VH – объем, высчитанный по внешним поверхностям.

Пример обычного расчета

Для сооружения с классическими параметрами (потолочной высотой, размерами комнат и хорошими характеристиками теплоизоляции) можно задействовать обычное соотношение показателей с поправкой на показатель, зависящий от региона.

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

Аналогичное обозначение тепловых нагрузок не берет в учет многих основных факторов. К примеру, конструктивных свойств сооружения, температуры, количество стен, соотношение площадей стен и проёмов окна и др. Благодаря этому аналогичные расчеты не подойдут для серьёзных проектов отопительной системы.

Расчет отопительного радиатора по площади

Зависит он от материала, из которого они сделаны. Очень часто сейчас применяются биметаллические, металлические, стальные, очень редко радиаторы из чугуна. Любой из них имеет собственный показатель отдачи тепла (теплопроизводительности). Радиаторы из биметалла при расстоянии между осями в 500 мм, примерно имеют 180 — 190 Вт. Отопительные приборы из алюминия имеют почти что аналогичные показатели.

Отдача тепла описанных отопительных приборов рассчитывается на одну секцию. Отопительные приборы стальные пластинчатые являются неразборными. Благодаря этому их отдача тепла определяется если исходить из размера всего устройства. К примеру, теплопроизводительность двухрядного отопительного прибора шириной 1 100 мм и высотой 200 мм будет 1 010 Вт, а панельного отопительного прибора из стали шириной 500 мм, а высотой 220 мм будет составлять 1 644 Вт.

В расчет отопительного радиатора по площади входят следующие основные параметры:

— потолочная высота (типовая – 2,7 м),

— теплопроизводительность (на кв. м – 100 Вт),

— одна наружная стена.

Эти расчеты показывают, что на каждые 10 кв. м нужно 1 000 Вт теплопроизводительности. Такой результат разделяется на тепловую отдачу одной части. Ответом считается нужное численность секций отопительного прибора.

Для южных районов нашего государства, также как и для северных, разработаны уменьшающие и повышающие коэффициенты.

Среднестатистический расчет и точный

Принимая к сведению описанные факторы, среднестатистический расчет ведется по следующей схеме. Если на 1 кв. м требуется 100 Вт потока тепла, то помещение в 20 кв. м должно получать 2 000 Вт. Отопительный прибор (распространенный биметаллический или металлический) из восьми секций выделяет около 150 Вт. Делим 2 000 на 150, приобретаем 13 секций. Однако это довольно укрупненный расчет тепловой нагрузки.

Точный смотрится чуть-чуть устрашающе. В действительности ничего тяжелого. Вот формула:

• q1 – вид остекления (простое =1.27, двойное = 1.0, тройное = 0.85);
• q2 – стеновая изоляция (слабая, или отсутствующая = 1.27, стенка выложеная в два кирпича = 1.0, современна, высокая = 0.85);
• q3 – соотношение суммарной площади проемов окна к напольной территории (40% = 1.2, 30% = 1.1, 20% — 0.9, 10% = 0.8);
• q4 – уличная температура (берется небольшое значение: -35 о С = 1.5, -25 о С = 1.3, -20 о С = 1.1, -15 о С = 0.9, -10 о С = 0.7);
• q5 – количество фасадных стен в комнате (все 4-ре = 1.4, три = 1.3, угловая комната = 1.2, одна = 1.2);
• q6 – вид расчетного помещения над расчетной комнатой (холодное чердачное = 1.0, тёплое чердачное = 0.9, жилое обогреваемое помещение = 0.8);
• q7 – потолочная высота (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 перечисленных способов можно сделать расчет тепловой нагрузки дома на несколько квартир.

Приблизительный расчет

Условия такие. Самая маленькая температура когда на улице холодно — -20 о С. Комната 25 кв. м с трехкамерным стеклопакетом, двупольными окнами, потолочной высотой 3.0 м, поверхностями стен в 2 кирпича и неотапливаемым чердачным этажом. Расчет будет следующий:

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

Результат, 2 356.20, делим на 150. В конце концов выходит, что в комнате с указанными параметрами необходимо установить 16 секций.

Если нужен расчет в гигакалориях

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

• V – кол-во воды, потребляемой системой обогрева, исчисляется тоннами или м 3 ,
• Т1 – количество, показывающее температуру горячей воды, меряется в о С и для вычислений берется температура, соответственная конкретному давлению в системе. Показатель этот имеет собственное название – энтальпия. Если функциональным путем снять показатели температуры нет возможности, прибегают к усредненному показателю. Он находится в границах 60-65 о С.
• Т2 – температура холодной воды. Ее обмерить в системе очень сложно, благодаря этому разработаны частые показатели, зависящие от режима температур на улице. Например, в одном из регионов, когда на улице холодно данный показатель принимается равным 5, летом – 15.
• 1 000 – показатель для получения результата сразу в гигакалориях.

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

• ? – показатель, призванный исправлять условия климата. Берется в расчет, если уличная температура разнится от -30 о С;
• V – объем сооружения по наружным замерам;
• qо – удельный отопительный показатель сооружения при заданной tн.р = -30 о С, меряется в ккал/м 3 *С;
• tв – расчетная внутренняя температура в здании;
• tн.р – расчетная уличная температура для составления проекта отопительной системы;
• Kн.р – показатель инфильтрации. Обусловлен соотношением потерь тепла расчетного строения с инфильтрацией и передачей тепла через наружные конструктивные детали при уличной температуре, которая задана в рамках составляемого проекта.

Расчет тепловой нагрузки выходит несколько укрупненным, но собственно эта формула предоставляется в технической литературе.

Исследование тепловизором

Очень часто, чтобы увеличить рабочую эффективность системы для отопления, прибегают к тепловизионным обследованиям сооружения.

Работы эти проводят ночью. Для более точного результата требуется соблюдать температурную разницу между помещением и улицей: она обязана быть не меньше в 15 о . Лампы дневного освещения и лампы с нитью накала выключаются. Неплохо бы убрать ковры и мебель по максимуму, они сбивают прибор, давая определенную ошибку.

Исследование ведется неторопливо, данные проходят регистрацию тщательно. Схема проста.

Начальный этап работ проходит в середине помещения. Прибор двигают поэтапно от дверей к окнам, уделяя большое внимание углам и прочим стыкам.

Второй этап – исследование тепловизором стен с внешней стороны сооружения. По прежнему тщательно исследуются стыки, особенно соединение с кровлей.

3-ий этап – обработка данных. В первую очередь это выполняет прибор, после показания переносятся в компьютер, где необходимые программы завершают отделку и предоставляют результат.

Если исследование проводила лицензированная организация, то она по итогу работ выдаст отчет с обязательными советами. Если работы производились персонально, то надеяться необходимо на собственные знания и, может быть, помощь интернета.

Способы расчета тепловой нагрузки на теплоснабжение

Во время проектирования систем отопления различных типов построек необходимо провести правильные вычисления, а потом создать грамотную схему контура отопления. На данном шаге большое внимание нужно выделить расчету тепловой нагрузки на теплоснабжение. С целью решения необходимой задачи главное задействовать всеобъемный подход и взять во внимание все факторы, которые влияют на работу системы.

При помощи показателя тепловой нагрузки узнать можно кол-во теплоэнергии, нужной для обогревания определенного помещения, и также строения в общем. Ключевой переменной тут считается мощность всего оборудования для отопления, которое предполагается применять в системе. Плюс ко всему, требуется предусматривать теплопотери домом.

Образцовой представляется ситуация, в которой мощность контура отопления дает возможность не только убрать все потери теплоэнергии строения, но и обеспечить хорошие условия проживания. Чтобы правильно высчитать удельную нагрузку тепла, требуется взять во внимание все факторы, оказывающие воздействие на такой параметр:

• Характеристики любого элемента строительные конструкции. Вентиляция значительно оказывает влияние на потери теплоэнергии.
• Размеры строения. Стоить учесть как объем всех помещений, так и площадь окон конструкций и фасадных стен.
• Климатическая территория. Показатель самой большой часовой нагрузки зависит от колебаний температур окружающего воздуха.

Хороший рабочий режим системы отопления может быть составлен исключительно с учетом данных факторов. Единицей измерения показателя может быть Гкал/час или кВт/час.

Перед проведением расчета нагрузки на теплоснабжение по укрупненным показателям необходимо определиться с рекомендуемыми режимами температур для жилого сооружения. Для этого придется обратиться к нормативам СанПиН 2.1.2.2645?10. Если исходить из данных, перечисленных в этом нормативном документе, требуется обеспечить хорошие режимы температур работы системы отопления для всех помещений.

Применяемые сегодня способы проведения расчетов часовой нагрузки на систему отопления разрешают получать результаты разной степени точности. В определенных ситуациях необходимо провести непростые вычисления, чтобы уменьшить погрешность.

Если же во время проектирования системы обогрева оптимизация затрат на носитель энергии не считается приоритетной задачей, разрешается применение менее точных методик.

Каждая методика расчета тепловой нагрузки дает возможность подобрать хорошие параметры системы отопления. Также данный показатель способствует определиться с необходимостью проведения работ по улучшению тепловой изоляции сооружения. В наше время используются две довольно обыкновенные методики расчета тепловой нагрузки.

Если в строении все помещения имеют классические размеры и обладают качественной теплоизоляцией, воспользуйтесь способом расчета требуемой мощности оборудования для отопления в зависимости от площади. В данном случае на каждые 10 м 2 помещения должен выполняться 1 кВт энергии тепла. После результат который получился нужно помножить на поправочный показатель зоны климата.

Это наиболее простой способ расчета, однако он имеет один значительный минус — погрешность довольно большая. Во время проведения вычислений принимается во внимание лишь климатический регион. Впрочем на рабочую эффективность системы отопления оказывает влияние много факторов. Подобным образом, задействовать данную методику в работе не рекомендуется.

Используя методику расчета тепла по укрупненным показателям, погрешность вычислений будет меньше. Такой способ в первую очередь часто применялся для определения теплонагрузки в ситуациях, когда точные параметры сооружения были неизвестны. Для определения параметра применяется формула расчета:

Qот = q0*a*Vн*(tвн — tнро),

где q0 — удельная тепловая характеристика сооружения;

a — поправочный показатель;

Vн — внешний объем сооружения;

tвн, tнро — температурные значения изнутри дома и на улице.

Как пример расчета тепловых нагрузок по укрупненным показателям можно сделать вычисления самого большого показателя для системы для отопления строения по фасадным стенам 490 м 2 . Строение двухэтажное с общей площадью в 170 м 2 расположено в СПБ.

В первую очередь нужно при помощи нормативного документа установить все необходимые для расчета вводные данные:

• Тепловая характеристика строения — 0,49 Вт/м?*С.
• Уточняющий показатель — 1.
• Хороший показатель температуры изнутри строения — 22 градуса.

Предположив, что самая маленькая температура зимой будет составлять -15 градусов, можно все известны величины подставить в формулу — Q =0.49*1*490 (22+15)= 8,883 кВт. Применяя самую примитивную методику расчета базисного показателя тепловой нагрузки, результат оказался бы довольно высоким — Q =17*1=17 кВт/час. При этом укрупненный способ расчета показателя нагрузки предусматривает намного больше факторов:

• Хорошие температурные параметры в помещениях.
• Общую площадь сооружения.
• Температуру воздуха на улице.

Также данная методика позволяет с небольшой погрешностью высчитать мощность каждого отопительного прибора, поставленного в отдельно взятом помещении. Только одним ее минусом считается отсутствие возможности высчитать потери тепла строения.

Так как даже при укрупненном расчете погрешность оказывается очень большой, необходимо применять намного сложный способ определения параметра нагрузки на систему отопления. Чтобы результаты оказались максимально точными, стоить учесть характеристики дома. Среди них важнейшей считается сопротивление передачи тепла ® материалов, применявшихся для производства любого элемента строения — пол, стены, и также потолок.

Эта величина находится в обратной зависимости с теплопроводимостью (?), показывающей способность материалов переносить теплоэнергию. Абсолютно ясно, что чем выше проводимость тепла, тем энергичнее дом будет терять теплоэнергию. Так как эта толщина материалов (d) в теплопроводимости не принимается во внимание, то заранее необходимо определить сопротивление передачи тепла, воспользовавшись простой формулой — R=d/?.

Рассматриваемая методика состоит из 2-ух этапов. В первую очередь рассчитываются потери тепла по проемам окна и фасадным стенам, а потом — по вентиляции. Как пример можно взять следующие характеристики сооружения:

• Площадь и толщина стен — 290 м? и 0,4 м.
• В строении находятся окна (двухкамерный стеклопакет с аргоном) — 45 м? (R =0,76 м?*С/Вт).
• Стены сделаны из кирпича полнотелого — ?=0,56.
• Здание было утеплено пенопластом — d =110 мм, ?=0,036.

Если исходить из вводных данных, можно определить показатель сопротивления телепередачи стен — R=0.4/0.56= 0,71 м?*С/Вт. После определяется подобный показатель теплоизолятора — R=0,11/0,036= 3,05 м?*С/Вт. Эти сведенья разрешают определить следующий показатель — R общ =0,71+3,05= 3,76 м?*С/Вт.

Фактические потери тепла стен составят — (1/3,76)*245+(1/0.76)*45= 125,15 Вт. Параметры температур остались без перемен по сравнению с укрупненным расчетом. Очередные вычисления ведутся соответственно с формулой — 125,15*(22+15)= 4,63 кВт/час.

На втором шаге рассчитываются потери тепла системы вентилирования. Известно, что объем дома равён 490 м?, а плотность воздуха составляет 1,24 кг/м?. Это дает возможность узнать его массу — 608 кг. В течении суток в помещении воздух обновляется примерно 5 раз. После чего можно сделать расчет потерь тепла системы вентилирования — (490*45*5)/24= 4593 кДж, что отвечает 1,27 кВт/час. Необходимо только найти общие потери тепла сооружения, сложив присущие результаты, — 4,63+1,27=5,9 кВт/час.

Результат будет максимально точным, если предусматривать потери через пол и крышу. Непростые вычисления тут проводить необязательно, разрешается применение уточняющего коэффициента. Процесс расчетов теплонагрузки на систему отопления выделяется высокой сложностью. Однако его можно облегчить при помощи программы VALTEC.

Расчет тепловых нагрузок на теплоснабжение, методика и формула расчета

Тепловые нагрузки систем теплоснабжения

• нагрузку на конструкцию теплоснабжения;
• нагрузку на систему отопления пола, если она предполагается к установке в доме;
• нагрузку на систему естественной и/или механической вентиляции;
• нагрузку на систему горячего водообеспечения;
• нагрузку, связанную с разными инновационными нуждами.

Характеристики объекта для расчета тепловых нагрузок

• назначение и вид недвижимого объекта. Для расчета необходимо помнить, какое здание будет обогреваться — жилой или нежилой дом, квартира (прочтите также: "Квартирный учетный прибор энергии тепла"). От типа постройки зависит норма нагрузки, определяемая компаниями, поставляющими тепло, а, исходя из этого, затраты на отопление;
• особенности архитектуры. Во внимание принимаются размеры подобных наружных ограждений, как стенки, кровля, покрытие пола и размеры оконных, дверных и балконных проемов. Немаловажными считаются этажность строения, и также наличие подвальных помещений, чердачных этажей и свойственные им характеристики;
• норма режима температур для всех помещений в доме. Имеется в виду температура для комфортабельного нахождения людей в жилой комнате или зоне административной постройки (прочтите: "Расчет тепла помещения и строения полностью, формула потерь тепла");
• характерности конструкции наружных ограждений, включая толщину и вид строительных материалов, наличие слоя теплоизоляции и применяемая для этого продукция;
• назначение помещений. Эта характеристика очень важна для зданий для производства, в которых для любого цеха или участка нужно создать конкретные условия относительно оснащения режима температур;
• наличие специализированных помещений и их специфики. Касается это, к примеру, бассейнов, оранжерей, бань и т.д.;
• степень физико-технического обслуживания. Наличие/отсутствие горячего водообеспечения, механизированного отопления, системы кондиционирования и другого;
• кол-во точек для забора подогретого носителя тепла. Если их много, тем значительнее тепловая нагрузка, оказываемая на всю отопительную конструкцию;
• кол-во людей, которые находятся в здании или живущих в доме. От данного значения прямо зависят влажность и температура, которые берутся во внимание в формуле вычисления тепловой нагрузки;
• другие специфики объекта. Если это здание промышленной направленности, то ими могут быть, кол-во рабочих дней в течении год , количество рабочих в смену. Для приватного дома берут во внимание, сколько живет в нем людей, какое кол-во комнат, сантехнических узлов и т.д.

Расчет нагрузок тепла

• степень потерь тепла наружных ограждений;
• мощность, которая нужна для подогрева носителя тепла;
• кол-во энергии тепла, нужное для нагревания воздуха для принудительной вентиляции приточного типа;
• тепло, которое необходимо для подогрева воды в бане или бассейне;
• возможное последующее увеличение системы обогрева. Это может быть создание теплоснабжения в мансарде, на чердаке, в подвальном помещении или в самых разных пристройках и строениях. Читайте также: "Как провести отопление мансарды – распространенные варианты обогревания".

Специфики расчета тепловых нагрузок

Способы вычисления тепловых нагрузок

• вычисление потерь тепла с применением укрупненных показателей;
• обозначение отдачи тепла поставленного в здании отопительно-вентиляционного оборудования;
• вычисление значений с учетом разных компонентов конструкций ограждения, и также добавочных потерь, которые связаны с нагревом воздуха.

Укрупненный расчет тепловой нагрузки

• ? – поправочный показатель, учитывающий особенности климата определенного региона, где выстраивается здание (применяется тогда, когда расчетная температура разнится от 30 градусов мороза);
• q0 — удельная характеристика теплоснабжения, которую подбирают, если исходить из температуры самой холодной недели в течении года (говоря иначе «пятидневки»). Читайте также: "Как рассчитывается удельная отопительная характеристика строения – доктрина и практика";
• V – внешний объем постройки.

Виды тепловых нагрузок для расчетов

1. Сезонные нагрузки, имеющие следующие специфики:

— им характерны изменения в зависимости от температуры окружающего воздуха на улице;
— наличие отличий в величине расхода энергии тепла соответственно с особенностями климата региона местонахождения дома;
— изменение нагрузки на систему отопления в зависимости от времени суток. Потому как ограждения снаружи имеют теплоустойчивость, этот показатель считается незначительным;
— затраты тепла системы вентилирования в зависимости от времени суток.

— численность людей, одновременно присутствующих в помещении;
— наличие инновационного или иного оборудования;
— потоки масс воздуха, проникающих сквозь трещины и щели, присущие в конструкциях ограждения строения.

ЗАО \