Как оптимизировать затраты на отопление? Эта задача решается только комплексным подходом, учитывающим все параметры системы, здания и климатические особенности региона. При этом важнейшей составляющей является тепловая нагрузка на отопление: расчет часовых и годовых показателей входят в систему вычислений КПД системы.

Зачем нужно знать этот параметр

Что же представляет собой расчет тепловой нагрузки на отопление? Он определяет оптимальное количество тепловой энергии для каждого помещения и здания в целом. Переменными величинами являются мощность отопительного оборудования – котла, радиаторов и трубопроводов. Также учитываются тепловые потери дома.

В идеале тепловая мощность отопительной системы должна компенсировать все тепловые потери и при этом поддерживать комфортный уровень температуры. Поэтому прежде чем выполнить расчет годовой нагрузки на отопление, нужно определиться с основными факторами, влияющими на нее:

• Характеристика конструктивных элементов дома. Наружные стены, окна, двери, вентиляционная система сказываются на уровне тепловых потерь;
• Размеры дома. Логично предположить, что чем больше помещение – тем интенсивнее должна работать система отопления. Немаловажным фактором при этом является не только общий объем каждой комнаты, но и площадь наружных стен и оконных конструкций;
• Климат в регионе. При относительно небольших снижениях температуры на улице нужно малое количество энергии для компенсации тепловых потерь. Т.е. максимальная часовая нагрузка на отопление напрямую зависит от степени снижения температуры в определенный период времени и среднегодовое значение для отопительного сезона.

Учитывая эти факторы составляется оптимальный тепловой режим работы системы отопления. Резюмируя все вышесказанное можно сказать, что определение тепловой нагрузки на отопление необходимо для уменьшения расхода энергоносителя и соблюдения оптимального уровня нагрева в помещениях дома.

Для расчета оптимальной нагрузки на отопление по укрупненным показателям нужно знать точный объем здания. Важно помнить, что эта методика разрабатывалась для больших сооружений, поэтому погрешность вычислений будет велика.

Выбор методики расчета

Перед тем, как выполнить расчет нагрузки на отопление по укрупненным показателям или с более высокой точностью необходимо узнать рекомендуемые температурные режимы для жилого здания.

Во время расчета характеристик отопления нужно руководствоваться нормами СанПиН 2.1.2.2645-10. Исходя из данных таблицы, в каждой комнате дома необходимо обеспечить оптимальный температурный режим работы отопления.

Методики, по которым осуществляется расчет часовой нагрузки на отопление, могут иметь различную степень точности. В некоторых случаях рекомендуется использовать достаточно сложные вычисления, в результате чего погрешность будет минимальна. Если же оптимизация затрат на энергоносители не является приоритетной задачей при проектировании отопления – можно применять менее точные схемы.

Во время расчета почасовой нагрузки на отопление нужно учитывать суточную смену уличной температуры. Для улучшения точности вычисления нужно знать технические характеристики здания.

Простые способы вычисления тепловой нагрузки

Любой расчет тепловой нагрузки нужен для оптимизации параметров системы отопления или улучшения теплоизоляционных характеристик дома. После его выполнения выбираются определенные способы регулирования тепловой нагрузки отопления. Рассмотрим нетрудоемкие методики вычисления этого параметра системы отопления.

Зависимость мощности отопления от площади

Для дома со стандартными размерами комнат, высотой потолков и хорошей теплоизоляцией можно применить известное соотношение площади помещения к требуемой тепловой мощности. В таком случае на 10 м² потребуется генерировать 1 кВт тепла. К полученному результату нужно применить поправочный коэффициент, зависящий от климатической зоны.

Предположим, что дом находится в Московской области. Его общая площадь составлять 150 м². В таком случае часовая тепловая нагрузка на отопление будет равна:

15*1=15 кВт/час

Главным недостатком этого метода является большая погрешность. Расчет не учитывает изменение погодных факторов, а также особенности здания – сопротивление теплопередачи стен, окон. Поэтому на практике его использовать не рекомендуется.

Укрупненный расчет тепловой нагрузки здания

Укрупненный расчет нагрузки на отопление характеризуется более точными результатами. Изначально он применялся для предварительного расчета этого параметра при невозможности определить точные характеристики здания. Общая формула для определения тепловой нагрузки на отопление представлена ниже:

Где q° – удельная тепловая характеристика строения. Значения нужно брать из соответствующей таблицы, а – поправочный коэффициент, о котором говорилось выше, Vн – наружный объем строения, м³, Tвн и Tнро – значения температуры внутри дома и на улице.

Предположим, что необходимо рассчитать максимальную часовую нагрузку на отопление в доме с объемом по наружным стенам 480 м³ (площадь 160 м², двухэтажный дом). В этом случае тепловая характеристика будет равна 0,49 Вт/м³*С. Поправочный коэффициент а = 1 (для Московской области). Оптимальная температура внутри жилого помещения (Твн) должна составлять +22°С. Температура на улице при этом будет равна -15°С. Воспользуемся формулой для расчета часовой нагрузки на отопление:

Q=0.49*1*480(22+15)= 9,408 кВт

По сравнению с предыдущим расчетом полученная величина меньше. Однако она учитывает важные факторы – температуру внутри помещения, на улице, общий объем здания. Подобные вычисления можно сделать для каждой комнаты. Методика расчета нагрузки на отопление по укрупненным показателям дает возможность определить оптимальную мощность для каждого радиатора в отдельно взятом помещении. Для более точного вычисления нужно знать среднетемпературные значения для конкретного региона.

Такой метод расчета можно применять для вычисления часовой тепловой нагрузки на отопление. Но полученные результаты не дадут оптимально точную величину тепловых потерь здания.

Точные расчеты тепловой нагрузки

Но все же этот расчет оптимальной тепловой нагрузки на отопление не дает требуемую точность вычисления. Он не учитывает важнейший параметр – характеристики здания. Главной из них является сопротивление теплопередачи материал изготовления отдельных элементов дома – стен, окон, потолка и пола. Именно они определяют степень сохранения тепловой энергии, полученной от теплоносителя системы отопления.

Что же такое сопротивление теплопередачи (R )? Это величина, обратная теплопроводности (λ ) – возможности структуры материала передавать тепловую энергию. Т.е. чем больше значение теплопроводности – тем выше тепловые потери. Для расчета годовой нагрузки на отопление воспользоваться этой величиной нельзя, так как она не учитывает толщину материала (d ). Поэтому специалисты используют параметр сопротивление теплопередачи, который вычисляется по следующей формуле:

Расчет по стенам и окнам

Существуют нормированные значения сопротивления теплопередачи стен, которые напрямую зависят от региона, где расположен дом.

В отличие от укрупненного расчета нагрузки на отопление сначала нужно вычислить сопротивление теплопередачи для наружных стен, окон, пола первого этажа и чердака. Возьмем за основу следующие характеристики дома:

• Площадь стен – 280 м² . В нее включены окна – 40 м² ;
• Материал изготовления стен – полнотелый кирпич (λ=0.56 ). Толщина наружных стен – 0,36 м . Исходя из этого рассчитываем сопротивление телепередачи – R=0.36/0.56= 0,64 м²*С/Вт ;
• Для улучшения теплоизоляционных свойств был установлен наружный утеплитель – пенополистирол толщиной 100 мм . Для него λ=0,036 . Соответственно R=0,1/0,036= 2,72 м²*С/Вт ;
• Общее значение R для наружных стен равно 0,64+2,72= 3,36 что является очень хорошим показателем теплоизоляции дома;
• Сопротивление теплопередачи окон – 0,75 м²*С/Вт (двойной стеклопакет с заполнением аргоном).

Фактически тепловые потери через стены составят:

(1/3,36)*240+(1/0.75)*40= 124 Вт при разнице температуры в 1°С

Температурные показатели возьмем такие же, как и для укрупненного вычисления нагрузки на отопление +22°С в помещении и -15°С на улице. Дальнейший расчет необходимо делать по следующей формуле:

124*(22+15)= 4,96 кВт/час

Расчет по вентиляции

Затем необходимо вычислить потери через вентиляцию. Общий объем воздуха в здании составляет 480 м³. При этом его плотность примерно равна 1,24 кг/м³. Т.е. его масса равна 595 кг. В среднем за сутки (24 часа) происходит пятикратное обновление воздуха. В таком случае для вычисления максимальной часовой нагрузки для отопления нужно рассчитать тепловые потери на вентиляцию:

(480*40*5)/24= 4000 кДж или 1,11 кВт/час

Суммируя все полученные показатели можно найти общие тепловые потери дом:

4,96+1,11=6,07 кВт/час

Таким образом определяется точная максимальная тепловая нагрузка на отопление. Полученная величина напрямую зависит от температуры на улице. Поэтому для расчета годовой нагрузки на отопительную систему нужно учитывать изменение погодных условий. Если средняя температура в течение отопительного сезона составляет -7°С, то итоговая нагрузка на отопление будет равна:

(124*(22+7)+((480*(22+7)*5)/24))/3600)*24*150(дней отопительного сезона)=15843 кВт

Меняя температурные значения можно сделать точный расчет тепловой нагрузки для любой системы отопления.

К полученным результатам нужно прибавить значение тепловых потерь через крышу и пол. Это можно сделать поправочным коэффициентом 1,2 – 6,07*1,2=7,3 кВт/ч.

Полученная величина указывает на фактические затраты энергоносителя при работе системы. Существует несколько способов регулирования тепловой нагрузки отопления. Наиболее действенный из них – уменьшение температуры в комнатах, где нет постоянного присутствия жильцов. Это можно осуществить с помощью терморегуляторов и установленных датчиков температуры. Но при этом в здании должна быть установлена двухтрубная система отопления.

Для вычисления точного значения тепловых потерь можно воспользоваться специализированной программой Valtec. В видеоматериале показа пример работы с ней.

Прежде чем приступать к закупке материалов и монтажу систем теплоснабжения дома или квартиры, необходимо провести расчет отопления, исходя из площади каждого помещения. Базовые параметры для проектирования обогрева и расчета тепловой нагрузки:

• Площадь;
• Количество оконных блоков;
• Высота потолков;
• Расположение комнаты;
• Теплопотери;
• Теплоотдача радиаторов;
• Климатический пояс (температура наружного воздуха).

Методика, описанная ниже, применяется для расчета количества батарей для площади помещения без дополнительных источников отопления (теплые полы, кондиционеры и т.д.). Рассчитать отопление можно двумя способами: по простой и усложненной формуле.

До начала проектирования теплоснабжения стоит решить, какие именно радиаторы будут устанавливаться. Материал, из которого изготавливаются батареи обогрева:

• Чугун;
• Сталь;
• Алюминий;
• Биметалл.

Оптимальным вариантом считаются алюминиевые и биметаллические радиаторы. Самая высокая тепловая отдача у биметаллических устройств. Чугунные батареи долго нагреваются, но после отключения отопления температура в помещении держится довольно долго.

Простая формула для проектирования количества секции в радиаторе обогрева:

K = Sх(100/R), где:

S – площадь помещения;

R – мощность секции.

Если рассматривать на примере с данными: комната 4 х 5 м, биметаллический радиатор, мощность 180 Вт. Расчет будет выглядеть так:

K = 20*(100/180) = 11,11. Итак, для комнаты площадью 20 м 2 необходимой для установки является батарея с минимум 11-ю секциями. Или, например, 2 радиатора по 5 и 6 ребер. Формула используется для помещений с высотой потолка до 2,5 м в стандартном здании советской постройки.

Однако такой расчет системы отопления не учитывает теплопотери здания, также не берется в расчет температура наружного воздуха дома и количество оконных блоков. Поэтому следует также брать во внимание эти коэффициенты, для окончательного уточнения количества ребер.

Вычисления для панельных радиаторов

В случае когда предполагается установка батареи с панелью вместо ребер, используется следующая формула по объему:

W = 41хV, где W – мощность батареи, V – объем комнаты. Число 41 – норма средней годовой мощности обогрева 1 м 2 жилого помещения.

В качестве примера можно взять помещение площадью 20 м 2 и высотой 2,5 м. Значение мощности радиатора по объему помещения в 50 м 3 будет равно 2050 Вт, или 2 кВт.

Расчет теплопотерь

H2_2

Основные потери тепла происходят через стены помещения. Для расчета нужно знать коэффициент теплопроводности наружного и внутреннего материала, из которого построен дом, толщину стены здания, также важна средняя температура наружного воздуха. Основная формула:

Q = S х ΔT /R, где

ΔT – разница температуры снаружи и внутреннего оптимального значения;

S – площадь стен;

R – тепловое сопротивление стен, которое, в свою очередь, рассчитывается по формуле:

R = B/K, где B – толщина кирпича, K – коэффициент теплопроводности.

Пример расчета: дом построен из ракушняка, в камень, находится в Самарской области. Теплопроводность ракушняка в среднем составляет 0,5 Вт/м*К, толщина стены – 0,4 м. Учитывая средний диапазон, минимальная температура зимой -30 °C. В доме, согласно СНИП, нормальная температура составляет +25 °C, разница 55°C.

Если комната угловая, то обе ее стены непосредственно контактируют с окружающей средой. Площадь наружных двух стен комнаты 4х5 м и высотой 2,5 м: 4х2,5 + 5х2,5 = 22,5 м 2 .

R = 0,4/0,5 = 0,8

Q = 22,5*55/0,8 = 1546 Вт.

Кроме того, необходимо учитывать утепление стен помещения. При отделке пенопластом наружной площади теплопотери уменьшаются примерно на 30%. Итак, окончательная цифра составит около 1000 Вт.

Расчет тепловой нагрузки (усложненная формула)

Схема теплопотерь помещений

Чтобы вычислить окончательный расход тепла на отопление, необходимо учесть все коэффициенты по следующей формуле:

КТ = 100хSхК1хК2хК3хК4хК5хК6хК7, где:

S – площадь комнаты;

К – различные коэффициенты:

K1 – нагрузки для окон (в зависимости от количества стеклопакетов);

K2 – тепловой изоляции наружных стен здания;

K3 –нагрузки для соотношения площади окон к площади пола;

K4 – температурного режима наружного воздуха;

K5 – учитывающий количество наружных стен комнаты;

K6 – нагрузки, исходя из верхнего помещения над рассчитываемой комнатой;

K7 – учитывающий высоту помещения.

Как пример, можно рассмотреть ту же комнату здания в Самарской области, утепленную снаружи пенопластом, имеющую 1 окно с двойным стеклопакетом, над которой расположено отапливаемое помещение. Формула тепловой нагрузки будет выглядеть следующим образом:

KT = 100*20*1,27*1*0,8*1,5*1,2*0,8*1= 2926 Вт.

Расчет отопления ориентирован именно на эту цифру.

Расход тепла на отопление: формула и корректировки

Исходя из выше сделанных расчетов, для отопления комнаты необходимо 2926 Вт. Учитывая тепловые потери, потребности составляют: 2926 + 1000 = 3926 Вт (KT2). Для расчета количества секций используют следующую формулу:

K = KT2/R, где KT2 – окончательное значение тепловой нагрузки, R – теплоотдача (мощность) одной секции. Итоговая цифра:

K = 3926/180 = 21,8 (округленная 22)

Итак, чтобы обеспечить оптимальный расход тепла на отопление, необходимо поставить радиаторы, имеющие в сумме 22 секции. Нужно учитывать, что самая низкая температура – 30 градусов мороза по времени составляет максимум 2-3 недели, поэтому можно смело уменьшить число до 17 секций (- 25%).

Если хозяев жилья не устраивает такой показатель количества радиаторов, то следует изначально брать во внимание батареи, имеющие большую мощность теплоснабжения. Либо утеплять стены здания и внутри, и снаружи современными материалами. Кроме того, нужно правильно оценить потребности жилья в тепле, исходя из второстепенных параметров.

Существует еще несколько параметров, влияющих на дополнительный расход энергии впустую, что влечет за собой увеличение тепловой потери:

1. Особенности наружных стен. Энергии обогрева должно хватить не только для отопления помещения, но и для компенсации потерь тепла. Стена, контактирующая с окружающей средой, со временем от перепадов температуры наружного воздуха начинает пропускать внутрь влагу. Особенно следует хорошо утеплить и провести качественную гидроизоляцию для северных направлений. Также рекомендуется изолировать поверхность домов, находящихся во влажных регионах. Высокий годовой уровень осадков неизбежно приведет к повышению теплопотерь.
2. Место установки радиаторов. Если батарея монтирована под окном, то происходит утечка энергии обогрева через его конструкцию. Уменьшить потери тепла поможет установка качественных блоков. Также нужно рассчитывать мощность прибора, установленного в подоконной нише – она должна быть выше.
3. Условность годовой потребности тепла для зданий в разных часовых поясах. Как правило, по СНИПам рассчитывается усредненная температура (усредненный годовой показатель) для зданий. Однако потребности в тепле бывают существенно ниже, если, например, на холодную погоду и низким показателям наружного воздуха приходится в общей сложности 1 месяц в году.

Совет! Чтобы максимально снизить потребности в тепле зимой, рекомендуется установить дополнительные источники обогрева воздуха внутри помещения: кондиционеры, передвижные обогреватели и пр.

На начальном этапе обустройства системы теплоснабжения любого из объектов недвижимости выполняется проектирование отопительной конструкции и соответствующие вычисления. Обязательно следует произвести расчет тепловых нагрузок, чтобы узнать объемы потребления топлива и тепла, необходимые для обогрева здания. Эти данные требуются, чтобы определиться с покупкой современного отопительного оборудования.

Тепловые нагрузки систем теплоснабжения

Понятие тепловая нагрузка определяет количество теплоты, которое отдают приборы обогрева, смонтированные в жилом доме или на объекте другого назначения. До того, как установить оборудование, данный расчет выполняют, чтобы избежать излишних финансовых расходов и других проблем, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации отопительной системы.

Зная основные рабочие параметры конструкции теплоснабжения можно организовать эффективное функционирование обогревательных приборов. Расчет способствует реализации задач, стоящих перед отопительной системой, и соответствие ее элементов нормам и требованиям, прописанным в СНиПе.

Когда вычисляется тепловая нагрузка на отопление, даже малейшая ошибка может привести к большим проблемам, поскольку на основании полученных данных в местном отделении ЖКХ утверждают лимиты и другие расходные параметры, которые станут основанием для определения стоимости услуг.

Общая величина тепловой нагрузки на современную отопительную систему включает в себя несколько основных параметров:

• нагрузку на конструкцию теплоснабжения;
• нагрузку на систему обогрева пола, если она планируется к установке в доме;
• нагрузку на систему естественной и/или принудительной вентиляции;
• нагрузку на систему горячего водоснабжения;
• нагрузку, связанную с различными технологическими нуждами.

Характеристики объекта для расчета тепловых нагрузок

Правильно расчетная тепловая нагрузка на отопление может быть определена при условии, что в процессе вычислений будут учтены абсолютно все, даже малейшие нюансы.

Перечень деталей и параметров довольно обширен:

• назначение и тип объекта недвижимости . Для расчета важно знать, какое здание будет обогреваться - жилой или нежилой дом, квартира (прочитайте также: " "). От типа постройки зависит норма нагрузки, определяемая компаниями, поставляющими тепло, а, соответственно, расходы на теплоснабжение;
• архитектурные особенности . Во внимание принимаются габариты таких наружных ограждений, как стены, кровля, напольное покрытие и размеры оконных, дверных и балконных проемов. Немаловажными считаются этажность здания, а также наличие подвалов, чердаков и присущие им характеристики;
• норма температурного режима для каждого помещения в доме . Подразумевается температура для комфортного пребывания людей в жилой комнате или зоне административной постройки (прочитайте: " ");
• особенности конструкции наружных ограждений , включая толщину и тип стройматериалов, наличие теплоизоляционного слоя и используемая для этого продукция;
• назначение помещений . Эта характеристика особо важна для производственных зданий, в которых для каждого цеха или участка необходимо создать определенные условия относительно обеспечения температурного режима;
• наличие специальных помещений и их особенности. Это касается, например, бассейнов, оранжерей, бань и т.д.;
• степень техобслуживания . Наличие/отсутствие горячего водоснабжения, централизованного отопления, системы кондиционирования и прочего;
• количество точек для забора подогретого теплоносителя . Чем их больше, тем значительнее тепловая нагрузка, оказываемая на всю отопительную конструкцию;
• количество людей, находящихся в здании или проживающих в доме . От данного значения напрямую зависят влажность и температура, которые учитываются в формуле вычисления тепловой нагрузки;
• прочие особенности объекта . Если это промышленное здание, то ими могут быть, количество рабочих дней на протяжении календарного года, число рабочих в смену. Для частного дома учитывают, сколько проживает в нем людей, какое количество комнат, санузлов и т.д.

Расчет нагрузок тепла

Выполняется расчет тепловой нагрузки здания относительно отопления на этапе, когда проектируется объект недвижимости любого назначения. Это требуется для того, чтобы не допустить лишние денежные траты и правильно выбрать отопительное оборудование.

При проведении расчетов учитывают нормы и стандарты, а также ГОСТы, ТКП, СНБ.

В ходе определения величины тепловой мощности во внимание принимают ряд факторов:

Расчет тепловых нагрузок здания с определенной степенью запаса необходимо, чтобы не допустить в дальнейшем лишних финансовых расходов.

Наиболее необходимость таких действий важна при обустройстве теплоснабжения загородного коттеджа. В таком объекте недвижимости монтаж дополнительного оборудования и других элементов отопительной конструкции обойдется невероятно дорого.

Особенности расчета тепловых нагрузок

Расчетные величины температуры и влажности воздуха в помещениях и коэффициенты теплопередачи можно узнать из специальной литературы или из технической документации, прилагаемой производителями к своей продукции, в том числе и к теплоагрегатам.

Стандартная методика расчета тепловой нагрузки здания для обеспечения его эффективного обогрева включает последовательное определение максимального потока тепла от обогревательных приборов (радиаторов отопления), максимального расхода тепловой энергии в час (прочитайте: " "). Также требуется знать общий расход тепловой мощности в течение определенного периода времени, например, за отопительный сезон.

Расчет тепловых нагрузок, в котором учитывается площадь поверхности приборов, участвующих в тепловом обмене, применяют для разных объектов недвижимости. Такой вариант вычислений позволяет максимально правильно рассчитать параметры системы, которая обеспечит эффективный обогрев, а также произвести энергетическое обследование домов и зданий. Это идеальный способ определить параметры дежурного теплоснабжения промышленного объекта, подразумевающего снижение температуры в нерабочие часы.

Методы вычисления тепловых нагрузок

На сегодняшний день расчет тепловых нагрузок производится при помощи нескольких основных способов, среди которых:

• вычисление теплопотерь с использованием укрупненных показателей;
• определение теплоотдачи установленного в здании отопительно-вентиляционного оборудования;
• вычисление значений с учетом различных элементов ограждающих конструкций, а также добавочных потерь, связанных с нагревом воздуха.

Укрупненный расчет тепловой нагрузки

Укрупненный расчет тепловой нагрузки здания используется в тех случаях, когда информации о проектируемом объекте недостаточно или требуемые данные не соответствуют действительным характеристикам.

Для проведения подобных вычислений отопления используется несложная формула:

Qmax от.=αхVхq0х(tв-tн.р.) х10-6, где:

• α – поправочный коэффициент, учитывающий климатические особенности конкретного региона, где строится здание (применяется в том случае, когда расчетная температура отличается от 30 градусов мороза);
• q0 - удельная характеристика теплоснабжения, которую выбирают, исходя из температуры самой холодной недели на протяжении года (так называемой «пятидневки»). Читайте также: "Как рассчитывается удельная отопительная характеристика здания – теория и практика ";
• V – наружный объем постройки.

Исходя из вышеприведенных данных, выполняют укрупненный расчет тепловой нагрузки.

Виды тепловых нагрузок для расчетов

При осуществлении расчетов и выборе оборудования во внимание принимают разные тепловые нагрузки:

1. Сезонные нагрузки , имеющие следующие особенности:

   Им присущи изменения в зависимости от температуры окружающего воздуха на улице;
   - наличие отличий в величине расхода тепловой энергии в соответствии с климатическими особенностями региона местонахождения дома;
   - изменение нагрузки на отопительную систему в зависимости от времени суток. Поскольку наружные ограждения имеют теплостойкость, данный параметр считается незначительным;
   - расходы тепла вентиляционной системы в зависимости от времени суток.

2. Постоянные тепловые нагрузки . В большинстве объектов системы теплоснабжения и горячего водоснабжения они используются на протяжении года. Например, в теплое время года расходы тепловой энергии в сравнении с зимним периодом снижаются где-то на 30-35%.
3. Сухое тепло . Представляет собой тепловое излучение и конвекционный теплообмен за счет иных подобных устройств. Определяют данный параметр при помощи температуры сухого термометра. Он зависит от многих факторов, среди которых окна и двери, системы вентиляции, различное оборудование, воздухообмен, происходящий за счет наличия щелей в стенах и перекрытиях. Также учитывают количество людей, присутствующих в помещении.
4. Скрытое тепло . Образуется в результате процесса испарения и конденсации. Температура определяется при помощи влажного термометра. В любом по назначению помещении на уровень влажности влияют:

   Численность людей, одновременно находящихся в помещении;
   - наличие технологического или другого оборудования;
   - потоки воздушных масс, проникающих сквозь щели и трещины, имеющиеся в ограждающих конструкциях здания.

Регуляторы тепловых нагрузок

В комплект современных котлов промышленного и бытового назначения входят РТН (регуляторы тепловых нагрузок). Эти устройства (см. фото) предназначаются для поддержки мощности теплоагрегата на определенном уровне и не допускают скачков и провалов во время их работы.

РТН позволяют экономить на оплате за отопление, поскольку в большинстве случаев существуют определенные лимиты и их нельзя превышать. Особенно это касается промпредприятий. Дело в том, что за превышение лимита тепловых нагрузок следует наложение штрафных санкций.

Самостоятельно сделать проект и произвести расчеты нагрузки на системы, обеспечивающие отопление, вентиляцию и кондиционирование в здании, довольно сложно, поэтому данный этап работ, как правило, доверяют специалистам. Правда, при желании можно выполнить вычисления самостоятельно.

Gср - средний расход горячей воды.

Комплексный расчет тепловой нагрузки

Помимо теоретического решения вопросов, касающихся тепловых нагрузок, при проектировании выполняется ряд практических мероприятий. В состав комплексных теплотехнических обследований входит термографирование всех конструкций здания, включая перекрытия, стены, двери, окна. Благодаря данной работе удается определить и зафиксировать различные факторы, оказывающие влияния на потери тепла дома или промышленной постройки.

Тепловизионная диагностика наглядно показывает, каким будет реальный перепад температур при прохождении конкретного количества теплоты через один «квадрат» площади ограждающих конструкций. Также термографирование помогает определить

Благодаря теплотехническим обследованиям получают самые достоверные данные, касающиеся тепловых нагрузок и потерь тепла для конкретного здания в течение определенного временного периода. Практические мероприятия позволяют наглядно продемонстрировать то, что теоретические расчеты не могут показать – проблемные места будущего сооружения.

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что расчеты тепловых нагрузок на ГВС, отопление и вентиляцию, аналогично гидравлическому расчету системы отопления, очень важны и их непременно следует выполнить до начала обустройства системы теплоснабжения в собственном доме или на объекте другого назначения. Когда подход к работе выполнен грамотно, безотказное функционирование отопительной конструкции будет обеспечено, причем без лишних затрат.

Видео пример расчета тепловой нагрузки на систему отопления здания:

При определении тепловой нагрузки системы отопления учитыва­ются особенности теплового режима помещений. В помещениях с пос­тоянным тепловым режимом, к которым относятся промышленные здания с непрерывным технологическим процессом, сельскохозяйственные помещения и общественные здания, тепловая нагрузка системы отопле­ния определяется из теплового баланса помещения. Тепловой баланс устанавливает равновесие между тепловыми потерями здания и теплопритоком, откуда расход тепла на отопление будет равен

Q о = Q т +Q м – Q вн (1.1)

где Q о - расход теплоты на отопление, кВт;

Q т - тепловые потери здания теплопередачей через наруж­ные ограждающие конструкции и инфильтрацией из-за поступления в помещение холодного воздуха через неплотности, кВт

Q м - расход теплоты на обогрев материалов, поступающих в помещение, кВт;

Q вн - внутренние тепловыделения, кВт.

Расчетные (максимальные) потери теплоты промышленными здани­ями через наружные ограждения и инфильтрацией определяются по формуле

Q т max = (1+μ)(t в – t но) q o V 10 -3 (1.2)

где μ - коэффициент инфильтрации;

t но - расчетная температура наружного воздуха для расчета отопления, принимается в зависимости от климатического района (приложение В), °С;

t в - усредненная температура внутреннего воздуха отдельных помещений здания, принимается в зависимости от назначения помещения (приложение Д), С;

q o - удельная отопительная характеристика здания, завися­щая от строительного объема здания и его назначения (приложение Г), Дж/(с.м 3 .К);

V - строительный объем отдельного здания по наружному обмеру, м 3 .

При выборе температуры внутреннего воздуха для производствен­ных зданий следует учитывать интенсивность труда. По интенсивности труда все виды работ делятся на три категории: легкие, средней тяжести и тяжелые. К легким относятся работы, выполняемые сидя и стоя, не требующие систематического физического напряжения (про­цессы точного приборостроения, конторские работы и др.) К кате­гории работ средней тяжести относятся работы, связанные с посто­янной ходьбой, переносом тяжестей до 10 кг (механосборочные це­ха, обработка древесины, текстильное производство и др.). К ка­тегории тяжелых работ относятся работы с систематическим физичес­ким напряжением (кузнечные, литейные цеха и др).

Коэффициент инфильтрации определяется по выражению

где b - постоянная инфильтрации, для отдельно стоящих про­мышленных зданий принимается b =0,035 - 0,040 c/m,

g - ускорение свободного падения, м/с;

L - свободная высота здания, м. Для общественных и адми­нистративных зданий принимается равной высоте этажа. Для промышленных зданий можно принимать значения L = 5-25 м.

w в - средняя скорость ветра для наиболее холодного месяца (приложение В), м/с.

Расход теплоты на обогрев разнородных материалов, поступаю­щих в производственное помещение в холодное время года, кВт

Q м max = ∑G м i · c i (t в – t м), (1.4)

где і - количество наименований материалов;

с і - удельная теплоёмкость материала (таблица I), қДж/(кг.град)

t м - температура материала, о С. Ориентировочно принимает­ся; для металлов и металлических изделий t м =t но, для других несыпучих материалов t м =t но +10 о С для сыпучих материалов t м =t но +20 о С

G мi - масса однородного материала, поступающего в цех, кг/с.

Общий расход материала промышленным предприятием, заданий в приложении Б, необходимо распределить по цехам, в соответствии с назначением цехов. Список рекомендуемых материалов приведен в таблице I.

Таблица 1 - Удельная теплоёмкость некоторых материалов

Внутренние тепловыделения промышленных предприятий довольно устойчивы и составляют существенную долю расчетной отопительной нагрузки, поэтому их необходимо учитывать при разработке режима теплоснабжения. Источниками внутренних тепловыделений в производ­ственных помещениях являются; механическое и электрическое обо­рудование, нагретые поверхности аппаратов, установок и трубопро­водов, поверхности нагретых ванн, электроосвещение, работающие люди, остывающие материалы и продукты сгорания и т.д. Ниже при­ведена методика ориентировочного расчёта тепловыделений от тех­нологического оборудования, электроосвещения и работающих людей.

Общее количество внутренних тепловыделений в отдельных промышленных зданиях, кВт

В том случае, если отсутствуют фактические данные или про­екты технологических процессов, внутренние тепловыделения от обо­рудования вычисляются по аналогам. Для горячих цехов тепловыде­ления от производственного оборудования и технологическах процес­сов, кВт

где q n - удельная теплонапряженность помещения (таблица 2), кВт/м 3 ;

V - строительный объем помещения, м 3 .

Таблица 2 - Удельная теплонапряженностъ горячих цехов /18/, кВт/м 3

В цехах не относящихся к горячим, одним из основных видов внутренних тепловыделений, будет теплота от технологического оборудования, снабженного электроприводом. Поступление теплоты от электродвигателей механического оборудования и приводимых ими в действие машин, кВт .

где k сп - коэффициент спроса на электроэнергию (таблица 3);

k п - коэффициент, учитывавший полноту загрузки электро­двигателей k п =0,9-1;

k Т - коэффициент перехода теплоты в помещение, Для метал­лорежущих станков k Т = 0,9-1; для вентиляторов и насосов

η - к.п.д электродвигателя при полной его загрузке η=0,85-0,9;

q эл - удельная плотность электрической силовой нагрузки (таблица 4), кВт/м 2 ;

F - площадь пола помещения цеха, м 2 .

Таблица 3 - Коэффициент cпроса на электроэнергию

Таблица 4 - Удельные плотности электрических нагрузок на 1м 2 полезной площади производственных зданий

Количество теплоты, поступающей в помещение от источников искусственного освещения, вычисляют по удельным показателям

где F - площадь пола помещения, м 2 ;

q ос - удельная плотность электрической осветительной нагрузки (таблица 4), кВт/м 2 .
Тепловыделения от людей определяются в зависимости от зат­рат ими энергии и температуры воздуха в помещении. Полное коли­чество теплоты, кВт

где m" - количество людей в помещении;

q л -удельное количество полной теплоты, выделяемой од­ним работающим (таблица 5), кВт.

Таблица 5- Удельное полное количество теплоты, выделяемое взрослыми людьми /1/, кВт

Для расчета количества работающих в здании можно воспользо­ваться приближенными формулами. Для производственных цехов коли­чество работающих в одну смену, приближенно равно

для административных зданий

где V - строительный объем цеха или здания, м 3 .

Расчетный расход теплоты на отопление жилого района, при отсутствии данных о типе застройки и наружном объеме жилых и общественных зданий, согласно СНиП П-З6-73 рекомендуется определять по формуле

где q ж - укрупненный показатель максимального расхода теп­лоты на отопление 1 м 2 жилой площади (таблица 6), кДж/(с.м 2);

F ж - жилая площадь, определяется исходя из 12 м 2 на од­ного жителя района, м 2 ;

k 0 - коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопле­ние общественных зданий, при отсутствии фактических данных рекомендуется принимать k 0 =0,25

Таблица 6 - Укрупненный показатель максимального расхода теплоты на отопление жилых зданий

Что это такое — удельный расход тепловой энергии на отопление здания? Можно ли своими руками подсчитать часовой расход тепла на отопление в коттедже? Эту статью мы посвятим терминологии и общим принципам расчета потребности в тепловой энергии.

Основа новых проектов зданий — энергоэффективность.

Терминология

Что это такое — удельный расход тепла на отопление?

Речь идет о количестве тепловой энергии, которую необходимо подвести внутрь здания в пересчете на каждый квадратный или кубический метр для поддержания в нем нормированных параметров, комфортных для работы и проживания.

Обычно проводится предварительный расчет потерь тепла по укрупненным измерителям, то есть исходя из усредненного теплового сопротивления стен, ориентировочной температуры в здании и его общего объема.

Факторы

Что влияет на годовой расход тепла на отопление?

• Продолжительность отопительного сезона (). Она, в свою очередь, определяется датами, когда среднесуточная температура на улице за последнюю пятидневку опустится ниже (и поднимется выше) 8 градусов по шкале Цельсия.

Полезно: на практике при планировании запуска и остановки отопления учитывается прогноз погоды. Длительные оттепели бывают и зимой, а заморозки могут ударить уже в сентябре.

• Средние температуры зимних месяцев. Обычно при проектировании отопительной системы в качестве ориентира берется среднемесячная температура самого холодного месяца — января. Понятно, что чем холоднее на улице — тем больше тепла здание теряет через ограждающие конструкции.

• Степень теплоизоляции здания очень сильно влияет на то, какой будет норма тепловой мощности для него. Утепленный фасад способен снизить потребность в тепле вдвое относительно стены из бетонных плит или кирпича.
• Коэффициент остекления здания. Даже при использовании многокамерных стеклопакетов и энергосберегающего напыления через окна теряется заметно больше тепла, чем через стены. Чем большая часть фасада остеклена — тем больше потребность в тепле.
• Степень освещенности здания. В солнечный день поверхность, сориентированная перпендикулярно солнечным лучам, способна поглощать до киловатта тепла на квадратный метр.

Уточнение: на практике точный расчет количества поглощаемого солнечного тепла будет крайне сложным. Те самые стеклянные фасады, которые в пасмурную погоду теряют тепло, в солнечную послужат обогреву. Ориентация здания, наклон кровли и даже цвет стен — все эти факторы повлияют на способность к поглощению солнечного тепла.

Расчеты

Теория теорией, но как на практике рассчитываются расходы на отопление загородного дома? Можно ли оценить предполагаемые затраты, не погружаясь в пучину сложных формул теплотехники?

Расход необходимого количества тепловой энергии

Инструкция по подсчету ориентировочного количества необходимого тепла сравнительно проста. Ключевое словосочетание — ориентировочное количество: мы ради упрощения расчетов жертвуем точностью, игнорируя ряд факторов.

• Базовое значение количества тепловой энергии — 40 ватт на кубометр объема коттеджа.
• К базовому значению добавляется 100 ватт на каждое окно и 200 ватт на каждую дверь в наружных стенах.

• Далее полученное значение умножается на коэффициент, который определяется усредненным количеством потерь тепла через внешний контур здания. Для квартир в центре многоквартирного дома берется коэффициент, равный единице: заметны лишь потери через фасад. Три из четырех стен контура квартиры граничат с теплыми помещениями.

Для угловых и торцевых квартир берется коэффициент 1,2 — 1,3 в зависимости от материала стен. Причины очевидны: внешними становятся две или даже три стены.

Наконец, в частном доме улица не только по периметру, но и снизу, и сверху. В этом случае применяется коэффициент 1,5.

Обратите внимание: для квартир крайних этажей в том случае, если подвал и чердак не утеплены, тоже вполне логично использовать коэффициент 1,3 в середине дома и 1,4 — в торце.

• Наконец, полученная тепловая мощность умножается на региональный коэффициент: 0,7 для Анапы или Краснодара, 1,3 для Питера, 1,5 для Хабаровска и 2,0 для Якутии.

В холодной климатической зоне — особые требования к отоплению.

Давайте посчитаем, сколько тепла нужно коттеджу размером 10х10х3 метра в городе Комсомольск-на-Амуре Хабаровского края.

Объем здания равен 10*10*3=300 м3.

Умножение объема на 40 ватт/куб даст 300*40=12000 ватт.

Шесть окон и одна дверь — это еще 6*100+200=800 ватт. 1200+800=12800.

Частный дом. Коэффициент 1,5. 12800*1,5=19200.

Хабаровский край. Умножаем потребность в тепле еще в полтора раза: 19200*1,5=28800. Итого — в пик морозов нам потребуется примерно 30-киловаттный котел.

Расчет затрат на отопление

Проще всего рассчитывается расход электроэнергии на отопление: при использовании электрокотла он в точности равен затратам тепловой мощности. При непрерывном потреблении 30 киловатт в час мы будем тратить 30*4 рубля(примерная текущая цена киловатт-часа электричества)=120 рублей.

К счастью, реальность не столь кошмарна: как показывает практика, усредненная потребность в тепле примерно вдвое меньше расчетной.

• Дрова — 0,4 кг/КВт/ч. Таким образом, ориентировочные нормы расхода дров на отопление будут в нашем случае равными 30/2(номинальную мощность, как мы помним, можно делить пополам)*0,4=6 килограмм в час.
• Расход бурого угля в пересчете на киловатт тепла — 0,2 кг. Нормы расхода угля на отопление вычисляются в нашем случае как 30/2*0,2=3 кг/час.

Бурый уголь — сравнительно недорогой источник тепла.

• Для дров — 3 рубля (стоимость килограмма)*720(часов в месяце)*6(ежечасный расход)=12960 рублей.
• Для угля — 2 рубля*720*3=4320 рублей (читайте и другие ).

Заключение

Дополнительную информацию о и методиках расчетов затрат вы сможете, как обычно, найти в прикрепленном к статье видео. Теплых зим!