Тепловая нагрузка на отопление и другие примеры расчётов: и

Тема данной статьи - определение тепловой нагрузки на отопление и других параметров, нуждающихся в расчете, для автономной отопительной системы. Материал ориентирован в первую очередь на обладателей частных домов, далеких от теплотехники и нуждающихся в максимально алгоритмах и простых формулах.

Итак, в путь.

точный расчёт и Избыточность

Стоит сначала оговорить одну тонкость расчетов: полностью правильные значения теплопотерь через пол, потолок и стенки, каковые приходится компенсировать системе отопления, вычислить фактически нереально. Возможно сказать только о той либо другой степени достоверности оценок.

Обстоятельство - в том, что на потери тепла воздействует через чур много факторов:

• Тепловое сопротивление капитальных стен и всех слоев отделочных материалов.
• Наличие либо отсутствие мостиков холода.
• Роза расположение и ветров дома на рельефе местности.
• Работа вентиляции (которая, со своей стороны, опять-таки зависит от направления и силы ветра).
• стен инсоляции и Степень окон.

Имеется и хорошие новости. Фактически все современные системы и отопительные котлы распределенного отопления (утепленные полы, электрические и газовые конвектора и т.д.) снабжаются термостатами, дозирующими расход тепла в зависимости от температуры в помещении.

С практической стороны это указывает, что избыточная тепловая мощность повлияет только на режим работы отопления: скажем, 5 КВт*ч тепла будут даны не за один час постоянной работы с мощностью 5 КВт, а за 50 мин. работы с мощностью 6 КВт. Следующие 10 мин. котел либо другой нагревательный прибор совершит в режиме ожидания, не потребляя электричество либо энергоноситель.

Следовательно: при вычисления тепловой нагрузки наша задача - выяснить ее минимально допустимое значение.

Единственное исключение из неспециализированного правила связано с работой классических твердотопливных котлов и обусловлено тем, что понижение их тепловой мощности связано с важным падением КПД из-за неполного сгорания горючего. Неприятность решается установкой в контур теплоаккумулятора и дросселированием отопительных устройств термоголовками.

Котел по окончании растопки работает на полной мощности и с большим КПД до полного прогорания угля либо дров; после этого накопленное теплоаккумулятором тепло дозировано расходуется на поддержание оптимальной температуры в помещении.

Большинство других нуждающихся в расчете параметров также допускает некоторую избыточность. Но, об этом - в соответствующих разделах статьи.

Список параметров

Итак, что нам, фактически, предстоит считать?

• Неспециализированную тепловую нагрузку на отопление дома. Она соответствует минимально нужной мощности котла либо суммарной мощности устройств в распределенной системе отопления.
• Потребность в тепле отдельной помещения.
• Количество секций секционного радиатора и размер регистра, соответствующий определенному значению тепловой мощности.

Обратите внимание: для готовых отопительных устройств (конвекторов, пластинчатых радиаторов и т.д.) производители в большинстве случаев показывают полную тепловую мощность в сопроводительной документации.

• Диаметр трубопровода, талантливого при водяного отопления обеспечить нужный тепловой поток.
• Параметры циркуляционного насоса, приводящего в перемещение теплоноситель в контуре с заданными параметрами.
• Размер расширительного бака, компенсирующего тепловое расширение теплоносителя.

Перейдем к формулам.

Тепловая нагрузка

Один из главных факторов, воздействующих на ее значение - степень утепления дома. СНиП 23-02-2003, регламентирующий тепловую защиту зданий, нормирует данный фактор, выводя рекомендованные значения теплового сопротивления ограждающих конструкций для каждого региона страны.

Мы приведем два метода исполнения подсчетов: для зданий, соответствующих СНиП 23-02-2003, и для домов с ненормированным тепловым сопротивлением.

Нормированное тепловое сопротивление

Инструкция по расчету тепловой мощности в этом случае выглядит так:

• За базовое значение берутся 60 ватт на 1 м3 полного (включая стенки) объема дома.
• Для каждого из окон к этому значению дополнительно добавляется 100 ватт тепла. Для каждой ведущей на улицу двери - 200 ватт.

• Для компенсации возрастающих в холодных регионах утрат употребляется дополнительный коэффициент.

Давайте как пример выполним расчет для дома размерами 12*12*6 метров с двенадцатью окнами и двумя дверьми на улицу, расположенного в Севастополе (средняя температура января - +3С).

1. Отапливаемый количество образовывает 12*12*6=864 кубометра.
2. Базовая тепловая мощность образовывает 864*60=51840 ватт.
3. двери и Окна пара увеличат ее: 51840+(12*100)+(2*200)=53440.
4. Только мягкий климат, обусловленный близостью моря, вынудит нас применять региональный коэффициент, равный 0,7. 53440*0,7=37408 Вт. Именно на это значение и возможно ориентироваться.

Ненормированное тепловое сопротивление

Что делать, в случае если уровень качества утепления дома заметно лучше либо хуже рекомендованного? В этом случае для оценки тепловой нагрузки возможно применять формулу вида Q=V*Dt*K/860.

В ней:

• Q - заветная тепловая мощность в киловаттах.
• V - отапливаемый количество в кубометрах.
• Dt - отличие температур между домом и улицей. В большинстве случаев берется дельта между рекомендованным СНиП значением для внутренних помещений (+18 - +22С) и средним минимумом уличной температуры в наиболее холодный месяц за последние пара лет.

Уточним: рассчитывать на безотносительный минимум в принципе вернее; но это будет означать избыточные затраты на отопительные приборы и котёл, полная мощность которых будет пользуется спросом только раз в пара лет. Цена малого занижения расчетных параметров - некоторое падение температуры в помещении в пик холодов, которое несложно компенсировать включением дополнительных обогревателей.

• К - коэффициент утепления, который возможно забрать из нижеприведенной таблицы. Промежуточные значения коэффициента выводятся аппроксимацией.

Давайте повторим вычисления для нашего дома в Севастополе, уточнив, что его стенки являются кладкой толщиной 40 см из ракушечника (пористой осадочной породы) без внешней отделки, а остекление выполнено однокамерными стеклопакетами.

1. Коэффициент утепления примем равным 1,2.
2. Количество дома мы вычислили ранее; он равен 864 м3.
3. Внутреннюю температуру примем равной рекомендованным СНиП для регионов с нижним пиком температур выше -31С - +18 градусам. Сведения о среднем минимуме любезно посоветует широко узнаваемая интернет-энциклопедия: он равен -0,4С.
4. Расчет, так, будет иметь вид Q = 864 * (18 - -0,4) * 1,2 / 860 = 22,2 КВт.

Как легко подметить, подсчет дал итог, отличающийся от взятого по первому методу в полтора раза. Обстоятельство, в первую очередь в том, что средний минимум, использованный нами, заметно отличается от полного минимума (около -25С). Повышение дельты температур в полтора раза ровно во столько же раз увеличит оценочную потребность здания в тепле.

Гигакалории

В расчетах количества тепловой энергии, приобретаемой зданием либо помещением, наровне с киловатт-часами употребляется еще одна величина - гигакалория. Она соответствует количеству тепла, нужному для нагрева 1000 тысячь киллограм воды на 1 градус при давлении в 1 атмосферу.

Как пересчитать киловатты тепловой мощности в гигакалории потребляемого тепла? Все легко: одна гигакалория равна 1162,2 КВт*ч. Так, при пиковой мощности источника тепла в 54 КВт большая часовая нагрузка на отопление составит 54/1162,2=0,046 Гкал*час.

Полезно: для каждого региона страны местными властями нормируется потребление тепла в гигакалориях на квадратный метр площади в течение месяца. Среднее по РФ значение  - 0,0342 Гкал/м2 в месяц.

Помещение

Как подсчитать потребность в тепле для отдельной помещения? Тут употребляются те же схемы расчетов, что для дома в целом, с единственной поправкой. В случае если к помещению примыкает отапливаемое помещение без собственных отопительных устройств, оно включается в расчет.

Так, в случае если к помещению размером 4*5*3 метра  примыкает коридор размером 1,2*4*3 метра, тепловая мощность отопительного прибора рассчитывается для объема в 4*5*3+1,2*4*3=60+14,4=74,4 м3.

Отопительные устройства

Секционные радиаторы

В общем случае данные о тепловом потоке на одну секцию неизменно возможно обнаружить сайте производителя.

Если он малоизвестен, возможно ориентироваться на следующие приблизительные значения:

• Чугунная секция - 160 Вт.
• Биметаллическая секция - 180 Вт.
• Алюминиевая секция - 200 Вт.

Как неизменно, имеется последовательность тонкостей. При боковом подключении радиатора с 10 и более секциями разброс температур между ближними к подводке и концевыми секциями будет очень большим.

Но: эффект сведется на нет, в случае если подводки подключить диагонально либо снизу вниз.

Помимо этого, в большинстве случаев производители отопительных устройств показывают мощность для в полной мере конкретной дельты температур между воздухом и радиатором, равной 70 градусам. Зависимость теплового потока от Dt линейна: в случае если батарея на 35 градусов горячее воздуха, тепловая мощность батареи будет ровно в два раза меньше заявленной.

Скажем, при температуре воздуха в помещении, равной +20С, и температуре теплоносителя в +55С мощность алюминиевой секции стандартного размера будет равна 200/(70/35)=100 ваттам. Чтобы обеспечить мощность в 2 КВт, пригодится 2000/100=20 секций.

Регистры

Особняком в перечне отопительных устройств стоят самодельные регистры.

Производители по понятным обстоятельствам не смогут указать их тепловую мощность; но ее несложно вычислить своими руками.

• Для первой секции регистра (горизонтальной трубы известных размеров) мощность равна произведению ее длины и наружного диаметра в метрах, дельты температур между воздухом и теплоносителем в градусах и постоянного коэффициента 36,5356.
• Для секций, находящихся в восходящем потоке теплого воздуха, употребляется дополнительный коэффициент 0,9.

Давайте разберем очередной пример - вычислим значение теплового потока для четырехрядного регистра с диаметром секции 159 мм, температурой 4 и длиной метра в 60 градусов в помещении с внутренней температурой +20С.

1. Дельта температур в нашем случае равна 60-20=40С.
2. Переводим диаметр трубы в метры. 159 мм = 0,159 м.
3. Вычисляем тепловую мощность первой секции. Q = 0,159*4*40*36,5356 = 929,46 ватт.
4. Для каждой последующей секции мощность будет равна 929,46*0,9=836,5 Вт.
5. Суммарная мощность составит 929,46 + (836,5*3)=3500 (с округлением) ватт.

Диаметр трубопровода

Как выяснить минимальное значение внутреннего диаметра трубы розлива либо подводки к отопительному прибору? Не начнём лезть в дебри и воспользуемся таблицей, содержащей готовые результаты для отличия между подачей и обраткой  в 20 градусов. Именно это значение характерно для автономных систем.

Большая скорость потока теплоносителя не должна быть больше 1,5 м/с чтобы не было появления шумов; чаще ориентируются на скорость в 1 м/с.

Скажем, для котла мощностью 20 КВт минимальный внутренний диаметр розлива при скорости потока в 0,8 м/с будет равен 20 мм.

Обратите внимание: внутренний диаметр близок к ДУ (условному проходу) металлической трубы. Пластиковые и металлопластиковые трубы в большинстве случаев маркируются наружным диаметром, который на 6-10 мм больше внутреннего. Так, полипропиленовая труба размером 26 мм имеет внутренний диаметр 20 мм.

Циркуляционный насос

Нам серьёзны два параметра насоса: его производительность и напор. В частном доме при любой разумной протяженности контура достаточно минимального для наиболее недорогих насосов  напора в 2 метра (0,2 кгс/см2): именно это значение перепада снабжает циркуляцию системы отопления многоквартирных домов.

Нужная производительность вычисляется по формуле G=Q/(1,163*Dt).

В ней:

• G - производительность (м3/час).
• Q - мощность контура, в который устанавливается насос (КВт).
• Dt - перепад температур между прямым и обратным трубопроводами в градусах (в автономной системе типично значение Dt=20С).

Для контура, тепловая нагрузка на который образовывает 20 киловатт, при стандартной дельте температур расчетная производительность составит 20/(1,163*20)=0,86 м3/час.

Расширительный  бак

Один из параметров, нуждающихся в расчете для автономной системы - количество расширительного бачка.

Точный расчет основывается на достаточно долгом последовательности параметров:

• типе и Температуре теплоносителя. Коэффициент расширения зависит не только от степени нагрева батарей, но и от того, чем они заполнены: водно-гликолевые смеси увеличиваются посильнее.
• Максимально рабочем давлении в системе.
• Давлении зарядки бачка, зависящем, со своей стороны, от гидростатического давления контура (высоты верхней точки контура над расширительным баком).

Имеется, но, один нюанс, разрешающий очень сильно упростить расчет. В случае если занижение объема бачка приведет в лучшем случае к постоянному срабатыванию предохранительного клапана, а в нехорошем - к разрушению контура, то его избыточный количество ничем не повредит.

Как раз исходя из этого в большинстве случаев берется бак с литражом, равным 1/10 суммарного количества теплоносителя в системе.

Подсказка: дабы определить количество контура, достаточно заполнить его водой и слить ее в мерную посуду.

Заключение

Сохраняем надежду, что приведенные схемы вычислений упростят жизнь читателю и избавят его от многих неприятностей. Как в большинстве случаев, прикрепленное к статье видео предложит его вниманию дополнительную данные.

Удач!