.

Расчет тепловой нагрузки на вентиляцию


Определение тепловых нагрузок на отопление и вентиляцию. Определение тепловых нагрузок на горячее водоснабжение

2. Расчет тепловых нагрузок.

     Потребителей потребляющих тепло от централизованной системы теплоснабжения, называют абонентами этой системы, а расходуемое абонентами тепло – тепловой нагрузкой. По режиму потребления тепла в течение года различают две группы потребителей:

1)  сезонные потребители - нуждающиеся в тепле только в холодный период года;

2)  круглогодовые потребители - нуждающиеся в тепле весь год.

    В зависимости от соотношения и режимов отдельных видов потребления различают три характерные группы абонентов: жилые, общественные и промышленные здания и сооружения. Для жилых зданий характерны сезонные расходы тепла на отопление и круглогодовой расход тепла на горячее водоснабжение. В жилых зданиях не устраивают специальной приточной вентиляции, так как свежий воздух поступает в помещения через окна и не плотности наружных ограждений.  Подогрев вентиляционного воздуха в этом случае возлагается на систему отопления. Для большинства общественных зданий основное значение имеют сезонные расходы тепла на отопление и вентиляцию. Потребность абонентов в тепле не остается постоянной. Расходы тепла на отопление и вентиляцию изменяются в зависимости от температуры наружного воздуха, а расходы тепла на горячее водоснабжение изменяются в зависимости от режима потребления горячей воды населением.       

     Определяющим для проектирования и расчета централизованного теплоснабжения являются максимальные часовые (расчетные) расходы тепла по отдельным видам теплопотребления и суммарные часовые расходы тепла по абоненту в целом с учётом несовпадения часовых максимальных расходов тепла по отдельным видам потребления.

    Для определения потребности в количестве тепла абонентов системы централизованного теплоснабжения используют приближенные методы, в основе которых лежат укрупненные показатели.    

2.1.  Определение тепловых нагрузок на отопление.

    Отопление является сезонной нагрузкой.  Оно предназначено для компенсации тепловых потерь и поддержания в помещении необходимой внутренней температуры.

   Часовые расходы тепла на отопление определяются по укрупненным показателям

q - удельная отопительная характеристика здания, ккал/мч °С принимается по справочнику в зависимости от наружного объема здания.

а – поправочный коэффициент, учитывающий климатические условия района,   для  г. Москва, а = 1,08.

V -    наружный  объем  здания, м определяется по строительным данным.

t -  средняя температура воздуха внутри помещения, °С принимается в зависимости от типа здания.

t -  расчетная температура наружного воздуха для отопления, °С для    г. Москва    t= -28 °С.

1.  Жилой дом  №1

наименование

размерность

значение

наружный объем здания, V

м

37249

средняя температура воздуха внутри здания, t

С°

18

удельная отопительная характеристика здания, q 

ккал/мч С°

0,35

Q от жд1  = 0,35 · 1,08 · 37249 · (18+28) = 647685,6 ккал/ч = 753,3 кВт

2.  Жилой дом  №2

наименование

размерность

значение

наружный объем здания, V

м

37423

средняя температура воздуха внутри здания, t

С°

18

удельная отопительная характеристика здания, q 

ккал/мч С°

0,35

Q от жд2  = 0,35 · 1,08 · 37423 · (18+28) = 650711,1 ккал/ч = 756,8 кВт

3.  Жилой дом  №3

наименование

размерность

значение

наружный объем здания, V

м

38262

средняя температура воздуха внутри здания, t

С°

18

удельная отопительная характеристика здания, q 

ккал/мч С°

0,35

Q от жд3  = 0,35 · 1,08 · 38262 · (18+28) = 665299,7 ккал/ч = 773,7 кВт

3.1.  Магазин

наименование

размерность

значение

наружный объем здания, V

м

1546

средняя температура воздуха внутри здания, t

С°

15

удельная отопительная характеристика здания, q 

ккал/мч С°

0,38

Q от маг   = 0,38 · 1,08 · 1546 · (15+28) = 27282,6 ккал/ч = 31,7 кВт

                                                    4.  Жилой дом №4

наименование

размерность

значение

наружный объем здания, V

м

37066

средняя температура воздуха внутри здания, t

С°

18

удельная отопительная характеристика здания, q 

ккал/мч С°

0,35

Q от жд4  = 0,35 · 1,08 · 37066 · (18+28) = 644503,6 ккал/ч = 749,6 кВт

5. Гостиница

наименование

размерность

значение

наружный объем здания, V

м

2580

средняя температура воздуха внутри здания, t

С°

18

удельная отопительная характеристика здания, q 

ккал/мч С°

0,52

Q от гос   = 0,52 · 1,08 · 2580 · (18+28) = 66651 ккал/ч = 77,5 кВт

6. Поликлиника

наименование

размерность

значение

наружный объем здания, V

м

1960

средняя температура воздуха внутри здания, t

С°

20

удельная отопительная характеристика здания, q 

ккал/мч С°

0,4

Q от пол   = 0,4 · 1,08 · 1960 · (20+28) = 40643 ккал/ч = 47,3 кВт

7.   Суммарная нагрузка на систему отопления.

ΣQ = Q от жд1  + Q от жд2  + Q от жд3  + Q от жд4  + Q от гос  +  Q от маг   + Q от пол  

ΣQ = 753,3 + 756,8 + 773,7 + 749,6 + 77,5 + 31,7 + 47,3 = 3189,9 кВт

2.2.          Определение тепловых нагрузок на вентиляцию.

  Вентиляция является сезонной нагрузкой. Она предназначена для замены загрязненного воздуха на чистый  и нагрева его до  температуры внутри помещения.

Часовые расходы тепла на вентиляцию определяются по формуле

V - наружный объем здания, м определяется по строительным данным.

t - средняя температура воздуха внутри здания, С° принимается в зависимости от типа здания.

t - расчетная температура наружного воздуха для вентиляции, С° для г. Москва t= -26 С°

  Для отопительного периода с температурой ниже t расход тепла на вентиляцию принимается постоянным и равным Q. При этом кратность воздухообмена снижается. В тех случаях, когда снижение кратности воздухообмена не допускается, расчетный расход тепла на вентиляцию определяют по расчетной температуре для отопления.

λ – кратность обмена воздуха.

ρ – плотность воздуха, ρ = 1,2 кг/ м

С - теплоемкость воздуха, С = 1 кДж/ м С°

1. Магазин в жилом доме № 3

наименование

размерность

значение

наружный объем здания, V

м

1546

кратность обмена воздуха, λ

1/ч

2

средняя температура воздуха внутри здания, t

С°

15

                    Qв маг =1546 · 2 · 1,2 · 1 · (15+26) = 152126 кДж/ч = 42,3 кВт

  В магазине имеются тепловые завесы, одна на дебаркадере, мощностью Q=50,0 кВт, и две на входе мощностью по Q=20,0 кВт.

                    Q тз маг = Q тз д · К+  Q тз в · К

                    Q тз маг = 50 · 0,5 + 0,8 · 2 · 20 = 57,0 кВт

К- коэффициент использования тепловых завес.

2. Поликлиника

наименование

размерность

значение

наружный объем здания, V

м

1960

кратность обмена воздуха, λ

1/ч

2

средняя температура воздуха внутри здания, t

С°

20

                   Qв пол = 1960 · 2 · 1,2 · 1 · (20+26) = 216384 кДж/ч = 60,1 кВт

3. Суммарная нагрузка на вентиляцию.

ΣQ = Qв маг  + Q тз маг  + Qв пол 

                                             ΣQ = 42,3 + 57,0 + 60,1 = 159,4 кВт

2.3.           Определение тепловых нагрузок на горячее                              водоснабжение.

  Горячее водоснабжение является круглогодовой тепловой нагрузкой, и отключается только на время планово-предупредительного ремонта источника теплоснабжения или ЦТП.

  Определение тепла на горячее водоснабжение начинают с расчета среднечасового расхода тепла за неделю:

а – норма расхода горячей воды в литрах, на потребителя. Определяется в зависимости от потребителя по СНиП 2.04.01-85. 

u – количество единиц измерения ( для жилых помещений – человек, для коммунально-бытовых – операция, койка, посещение и т.д.)

vunivere.ru

Расчетные тепловые нагрузки на отопление, приточную вентиляцию и кондиционирование воздуха в зданиях определяются, как правило, по проектным данным с учетом фактических эксплуатационных данных.

При отсутствии проектных данных тепловые нагрузки рассчитываются по укрупненным измерителям для оценки часового потребления зданий.

Максимальные часовые отопительная Qо и вентиляционная Qв нагрузка здания, Гкал/ч, определяются соответственно по формулам:

Qо = a qо V(tв.р.- tн.р.о.)10-6;

Qв = a qв V(tв.р.- tн.р.в)10-6;

где a - поправочный коэффициент (табл. 4);

qо и qв - соответственно удельные отопительная и вентиляционные тепловые характеристики здания, ккал/(м3·ч·0C) (табл. 1, 2, 3);

V - объем здания по наружному обмеру, м3;

tв.р - расчетная температура воздуха в помещениях, 0C;

tн.р.о и tн.р.в – расчетные температуры наружного воздуха для проектирования соответственно отопления и вентиляции, 0C.

Расчетные температуры наружного воздуха для проектирования отопления и вентиляции принимаются по климатологическим данным для соответствующего населенного пункта (Приложение 4).

Расчетная температура воздуха в жилых зданиях принимается, как правило, 200С. Для других зданий (школ, детских дошкольных учреждений, лечебных и культурно-просветительных учреждений, магазинов, предприятий общественного питания и т.д.) за расчетную принимается усредненная температура воздуха внутри здания, значения которой принимаются в соответствии со строительными нормами и правилами (табл. 2).

Таблица 1

Удельные тепловые характеристики жилых и общественных зданий

Наружный строительный объем зданий, м3 Удельная отопительная характеристика зданий q0, ккал/м3·ч·0С Наружный строительный объем зданий, м3 Удельная отопительная характеристика зданий q0, ккал/м3·ч·0С
Постройки до 1958г. Постройки после 1958г. Постройки до 1958г. Постройки после 1958г.
0,74 0,92 0,40 0,47
0,66 0,82 0,39 0,46
0,62 0,78 0,38 0,45
0,60 0,74 0,37 0,43
0,58 0,71 0,36 0,42
0,56 0,69 0,35 0,41
0,54 0,68 0,34 0,40
0,53 0,67 0,33 0,39
0,52 0,66 0,32 0,38
0,51 0,65 0,31 0,38
0,50 0,62 0,30 0,37
0,49 0,60 0,30 0,37
0,48 0,59 0,29 0,37
0,47 0,58 0,28 0,37
0,47 0,57 0,28 0,37
0,46 0,55 0,28 0,36
0,45 0,53 0,28 0,35
0,44 0,52 0,27 0,35
0,43 0,50 0,27 0,34
0,42 0,48 0,26 0,34

Примечание: Удельные тепловые характеристики соответствуют климатическим зонам с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления (средняя температура наиболее холодной пятидневки), равной –30 °C. При другой расчетной температуре наружного воздуха к указанным значениям удельной тепловой характеристики следует применять коэффициент a по данным таблицы 4.

Таблица 2

Удельные тепловые характеристики административных, лечебных и культурно-просветительных зданий и зданий детских учреждений

Наименование зданий Объем зданий V, тыс. м3 Удельные тепловые характеристики, ккал/м3ч °C Расчетная внутренняя темп. (усредн) Наименование зданий Объем зданий V, тыс. м3 Удельные тепловые характеристики, ккал/м3ч °C Расчетная внутренняя темп. (усредн)
отопл. qо вентил. qв отопл. qо вентил. qв
Адм. здания, главные конторы До 5 До 10 До 15 Более 15 0,43 0,38 0,35 0,32 0,09 0,08 0,07 0,06   Больницы До 5 До 10 До 15 Более 15 0,40 0,36 0,32 0,30 0,29 0,28 0,26 0,25
Клубы До 5 До 10 Более 10 0,37 0,33 0,30 0,25 0,23 0,20 Бани До 5 До10 Более 10   0,28 0,25 0,23 1,0 0,95 0,90
Кинотеатры До 5 До 5 Более 10 0,36 0,32 0,30 0,43 0,39 0,38 Прачечные До 5 До 10 Более10 0,38 0,33 0,31 0,80 0,78 0,75
Театры До 10 До 15 До 20 До30 Более 30 0,29 0,27 0,22 0,20 0,18 0,41 0,40 0,38 0,36 0,34 Предприятия общественного питания, столовые фабрики-кухни До 5 До 10 Более10 0,35 0,33 0,30 0,70 0,65 0,60
Универмаги До 5 До10 Более10 0,38 0,33 0,31 - 0,08 0,27 Лаборатории До 5 До 10 Более 10 0,37 0,35 0,33 1,00 0,95 0,90
Детские ясли и сады До 5 Более 5 0,38 0,34 0,11 0,10 Пожарное депо До 2 До 5 Более 5 0,48 0,46 0,45 0,14 0,09 0,09
Школы и высшие учебные заведения До 5 До 10 Более 10   0,39 0,35 0,33 0,09 0,08 0,07 Гаражи До 2 До 3 До 5 Более 5 0,70 0,60 0,55 0,50 - - 0,7 0,65

Таблица 3

Удельные тепловые характеристики промышленных зданий

Наименование зданий Объем зданий V, тыс. м3 Удельные тепловые характеристики, ккал / м3·ч·0С Наименование зданий Объем зданий V, тыс. м3 Удельные тепловые характеристики, ккал / м3·ч·0С
отопл. qо вентил. qв отопл. qо вентил. qв
Чугунолитейные цехи 10-15 50-100 100-150 0,3-0,25 0,25-0,22 0,22-0,18 1,1-1,0 1,0-0,9 0,9-0,8 Мастерские и цехи ПТУ 5-10 10-15 15-20 20-30 0,5 0,4 0,35 0,3 0,5 0,3 0,25 0,2
Меднолитейные цехи 5-10 10-20 20-30 0,4-0,35 0,35-0,25 0,25-0,2 2,5-2,0 2,0-1,5 1,5-1,2 Насосные До 0,5 0,5-1 1-2 2-3 1,05 1,00 0,6 0,5 - - - -
Термические цехи До10 10-30 30-75 0,4-0,3 0,3-0,25 0,25-0,2 1,3-1,2 1,2-1,0 1,0-0,6 Компрессорные До0,5 0,5-1 1-2 2-5 5-10 0,7-2,0 0,6-0,7 0,45-0,6 0,40-0,45 0,35-0,40 - - - - -
Кузнечные цехи До10 10-50 50-100 0,4-0,3 0,3-0,25 0,25-0,15 0,7-0,6 0,6-0,5 0,5-0,3 Газогенераторные 5-10     0,1 1,8  
Механосборочные, механические и слесарные отделения инструментальных цехов 5-10 10-15 50-100 100-200   0,55-0,45 0,45-0,4 0,4-0,38 0,38-0,35 0,4-0,25 0,25-0,15 0,15-0,12 0,12-0,08 Регенерация масел 2-3 0,6-0,75   0,5-0,6  
Деревообделочные цехи До 5 5-10 10-50 0,6-0,55 0,55-0,45 0,45-0,4 0,6-0,5 0,5-0,45 0,45-0,4 Склады химикатов, красок и т.п. До 1 1-2 2-5 0,85-0,75 0,75-0,65 0,65-0,58 - - 0,6-0,45
Цехи металлических конструкций 50-100 100-150   0,38-0,35 0,35-0,3 0,53-0,45 0,45-0,35 Склады моделей и главные магазины 1-2 2-5 5-10 0,8-0,7 0,7-0,6 0,6-0,45 - - -
Цехи покрытий (гальванических и др.) До 2 2-5 5-10 0,65-0,6 0,60-0,55 0,55-0,45 5-4 4-3 3-2 Бытовые и административно-вспо-могательные помещения 0,5-1 1-2 2-5 5-10 10-20 0,60-0,45 0,45-0,4 0,40-0,33 0,33-0,30 0,30-0,25 - - 0,14-0,12 0,12-0,11 0,11-0,10
Ремонтные цехи 5-10 10-20 0,60-0,50 0,50-0,45 0,2-0,15 0,15-0,1 Проходные До 0,5 0,5-2 2-5 1,3-1,2 1,2-0,7 0,70-0,55 - - 0,15-0,10
Паровозное депо До 5 5-10 0,70-0,65 0,65-0,60 0,4-0,3 0,3-0,25 Казармы и помещения ВОХР 5-10 10-15 0,38-0,33 0,38-0,31 - -
Котельные цехи 100-200 0,25 0,6
Котельные (отопительные, паровые) 2-5 5-10 10-20 0,1 0,1 0,08 0,3-0,5 0,3-0,5 0,2-0,4

Таблица 4

Значения коэффициента a при расчетных температурах наружного воздуха для проектирования отопления, отличных от – 300С

Расчетная температура наружного воздуха tн.р.о, 0С a Расчетная температура наружного воздуха tн.р.о, 0С a
2,05 -30 1,00
-5 1,67 -35 0,95
-10 1,45 -40 0,90
-15 1,29 -45 0,85
-20 1,17 -50 0,82
-25 1,08 -55 0,80

Приложение 2

РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ НОРМАТИВНОЙ ПОДПИТКИ

1. Расчет величины нормативной подпитки системы теплоснабжения производится по формуле:

N подп = 0,75 (Vсети + Vсист ) 10 -2 , м3/ч,

где 0,75 – расчетный расход воды в % от фактического объема воды (вместимости) в трубопроводах тепловых сетей и присоединенных к ним систем теплопотребления;

Vсети - вместимость наружных тепловых сетей, м3;

Vсист – вместимость внутренних систем теплопотребления, м3.

Вместимость систем теплоснабжения

2.1. Вместимость наружных тепловых сетейопределяется по формуле:

Vсети = 2 S L fтр 10 -3, м3 ,

где L - длина участка труб данного диаметра,м;

fтр – площадь внутреннего сечения трубы данного диаметра, м2, принимается по данным табл. 1.

2.2. Вместимость внутренних систем теплопотребления, м3, определяется по формуле:

Vсист = Qр·Vуд + QГВС·6, м3 ,

где Qр = Qо + Qв –сумма максимальных часовых нагрузок на отопление и вентиляцию (п.2.3 Формы 2), Гкал/ч;

Vуд = удельный объем воды в системе на 1 Гкал/ч, принимается по табл. 2;

QГВС - максимальная часовая тепловая нагрузка на нужды горячего водоснабжения (п.2.3 Формы 2), Гкал/ч.

Таблица 1

Площадь внутреннего сечения трубы, м2

Наружный диаметр трубы, мм fтр 103 при толщине стенки трубы, мм
3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 8,0
0,491 0,452 0,416 0,38 0,346 0,314 0,284 0,255 0,227
0,755 0,707 0,661 0,619 0,573 0,531 0,491 0,452 0,416
1,13 1,08 1,02 0,962 0,908 0,855 0,804 0,755 0,707
1,96 1,89 1,81 1,74 1,66 1,59 1,52 1,45 1,39
3,74 3,63 3,53 3,42 3,32 3,22 3,12 3,02 2,92
5,28 5,15 5,03 4,9 4,78 4,66 4,54 4,42 4,3
8,01 7,85 7,7 7,54 7,39 7,24 7,09 6,91 6,79
12,47 12,27 12,08 11,88 11,69 11,5 11,31 11,12 10,94
- - 17,67 17,44 17,2 16,97 16,74 16,51 16,29
- - - 26,59 26,3 26,02 25,73 25,45 25,16
- - - - - 33,65 33,33 33,01 32,69
- - - - - - 53,09 52,69 52,28
              - 75,48
              - -
              - -
              - -
              - -

Таблица 2



infopedia.su

Как рассчитывается тепловая нагрузка на систему отопления здания

Предположим, вам захотелось самостоятельно подобрать котел, радиаторы и трубы отопительной системы частного дома. Задача №1 – сделать расчет тепловой нагрузки на отопление, проще говоря, определить общий расход теплоты, необходимой для прогрева здания до комфортной температуры внутри помещений. Предлагаем изучить 3 расчетных методики – разные по сложности и точности результатов.

Способы определения нагрузки

Сначала поясним значение термина. Тепловая нагрузка – это общее количество теплоты, расходуемое системой отопления на обогрев помещений до нормативной температуры в наиболее холодный период. Величина исчисляется единицами энергии – киловаттами, килокалориями (реже – килоджоулями) и обозначается в формулах латинской буквой Q.

Зная нагрузку на отопление частного дома в целом и потребность каждого помещения в частности, нетрудно подобрать котел, обогреватели и батареи водяной системы по мощности. Как можно рассчитать данный параметр:

  1. Если высота потолков не достигает 3 м, производится укрупненный расчет по площади отапливаемых комнат.
  2. При высоте перекрытий 3 м и более расход тепла считается по объему помещений.
  3. Подсчитать теплопотери через внешние ограждения и затраты на подогрев вентиляционного воздуха согласно СНиП.

Примечание. В последние годы широкую популярность обрели онлайн-калькуляторы, размещаемые на страницах различных интернет-ресурсов. С их помощью определение количества тепловой энергии выполняется быстро и не требует дополнительных инструкций. Минус – достоверность результатов нужно проверять – ведь программы пишут люди, не являющиеся теплотехниками.

Фото здания, сделанное с помощью тепловизора

Две первые расчетные методики основаны на применении удельной тепловой характеристики по отношению к обогреваемой площади либо объему здания. Алгоритм простой, используется повсеместно, но дает весьма приближенные результаты и не учитывает степень утепления коттеджа.

Считать расход тепловой энергии по СНиП, как делают инженеры – проектировщики, гораздо сложнее. Придется собрать множество справочных данных и потрудиться над вычислениями, зато конечные цифры отразят реальную картину с точностью 95%. Мы постараемся упростить методику и сделать расчет нагрузки на отопление максимально доступным для понимания.

Для примера – проект одноэтажного дома 100 м²

Чтобы доходчиво пояснить все способы определения количества тепловой энергии, предлагаем взять в качестве примера одноэтажный дом общей площадью 100 квадратов (по наружному обмеру), показанный на чертеже. Перечислим технические характеристики здания:

  • регион постройки – полоса умеренного климата (Минск, Москва);
  • толщина внешних ограждений – 38 см, материал – силикатный кирпич;
  • наружное утепление стен – пенопласт толщиной 100 мм, плотность – 25 кг/м³;
  • полы – бетонные на грунте, подвал отсутствует;
  • перекрытие – ж/б плиты, утепленные со стороны холодного чердака пенопластом 10 см;
  • окна – стандартные металлопластиковые на 2 стекла, размер – 1500 х 1570 мм (h);
  • входная дверь – металлическая 100 х 200 см, изнутри утеплена экструдированным пенополистиролом 20 мм.

В коттедже устроены межкомнатные перегородки в полкирпича (12 см), котельная располагается в отдельно стоящей постройке. Площади комнат обозначены на чертеже, высоту потолков будем принимать в зависимости от поясняемой расчетной методики – 2.8 либо 3 м.

Считаем расход теплоты по квадратуре

Для приблизительной прикидки отопительной нагрузки обычно используется простейший тепловой расчет: берется площадь здания по наружному обмеру и умножается на 100 Вт. Соответственно, потребление тепла дачным домиком 100 м² составит 10000 Вт или 10 кВт. Результат позволяет подобрать котел с коэффициентом запаса 1.2—1.3, в данном случае мощность агрегата принимается равной 12.5 кВт.

Мы предлагаем выполнить более точные вычисления, учитывающие расположение комнат, количество окон и регион застройки. Итак, при высоте потолков до 3 м рекомендуется использовать следующую формулу:

Расчет ведется для каждого помещения отдельно, затем результаты суммируются и умножаются на региональный коэффициент. Расшифровка обозначений формулы:

  • Q – искомая величина нагрузки, Вт;
  • Sпом – квадратура комнаты, м²;
  • q – показатель удельной тепловой характеристики, отнесенный к площади помещения, Вт/м²;
  • k – коэффициент, учитывающий климат в районе проживания.

Для справки. Если частный дом расположен в полосе умеренного климата, коэффициент k принимается равным единице. В южных регионах k = 0.7, в северных применяются значения 1.5—2.

В приближенном подсчете по общей квадратуре показатель q = 100 Вт/м². Подобный подход не учитывает расположение комнат и разное количество световых проемов. Коридор, находящийся внутри коттеджа, потеряет гораздо меньше тепла, чем угловая спальня с окнами той же площади. Мы предлагаем принимать величину удельной тепловой характеристики q следующим образом:

  • для помещений с одной наружной стеной и окном (или дверью) q = 100 Вт/м²;
  • угловые комнаты с одним световым проемом – 120 Вт/м²;
  • то же, с двумя окнами – 130 Вт/м².

Как правильно подбирать значение q, наглядно показано на плане здания. Для нашего примера расчет выглядит так:

Q = (15.75 х 130 + 21 х 120 + 5 х 100 + 7 х 100 + 6 х 100 + 15.75 х 130 + 21 х 120) х 1 = 10935 Вт = 11 кВт.

Как видите, уточненные вычисления дали другой результат – по факту на отопление конкретного домика 100 м² израсходуется на 1 кВт тепловой энергии больше. Цифра учитывает расход теплоты на подогрев наружного воздуха, проникающего в жилище сквозь проемы и стены (инфильтрацию).

Вычисление тепловой нагрузки по объему комнат

Когда расстояние между полами и потолком достигает 3 м и более, предыдущий вариант расчета использовать нельзя – результат выйдет некорректным. В подобных случаях отопительную нагрузку принято считать по удельным укрупненным показателям расхода теплоты на 1 м³ объема помещения.

Формула и алгоритм вычислений остаются прежними, только параметр площади S меняется на объем – V:

Соответственно, принимается другой показатель удельного расхода q, отнесенный к кубатуре каждого помещения:

  • комната внутри здания либо с одной внешней стеной и окном – 35 Вт/м³;
  • помещение угловое с одним окном – 40 Вт/м³;
  • то же, с двумя световыми проемами – 45 Вт/м³.

Примечание. Повышающие и понижающие региональные коэффициенты k применяются в формуле без изменений.

Теперь для примера определим нагрузку на отопление нашего коттеджа, взяв высоту потолков равной 3 м:

Q = (47.25 х 45 + 63 х 40 + 15 х 35 + 21 х 35 + 18 х 35 + 47.25 х 45 + 63 х 40) х 1 = 11182 Вт = 11.2 кВт.

Заметно, что требуемая тепловая мощность системы отопления выросла на 200 Вт по сравнению с предыдущим расчетом. Если же принять высоту комнат 2.7—2.8 м и сосчитать затраты энергии через кубатуру, то цифры получатся примерно одинаковые. То есть, способ вполне применим для укрупненного подсчета теплопотерь в помещениях любой высоты.

Расчетный алгоритм согласно СНиП

Данный способ – наиболее точный из всех существующих. Если вы воспользуетесь нашей инструкцией и правильно выполните расчет, можете быть уверены в результате на 100% и спокойно подбирать отопительное оборудование. Порядок действий выглядит так:

  1. Измерьте квадратуру внешних стен, полов и перекрытий отдельно в каждой комнате. Определите площадь окон и входных дверей.
  2. Рассчитайте тепловые потери через все наружные ограждения.
  3. Узнайте расход тепловой энергии, идущей на подогрев вентиляционного (инфильтрационного) воздуха.
  4. Суммируйте результаты и получите реальное значение тепловой нагрузки.
Обмер жилых комнат изнутри

Важный момент. В двухэтажном коттедже внутренние перекрытия не учитываются, поскольку не граничат с окружающей средой.

Суть расчета тепловых потерь относительно проста: нужно выяснить, сколько энергии теряет каждая конструкция, ведь окна, стенки и полы сделаны из разных материалов. Определяя квадратуру наружных стен, вычитайте площадь остекленных проемов — последние пропускают больший тепловой поток и потому считаются отдельно.

При замере ширины комнат прибавляйте к ней половину толщины внутренней перегородки и захватывайте наружный угол, как показано на схеме. Цель – учесть полную квадратуру внешнего ограждения, теряющего тепло по всей поверхности.

При замерах нужно захватывать угол постройки и половину внутренней перегородки

Определяем теплопотери стен и крыши

Формула расчета теплового потока, проходящего через конструкцию одного типа (например, стену), выглядит следующим образом:

Расшифруем обозначения:

  • величину теплопотерь через одно ограждение мы обозначили Qi, Вт;
  • А – квадратура стенки в пределах одного помещения, м²;
  • tв – комфортная температура внутри комнаты, обычно принимается +22 °С;
  • tн – минимальная температура уличного воздуха, которая держится в течение 5 самых холодных зимних дней (принимайте реальное значение для вашей местности);
  • R – сопротивление толщи наружного ограждения передаче тепла, м²°С/Вт.
Коэффициенты теплопроводности для некоторых распространенных стройматериалов

В приведенном списке остается один неопределенный параметр – R. Его значение зависит от материала стеновой конструкции и толщины ограждения. Чтобы рассчитать сопротивление теплопередаче, действуйте в таком порядке:

  1. Определите толщину несущей части внешней стены и отдельно — слоя утеплителя. Буквенное обозначение в формулах – δ, считается в метрах.
  2. Узнайте из справочных таблиц коэффициенты теплопроводности конструктивных материалов λ, единицы измерения — Вт/(мºС).
  3. Поочередно подставьте найденные величины в формулу:
  4. Определите R для каждого слоя стены по отдельности, результаты сложите, после чего используйте в первой формуле.

Вычисления повторите отдельно для окон, стен и перекрытия в пределах одной комнаты, затем переходите в следующее помещение. Потери теплоты через полы считаются отдельно, о чем рассказано ниже.

Совет. Правильные коэффициенты теплопроводности различных материалов указаны в нормативной документации. Для России это Свод Правил СП 50.13330.2012, для Украины — ДБН В.2.6–31~2006. Внимание! В расчетах используйте значение λ, прописанные в столбце «Б» для условий эксплуатации.

Данная таблица является приложением СП 50.13330.2012 «Тепловая изоляция зданий», опубликованном на специализированном ресурсе

Пример расчета для гостиной нашего одноэтажного дома (высота потолков 3 м):

  1. Площадь наружных стен вместе с окнами: (5.04 + 4.04) х 3 = 27.24 м². Квадратура окон – 1.5 х 1.57 х 2 = 4.71 м². Чистая площадь ограждения: 27.24 – 4.71 = 22.53 м².
  2. Теплопроводность λ для кладки силикатного кирпича равна 0.87 Вт/(мºС), пенопласта 25 кг/м³ – 0.044 Вт/(мºС). Толщина – соответственно 0.38 и 0.1 м, считаем сопротивление теплопередаче: R = 0.38 / 0.87 + 0.1 / 0.044 = 2.71 м²°С/Вт.
  3. Температура наружная – минус 25 °С, внутри гостиной – плюс 22 °С. Разность составит 25 + 22 = 47 °С.
  4. Определяем теплопотери сквозь стенки гостиной: Q = 1 / 2.71 х 47 х 22.53 = 391 Вт.
Стена коттеджа в разрезе

Аналогичным образом считается тепловой поток через окна и перекрытие. Термическое сопротивление светопрозрачных конструкций обычно указывает производитель, характеристики ж/б перекрытия толщиной 22 см находим в нормативной либо справочной литературе:

  1. R утепленного перекрытия = 0.22 / 2.04 + 0.1 / 0.044 = 2.38 м²°С/Вт, теплопотери сквозь кровлю – 1 / 2.38 х 47 х 5.04 х 4.04 = 402 Вт.
  2. Потери сквозь оконные проемы: Q = 0.32 x 47 x71 = 70.8 Вт.
Таблица коэффициентов теплопроводности металлопластиковых окон. Мы взяли самый скромный однокамерный стеклопакет

Итого теплопотери в гостиной (исключая полы) составят 391 + 402 + 70.8 = 863.8 Вт. Аналогичные подсчеты ведутся по остальным комнатам, результаты суммируются.

Обратите внимание: коридор внутри здания не соприкасается с наружной оболочкой и теряет тепло только через крышу и полы. Какие ограждения нужно учитывать в расчетной методике, смотрите на видео.

Деление пола на зоны

Чтобы выяснить количество теплоты, теряемое полами на грунте, здание в плане делится на зоны шириной 2 м, как изображено на схеме. Первая полоса начинается от внешней поверхности строительной конструкции.

При разметке отсчет начинается от внешней поверхности здания

Расчетный алгоритм следующий:

  1. Расчертите план коттеджа, поделите на полосы шириной 2 м. Максимальное число зон – 4.
  2. Вычислите площадь пола, попадающего отдельно в каждую зону, пренебрегая межкомнатными перегородками. Обратите внимание: квадратура по углам считается дважды (заштриховано на чертеже).
  3. Пользуясь расчетной формулой (для удобства приводим ее повторно), определите теплопотери на всех участках, полученные цифры суммируйте.
  4. Сопротивление теплопередаче R для зоны I принимается равным 2.1 м²°С/Вт, II – 4.3, III – 8.6, остального пола – 14.2 м²°С/Вт.

Примечание. Если речь идет об отапливаемом подвале, первая полоса располагается на подземной части стены, начиная от уровня грунта.

Схема разбивки стен подвала от уровня земли

Полы, утепленные минеральной ватой либо пенополистиролом, рассчитываются идентичным образом, только к фиксированным значениям R прибавляется термическое сопротивление слоя утеплителя, определяемое по формуле δ / λ.

Пример вычислений в гостиной загородного дома:

  1. Квадратура зоны I равняется (5.04 + 4.04) х 2 = 18.16 м², участка II – 3.04 х 2 = 6.08 м². Остальные зоны в гостиную не попадают.
  2. Расход энергии на 1-ю зону составит 1 / 2.1 х 47 х 18.16 = 406.4 Вт, на вторую – 1 / 4.3 х 47 х 6.08 = 66.5 Вт.
  3. Величина теплового потока сквозь полы гостиной – 406.4 + 66.5 = 473 Вт.

Теперь нетрудно подбить общие теплопотери в рассматриваемой комнате: 863.8 + 473 = 1336.8 Вт, округленно — 1.34 кВт.

Нагрев вентиляционного воздуха

В подавляющем большинстве частных домов и квартир устроена естественная вентиляция, уличный воздух проникает внутрь сквозь притворы окон и дверей, а также приточные отверстия. Нагревом поступающей холодной массы занимается система отопления, расходуя дополнительную энергию. Как узнать ее количество:

  1. Поскольку расчет инфильтрации слишком сложен, нормативные документы допускают выделение 3 м³ воздуха в час на каждый метр квадратный площади жилища. Общий расход приточного воздуха L считается просто: квадратура помещения умножается на 3.
  2. L – это объем, а нужна масса m воздушного потока. Узнайте ее путем умножения на плотность газа, взятую из таблицы.
  3. Масса воздуха m подставляется в формулу школьного курса физики, позволяющую определить количество затраченной энергии.

Высчитаем потребное количество теплоты на примере многострадальной гостиной площадью 15.75 м². Объем притока L = 15.75 х 3 = 47.25 м3/ч, масса – 47.25 х 1.422 = 67.2 кг. Принимая теплоемкость воздуха (обозначена буквой C) равной 0.28 Вт / (кг ºС), находим расход энергии: Qвент = 0.28 х 67.2 х 47 = 884 Вт. Как видите, цифра довольно внушительная, вот почему подогрев воздушных масс нужно учитывать обязательно.

Окончательный расчет теплопотерь здания плюс расход на вентиляцию определяется суммированием всех полученных ранее результатов. В частности, нагрузка на отопление гостиной выльется в цифру 0.88 + 1.34 = 2.22 кВт. Аналогичным образом рассчитываются все помещения коттеджа, в конце энергетические затраты складываются в одну цифру.

Окончательный расчет

Если ваш мозг еще не закипел от обилия формул, то наверняка интересно увидеть результат по одноэтажному дому. В предыдущих примерах мы проделали основную работу, осталось лишь пройти по другим помещениям и узнать теплопотери всей наружной оболочки здания. Найденные исходные данные:

  • термическое сопротивление стен — 2.71, окон – 0.32, перекрытия – 2.38 м²°С/Вт;
  • высота потолков – 3 м;
  • R для входной двери, утепленной экструдированным пенополистиролом, равен 0.65 м²°С/Вт;
  • температура внутренняя – 22, внешняя – минус 25 °С.

Чтобы упростить вычисления, предлагаем составить таблицу в Exel, дабы заносить промежуточные и окончательные результаты.

Пример расчетной таблицы в Exel

По окончании расчетов и заполнении таблицы получены следующие значения расходов тепловой энергии по помещениям:

  • гостиная – 2.22 кВт;
  • кухня – 2.536 кВт;
  • прихожая – 745 Вт;
  • коридор – 586 Вт;
  • санузел – 676 Вт;
  • спальня – 2.22 кВт;
  • детская – 2.536 кВт.

Итоговое значение нагрузки на отопительную систему частного дома площадью 100 м² составило 11.518 кВт, округленно – 11.6 кВт. Примечательно, что результат отличается от приближенных методов расчета буквально на 5%.

Но согласно нормативным документам, окончательную цифру нужно умножить на коэффициент 1.1 неучтенных теплопотерь, возникающих из-за ориентации здания по сторонам света, ветровых нагрузок и так далее. Соответственно, окончательный результат – 12.76 кВт. Подробно и доступно об инженерной методике рассказывается на видео:

Как воспользоваться результатами вычислений

Зная потребность здания в тепловой энергии, домовладелец может:

  • четко подобрать мощность теплосилового оборудования для обогрева коттеджа;
  • набрать нужное количество секций радиаторов;
  • определить необходимую толщину утеплителя и выполнить теплоизоляцию здания;
  • выяснить расход теплоносителя на любом участке системы и при необходимости выполнить гидравлический расчет трубопроводов;
  • узнать среднесуточное и месячное потребление тепла.

Последний пункт представляет особый интерес. Мы нашли величину тепловой нагрузки за 1 час, но ее можно пересчитать на более продолжительный период и вычислить предполагаемый расход топлива — газа, дров или пеллет.

otivent.com

4.3. Определение тепловых нагрузок на вентиляцию и расчёт калориферов

Воздух, подаваемый в помещение на вентиляцию, необходимо нагреть до определённой температуры, соответствующей температуре приточного воздуха в зависимости от принятой схемы воздухообмена, назначения помещения, интенсивности выделения теплоты и влаги и т.п. Предварительный подогрев воздуха осуществляется в калориферных установках. Для определения теплопроизводительности калориферных установок производится расчёт тепловой нагрузки на вентиляцию. Расчет тепловой нагрузки осуществляется для холодного периода года.

Вт , (4.4.)

где - количество вентиляционного воздуха, кг/ч;- теплоёмкость воздуха, кДж/(кг·°С);и -температура приточного и наружного воздуха в холодный период года.

При известной тепловой нагрузке на вентиляцию рассчитывается требуемая поверхность нагрева калориферных установок

м², (4.5)

где -коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м2·град); - полезныйтемпературный напор, °С.

Некоторые возможные схемы присоединения калориферных установок представлены на рис. 4.5 и 4.6.

Расчет калориферных установок обычно выполняют в следующей последовательности. Предварительно задаются величиной массовой скорости воздуха в пределах 8-12кг/(м²·с). Определяют для выбранной модели калорифера проходное сечение по воздуху

м² . (4.6)

Затем выбирают номер калорифера и схему его включения, предварительно определив из величины требуемой поверхности нагрева (см. выражение 4.7)количество калориферов,. После этого определяют истинное значениеипри принятоми выполняют уточненный расчет при фактической массовой скорости . Сопоставляют расчётную величину поверхности нагрева калориферной установкис фактически принятой. Решение считается правильным, если расчётная величина поверхности нагрева превосходит фактическую не более, чем на 20 %.

Рис. 4.4. Схемы присоединения калориферных установок при использовании в качестве теплоносителя водяного пара: а - одноходовая параллельная однорядная схема; б - одноходовая параллельная двухрядная схема; I - паропровод, 2 - паровой вентиль, 3 - конденсатный вентиль, 4 - гидрозатвор, 5 - сливная пробка, 6 -конденсатопровод

Рис. 4.5. Схемы присоединения калориферных установок при использовании в качестве теплоносителя горячей воды: а - двухходовая последовательная однорядная схема;

б - многоходовая последовательная двухрядная схема; I - прямая линия сетевой воды, 2 и 5 -водяные вентили, 3 -калач, 4 -сливная пробка, 6 -обратная линия сетевой воды

4.4. Основные схемы систем естественной вентиляции и их расчёт

В качестве примеров естественной вентиляции рассмотрены схемы канальной вытяжной вентиляции без организованного притока воздуха и приточно-вытяжной канальной схемы с организованным притоком воздуха, приведенные на рис. 4.6 и 4.7.

Расчёт систем с естественной вентиляцией сводится к сопоставлению расчетного гравитационного давления и суммарного сопротивления по тракту движения воздуха в вентиляционных каналах. Расчетное гравитационное давление определяется при температуре наружного воздуха +5 °С и предполагается, что все оно расходуется на преодоление сопротивления по тракту вытяжного канала.

Рис. 4.6. Схема устройства вытяжнойвентиляции без организованногопритока воздуха

Рис. 4.7. Принципиальная схема приточно-вытяжной вентиляции с организованным притоком воздуха:

1-воздухоприёмник; 2-калорифер;3-приточные каналы; 4–жалюзийные решетки; 5 - вытяжные каналы; 6 -сборный канал; 7 –шахта

Гравитационное давление рассчитывается по формуле

, Па , (4.7.)

где м/с2 - ускорение свободного падения; - вертикальное расстояние от центра оконного проёма соответствующего этажа до устья вытяжной шахты, м; и- соответственно, плотность наружного и внутреннего воздуха, кг/м3.

Расчёт сети каналов осуществляют для каждого участка отдельно и обычно начинают с ветви, для которой расчётное гравитационное давление имеет наименьшее значение, т.е. для каналов верхнего этажа здания. При расчёте сети воздуховодов жилых и общественных зданий прежде всего производят ориентировочный выбор их проходных сечений, исходя из допустимых скоростей движения воздуха. При этом скорость воздуха в каналах верхних этажей принимается м/с, в каналах нижних этажей и сборных каналах на чердаке м/с, в вытяжной шахтем/с.

По ориентировочно принятым размерам каналов на участках сети воздуховодов при принятых скоростях воздуха определяют суммарные потери давления на трение и местные сопротивления.

Как отмечалось выше, в системах естественной вентиляции движение воздуха осуществляется в основном за счёт гравитационного давления. Для его увеличения в устье вытяжной шахты устанавливают специальные насадки-дефлекторы. Усиление тяги происходит благодаря разрежению, возникающему при обтекании дефлектора ветром.

Рис. 4.8. Конструкция дефлектора:1 -цилиндрический патрубок; 2 -диффузор;3 -кольцо; 4 -зонт

Разрежение, создаваемое дефлектором, и количество удаляемого воздуха зависят от скорости ветра, конструкции дефлектора, скорости воздуха в патрубке дефлектора. Одна из конструкций дефлектора приведена на рис. 4.8.

studfiles.net


Смотрите также