Правильный расчет тепловой мощности системы отопления по площади помещения. Расчет тепловой энергии


формула расчета тепловых потерь здания, тепловой расчет отопительных приборов, фото и видео примеры

Содержание:

1. Этапы выполнения теплового расчета помещения 2. Как правильно выполнить тепловой расчет здания 3. Формула расчета тепловой энергии 4. Коэффициенты расчета тепловых потерь здания 5. Принцип гидравлического расчета для системы отопления

Чтобы смонтировать надежную и стабильно работающую систему теплоснабжения в любом помещении, будь то офис, производственная постройка или жилое помещение, очень важно четко и грамотно выполнить тепловой расчет помещения.

Правильно произведенный тепловой расчет здания, расчет мощности и других показателей системы позволят обезопасить себя от возможных неприятностей, связанных с поломкой нагревательного оборудования и позволят сконструировать эффективную, но и экономичную отопительную систему, к которой не будет никаких претензий ни у жилищно-коммунальных служб, ни у других органов, контролирующих подобные работы. Именно о том, как выполнить тепловой расчет помещения и какие действия потребуется выполнить для этого мероприятия, далее и пойдет речь.

Этапы выполнения теплового расчета помещения

Как известно, тепловой расчет отопительных приборов осуществляется в несколько стадий, а именно:
  • прежде всего следует узнать то, чему равны тепловые потери дома, чтобы правильно определить мощность не только отопительного котла, но и каждого из приборов нагрева, т.е. каждой батареи. Подобные вычисления должны быть произведены для каждого помещения, которое имеет в своей конструкции внешнюю стену. Важно запомнить, что полученный результат крайне необходимо проверить на предмет правильности тепловой нагрузки на отопление. Так, итоговые цифры следует разделить на параметр площади конкретного помещения, чтобы получить размер удельных тепловых потерь, который измеряется в Вт/м². Наиболее часто этот показатель составляет 50/150 Вт/м². При условии, если результат расчета количества тепла на отопление здания слишком отличается от данного показателя, то следует все перепроверить и при необходимости заново выполнить вычисления, так как в случае использования неправильных расчетов возникает серьезная угроза нормальному функционированию всей отопительной системы в целом;
  • после этого следует определиться с рабочей температурой. Правильнее всего будет принять за основу следующие параметры: 75/65/20°C, что равно температурному режиму в котле отопления, в радиаторе и в комнате соответственно;
  • далее необходимо выполнить расчет тепловой мощности системы отопления, принимая во внимание расчет тепловых потерь здания;
  • затем требуется произвести расчет гидравлики, так как система теплоснабжения не сможет нормально функционировать без него. Подобные вычисления также необходимы для определения параметров трубы, в частности, их диаметра, а также для изучения технических характеристик насоса циркуляции, входящего в конструкцию системы. При выполнении расчетов в загородном доме частного типа можно воспользоваться специальными материалами и изучить фото различных таблиц, где приведены данные о сечении труб отопления;
  • продолжаются расчеты выбором отопительного котла и определением его свойств. Так, главное – это решить, какой тип конструкции будет применяться: бытовой или промышленный;
  • завершается процесс определением объема системы теплоснабжения. Знать этот параметр важно, в первую очередь, для того, чтобы правильно выбрать бак расширения или удостовериться в том, что объема того бака, который вмонтирован в генератор тепла, будет достаточно. Для выполнения любых расчетов всегда можно воспользоваться стандартным бытовым калькулятором, не прибегая к сложным математическим вычислениям (подробнее: "Расчет объема системы отопления, включая радиаторы").

Как правильно выполнить тепловой расчет здания

Для того чтобы произвести тепловой расчет здания, требуется, в первую очередь, иметь в наличии необходимые данные, которые понадобятся для вычислений.

Этапы этой работы будут следующими:

  1. Для начала потребуется тщательно изучить проектный план сооружения, где обязательно должны быть отображены параметры каждого из помещений как изнутри, так и снаружи, а кроме того, должны быть информация о размерах проемов дверей и окон.
  2. Затем необходимо определить, как именно расположена постройка относительно световых сторон, чтобы иметь сведения о поступающих в комнату прямых солнечных лучах, а также тщательно рассмотреть условия климата в конкретном регионе.
  3. После этого необходимо уточнить данные о том, из какого материала состоят внешние стены, а также то, какую высоту они имеют.
  4. Нелишним также будет получить информацию о структуре пола непосредственно от помещения и до самой земли, а также об основе перекрытия, начиная от комнаты и заканчивая улицей.
По окончании сбора всей этой информации можно приступать к расчету объема тепловой энергии, который потребуется затратить на качественный обогрев жилища. В процессе монтажа также можно будет получить необходимые сведения, требуемые для выполнения гидравлических подсчетов.

Формула расчета тепловой энергии

Чтобы правильно рассчитать необходимый объем тепла для отопления, обязательно важно учитывать такие параметры, как мощность, которой обладает нагревательный котел, а также потери тепла в процессе работы. Формула расчета тепловой энергии, требуемой для нагрева помещения, является следующей: Мк = 1,2 * Тп (Мк – это измеряемая в кВт мощность, которой обладает генератор тепла, Тп – это объем теплопотерь жилой конструкции, а 1,2 – это необходимый запас, который должен быть равен 20%).

Важно запомнить, что коэффициент 1,2 допускает саму возможность резкого снижения давления в системе газопровода в холодное время года, кроме того, сюда же входят и потенциальные потери тепла, причиной которых зачастую являются сильные морозы, особое влияние которых наблюдается ввиду недостаточной теплоизоляции дверей комнаты. Наличие такого запаса делает возможным значительно варьировать температурные режимы. Нельзя не упомянуть и тот факт, что при подсчете затрачиваемой энергии тепла его потери будут проходить совсем неравномерно, поэтому следует помнить о следующих данных:
  • через внешние стены теряется больше всего полезного тепла – около 40% от общего объема;
  • через оконные проемы уходит примерно 20%;
  • тепло покидает помещение через поле в объеме, равном 10%;
  • через крышу также выходит примерно 10%;
  • еще один участок тепловых потерь – дверные проемы и вентиляция, через которые способно испариться около 20% тепла.

Коэффициенты расчета тепловых потерь здания

Важно не только знать необходимую формулу, требующуюся для расчета необходимой энергии тепла для обогрева постройки, но и применять следующие коэффициенты, которые позволяют учитывать абсолютно все факторы, влияющие на такие вычисления:
  • К1 – это тип окон, которыми оборудовано конкретное помещение;
  • К2 – это показатели тепловой изоляции стен конструкции;
  • К3 – показатель соотношения площади оконных проемов и полов;
  • К4 – наименьшая температура снаружи дома;
  • К5 – количество внешних стен, имеющихся в сооружении;
  • К6 – количество этажей в постройке;
  • К7 – параметр высоты помещения.
Если говорить о потерях тепла, осуществляемых через окна, важно помнить о коэффициентах для таких расчетов, которые являются:
  • для окон со стандартным остеклением этот параметр составляет 1,27;
  • для стеклопакетов двухкамерного типа – 1;
  • для трехкамерных стеклопакетов – 0,85.
Не стоит забывать, что увеличение объема окон относительно полов в доме прямо пропорционально увеличению теплопотерь в постройке.

Так, соотношение оконных площадей и пола в жилище будет:

  • для 10% – 0,8;
  • для 10 – 19% – 0,9;
  • для 20% – 1;
  • для 21 – 29% – 1,1;
  • для 30% – 1,2;
  • для 31 – 39% – 1,3;
  • для 40% – 1,4;
  • для 50% – 1,5.
Выполняя расчет потребления необходимого количества энергии тепла, также важно помнить, что для материала, из которого изготовлены стены сооружения, также имеются свои коэффициенты:
  • для блоков или бетонных панелей – от 1,25 до 1,5;
  • для бревенчатых стен или стен из бруса – 1,25;
  • для кирпичной кладки толщиной в 1,5 кирпича – 1,5;
  • для 2,5 кирпичной кладки – 1,1;
  • для блоков из пенобетона – 1.
Стоит учитывать и тот факт, что если температуры за пределами дома являются низкими, то и тепловые потери становятся более существенными, например:
  • если температура достигает -10°C, то коэффициент будет составлять 0,7;
  • если этот параметр является ниже -10°C, то коэффициент должен быть 0,8;
  • если температура составляет -15°C, то цифра будет равна 0,9;
  • при морозе в -20°C коэффициент должен составлять 1;
  • величина коэффициента при -25°C – 1,2;
  • в случае понижения температуры до -30°C коэффициент должен быть равен 1,2;
  • если столбик термометра на улице достигает -35°C, то коэффициент должен составлять 1,3.
Кроме того, рассчитывая объем требуемого для обогрева дома тепла, важно учитывать непосредственно площадь комнаты, которая отображается как Пк, а также удельное значение, которое составляет теплопотери – это УДтп. Так, высчитать объем возможных потерь тепла конкретного помещения можно, воспользовавшись следующей формулой: Тп = УДтп * Пл * К1 * К2 * К3 * К4 * К5 * К6 * К7. Параметр УДтп в этом случае должен быть равен 100 Вт/м².

Принцип гидравлического расчета для системы отопления

На этом этапе расчетов необходимо подобрать нужные параметры отопительных труб, такие как их длина и диаметр, а также осуществить балансировку всей системы посредством клапанов радиатора. Подобные вычисления также позволят определить оптимальную мощность такого функционального элемента системы, как электрический насос циркуляции.

Итоги гидравлических расчетов позволяют узнать следующие показатели: М – объем воды, который расходуется в процессе работы (измеряется в кг/с), DP1, DP2… DPn – это тот напор, который теряется при прохождении теплоносителя от котла к каждому из радиаторов. Как следствие, расход воды можно высчитать по следующей формуле: M = Q/Cp * DPt Q, где Ср – это параметр удельной теплоемкости теплоносителя, который равен в среднем 4,19 кДж, а DPt – это разница температур воды на входе в котел и на выходе из него.

Проведение всех вышеперечисленных расчетов позволит оборудовать надежную, экономичную и эффективную систему отопления и не даст механизму выйти из строя в самый неприятный момент. Тепловой расчет помещения на видео:

teplospec.com

Расчет тепловой энергии на отопление помещений

Как рассчитать тепловую энергию для отопления?

Расчет тепловых потерь является одним из самых важных документов, благодаря которому человек с легкостью может определить как суточное, так и годовое потребление тепла для какого-либо сооружения.

Схема радиаторов отопления.

Схема радиаторов отопления.

При расчете тепловой энергии необходимо учитывать достаточно много факторов.

Схема вентиляционной системы отопления.

Схема вентиляционной системы отопления.

Во-первых, необходимо принимать во внимание тип сооружения — будь то частный дом, одноэтажное или, наоборот, многоэтажное сооружение или другой вид здания. Во-вторых, для проведения необходимых расчетов, необходимо учитывать еще и количество проживающих (работающих) в этом здании людей. Разумеется, что наряду с типом здания необходимо принимать во внимание еще и такие факторы, как его функциональное предназначение, а также конструкции крыши, стен и полов этого сооружения. Помимо этого учитываются габариты крыш, полов, стен и т.д. И последним фактором, на который необходимо обращать внимание, является температурный режим каждого отдельно взятого помещения в сооружении, где будет производиться расчет тепловой энергии, при этом расчеты никак не зависят от того, что будет потреблять котел в качестве топлива. Использование котла на газе, количество потребления топлива — все эти факторы имеют свое значение.

Если расчеты произвести верно, можно будет с легкостью определить мощность, которую должен иметь котел (его потребление материалов), подобрать необходимое оборудование и получить ТУ.

Расчеты энергии

В первом случае перед тем, как приобрести котел того или иного вида, необходимо произвести определенный тепловой расчет, исходя из которого можно будет подобрать котел, который будет работать наиболее эффективно, и вы сможете получить бесперебойное горячее водоснабжение и хороший обогрев всего сооружения целиком. Мощность будущей отопительной системы определяется достаточно легко. Она представляет собой сумму тепловых затрат на обогрев всего помещения и на другие нужды подобного рода.

Схема организации системы отопления двухэтажного частного дома.

Схема организации системы отопления двухэтажного частного дома.

Далеко не каждый котел сможет подойти, а это значит, что необходимо приобретать котел именно такой мощности, который будет работать даже при самых максимальных нагрузках, и при этом срок эксплуатации подобного оборудования не сократится. Для того чтобы добиться необходимых результатов при выборе, необходимо обращать пристальное внимание на этот аспект. Примерно то же касается и выбора оптимального оборудования для отопления помещения в целом. Правильный расчет тепловой энергии не только позволит приобрести те приборы отопления, которые прослужат долго, но и даст возможность немного сэкономить на покупке, а значит, затраты на отопление помещения тоже могут снизиться.

Что касается получения ТУ и согласования на газификацию объекта, то расчет энергии в данном случае является основополагающим фактором. Подобного рода разрешения необходимо получать тогда, когда в качестве топлива предполагается использование природного газа под котел. Чтобы получить документацию такого рода, нужно предоставить показатели годового расхода топлива и сумму мощности отопительных источников (Гкал/час). Разумеется, что получить такую информацию можно только исходя из проведенного расчета тепловой энергии, а затем можно будет приобрести отопительный прибор, который помимо всего прочего сведет к минимуму затраты на отопление. Использование природного газа в качестве топлива под котел сегодня является одним из наиболее популярных способов на отопление помещения.

Вернуться к оглавлению

Первая и вторая формулы для расчета

Схема однотрубной системы отопления.

Схема однотрубной системы отопления.

Основная формула, которую используют для расчета: Qгв=Gгв×(tгв — tхв)/1000= … Гкал, где Qгв является количеством тепловой энергии, Gгв — расход горячей воды, tгв — температура горячей воды, tхв — температура холодной воды (не учитывается количество затрат газа на отопление). Все температуры рассчитываются в данном случае в градусах Цельсия. Может быть использована формула Qт(кВт/час)=V×DT×K/860 (не учитывается количество затрат газа), где Qт — тепловая нагрузка на помещение, К — коэффициент расхода тепла всего сооружения, V — объем помещения, а DT — разница между температурами внутри сооружения и снаружи. Благодаря этим формулам количество расхода газа на отопление сможет определить каждый самостоятельно.

Коэффициент расхода тепла напрямую зависит от типа конструкции отапливаемого сооружения, а также от изоляции. Чтобы упростить расчеты, можно использовать следующие значения: К=0,6-0,9, если в помещении имеется сравнительно небольшое количество окон, устройство которых состоит из сдвоенных рам, стены с изоляцией, крыша из хорошего материала и др. Этот коэффициент отображает наивысшую степень теплоизоляции помещения. К=1-1,9 — в том случае, если сооружение, для которого производится расчет, имеет среднюю степень теплоизоляции, то есть небольшое количество окон, стены состоят из двойной кирпичной кладки и т.д. К=2-2,9 — используется, когда уровень теплоизоляции помещения низкий — конструкция состоит не из вышеперечисленных материалов, а из других, из-за чего количество расхода тепла увеличивается. Последний уровень коэффициента — от 3 до 4 — используется, если теплоизоляция полностью отсутствует либо очень плохая.

Расчет тепла снаружи и внутри дома необходимо в этом случае производить исходя из степени комфорта, которую можно будет получить, подключив необходимую тепловую установку. Для определения коэффициента разницы между температурами принято использовать значения, которые определены СНиП 2.04.05-91, а именно: +18 градусов Цельсия должно быть в общественных помещениях и в различных производственных помещениях, +12 градусов должны иметь складские помещения, +5 — гаражи и складские помещения, которым не нужно постоянное обслуживание.

Вернуться к оглавлению

Лучшая формула для расчета

Таблица примеров расчета воды радиаторов в системе отопления.

Таблица примеров расчета воды радиаторов в системе отопления.

Стоит сказать о том, что ни первая, ни вторая формула не позволит человеку рассчитать различия между тепловыми потерями здания в зависимости от используемых в здании ограждающих конструкций и конструкций утепления. Для того чтобы наиболее точно произвести необходимые расчеты, должна быть использована несколько усложненная формула, благодаря которой можно будет избавиться от значительных затрат. Эта формула выглядит следующим образом: Qт(кВт/час)=(100 Вт/м2×S (м2)×К1×К2×К3×К4×К5×К6×К7)/1000 (не учитывается количество затрат газа на отопление). В данном случае S — площадь комнаты. Вт/м2 представляет собой удельную величину теплопотерь, сюда входят все показатели расхода тепла — стены, окна и др. Каждый коэффициент умножается на последующий и в этом случае обозначает тот или иной показатель утечки тепла.

К1 — коэффициент расхода тепловой энергии через окна, имеющий значения 0,85, 1, 1,27, которые будут меняться в зависимости от качества используемых окон и их утепления. К2 — количество расхода тепла через стены. Этот коэффициент имеет такие же показатели, как и в случае с потерей тепла через окна. Он может варьироваться в зависимости от теплоизоляции стен (плохая теплоизоляция — 1,27, средняя (при использовании специальных утеплителей) — 1, высокий уровень теплоизоляции имеет коэффициент 0,854). К3 — такой показатель, который определяет соотношение площадей как окон, так и пола (50% — 1,2, 40% — 1,1, 30% — 1,0, 20% — 0,9, 10% — 0,8), следующий коэффициент — температура снаружи помещения (К4=-35 градусов — 1,5; -25 градусов — 1,3; -20 градусов — 1,1; -15 градусов — 0,9; -10 градусов — 0,7).

К5 в данной формуле представляет собой такой коэффициент, который отображает количество стен, выходящих наружу (4 стены — 1,4; 3 стены — 1,3; 2 стены — 1,2; 1 стена — 1,1). К6 представляет тип теплоизоляции помещения, которое находится над тем, для которого производится этот расчет. Если оно обогревается, тогда коэффициент будет равен 0,8, если имеется теплая мансарда, тогда — 0,9, если это помещение никак не обогревается, коэффициент будет равен 1. И последний коэффициент, который применяется при расчете по этой формуле, обозначает высоту потолков в помещении. Если высота равна 4,5 метра, тогда коэффициент равен 1,2; 4 метра — 1,15; 3,5 метра — 1,1; 3 метра — 1,05; 2,5 метра — 1.

Вернуться к оглавлению

Подведение итогов

Итак, именно вторая формула является наиболее точной для проведения расчетов тепловой энергии на отопление (не учитывается количество затрат газа на отопление). Она имеет намного больше коэффициентов, что позволит наиболее точно определить все параметры мощности будущей системы отопления в помещении, благодаря которой затраты на отопление могут снизиться до минимума. Таким образом, если все расчеты будут произведены верно и в соответствии с приведенными выше формулами, можно будет избежать лишних материальных затрат, а также и временных затрат, которые зависят от потребления, например, газа.

Значит, первая, вторая или третья формулы являются обязательными при расчете, так как именно благодаря им можно вычислить оптимальную мощность отопительной системы и свести количество материальных затрат к минимуму.

1poteply.ru

Количество теплоты и тепловая мощность. Расчет в Excel.

Опубликовано 13 Окт 2013Рубрика: Теплотехника | 61 комментарий

Передача тепловой энергии от огня чайникуЧеловечеству известно немного видов энергии – механическая энергия (кинетическая и потенциальная), внутренняя энергия (тепловая), энергия полей (гравитационная, электромагнитная и ядерная), химическая. Отдельно стоит выделить энергию взрыва,...

...энергию вакуума и еще существующую только в теории – темную энергию. В этой статье, первой в рубрике «Теплотехника», я попытаюсь на простом и доступном языке, используя практический пример, рассказать о важнейшем виде энергии в жизни людей — о тепловой энергии и о рождающей ее во времени тепловой мощности.

Несколько слов для понимания места теплотехники, как раздела науки о получении, передаче и применении тепловой энергии. Современная теплотехника выделилась из общей термодинамики, которая в свою очередь является одним из разделов физики. Термодинамика – это дословно «теплый» плюс «силовой». Таким образом, термодинамика – это наука об «изменении температуры» системы.

Воздействие на систему извне, при котором изменяется ее внутренняя энергия, может являться результатом теплообмена. Тепловая энергия, которая приобретается или теряется системой в результате такого взаимодействия с окружающей средой, называется количеством теплоты и измеряется в системе СИ в Джоулях.

Если вы не инженер-теплотехник, и ежедневно не занимаетесь теплотехническими вопросами, то вам, столкнувшись с ними, иногда без опыта бывает очень трудно быстро в них разобраться. Трудно без наличия опыта представить даже размерность искомых значений количества теплоты и тепловой мощности. Сколько Джоулей энергии необходимо чтобы нагреть 1000 метров кубических воздуха от температуры -37˚С до +18˚С?.. Какая нужна мощность источника тепла, чтобы сделать это за 1 час?.. На эти не самые сложные вопросы способны сегодня ответить «сходу» далеко не все инженеры. Иногда специалисты даже помнят формулы, но применить их на практике могут лишь единицы!

Прочитав до конца эту статью, вы сможете легко решать реальные производственные и бытовые задачи, связанные с нагревом и охлаждением различных материалов.  Понимание физической сути процессов теплопередачи и знание простых основных формул – это главные блоки в фундаменте знаний по теплотехнике!

Количество теплоты при различных физических процессах.

Большинство известных веществ могут при разных температуре и давлении находиться в твердом, жидком, газообразном или плазменном состояниях. Переход из одного агрегатного состояния в другое происходит при постоянной температуре (при условии, что не меняются давление и другие параметры окружающей среды) и сопровождается поглощением или выделением тепловой энергии. Не смотря на то, что во Вселенной 99% вещества находится в состоянии плазмы, мы в этой статье не будем рассматривать это агрегатное состояние.

Рассмотрим график, представленный на рисунке. На нем изображена зависимость температуры вещества Т от количества теплоты Q, подведенного к некой закрытой системе, содержащей определенную массу какого-то конкретного вещества.

Зависимость температуры от количества подведенной теплоты

1. Твердое тело, имеющее температуру T1, нагреваем до температуры Tпл, затрачивая на этот процесс количество теплоты равное Q1.

2. Далее начинается процесс плавления, который происходит при постоянной температуре Тпл (температуре плавления). Для расплавления всей массы твердого тела необходимо затратить тепловой энергии в количестве Q2— Q1.

3. Далее жидкость, получившаяся в результате плавления твердого тела, нагреваем до температуры кипения (газообразования) Ткп, затрачивая на это количество теплоты равное Q3-Q2.

4. Теперь при неизменной температуре кипения Ткп жидкость кипит и испаряется, превращаясь в газ. Для перехода всей массы жидкости в газ необходимо затратить тепловую энергию в количестве Q4-Q3.

5. На последнем этапе происходит нагрев газа от температуры Ткп до некоторой температуры Т2. При этом затраты количества теплоты составят Q5-Q4. (Если нагреем газ до температуры ионизации, то газ превратится в плазму.)

Таким образом, нагревая исходное твердое тело от температуры Т1 до температуры Т2 мы затратили тепловую энергию в количестве Q5, переводя вещество через три агрегатных состояния.

Двигаясь в обратном направлении, мы отведем от вещества то же количество тепла Q5, пройдя этапы конденсации, кристаллизации и остывания от температуры Т2 до  температуры Т1. Разумеется, мы рассматриваем замкнутую систему без потерь энергии во внешнюю среду.

Заметим, что возможен переход из твердого состояния в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Такой процесс именуется возгонкой, а обратный ему процесс – десублимацией.

Итак, уяснили, что процессы переходов между агрегатными состояниями вещества характеризуются потреблением энергии при неизменной температуре. При нагреве вещества, находящегося в одном неизменном агрегатном состоянии, повышается температура и также расходуется тепловая энергия.

Главные формулы теплопередачи.

Формулы очень просты.

Количество теплоты Q в Дж рассчитывается по формулам:

1. Со стороны потребления тепла, то есть со стороны нагрузки:

1.1. При нагревании (охлаждении):

Q=m*c*(Т2-Т1)

Здесь и далее:

m – масса вещества в кг

с – удельная теплоемкость вещества в Дж/(кг*К)

1.2. При плавлении (замерзании):

Q=m*λ

λ – удельная теплота плавления и кристаллизации вещества в Дж/кг

1.3. При кипении, испарении (конденсации):

Q=m*r

r – удельная теплота газообразования и конденсации вещества в Дж/кг

2. Со стороны производства тепла, то есть со стороны источника:

2.1. При сгорании топлива:

Q=m*q

q – удельная теплота сгорания топлива в Дж/кг

2.2. При превращении электроэнергии в тепловую энергию (закон Джоуля — Ленца):

Q=t*I*U=t*R*I^2=(t/R)*U^2

t – время в с

I – действующее значение тока в А

U – действующее значение напряжения в В

R – сопротивление нагрузки в Ом

Делаем вывод – количество теплоты прямо пропорционально массе вещества при всех фазовых превращениях и при нагреве дополнительно прямо пропорционально разности температур. Коэффициенты пропорциональности (c, λ, r, q) для каждого вещества имеют свои значения и определены опытным путем (берутся из справочников).

Тепловая мощность N в Вт – это количество теплоты переданное системе за определенное время:

N=Q/t

Чем быстрее мы хотим нагреть тело до определенной температуры, тем большей мощности должен быть источник тепловой энергии – все логично.

Расчет в Excel прикладной задачи.

В жизни бывает часто необходимо сделать быстрый оценочный расчет, чтобы понять – имеет ли смысл продолжать изучение темы, делая проект и развернутые точные трудоемкие расчеты. Сделав за несколько минут расчет даже с точностью ±30%, можно принять важное управленческое решение, которое будет в 100 раз более дешевым и в 1000 раз более оперативным и в итоге в 100000 раз более эффективным, чем выполнение точного расчета в течение недели, а то и месяца, группой дорогостоящих специалистов…

Условия задачи:

В помещение цеха подготовки металлопроката размерами 24м х 15м х 7м завозим со склада на улице металлопрокат в количестве 3т. На металлопрокате есть лед общей массой 20кг. На улице -37˚С. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть металл до +18˚С; нагреть лед, растопить его и нагреть воду до +18˚С; нагреть весь объем воздуха в помещении, если предположить, что до этого отопление было полностью отключено? Какую мощность должна иметь система отопления, если все вышесказанное необходимо выполнить за 1час? (Очень жесткие и почти не реальные условия – особенно касающиеся воздуха!)

Расчет выполним в программе MS Excel или в программе OOo Calc.

С цветовым форматированием ячеек и шрифтов ознакомьтесь на странице «О блоге». 

Исходные данные:

1. Названия веществ пишем:

в ячейку D3: Сталь

в ячейку E3: Лед

в ячейку F3: Лед/вода

в ячейку G3: Вода

в ячейку G3: Воздух

2. Названия процессов заносим:

в ячейки D4, E4, G4, G4: нагрев

в ячейку F4: таяние

3. Удельную теплоемкость веществ c в Дж/(кг*К) пишем  для стали, льда, воды и воздуха соответственно

в ячейку D5: 460

в ячейку E5: 2110

в ячейку G5: 4190

в ячейку H5: 1005

4. Удельную теплоту плавления  льда λ в Дж/кг вписываем

в ячейку F6: 330000

5. Массу веществ m в кг вписываем соответственно для стали и льда

в ячейку D7: 3000

в ячейку E7: 20

Так как при превращении льда в воду масса не изменяется, то

в ячейках F7 и G7: =E7=20

Массу воздуха находим произведением объема помещения на удельный вес

в ячейке H7: =24*15*7*1,23=3100

6. Время процессов t в мин пишем только один раз для стали

в ячейку D8: 60

Значения времени для нагрева льда, его плавления и нагрева получившейся воды рассчитываются из условия, что все эти три процесса должны уложиться в сумме за такое же время, какое отведено на нагрев металла. Считываем соответственно

в ячейке E8: =E12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8)=9,7

в ячейке F8: =F12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8)=41,0

в ячейке G8: =G12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8)=9,4

Воздух также должен прогреться за это же самое отведенное время, читаем

в ячейке H8: =D8=60,0

7. Начальную температуру всех веществ T1 в ˚C заносим

в ячейку D9: -37

в ячейку E9: -37

в ячейку F9: 0

в ячейку G9: 0

в ячейку H9: -37

8. Конечную температуру всех веществ T2 в ˚C заносим

в ячейку D10: 18

в ячейку E10: 0

в ячейку F10: 0

в ячейку G10: 18

в ячейку h20: 18

Думаю, вопросов по п.7 и п.8 быть недолжно.

Программа расчета тепловой энергии и тепловой мощности в Excel

Результаты расчетов:

9. Количество теплоты Q в КДж, необходимое для каждого из процессов рассчитываем

для нагрева стали в ячейке D12: =D7*D5*(D10-D9)/1000=75900

для нагрева льда в ячейке E12: =E7*E5*(E10-E9)/1000= 1561

для плавления льда в ячейке F12: =F7*F6/1000= 6600

для нагрева воды в ячейке G12: =G7*G5*(G10-G9)/1000= 1508

для нагрева воздуха в ячейке h22: =H7*H5*(h20-H9)/1000= 171330

Общее количество необходимой для всех процессов тепловой энергии считываем

в объединенной ячейке D13E13F13G13h23: =СУММ(D12:h22) = 256900

В ячейках D14, E14, F14, G14, h24,  и объединенной ячейке D15E15F15G15h25 количество теплоты приведено в дугой единице измерения – в ГКал (в гигакалориях).

10. Тепловая мощность N в КВт, необходимая для каждого из процессов рассчитывается

для нагрева стали в ячейке D16: =D12/(D8*60)=21,083

для нагрева льда в ячейке E16: =E12/(E8*60)= 2,686

для плавления льда в ячейке F16: =F12/(F8*60)= 2,686

для нагрева воды в ячейке G16: =G12/(G8*60)= 2,686

для нагрева воздуха в ячейке h26: =h22/(H8*60)= 47,592

Суммарная тепловая мощность необходимая для выполнения всех процессов за время t рассчитывается

в объединенной ячейке D17E17F17G17h27: =D13/(D8*60) = 71,361

В ячейках D18, E18, F18, G18, h28,  и объединенной ячейке D19E19F19G19h29 тепловая мощность приведена в дугой единице измерения – в Гкал/час.

На этом расчет в Excel завершен.

Выводы:

Обратите внимание, что для нагрева воздуха необходимо более чем в два раза больше затратить энергии, чем для нагрева такой же массы стали.

При нагреве воды затраты энергии в два раза больше, чем при нагреве льда. Процесс плавления многократно больше потребляет энергии, чем процесс нагрева (при небольшой разности температур).

Нагрев воды в десять раз затрачивает больше тепловой энергии, чем нагрев стали и в четыре раза больше, чем нагрев воздуха.

Для получения информации о выходе новых статей и для скачивания рабочих файлов программ прошу вас подписаться на анонсы в окне, расположенном в конце статьи или в окне вверху страницы.

После ввода адреса своей электронной почты и нажатия на кнопку «Получать анонсы статей» НЕ ЗАБУДЬТЕ  ПОДТВЕРДИТЬ ПОДПИСКУ кликом по ссылке в письме, которое тут же придет к вам на указанную почту (иногда — в папку «Спам»)!

Мы вспомнили понятия «количество теплоты» и «тепловая мощность», рассмотрели фундаментальные формулы теплопередачи, разобрали практический пример. Надеюсь, что мой язык был прост, понятен и интересен.

Жду вопросы и комментарии на статью!

Прошу УВАЖАЮЩИХ труд автора скачать файл ПОСЛЕ ПОДПИСКИ на анонсы статей.

Ссылка на скачивание файла: raschet-teplovoy-moshchnosti (xls 19,5KB).

Другие статьи автора блога

На главную

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

al-vo.ru

как сделать расчет необходимой мощности для помещения, фото и видео примеры

Содержание:

1. Необходимость расчета тепловой мощности системы отопления 2. Варианты приблизительных расчетов 3. Точное вычисление тепловой мощности 4. Пример выполнения расчета

Прежде, чем приступить к монтажу автономной системы отопления в собственном доме или квартире, владельцу недвижимости необходимо иметь проект. Создание его специалистами подразумевает, в том числе, что будет выполнен расчет тепловой мощности для помещения, имеющего определенную площадь и объем. На фото можно увидеть, как может выглядеть отопительная система частного домовладения.   

Необходимость расчета тепловой мощности системы отопления

Потребность в вычислении тепловой энергии, необходимой для обогрева комнат и подсобных помещений, связана с тем, что нужно определить основные характеристики системы в зависимости от индивидуальных особенностей проектируемого объекта, включая: 
  • назначение здания и его тип;
  • конфигурацию каждого помещения;
  • количество жильцов;
  • географическое положение и регион, в котором находится населенный пункт;
  • прочие параметры. 
Расчет необходимой мощности отопления является важным моментом, его результат используют для вычисления параметров отопительного оборудования, которое планируют установить:
  1. Подбор котла в зависимости от его мощности. Эффективность функционирования отопительной конструкции определяется правильностью выбора нагревательного агрегата. Котел должен иметь такую производительность, чтобы обеспечить обогрев всех помещений в соответствии с потребностями людей, проживающих в доме или квартире, даже в наиболее холодные зимние дни. Одновременно при наличии у прибора избыточной мощности часть вырабатываемой энергии не будет востребована, а значит, некоторая сумма денег потратится напрасно. 
  2. Необходимость согласовывать подключение к магистральному газопроводу. Для присоединения к газовой сети потребуется ТУ. Для этого подают заявку в соответствующую службу с указанием предполагаемого расхода газа на год и оценкой тепловой мощности в сумме для всех потребителей. 
  3. Выполнение расчетов периферийного оборудования. Расчет тепловых нагрузок на отопление необходим для определения длины трубопровода и сечения труб, производительности циркуляционного насоса, типа батарей и т.д. 

Варианты приблизительных расчетов

Выполнить точный расчет тепловой мощности системы отопления довольно сложно, его могут сделать только профессионалы, имеющие соответствующую квалификацию и специальные знания. По этой причине данные вычисления обычно поручают специалистам.

В тоже время существуют и более простые способы, позволяющие приблизительно оценить величину требуемой тепловой энергии и их можно сделать самостоятельно:

  1. Нередко применяют расчет мощности отопления по площади (детальнее: "Расчет отопления по площади - определяем мощность отопительных приборов"). Считается, что жилые дома возводятся по проектам, разработанным с учетом климата в определенном регионе, и что в проектных решениях заложено использование материалов, которые обеспечивают требуемый тепловой баланс. Поэтому при расчете принято умножать величину удельной мощности на площадь помещений. Например, для Московского региона данный параметр находится в пределе от 100 до 150 ватт на один «квадрат». 
  2. Более точный результат будет получен, если учитывать объем помещения и температуру. Алгоритм вычисления включает высоту потолка, уровень комфорта в отапливаемом помещении и особенности дома.

    Используемая формула выглядит следующим образом: Q = VхΔTхK/860, где:

    V – объем помещения;ΔT – разница между температурой внутри дома и снаружи на улице;К – коэффициент теплопотерь.  Поправочный коэффициент позволяет учесть конструктивные особенности объекта недвижимости. Например, когда определяется тепловая мощность системы отопления здания, для строений с обычной кровлей из двойной кирпичной кладки К находится в диапазоне 1,0–1,9. 
  3. Метод укрупненных показателей. Во многом похож на предыдущий вариант, но его применяют для вычисления тепловой нагрузки для систем отопления многоквартирных зданий или других больших объектов. 

Все три вышеперечисленные способы, позволяющие сделать расчет необходимой теплоотдачи, дают приблизительный результат, который может отличаться от реальных данных или в меньшую, или в большую сторону. Понятно, что монтаж маломощной отопительной системы не обеспечит требуемую степень обогрева.  В свою очередь, избыток мощности у отопительного оборудования приведет к быстрому износу приборов, перерасходу топлива, электроэнергии, а соответственно и денежных средств. Подобные расчеты обычно применяют в несложных случаях, например, при выборе котла. 

Точное вычисление тепловой мощности

Степень теплоизоляции и ее эффективность зависят от того, насколько качественно она сделана и от конструктивных особенностей зданий. Основная часть теплопотерь приходится на наружные стены (примерно 40%), затем следуют оконные конструкции (около 20%), а крыша и пол – это 10%. Остальное тепло покидает дом через вентиляцию и двери. 

Поэтому расчет тепловой мощности системы отопления должен учитывать данные нюансы.

Для этого используют поправочные коэффициенты:   

  • К1 зависит от типа окон. Двухкамерным стеклопакетам соответствует 1, обычному остеклению – 1,27, трехкамерному окну – 0,85;
  • К2 показывает степень теплоизоляции стен. Находится в пределе от 1 (пенобетон) до 1,5 для бетонных блоков и кладки в 1,5 кирпича; 
  • К3 отражает соотношение между площадью окон и пола. Чем больше оконных рам, тем сильнее потери тепла. При 20% остекления коэффициент равен 1, а при 50% он увеличивается до 1,5; 
  • К4 зависит от минимальной температуры снаружи здания на протяжении отопительного сезона. За единицу принимают температуру -20 °C, а затем на каждые 5 градусов прибавляют или вычитают 0,1; 
  • К5 учитывает количество наружных стен. Коэффициент для одной стены равен 1, если их две или три, тогда он составляет 1,2, когда четыре – 1,33;
  • К6 отражает тип помещения, которое находится над определенной комнатой. При наличии сверху жилого этажа величина поправки – 0,82, теплого чердака – 0,91, холодного чердака - 1,0;
  • К7 – зависит от высоты потолков. Для высоты 2,5 метра это 1,0, а для 3-х метров - 1,05.
Когда все поправочные коэффициенты известны, делают расчет мощности системы отопления для каждого помещения, используя формулу:  
  • Qi=qхSiхK1хK2хK3хK4хK5хK6хK7, где q =100 Вт/м², а Si – площадь комнаты. 
Расчетная величина увеличивается, если коэффициент больше 1 или уменьшает, если он меньше единицы. Узнав данный параметр для каждого помещения, узнают величину мощности всей отопительной системы согласно формуле: Q=Σ Qi, i = 1…N, где N – это общее количество помещений в здании (прочитайте также: "Тепловой расчет помещения и здания целиком, формула тепловых потерь").  Как правило, для обеспечения запаса тепловой энергии на всевозможные непредвиденные случаи результат увеличивают на 15–20%. Это могут быть сильнейшие морозы, разбитое окно, поврежденная теплоизоляция и т.д. 

Пример выполнения расчета

Допустим, необходимо знать, какая должна быть тепловая мощность системы отопления для дома из бруса площадью 150 м² с теплым чердаком, тремя внешними стенами и двойными стеклопакетами на окнах. При этом высота стен 2,5 метра, а площадь остекления составляет 25%. Минимальная температура на улице в самую морозную пятидневку находится на отметке -28 °C.  

Поправочные коэффициенты в данном случае будут равны:
  • К1 (двухкамерный стеклопакет) = 1,0;
  • К2 (стены из бруса) = 1,25;
  • К3 (площадь остекления) = 1,1;
  • К4 (при -25 °C -1,1, а при 30°C) = 1,16;
  • К5 (три наружные стены) = 1,22;
  • К6 (сверху теплый чердак) = 0,91;
  • К7 (высота помещения) = 1,0. 
В результате полная тепловая нагрузка будет равна: 

Q=100 Вт/ м²х135 м²х1,0х1,25х1,1х1,16х1,22х0,91х1,0 = 23,9 кВт.

В итоге мощность отопительной системы составит: W=Qх1,2 = 28,7 кВт.

В том случае, когда бы использовался упрощенный метод вычислений, основанный на расчете мощности отопления согласно площади, то результат был бы совсем иной: 

100–150 Вт х150м² = 15–22,5 кВт

Отопительная система функционировала бы без запаса по мощности - на пределе. Приведенный пример является подтверждением важности применения точных способов, позволяющих определять тепловые нагрузки на отопление.

Пример расчета тепловой мощности системы отопления на видео:

teplospec.com

инструкция, фото и видео-уроки, цена

Всё лето красное кумушки в мягких муровах пели и плясали, а теперь, когда приходят холода, придётся брать в руки карандаши. Ведь «отопления, как не было, так и нет». И надо же предъявлять хоть какие-то аргументы теплосети, подсчитав полученное от неё тепло, за которое ведь было же «Уплочено».

Такое оборудование требует очень уважительного отношения – расчётов необходимости его приобретения и установки

Такое оборудование требует очень уважительного отношения – расчётов необходимости его приобретения и установки

Когда нужно расставить все точки над “i”

Но возникает вполне резонный вопрос : «А как посчитать то, что невидимо и способно улетучится вмиг, буквально в форточку». Отчаиваться от этой борьбы с воздухом не стоит, оказывается, существуют вполне внятные математические расчёты полученных калорий на отопление.

Более того, все эти расчёты скрыты в официальных документах государственных коммунальных организаций. Как обычно в этих учреждениях, документов таких несколько, но основным является так и называемый «Правила учета тепловой энергии и теплоносителя». Именно он и поможет решить вопрос – как рассчитать гкал на отопление.

Собственно задача может решиться совсем просто и не понадобятся никакие расчёты, если у вас стоит счётчик не просто воды, а именно горячей воды. В показания подобного счётчика уже «забиты» данные по полученному теплу. Снимая показания, вы умножаете его на стоимостной тариф и получаете результат.

Узнайте также о том, как спрятать трубы отопления — три главных способа.

Основная формула

Ситуация усложняется, если такого счётчика у вас нет. Тогда придётся руководствоваться следующей формулой :

Q = V * ( T1 – T2 ) / 1000

В формуле :

  • Q — количество тепловой энергии;
  • V – объём расхода горячей воды в кубических метрах или тоннах;
  • T1 — температура горячей воды в градусах Цельсия. Точнее в формуле использовать температуру, но приведённую к соответствующему давлению, так называемую, «энтальгию». Но за неимением лучшего — соответствующего датчика, используем просто температуру, которая близка к энтальгии. Профессиональные узлы учёта тепла способны вычислять именно энтальгию. Часто эта температура не доступна для измерения, поэтому руководствуются константой «от ЖЭКА», которая может быть различна, но обычно составляет 60-65 градусов;
  • T2 — температура холодной воды в градусах Цельсия. Данная температура берётся в трубопроводе холодной воды системы отопления. У потребителей нет, как правило, доступа к этому трубопроводу, поэтому принято брать постоянные рекомендуемые величины в зависимости от отопительного сезона : в сезон – 5 градусов; вне сезона – 15;
  • Коэффциент “1000” позволяет избавиться от 10-разрядых чисел и получить данные в гигакалориях (а не просто в калориях).

Как следует из формулы, удобнее использовать закрытую систему отопления, в которую однажды заливается необходимый объём воды и в будущем её поступления не происходит. Но в этом случае вам запрещено пользоваться горячей водой из системы.

Новейшие разработки в области радиаторов в какой-то степени, может, и позволят вам сохранить тепло, но желание всё-таки всё посчитать не отпадёт все равно

Новейшие разработки в области радиаторов в какой-то степени, может, и позволят вам сохранить тепло, но желание всё-таки всё посчитать не отпадёт все равно

Использование закрытой системы заставляет слегка усовершенствовать приведенную формулу, которая уже принимает вид :

Q = ( ( V1 * ( T1 – T ) ) — ( V2 * ( T2 – T ) ) ) / 1000

Причём :

  • V1 – расход теплоносителя в подающем трубопроводе, причём независимо от того, служит ли теплоносителем вода или пар;
  • V2 — расход теплоносителя в обратном трубопроводе;
  • T1 — температура теплоносителя на входе, в подающем трубопроводе;
  • T2 — температура теплоносителя на выходе, в обратном трубопроводе;
  • T — температура холодной воды.

Таким образом, формула состоит из разности двух сомножителей – первый выдает значение поступившего тепла в калориях, второй – значение тепла на выходе.

Полезный совет! Как видите, математики не много, но вычисления всё-таки проводить приходится. Вы, конечно, тут же можете броситься к своему калькулятору на мобильнике. Но советует вам создать несложные формулы в одной из самых известных компьютерных офисных программ – так называемом, табличном процессоре Microsoft Excel , входящим в пакет Microsoft Office . В Excel вы не только сможете всё быстро подсчитать, но и «поиграть» с исходными данными, смоделировать различные ситуации. Более того, Excel поможет вам с построением графиков получения – расхода тепла, а это «неубиенная» карта при будущем возможном разговоре с государственными органами.

Знакомьтесь — коллекторная система отопления. Читайте здесь.

Альтернативные варианты

Как существуют различные способы обеспечения жилья теплом выбором теплоносителя – воды или пара, так существуют и альтернативные методики вычисления полученного тепла. Вот ещё две формулы :

  • Q = ( ( V1 * ( T1 — T2 ) ) + ( V1 — V2 ) * ( T2 – T ) ) / 1000
  • Q = ( ( V2 * ( T1 — T2 ) ) + ( V1 — V2 ) * ( T1 – T ) ) / 1000

Таким образом, расчёты можно провести и своими руками, но важно согласовать свои действия с расчётами поставляющих тепло организаций. Их инструкция расчётов может в корне отличаться от вашей.

Расчёты будут гораздо сложнее, если вы соберётесь смонтировать в доме и полы с подогревом, но тут уже в дело нужно будет включить электричество. А это уже совсем другая «опера», с новыми исполнителями, но из всё тех же государственных органов

Расчёты будут гораздо сложнее, если вы соберётесь смонтировать в доме и полы с подогревом, но тут уже в дело нужно будет включить электричество. А это уже совсем другая «опера», с новыми исполнителями, но из всё тех же государственных органов

Полезный совет !   Часто справочники приводят информацию не в национальной системе единиц измерения, к которой и относятся калории, а в международной системе «Си». Поэтому, советуем запомнить коээфициент перевода килокалорий в киловатты. Он равен 850. Другими словами, 1 киловатт равен 850 килокалориям. Отсюда уже несложно сделать и перевод гигакалорий, если учесть что 1 гигакалорий – это миллион калорий.

Расчёт тем более необходим, если речь идёт об отоплении загородного дома

Расчёт тем более необходим, если речь идёт об отоплении загородного дома

Все счётчики, и не только простейшие домовые, к сожалению страдают некоторой погрешностью измерений. Это нормальная ситуация, если, конечно, погрешность не превышает все мыслимые пределы. Для расчёта погрешности (относительной, в процентах) используется также специальная формула :

R = ( V1 — V2 ) / ( V1+V2 ) * 100,

Где:

  • V1 и V2 – рассмотренные ранее показатели расхода теплоносителя, а
  • 100 – коэффициент перевода в проценты.

Считается допустимым процент погрешности при расчёте тепла — не более 2 процентов, учитывая, что погрешность измерительных приборов составляет не более 1 процента. Можно, конечно, обойтись и старинным проверенным способом, тут и никаких расчётов особенно не нужно делать.

Такой выход порой является спасительным и самым удобным

Такой выход порой является спасительным и самым удобным

Представление полученных данных

Цена всех вычислений – ваша уверенность в адекватности ваших же финансовых затрат полученному от государства теплу. Хотя, в конце концов, вы по-прежнему и не будете понимать, что такое гкал в отоплении. Положа руку на сердце, скажем, что во многом это величина нашего самоощущения и отношения к жизни. Кое-какую базу «в цифрах», безусловно, в голове нужно иметь. А она выражается в том, что считается хорошей нормой, когда на квартиру в 200 квадратных метров у вас формулы дают 3 гкал в месяц. Таким образом, если 7 месяцев длится отопительный сезон – 21 гкал.

Расчёт значительно сложнее, если производится для системы отопления массового использования, которая требует внедрения гораздо большего оборудования

Расчёт значительно сложнее, если производится для системы отопления массового использования, которая требует внедрения гораздо большего оборудования

Но все эти величины довольно трудно представимы «в душе», когда действительно необходимо тепло. Все эти формулы и даже правильно выдаваемые ими результаты вас греть не будут. Они не объяснят вам, почему даже при 4 гкал в месяц, вам всё равно тепло. А у соседа всего то 2 гкал, а он не нахвалится и постоянно держит открытой форточку.

Ответ тут может быть только один – у него атмосфера согревается ещё и теплом окружающих его, а вам и прижаться то не к кому, хотя «полна горница людей». Он встаёт по утрам в 6 и бежит в любую погоду на зарядку, а вы лежите до последнего под одеялом. Согрейте себя изнутри, повесьте на стену фото семьи – все летом в купальниках на пляже в Форосе, смотрите почаще видео последнего подъема на Ай-Петри – все раздеты, жарко, тогда и снаружи недостаток пару сотен калорий вы даже и не почувствуете.

Узнайте также об устройстве теплоаккумулятора для твердотопливного котла.

otoplenie-gid.ru

Тепловая мощность - формула расчета

система отопления

С теплотехническими расчётами приходится сталкиваться владельцам частных домов, квартир или любых других объектов. Это основа основ проектирования зданий.

Понять суть этих расчётов в официальных бумагах, не так сложно, как кажется.

Для себя также можно научиться выполнять вычисления, чтобы решить, какой утеплитель применять, какой толщины он должен быть, какой мощности приобретать котёл и достаточно ли имеющихся радиаторов на данную площадь.

Ответы на эти и многие другие вопросы можно найти, если понять, что такое тепловая мощность. Формула, определение и сферы применения – читайте в статье.

Что такое тепловой расчет?

Если говорить просто, тепловой расчёт помогает точно узнать, сколько тепла хранит и теряет здание, и сколько энергии должно вырабатывать отопление, чтобы поддерживать в жилье комфортные условия.

Оценивая теплопотери и степень теплоснабжения, учитываются следующие факторы:

  1. Какой это объект: сколько в нём этажей, наличие угловых комнат, жилой он или производственный и т. д.
  2. Сколько человек будет «обитать» в здании.
  3. Важная деталь — это площадь остекления. И размеры кровли, стен, пола, дверей, высота потолков и т. д.
  4. Какова продолжительность отопительного сезона, климатические характеристики региона.
  5. По СНиПам определяют нормы температур, которые должны быть в помещениях.
  6. Толщина стен, перекрытий, выбранные теплоизоляторы и их свойства.

Могут учитываться и другие условия и особенности, например, для производственных объектов считаются рабочие и выходные дни, мощность и тип вентиляции, ориентация жилья по сторонам света и др.

Для чего нужен тепловой расчет?

теплорасчет теплообменникаКак умудрялись обходиться без тепловых расчётов строители прошлого?

Сохранившиеся купеческие дома показывают, что всё делалось просто с запасом: окна поменьше, стены — потолще. Получалось тепло, но экономически не выгодно.

Теплотехнический расчёт позволяет строить наиболее оптимально. Материалов берётся ни больше — ни меньше, а ровно столько, сколько нужно. Сокращаются габариты строения и расходы на его возведение.

Вычисление точки росы позволяет строить так, чтобы материалы не портились как можно дольше.

Для определения необходимой мощности котла также не обойтись без расчётов. Суммарная мощность его складывается из затрат энергии на обогрев комнат, нагрев горячей воды для хозяйственных нужд, и способности перекрывать теплопотери от вентиляции и кондиционирования. Прибавляется запас мощности, на время пиковых холодов.

При газификации объекта требуется согласование со службами. Рассчитывается годовой расход газа на отопление и общая мощность тепловых источников в гигакалориях.

Нужны расчёты при подборе элементов отопительной системы. Обсчитывается система труб и радиаторов – можно узнать, какова должна быть их протяжённость, площадь поверхности. Учитывается потеря мощности при поворотах трубопровода, на стыках и прохождении арматуры.

затраты энергииПри расчетах затрат тепловой энергии могут пригодиться знания, как перевести Гкал в Квт и обратно. В следующей статье подробно рассмотрена эта тема с примерами расчета.

Полный расчет теплого водяного пола приведен в этом примере.

Знаете ли вы, что количество секций радиаторов отопления не берется «с потолка»? Слишком малое их количество приведет к тому, что в доме будет холодно, а чрезмерно больше создаст жару и приведет к чрезмерной сухости воздуха. По ссылке http://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/raschet-sistem-otopleniya/kolichestva-sekcij-radiatorov.html приведены примеры правильного расчета радиаторов.

Расчет тепловой мощности: формула

Рассмотрим формулу и приведем примеры, как произвести расчет для зданий с разным коэффициентом рассеивания.

Vx(дельта)TxK= ккал/ч (тепловая мощность), где:

расчет теплопотерь

  • Первый показатель «V» – объем рассчитываемого помещения;
  • Дельта «Т» — разница температур – это та величина, которая показывает насколько градусов внутри помещения теплее, чем снаружи;
  • «К» — коэффициент рассеивания (его еще называют «коэффициент пропускания тепла»). Величина берется из таблицы. Обычно цифра колеблется от 4 до 0,6.

Примерные величины коэффициента рассеивания для упрощенного расчёта

  • Если это неутепленный металлопрофиль или доска то «К» будет = 3 – 4 единицы.
  • Одинарная кирпичная кладка и минимальное утепление – «К» = от 2 до 3-ёх.
  • Стена в два кирпича, стандартное перекрытие, окна и
  • двери – «К» = от 1 до 2.
  • Самый теплый вариант. Стеклопакеты, кирпичные стены с двойным утеплителем и т. п. – «К» = 0,6 – 0,9.

Более точный расчет можно произвести, высчитывая точные размеры отличающихся по свойствам поверхностей дома в м2 (окна, двери и т. д.), производя расчёт для них отдельно и складывая получившиеся показатели.

Пример расчета тепловой мощности

расчеты на бумагеВозьмем некое помещение 80 м2 с высотой потолков 2,5 м и посчитаем, какой мощности котел нам потребуется для его отопления.

Вначале высчитываем кубатуру: 80 х 2,5 = 200 м3. Дом у нас утеплен, но недостаточно – коэффициент рассеивания 1,2.

Морозы бывают до -40 °C, а в помещении хочется иметь комфортные +22 градуса, разница температур (дельта «Т») получается 62 °C.

Подставляем в формулу мощности тепловых потерь цифры и перемножаем:

200 х 62 х 1,2 = 14880 ккал/ч.

Полученные килокалории переводим в киловатты, пользуясь конвертером:

  • 1 кВт = 860 ккал;
  • 14880 ккал = 17302,3 Вт.

Округляем в большую сторону с запасом, и понимаем, что в самый сильный мороз -40 градусов нам потребуется 18 кВт энергии в час.

Можем посчитать теплопотери в Вт на каждый м2 стен и потолка. Высота потолков известна 2,5 м. Дом 80 м2 – это может быть 8 х 10 м.

Умножаем периметр дома на высоту стен:

(8 + 10) х 2 х 2,5 = 90 м2 поверхности стены + 80 м2 потолок = 170 м2 поверхности, контактирующей с холодом. Теплопотери, высчитанные нами выше, составили 18 кВт/ч, делим поверхность дома на расчетную израсходованную энергию получаем, что 1 м2 теряет примерно 0,1 кВт или 100 Вт ежечасно при температуре на улице -40 °C, а в помещении +22 °С.

Эти данные могут стать основой для расчёта требуемой толщины утеплителя на стены.

Приведем другой пример расчета, он в некоторых моментах сложнее, но более точный.

теплопотери домаФормула:

Q = S x (дельта)T / R:

  • Q– искомая величина теплопотерь дома в Вт;
  • S– площадь охлаждающих поверхностей в м2;
  • T– разница температур в градусах Цельсия;
  • R– тепловое сопротивление материала (м2 х К/Вт) (Метры квадратные умноженные на Кельвин и делёный на Ватт).

Итак, чтобы найти «Q» того же дома, что и в примере выше, подсчитаем площадь его поверхностей «S» (пол и окна считать не будем).

  • «S» в нашем случае = 170 м2, из них 80 м2 потолок и 90 м2 — стены;
  • T = 62 °С;
  • R– тепловое сопротивление.

Ищем «R» по таблице тепловых сопротивлений или по формуле. Формула для расчета по коэффициенту теплопроводности такая:

R= H/ К.Т. (Н – толщина материала в метрах, К.Т. – коэффициент теплопроводности).

В этом случае, дом у нас имеет стены в два кирпича обшитые пенопластом толщиной 10 см. Потолок засыпан опилками толщиной 30 см.

отопительный котелОтопительную систему частного дома нужно устраивать с учетом экономии средств на энергоносители. Расчет системы отопления частного дома, а также рекомендации по выбору котлов и радиаторов — читайте внимательно.

Чем и как утеплить деревянный дом изнутри, вы узнаете, прочитав эту информацию. Выбор утеплителя и технология утепления.

Из таблицы коэффициентов теплопроводности (измеряется Вт / (м2 х К) Ватт делёный на произведение метра квадратного на Кельвин). Находим значения для каждого материала, они будут:

  • кирпич — 0,67;
  • пенопласт – 0,037;
  • опилки – 0,065.
Подставляем данные в формулу (R= H/ К.Т.):
  • R (потолка 30 см толщиной) = 0,3 / 0,065 = 4,6 (м2 х К) / Вт;
  • R (кирпичной стены 50 см) = 0,5 / 0,67 = 0,7 (м2 х К) / Вт;
  • R (пенопласт 10 см) = 0,1 / 0,037 = 2,7 (м2 х К) / Вт;
  • R (стен) = R(кирпич) + R(пенопласт) = 0,7 + 2,7 = 3,4 (м2 х К) / Вт.

Теперь можем приступить к расчету теплопотерь «Q»:

  • Q для потолка = 80 х 62 / 4,6 = 1078,2 Вт.
  • Q стен = 90 х 62 / 3,4 = 1641,1 Вт.
  • Остается сложить 1078,2 + 1641,1 и перевести в кВт, получается (если сразу округлить) 2,7 кВт энергии за 1 час.
Можно обратить внимание, насколько большая разница получилась в первом и втором случае, хотя объём домов и температура за окном в первом и втором случае были совершенно одинаковыми.

Всё дело в степени утомлённости домов (хотя, конечно, данные могли быть и иными, если бы мы рассчитывали пол и окна).

Заключение

Приведённые формулы и примеры показываю, что при теплотехнических расчётах очень важно учитывать как можно больше факторов, влияющих на теплопотери. Сюда входит и вентиляция, и площадь окон, степень их утомлённости и т. д.

А подход, когда на 10 м2 дома берётся 1 кВт мощности котла – слишком приблизительный, чтобы всерьёз опираться на него.

Видео на тему

microklimat.pro

Расчет теплопотребления | Блог инженера теплоэнергетика

          Здраствуйте, уважаемые друзья! В предыдущей статье я рассматривал, как рассчитывается потребность тепла объектом теплоснабжения по году, с разбивкой по  месяцам. Сегодняшняя статья о том, как выставляются объемы потребленного тепла энергоснабжающей организацией при отсутствии приборов учета учета у потребителя, но при наличии на ЦТП (центральном тепловом пункте) энергоснабжающей организации коммерческого прибора учета. В этом случае расчет потребленной тепловой энергии производится согласно пункту №6 «Методики определения количеств тепловой энергии и теплоносителя в водяных системах коммунального теплоснабжения», утвержденной приказом Госстроя России от 06.05.2000 №105. А проще говоря, согласно Методики Роскоммунэнерго.

        Количество  тепловой энергии в случае отсутствии приборов учета у потребителя определяется как разность между количеством отпущенной теплоэнергии и определенной по приборам учета потребителей, у которых есть приборы учета. Эта разность за вычетом тепловых потерь в сетях от узла учета теплоисточника (котельной, ТЭЦ) до границы балансовой принадлежности системы теплопотребления распределяется между потребителями, не имеющими приборов учета, с учетом коэффициента распределения по отоплению и коэффициента распределения подпиточной воды пропорциональной их договорным расчетным тепловым нагрузкам. Это и есть так называемый балансовый, или котловой метод распределения тепла.

Фактический отпуск тепла для конкретного ( j -го потребителя) составит:

Qфакт = ((Qр факт-Qгвс)/∑Qj расч) * Qj расч + Qут.пр. + Qгвсj = kq * Qj расч + Qут.пр. + Qгвсj ;

где kq = Qр факт-Qгвс/∑Qj расч.

kq — это коэффициент пропорциональности распределения на отопление и вентиляцию (вентиляция учитывается только, если есть нагрузка на вентиляцию),

Qр факт — фактический отпуск тепла теплоисточником (за минусом потерь в сетях энергоснабжающей организации) и расхода тепла потребителями, имеющими узлы учета, Гкал.

∑Qj расч — суммарное расчетное (договорное) количество тепла на отопление и вентиляцию подключенных потребителей без приборов учета, с учетом потерь в сетях потребителей, Гкал.

Qj расч — расчетное (договорное) количество тепла на отопление и вентиляцию, определенное с учетом потерь в сетях j-го потребителя, Гкал.

Qут.пр. — потери тепловой энергии с производительной утечкой у конкретного потребителя (определяется по актам).

       Думаю, теории достаточно, а как же конкретно считается и выставляется фактический объем потребленной теплоэнергии на отопление (без  нагрузки на ГВС, потерь с утечкой, и нагрузки на вентиляцию) за календарный месяц, в случае отсутствия прибора учета тепла. То есть для потребителя, у которого нет участков теплосети на балансе и нет нагрузки на ГВС и вентиляцию. А считается он вот по такой формуле:

Qотоп.месяц = Qотоп*Nчас*(Tвн. возд — Tнар.возд)/(Tвн.возд — Tрасч.отоп) * kq, Гкал.

где:

Qотоп — отопительная нагрузка объекта, Гкал/час,

Nчас — число часов работы системы в месяц,

Tнар.возд — температура наружного воздуха среднемесячная, °C,

Tвн.возд — температура внутреннего воздуха в помещении, обычно 20 °С, для комнат (не угловых) зданий

Tрасч.отоп — принимается по СП 131.13330.2012, актуализированная версия СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»

kq — коэффициент пропорциональности распределения на отопление по ЦТП.

       Как видим, в данной формуле из данных наибольшую сложность представляет коэффициент kq, и сами вы его просчитать, скорее всего не сможете, не хватит исходных данных для расчета. Поэтому приходится верить на слово энергоснабжающей организации.  Вот по такой методике считаются и выставляются объемы потребленной теплоэнергии потребителю, при отсутствии у него прибора учета тепла. Расчет этот на первый взгляд кажется сложноватым, но когда почитаешь и вникнешь в него, становится в принципе понятно, что и как просчитывается.

Буду рад комментариям к статье.

teplosniks.ru