Самостоятельный расчет тепловой нагрузки на отопление: часовых и годовых показателей. Как рассчитать отопление для помещения Размерность расхода тепла на отопление

26.06.2019

Что это такое — удельный расход тепла на отопление? В каких величинах измеряется удельный расход тепловой энергии на отопление здания и, главное, откуда берутся его значения для расчетов? В этой статье нам предстоит познакомиться с одним из основных понятий теплотехники, а заодно изучить несколько смежных понятий. Итак, в путь.

Что это такое

Определение

Определение удельного расхода тепла дается в СП 23-101-2000. Согласно документу, так называется количество тепла, нужное для поддержания в здании нормируемой температуры, отнесенное к единице площади или объема и к еще одному параметру — градусо-суткам отопительного периода.

Для чего используется этот параметр? Прежде всего — для оценки энергоэффективности здания (или, что то же самое, качества его утепления) и планирования затрат тепла.

Собственно, в СНиП 23-02-2003прямо говорится: удельный (на квадратный или кубический метр) расход тепловой энергии на отопление здания не должен превышать приведенных значений.
Чем лучше теплоизоляция, тем меньше энергии требует обогрев.

Градусо-сутки

Как минимум один из использованных терминов нуждается в разъяснении. Что это такое — градусо-сутки?

Это понятие прямо относится к количеству тепла, необходимому для поддержания комфортного климата внутри отапливаемого помещения в зимнее время. Она вычисляется по формуле GSOP=Dt*Z, где:

GSOP — искомое значение;
Dt — разница между нормированной внутренней температурой здания (согласно действующим СНиП она должна составлять от +18 до +22 С) и средней температурой самых холодных пяти дней зимы.
Z — длина отопительного сезона (в сутках).

Как несложно догадаться, значение параметра определяется климатической зоной и для территории России варьируются от 2000 (Крым, Краснодарский край) до 12000 (Чукотский АО, Якутия).

Единицы измерения

В каких величинах измеряется интересующий нас параметр?

В СНиП 23-02-2003 используются кДж/(м2*С*сут) и, параллельно с первой величиной, кДж/(м3*С*сут) .
Наряду с килоджоулем могут использоваться другие единицы измерения тепла — килокалории (Ккал), гигакалории (Гкал) и киловатт-часы (КВт*ч) .

Как они связаны между собой?

1 гигакалория = 1000000 килокалорий.
1 гигакалория = 4184000 килоджоулей.
1 гигакалория = 1162,2222 киловатт-часа.

На фото — теплосчетчик. Приборы учета тепла могут использовать любые из перечисленных единиц измерения.

Нормированные параметры

Для одноквартирных одноэтажных отдельностоящих домов

Для многоквартирных домов, общежитий и гостиниц

Обратите внимание: с увеличением количества этажей норма расхода тепла уменьшается.
Причина проста и очевидна: чем больше объект простой геометрической формы, тем больше отношение его объема к площади поверхности.
По той же причине удельные расходы на отопление загородного дома уменьшаются с увеличением отапливаемой площади.

Вычисления

Точное значение потерь тепла произвольным зданием вычислить практически невозможно. Однако давно разработаны методики приблизительных расчетов, дающих в пределах статистики достаточно точные средние результаты. Эти схемы вычислений часто упоминается как расчеты по укрупненным показателям (измерителям).

Наряду с тепловой мощностью часто возникает необходимость рассчитать суточный, часовой, годичный расход тепловой энергии или среднюю потребляемую мощность. Как это сделать? Приведем несколько примеров.

Часовой расход тепла на отопление по укрупненным измерителям вычисляется по формуле Qот=q*a*k*(tвн-tно)*V, где:

Qот — искомое значение к килокалориях.
q — удельная отопительная величина дома в ккал/(м3*С*час). Она ищется в справочниках для каждого типа зданий.

а — коэффициент поправки на вентиляцию (обычно равен 1,05 — 1,1).
k — коэффициент поправки на климатическую зону (0,8 — 2,0 для разных климатических зон).
tвн — внутренняя температура в помещении (+18 — +22 С).
tно — уличная температура.
V — объем здания вместе с ограждающими конструкциями.

Чтобы вычислить приблизительный годовой расход тепла на отопление в здании с удельным расходом в 125 кДж/(м2*С*сут) и площадью 100 м2, расположенном в климатической зоне с параметром GSOP=6000, нужно всего-то умножить 125 на 100 (площадь дома) и на 6000 (градусо-сутки отопительного периода). 125*100*6000=75000000 кДж, или примерно 18 гигакалорий, или 20800 киловатт-часов.

Чтобы пересчитать годичный расход в среднюю тепловую , достаточно разделить его на длину отопительного сезона в часах. Если он длится 200 дней, средняя тепловая мощность отопления в приведенном выше случае составит 20800/200/24=4,33 КВт.

Энергоносители

Как своими руками вычислить затраты энергоносителей, зная расход тепла?

Достаточно знать теплотворную способность соответствующего топлива.

Проще всего вычислить расход электроэнергии на отопление дома: он в точности равен произведенному прямым нагревом количеству тепла.

Так, средняя в последнем рассмотренном нами случае будет равна 4,33 киловатта. Если цена киловатт-часа тепла равна 3,6 рубля, то в час мы будем тратить 4,33*3,6=15,6 рубля, в день — 15*6*24=374 рубля и так далее.

Владельцам твердотопливных котлов полезно знать, что нормы расхода дров на отопление составляют около 0,4 кг/КВт*ч. Нормы расхода угля на отопление вдвое меньше — 0,2 кг/КВт*ч.

Таким образом, чтобы своими руками подсчитать среднечасовой расход дров при средней тепловой мощности отопления 4,33 КВт, достаточно умножить 4,33 на 0,4: 4,33*0,4=1,732 кг. Та же инструкция действует для других теплоносителей — достаточно лишь залезь в справочники.

Заключение

Надеемся, что наше знакомство с новым понятием, пусть даже несколько поверхностное, смогло удовлетворить любопытство читателя. Прикрепленное к этому материалу видео, как обычно.предложит дополнительную информацию. Успехов!

Расчет расхода теплоты на отопление . Показатель зависит от времени суток, назначения помещения и типа здания, температуры наружного воздуха, продолжительности отопительного периода, наличия в помещении нагретых поверхностей и пр.

Расход теплоты в рабочее время (МДж/ч) рассчитывают по удельным тепловым характеристикам:

В зависимости от времени суток расход теплоты на отопление (МДж/ч) промышленных предприятий определяют по формуле

Температура воздуха в помещении в рабочее время должна соответствовать рекомендациям по эксплуатации вентиляционных установок.

Часовой расход теплоты в нерабочее время определяют по формуле, используемой при расчете расхода теплоты в рабочее время, с учетом снижения температуры воздуха в помещении в нерабочее время до 5 °С.

Удельная тепловая характеристика зависит от назначения помещения и типа здания. Например, для производственных помещений, расположенных в одноэтажном корпусе, q 0 составляет 0,75—2,1 МДж/(м 3 . ч. К); для производственных помещений, расположенных в многоэтажном здании, — 0,20 — 1,05 кДжДм 3 . ч. К); для бытовых и вспомогательных помещений — 1,4 —2,5 кДжДм 3 -ч-К); для складов — 2,50 — 3,35 кДжДм 3 -ч. К); для административных зданий — 1,7 — 2,6 кДжДм 3 . ч. К).

Поправочный коэффициент а зависит от температуры наружного воздуха. Так, для общественных зданий при t H 0 = -10° С а = = 1,45; при t H 0 = -20 °С а = 1,17 и т.д.

в нерабочее время

В зависимости от наличия в помещении нагретых поверхностей поступление теплоты (МДж) рассчитывают по следующим формулам:

от нагретых поверхностей оборудования

от нагретого материала

от электропривода

В зависимости от отопительного периода расход теплоты (МДж) рассчитывают по следующим формулам: в рабочее время

Система отопления промышленных предприятий должна обеспечивать тепловой баланс между количеством теплоты, покупаемой от нагретых поверхностей технологического оборудования, нагретого материала, людей и т.д., и количеством тепловых потерь через наружные ограждения зданий.

от работающих людей

Тепловые потери через строительные ограждения помещений складываются из тепловых потерь через стены здания, покрытие, дверные и оконные проемы.

Перенос теплоты Q через стены здания и оконные проемы протекает в три стадии: от воздуха в помещении к внутренней поверхности стен зданий Q h через стены здания Q 2 и от наружной поверхности стен в окружающую среду Q 3 .

Количество теплоты, теряемой через стены здания, рассчитывают по формуле

Приближенно тепловые потери (кДж/ч) помещений определяют по формуле

Если производственный корпус имеет много окон, то целесообразно учитывать дополнительный расход теплоты на отопление исходя из тепловых потерь оконных проемов в отопительный период.

Расчет проводят по формуле

В случае если стена не аккумулирует теплоту, можно считать, что

где К — коэффициент теплопередачи, зависящий от типа остекления; F 0 K — площадь окон, м 2 ; п 0 — число дней отопительного периода; т — время работы, ч; / вн р — температура внутри здания в рабочее время, °С; *н.ср — средняя температура отопительного периода, °С.

В зависимости от типа остекления зданий коэффициент теплопередачи может иметь следующие значения, кДж/(м 2 - К): однослойное остекление — 4,5; двухслойное остекление с деревянными спаренными оконными переплетами — 2,9; двухслойное остекление с металлическими спаренными переплетами — 3,25; двухслойное остекление с деревянными раздельными переплетами — 2,67; двухслойное остекление с металлическими раздельными переплетами — 3,02.

Частный дом можно рассматривать как термодинамическую систему, обладающую внутренней энергией и ведущую теплообмен с окружающей средой. Энергия, которую дом получает или теряет в ходе теплообмена, называют теплотой. Источником теплоты в частном доме является теплогенератор: котел, конвектор, печь, нагревательный элемент и т.д.

Чем интенсивнее идет теплообмен между домом и окружающей средой, тем быстрее «уходит» тепло дома и тем интенсивнее должен работать источник тепловой энергии, компенсирующий потери. Понятно, что интенсивная работа котла сопряжена с большим расходом топлива, что ведет к росту расходов на отопление.

Но не это главное: понятие комфорта в жилище в холодное время года неразрывно связано с теплом в доме, что возможно только при равновесии между потерями тепловой энергии и ее производством.

Однако возможности любого теплогенератора ограничены его конструктивными особенностями. Это значит, что для обеспечения тепла и комфорта в доме котел или иной источник тепловой энергии нужно подбирать в соответствии с тепловыми потерями строения, делая при этом некоторый запас (обычно 20%) на случай ветреной погоды или сильных морозов.

Итак, мы определились: прежде чем выбрать котел для обогрева дома нужно определить его (дома) тепловые потери.

Определяем тепловые потери

Теплопотери здания можно рассчитывать отдельно для каждой комнаты, имеющей внешнюю часть, контактирующую с окружающей средой. Затем полученные данные суммируются. Для частного дома удобнее определять тепловые потери всего строения в целом, считая потери тепла отдельно через стены, кровлю, и поверхность пола.

Следует отметить, что расчет тепловых потерь дома достаточно сложный процесс, требующий специальных знаний. Менее точный, но при этом вполне достоверный результат можно получить на основе онлайн калькулятора расчета тепловых потерь.

При выборе онлайн калькулятора предпочтение лучше отдавать моделям, учитывающим все возможные варианты потери тепла. Вот их перечень:

поверхность наружных стен

поверхность кровли

поверхность пола

вентиляционная система

Решив воспользоваться калькулятором, необходимо знать геометрические размеры строения, характеристики материалов, из которых сделан дом, а также их толщину. Наличие теплоизоляционного слоя и его толщина учитываются отдельно.

На основании перечисленных исходных данных онлайн калькулятор выдает общее значение тепловых потерь дома. Определить, насколько точные получены результаты можно разделив полученный результат на общий объем здания и получив при этом удельные потери тепла, величина которых должна находиться в интервале от 30 до 100 Вт.

Если цифры, полученные с помощью онлайн калькулятора, выходят далеко за пределы указанных значений, можно предположить, что в расчет закралась ошибка. Чаще всего причиной ошибок в расчетах является несоответствие размерности используемых в расчете величин.

Немаловажный факт: данные онлайн калькулятора актуальны только для домов и строений с качественными окнами и хорошо работающей системой вентиляции, в которых нет места сквознякам и иным потерям тепла.

Для уменьшения потерь тепла можно выполнить дополнительную тепловую изоляцию строения, а также использовать подогрев воздуха, поступающего в помещение.

Тепловые потери знаем, что дальше?

На следующем этапе производится выбор отопительного агрегата (котла). Его тепловая мощность должна превосходить значение тепловых потерь не менее чем на 20%. Если котел используется еще и для горячего водоснабжения, выбирается тепловой агрегат с дополнительным запасом мощности. Для этого необходимо произвести дополнительный расчет, учитывающий потребности в горячем водоснабжении.

Затем подбираются отопительные приборы, суммарная мощность которых должна соответствовать мощности котла отопления без учета горячего водоснабжения.

Гидравлический расчет системы отопления

Подобрав оборудование, необходимо обеспечить его работу. Для этого нужны трубы, циркуляционный насос и расширительный бак отопления.

Если собственник дома решит произвести подбор труб отопления самостоятельно, можно воспользоваться справочной литературой и подобрать требуемый диаметр по таблицам. Протяженность труб рассчитывается по проектной документации. Для этого на схеме строения просто прокладывается дополнительно схема разводки системы отопления и производится подсчет длины трубопровода.

Если схемы дома по какой-либо причине нет, ее придется нарисовать самостоятельно, а затем, с ее помощью, рассчитать протяженность трубопровода.

Зная протяженность трубопровода, диаметр труб и имея технические данные приборов отопления, рассчитывается внутренний объем системы отопления, по которому подбирается расширительный бак и циркуляционный насос.

Правильный гидравлический расчет необходим также для того, чтобы все тепло, вырабатываемое котлом, равномерно распределялось по дому и доходило в полном объеме до потребителя.

Подведем итоги

Количество тепла, необходимое для отопления дома, напрямую зависит от его тепловых потерь. Уменьшить тепловые потери можно с помощью дополнительной тепловой изоляции, установке качественных окон и утепленных дверей, а также при использовании рекуперации в системе вентиляции.

Величина тепловых потерь определяет мощность котла отопления. Суммарная мощность приборов отопления должна быть равна мощности котла. Для обеспечения качественной работы котла и радиаторов производится гидравлический расчет отопления, в ходе которого определяется диаметр труб, их протяженность, внутренний объем отопления. По этим данным подбирается циркуляционный насос и расширительный бак отопления.

На случай сильный морозов котел покупают с запасом мощности не менее 20%.

Потеря тепла происходит из-за:

проникновения холодной температуры с наружных стен помещения, через оконные щели,
плохой герметизации оконных рам.

Устанавливая отопительные системы, нужно учесть региональную особенность температуры за окном и исходя из полученных параметров, выбирать тот или иной вид нагревательного оборудования. Но даже самая эффективная нагревательная техника не даст желаемого результата, если не избавиться от так называемых «точек утечки тепла». При установке оконных рам следует один раз потратиться на качественные, и обладающие высоким коэффициентом сохранения тепла. Чтобы эффективно провести утеплительные работы стен, рынок теплоизоляционных материалов представляет большой выбор.

Расход тепла на отопление будет в разы уменьшаться, если работы по герметизации помещения проведены качественно. Любое современное отопительное оборудование можно регулировать, контролируя поступление теплых масс воздуха в помещение. Мощность нагревательных приборов возрастает по мере уменьшения поступлений холодного воздуха.

Для полного комфорта необходимо выполнить два условия:

обеспечить оптимальную температуру в помещении в 20-22 градуса;
разница температуры воздуха внутри помещения и наружной стены должна быть не более 4 градусов, при этом температура стены должна быть выше температуры точки росы.

Точка росы – это охлаждение наружного воздуха до начала конденсации и превращения его паров в росу. Такого легко достигнуть при наличии мощного котла. Но немаловажно при этом уменьшить расходы на отопление.

Расход тепла на отопление имеет два варианта нормы потребления:

Первый – установленная норма на сопротивление теплоподачи наружных стен, оконных рам и т.д.
Второй – определяется норматив расхода энергии на отопление дома. Второй способ позволяет уменьшать сопротивление теплоподаче ограждающих конструкций. Таким образом, можно выбрать оптимальную толщину стен помещения.

Профессиональные строители зачастую используют первый вариант. Воздвигая бетонные стены, им они выполняют работы по дополнительному утеплению различными теплоизоляционными материалами. Такой способ существенно усложняет процесс и повышает стоимость работ.

При построении частных домов не обязательно утеплять наружные стены, достаточно создать более утепленный слой на чердаке и в подполье. Также следует придать дому форму, которая является энергосберегающей, учитывая компактность строения. Для большего утепления к дому пристраивают веранды, лоджии, оконные рамы делают меньше по размерам и т.д. Таким образом, расход тепла на отопление во много раз уменьшается.

Ликвидировав все недостатки, можно приступать к выбору отопительного оборудования. Стоит обратить внимание на параметры отопительной системы, которая будет установлена в помещении. От качества материалов, из которых будут изготовлены теплоносители, радиаторы и котлы отопительного оборудования, зависит и состояние температуры в доме. Современные системы отопления имеют в резерве большой список новых технологически оснащенных приборов для сбережения тепла. Автоматические контроллеры для поддержания оптимальной температуры в комнате будут главными помощниками в плане расхода теплоэнергии на отопление.

При построении энергосберегающего дома или заказа уже готового проекта внимательно стоит рассмотреть вопросы по утеплению здания с привлечением опытных специалистов. Работа требует комплексного подхода и только в таком случае можно построить комфортный, теплый и уютный дом.

Радиаторы отопления и терморегуляторы

В радиаторах температура теплоносителя не должна превышать 90 градусов. При выборе мощных и стойких радиаторов такая температура вполне подходит для холодных зим. Чтобы атмосфера в комнате была приемлемой для всех, нужно установить терморегуляторы. Их существует два вида – механический и автоматический . Механический нужно постоянно регулировать вручную, не упуская момента смены тепловых величин. Открытое положение регулятора обеспечивает максимальный режим, закрытое – минимальный. При потере подачи горячей воды батарея быстро остывает.

Автоматический терморегулятор, в свою очередь, требует меньшего внимания. Достаточно зафиксировать на шкале необходимую отметку, и автомат сам подгоняет температурный уровень. Использование терморегулятора возможно только при параллельном положении труб, использование установленных друг за другом регуляторов блокирует циркуляцию теплоносителя в трубах.

Расход тепловой энергии на отопление несет в себе немалые затраты, если система отопления установлена без учета других затрат, например бойлер, кухня, ванная.

Найти «течь»

Чтобы больше сэкономить, при подведении отопительной системы нужно учесть все «больные» места утечки тепла. Не лишним будет сказать, что окна должны быть герметизированы. Толщина стен позволяет удержать теплоту, теплые полы сохраняют температурный фон на положительной отметке. Расход тепловой энергии на отопление в помещении зависит от высоты потолков, типа вентиляционной системы, строительных материалов при постройке здания.

После вычета всех теплопотерь, нужно серьезно подойти к выбору отопительного котла. Здесь главное – бюджетная часть вопроса. В зависимости от мощности и универсальности варьируется и цена прибора. Если в доме уже проведен газ, то идет экономия на электричестве (стоимость которого немалая), и вместе с приготовлением, например, ужина, заодно и прогревается система.

Еще одним моментом в сохранении тепла является тип обогревателя – конвектор, радиатор, батарея и т.д. Самое подходящее решение вопроса – радиатор , количество секций которого высчитывается при помощи несложной формулы. Одна секция (ребро) радиатора имеет мощность в 150 Вт, для комнаты в 10 метров достаточно 1700 Вт. Путем разделения получаем 13 секций, необходимых для комфортного обогрева помещения.

Установка теплых полов решит наполовину вопрос экономии энергии. По подсчетам специалистов, количество потребленной теплоэнергии сокращается в 2-3 раза. Экономный расход тепловой энергии на отопление налицо.

При установке отопительной системы путем размещения радиаторов можно сразу же подключить систему теплых полов. Постоянная циркуляция теплоносителя создает равномерную температуру во всем помещении.

1.1.1.Расчетные максимального расхода теплоты (Вт) на отопление жилых, общественных и административных зданий определяют по укрупненным показателям

= q o ∙ V (t в t н.р.),

=1.07∙0.38∙19008(16-(-25))=239588.2

Где q о  удельная отопительная характеристика здания при t н.р. = 25С (Вт/м  С);

  поправочный коэффициент, учитывающий климатические условия района и применяемый в тех случаях, когда расчетная температура наружного воздуха, отличается от  25С, V объем здания по наружному обмеру, м 3 ; t в расчетная температура воздуха внутри отапливаемого здания, t н.р.  расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, С, см. Прилож.2.

Расчет производился для абонента-№1школы. Для всех остальных расчет производился по выше предложенной формуле, результаты занесены в таблицу 2.2.

1.1.2.Средний тепловой поток (Вт) на отопление



Где t н.р.ср.  расчетная средняя температура наружного воздуха для проектирования отопления, С (приложение 2).

1.2.Определение расхода теплоты на вентиляцию.

1.2.1Максимальный расход теплоты на вентиляцию, Q в max , Вт

Q в max = q в  V   (t в  t н.в.)

Q в max =1,07190080,29(16-(-14))

Где q в  удельная характеристика здания для проектирования системы вентиляции.

1.2.2.Средний расход теплоты на вентиляцию, Q в ср, Вт

Q в ср = Q в max 

Q в ср =176945,5 

1.3. Определение расхода теплоты на горячее водоснабжение.

1.3.1 Средний расход тепла на горячее водоснабжение промышленных зданий, Q ср г.в.с., Вт

Q г.в.с. ср =

где   норма расхода горячей воды (л/сут) на единицу измерения (СниП 2.04.01.85),

m  количество единиц измерений;

c  теплоемкость воды С = 4187 Дж/кг  С;

t г, t х  температура горячей воды, соответственно подаваемой в систему горячего водоснабжения и холодной воды, С;

h  расчетная длительность подачи тепла на горячее водоснабжение, С/сутки, ч/сутки.

1.3.2 Средний расход теплоты на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Q г.в.с., Вт

где m  число человек,

  норма расхода воды на г.в.с. при температуре 55 С на одного человека в сутки (СНиП 2.04.0185, приложение3)

в  норма расхода воды на горячее водоснабжение принимаемая 25 л/сутки на 1 человека;

t х  температура холодной воды (водопроводной) в отопительный период (при отсутствии данных принимается равной 5С)

с  теплоемкость воды, С = 4,187 кДж/(кгС)

1.3.3.Максимальный расход теплоты на горячее водоснабжение,
,Вт

134332,9

Таблица 2.1

Наименование потребителей

Объем, V, тыс.м 3

Колво проживающих m, человек

Удельная характеристика здания, Вт/м С

Норма расхода горячей воды, а, л/сут.

3. Котельная

4. Общага

5. 9 этажный дом 1

6. 9 этажный дом 2

7. Аптека

8. Поликлиника

Температура внутри помещения, t в	Расчетная температура		Расход теплоты		Суммарный расход теплоты, Q, Вт.
	для отоп ления	для вентиляции	на отопление	на вентиляцию	Суммарный расход теплоты, Q, Вт.
	для отоп ления	для вентиляции

1. Школа +16
2.Дет. сад +20
3. Котельная +16
4. Общага +18
5. 9 этажный дом 1 +18
6. 9 этажный дом 2 +18
7. Аптека +15
8. Поликлиника +20