Здраствуйте, уважаемые друзья! В сегодняшней статье я бы хотел рассмотреть расчет потребности в тепле (отоплении) по месяцам года. Эта статья о том, как просчитать годовую потребность тепла, с разбивкой по месяцам, на отопление своего дома, здания и т.д. Хотел бы сразу подчернуть, речь идет именно об отоплении, горячее водоснабжение в расчете не просчитывается. Для расчета нам необходимы исходные данные. В договоре теплоснабжения с энергоснабжающей организацией у вас обязательно указана тепловая нагрузка на отопление: Qотоп., Гкал/ч. Пусть в нашем случае это будет Qгкал = 0,036 Гкал/ч.
Также для расчета потребности теплоэнергии на отопление по году нам необходимы: tвн, температура внутренняя в помещении, °С; tрасч., температура расчетная на отопление, °С. Примем для расчета: tвн = 20 °С, tрасч = -43 °С (для г.Братска). Температура tвн = 20 °С — это стандартная температура для комнат зданий (не угловых), температура расчетную на отопление tрасч в градусах °С принимаем из СниП 23-01-99 «Строительная климатология» для вашего города. Кроме этого, из этого СНиПа нам понадобится среднемесячная температура наружного воздуха tнар.возд для вашего города. В нашем случае tнар.возд = -20,7 °С для г.Братска, январь месяц. Итак, все данные у нас есть, можно производить расчет.
Количество потребности тепла на отопление по месяцу считается следующим образом:
Qмес = Qотоп * (tвн-tнар.возд.)/(tвн-tрасч)*количество часов в месяце.
Давайте рассмотрим на конкретном примере. Возьмем январь, количество потребности в тепле в этом случае будет равняться:
Qмес = 0,036 * (20- (-20,7))/(20- (-43))*744 = 17,3 Гкал
Конечно, если есть теплосчетчик, этот расчет не так и интересен. Ведь в этом случае вы в любом случае платите по показаниям прибора за фактически потребленное тепло. А вот если прибора учета тепловой энергии у вас нет, или он вышел из строя, тогда знание и применение этого расчета вам пригодится. Пригодится для проверки цифр в Гкал на отопление в приложении к договору теплоснабжения. Приложение это обычно называется — плановое количество тепловой энергии на отопление у абонента. Или другой вариант — расчет потребности тепловой энергии на отопление потребителя.
В деревнях и небольших поселках, где на объектах небольшие нагрузки на отопление Qотоп, и нет приборов учета тепла (бывает,что даже нет учета и на источнике теплоснабжения — котельной), количество потребленного тепла на отопление считается именно так, по такой методике. Только для более точного расчета в расчетную формулу вместо СНиПовской среднемесячной температуры подставляется фактическая среднемесячная температура наружного воздуха. Но это для объектов, где нет прибора учета тепла ни у самого потребителя, ни на ЦТП, ни даже на источнике тепла. У меня несколько таких объектов, в деревнях.
В городе обычно, если нет прибора учета, или он временно вышел из строя, количество потребленной теплоэнергии энергоснабжающая организация выставляет по несколько другой методике. Это так называемый балансовый, или «котловой» метод. Но это уже другая тема.
Мой расчет потребности тепла на отопление по году, с разбивкой по месяцам, который я делал для одного своего объекта можно скачать здесь:
Буду рад комментариям к статье
Расход тепловой энергии на отопление
Система отопления вашего дома должна быть собрана грамотно. Только так можно гарантировать эффективное ее функционирование, экономию топлива, высокую теплоотдачу и бесшумность работы. Все четыре качества определяют степень комфортного проживания зимой внутри дома. Поэтому расчет тепла - это необходимая процедура.
Чтобы правильно провести расчет, нужны знания формул и различных коэффициентов, которые основываются на состоянии дома в целом.
Что нужно для расчета?
Так называемый тепловой расчет проводится в несколько этапов:
- Сначала необходимо определить тепловые потери самого здания. Обычно теплопотери рассчитываются для помещений, у которых есть хотя бы одна внешняя стена. Этот показатель поможет определить мощность отопительного котла и радиаторов.
- Затем определяется температурный режим. Здесь надо учитывать взаимосвязь трех позиций, а точнее, трех температур - котла, радиаторов и воздуха в помещении. Оптимальный вариант в той же последовательности - 75С-65С-20С. Он является основой европейского стандарта EN 442.
- С учетом теплопотерь помещения определяется мощность отопительных батарей.
- Следующий этап - гидравлический расчет. Именно он позволит точно определить все метрические характеристики элементов системы отопления - диаметр труб, фитингов, запорной арматуры и прочее. Плюс на основе расчета будет выбран расширительный бак и циркуляционный насос.
- Рассчитывается мощность отопительного котла.
- И последний этап - это определение общего объема отопительной системы. То есть, сколько теплоносителя понадобится, чтобы заполнить ее. Кстати, объем расширительного бачка тоже будет определяться исходя из этого показателя. Добавим, что объем отопления поможет узнать, хватит ли объема (количества литров) расширительного бака, который встроен в отопительный котел, или придется приобретать дополнительную емкость.
Кстати, по поводу тепловых потерь. Существуют определенные нормы, которые выставлены специалистами в качестве стандарта. Этот показатель, а, точнее, соотношение, определяет будущую эффективную работу всей отопительной системы в целом. Это соотношение равно - 50/150 Вт/м². То есть здесь используется соотношение мощности системы и отапливаемой площади помещения.
Тепловой расчет
Нормативы расхода тепловой энергии
Тепловые нагрузки рассчитываются с учетом мощности отопительного агрегата и тепловых потерь здания. Поэтому, чтобы определить мощность проектируемого котла, необходимо теплопотери здания умножить на повышающий коэффициент 1,2. Это своеобразный запас, равный 20%.
Для чего необходим такой коэффициент? С его помощью можно:
- Прогнозировать падение давления газа в магистрали. Ведь зимой потребителей прибавляется, и каждый старается взять топлива больше, чем остальные.
- Варьировать температурный режим внутри помещений дома.
Добавим, что тепловые потери не могут распределяться по всей конструкции здания равномерно. Разность показателей может быть достаточно большой. Вот некоторые примеры:
- Через наружные стены покидает здание до 40% тепла.
- Через полы - до 10%.
- То же самое относится и к крыше.
- Через вентиляционную систему - до 20%.
- Через двери и окна - 10%.
Материалы
Итак, с конструкцией здания разобрались и сделали одно очень важное заключение, что от архитектуры самого дома и места его расположения зависят потери тепла, которые необходимо компенсировать. Но многое также определяется и материалами стен, крыши и пола, а также наличием или отсутствием теплоизоляции. Это немаловажный фактор.
К примеру, определим коэффициенты, снижающие теплопотери, зависящие от оконных конструкций:
- Обычные деревянные окна с обычными стеклами. Для расчета тепловой энергии в данном случае используется коэффициент, равный 1,27. То есть через такой вид остекления происходит утечка тепловой энергии, равной 27% от общего показателя.
- Если установлены пластиковые окна с двухкамерными стеклопакетами, то используется коэффициент 1,0.
- Если установлены пластиковые окна из шестикамернного профиля и с трехкамерным стеклопакетом, то берется коэффициент 0,85.
Идем дальше, разбираясь с окнами. Существует определенная связь площади помещения и площади оконного остекления. Чем больше вторая позиция, тем выше тепловые потери здания. И здесь есть определенное соотношение:
- Если площадь окон по отношению к площади пола имеет всего лишь 10%-ный показатель, то для расчета используется коэффициент 0,8.
- Если соотношение располагается в диапазоне 10-19%, то применяется коэффициент 0,9.
- При 20% - 1,0.
- При 30% -2.
- При 40% - 1,4.
- При 50% - 1,5.
И это только окна. А есть еще влияние материалов, которые использовались в строительстве дома, на тепловые нагрузки. Расположим их в таблице, где стеновые материалы будут располагаться с уменьшением тепловых потерь, а значит, их коэффициент будет также снижаться:
Как видите, разница от используемых материалов существенная. Поэтому еще на стадии проектирования дома необходимо точно определиться с тем, из какого материала он будет возводиться. Конечно, многие застройщики строят дом на основе бюджета, выделенного на строительство. Но при таких раскладках стоит пересмотреть его. Специалисты уверяют, что лучше вложиться первоначально, чтобы впоследствии пожинать плоды экономии от эксплуатации дома. Тем более что система отопления зимой составляет одну из главных статей расхода.
Размеры комнат и этажность здания
Схема системы отопления
Итак, продолжаем разбираться в коэффициентах, влияющих на формулу расчета тепла. Как влияют размеры помещения на тепловые нагрузки?
- Если высота потолков в вашем доме не превышает 2,5 метра, то в расчете учитывается коэффициент 1,0.
- При высоте 3 м уже берется 1,05. Незначительная разница, но она существенно влияет на тепловые потери, если общая площадь дома достаточно велика.
- При 3,5 м - 1,1.
- При 4,5 м -2.
А вот такой показатель, как этажность постройки, влияет на теплопотери помещения по-разному. Здесь необходимо учитывать не только количество этажей, но и место помещения, то есть, на каком этаже оно расположено. К примеру, если это комната на первом этаже, а сам дом имеет три-четыре этажа, то для расчета используется коэффициент 0,82.
При перемещении помещения в верхние этажи повышается и показатель теплопотерь. К тому же придется учитывать чердак - утеплен он или нет.
Как видите, чтобы точно подсчитать тепловые потери здания, необходимо определиться с различными факторами. И их все обязательно надо учитывать. Кстати, нами были рассмотрены не все факторы, снижающие или повышающие тепловые потери. Но сама формула расчета будет в основном зависеть от площади отапливаемого дома и от показателя, который называется удельным значением тепловых потерь. Кстати, в данной формуле оно стандартное и равно 100 Вт/м². Все остальные составляющие формулы - коэффициенты.
Гидравлический расчет
Итак, с теплопотерями определились, мощность отопительного агрегата подобрана, остается лишь определиться с объемом необходимого теплоносителя, а, соответственно, и с размерами, а также материалами используемых труб, радиаторов и запорной арматуры.
В первую очередь определяем объем воды внутри отопительной системы. Для этого потребуются три показателя:
- Общая мощность отопительной системы.
- Разница температур на выходе и входе в отопительный котел.
- Теплоемкость воды. Этот показатель стандартный и равен 4,19 кДж.
Гидравлический расчет системы отопления
Формула такова - первый показатель делим на два последних. Кстати, этот тип расчета может быть использован для любого участка системы отопления. Здесь важно разбить магистраль на части, чтобы в каждой скорость движения теплоносителя была одинаковой. Поэтому специалисты рекомендуют делать разбивку от одной запорной арматуры до другой, от одного радиатора отопления к другому.
Теперь переходим к расчету потерь напора теплоносителя, которые зависят от трения внутри трубной системы. Для этого используются всего две величины, которые в формуле перемножаются между собой. Это длина магистрального участка и удельные потери трения.
А вот потери напора в запорной арматуре рассчитываются совершенно по другой формуле. В ней учитываются такие показатели, как:
- Плотность теплоносителя.
- Его скорость в системе.
- Суммарный показатель всех коэффициентов, которые присутствуют в данном элементе.
Чтобы все три показателя, которые выведены формулами, подходили к стандартным величинам, необходимо правильно подобрать диаметры труб. Для сравнения приведем пример нескольких видов труб, чтобы было понятно, как их диаметр влияет на тепловую отдачу.
- Металлопластиковая труба диаметром 16 мм. Ее тепловая мощность варьируется в диапазоне 2,8-4,5 кВт. Разность показателя зависит от температуры теплоносителя. Но учитывайте, что это диапазон, где установлены минимальный и максимальный показатель.
- Та же труба с диаметром 32 мм. В этом случае мощность варьируется в пределах 13-21 кВт.
- Труба из полипропилена. Диаметр 20 мм - диапазон мощности 4-7 кВт.
- Та же труба диаметром 32 мм - 10-18 кВт.
И последнее - это определение циркуляционного насоса. Чтобы теплоноситель равномерно распределялся по всей отопительной системе, необходимо, чтобы его скорость была не меньше 0,25 м/сек и не больше 1,5 м/сек. При этом давление не должно быть выше 20 МПа. Если скорость теплоносителя будет выше максимально предложенной величины, то трубная система будет работать с шумом. Если скорость будет меньше, то может произойти завоздушивание контура.
Заключение по теме
Для обычных потребителей, неспециалистов, не понимающих нюансов и особенностей теплотехнических расчетов, все, что было описано выше - тема непростая и где-то даже непонятная. И это на самом деле так. Ведь разобраться во всех тонкостях подбора того или иного коэффициента достаточно сложно. Вот почему расчет тепловой энергии, а точнее, расчет ее количества, если такая необходимость возникает, лучше доверить инженеру-теплотехнику. Но и не делать такой расчет нельзя. Вы сами смогли убедиться, что от него зависит достаточно широкий ряд показателей, которые влияют на правильность монтажа отопительной системы.
Грамотно произведенные расчеты отопительной системы для любой постройки – жилого дома, цеха, офиса, магазина и пр., будут гарантией ее стабильной, корректной, надежной и бесшумной эксплуатации. Помимо этого, вы избежите недоразумений с работниками жкх, излишних финансовых затрат и потерь энергии. Рассчитать отопление можно в несколько этапов.
Стадии расчетов
- Для начала нужно узнать тепловые потери здания. Это нужно, чтобы определить мощность котла, а также каждого из радиаторов. Теплопотери рассчитываются для каждого помещения, обладающего внешней стеной.
Обратите внимание! Далее надо будет проверить данные. Полученные цифры разделите на квадратуру комнаты. Таким образом, вы получите удельные тепловые потери (Вт/м²). Как правило – это 50/150 Вт/м². Если полученные данные сильно отличны от указанных, то значит, вы допустили ошибку. Поэтому цена сборки отопительной системы будет слишком высока.
- Далее нужно подобрать температурный режим. Желательно для подсчетов принять такие параметры: 75-65-20° (котел-радиаторы-комната). Подобный режим температур, когда производится расчет тепла, соответствует европейской норме отопления EN 442.
- Затем необходимо выбрать мощность , исходя из данных по теплопотерям в комнатах.
- После этого осуществляется гидравлический расчет – отопление без него не будет эффективным. Он нужен, чтобы определить диаметр труб и технические свойства циркуляционного насоса. Если дом частный, то сечение труб можно выбрать по таблице, которая будет приведена ниже.
- Далее нужно определиться с
- Затем находится объем отопительной системы . Ее вместительность нужно знать, чтобы выбрать расширительный бак либо убедиться, что объема водяного бачка, уже встроенного в теплогенератор, хватит. Получить нужные данные вам поможет любой он-лайн калькулятор.
Тепловой расчет
Чтобы осуществить теплотехнический этап проектирования системы отопления, вам нужны будут исходные данные.
Что нужно для начала работы
- Первым делом вам необходим будет проект постройки. В нем должны быть указаны наружные и внутренние размеры каждой из комнат, а также окон и внешних дверных проемов.
- Далее узнайте данные о расположении строения в отношении сторон света, а также климатическим условиям в вашей местности.
- Соберите информацию о высоте и составе внешних стен.
- Вам надо будет знать и параметры материалов пола (от помещения и до грунта), а также потолка (от помещений до улицы).
После того, как соберете все данные, можете начинать расчет расхода тепла на отопление. В итоге работы, вы соберете информацию, на основе которой сможете осуществить гидравлические подсчеты.
Нужная формула
Расчет тепловых нагрузок на систему должен определять теплопотери и мощность котла. В последнем случае формула расчета отопления такова:
Мк = 1.2 ∙ Тп , где:
- Мк – мощность теплогенератора, в кВт;
- Тп – теплопотери постройки;
- 1.2 – это запас, равный 20%.
Обратите внимание! Данный коэффициент запаса учитывает возможность падения давления в газопроводной системе зимой, помимо этого – непредвиденные тепловые потери. Например, как показывает фото, из-за разбитого окна, плохой теплоизоляции дверей, сильных морозов. Такой запас позволяет и широко регулировать режим температур.
Следует отметить, когда производится подсчет количества тепловой энергии, ее потери по зданию распределяются не равномерно, в среднем, цифры таковы:
- внешние стены теряют около 40% от общей цифры;
- через окна уходит 20%;
- полы отдают примерно 10%;
- сквозь крышу улетучивается 10%;
- 20% уходят через вентиляцию и двери.
Коэффициенты материалов
Далее, методика расчета тепловой энергии на отопление учитывает материалы дома. Они непосредственно влияют на уровень потерь тепла. При подсчетах, чтоб учесть все факторы, применяются такие коэффициенты:
- К1 – вид окон;
- К2 – теплоизоляция стен;
- К3 – означает соотношение по площади окон и полов;
- К4 – минимальный режим температур снаружи;
- К5 – число внешних стен постройки;
- К6 – этажность сооружения;
- К7 – высота комнаты.
Что касается окон, коэффициенты их теплопотерь равны:
- традиционное остекление – 1.27;
- двухкамерные стеклопакеты – 1;
- трехкамерные аналоги – 0.85.
Чем больший объем имеют окна относительно полов, тем большее количество тепла теряет здание.
| Отношение площадей окон и пола | Коэффициент |
| 10% | 0.8 |
| 10/19% | 0,9 |
| 20% | 1 |
| 21/29% | 1.1 |
| 30% | 1.2 |
| 31/39% | 1.3 |
| 40% | 1.4 |
| 50% | 1,5 |
Когда производите расчет потребления тепловой энергии на отопление, учитывайте, что материал стен имеет такие величины коэффициента:
- блоки либо панели из бетона – 1.25/1.5;
- брус или бревна – 1.25;
- кладка в 1.5 кирпича – 1.5;
- кладка в 2.5 кирпича – 1.1;
- пенобетонные блоки – 1.
При отрицательных температурах тепловые утечки также увеличиваются.
- До -10° коэффициент будет равен 0.7.
- От -10° он составит 0.8.
- При -15° нужно оперировать цифрой в 0.9.
- До -20° — 1.
- От -25° величина коэффициента будет 1.1.
- При -30° он составит 1.2.
- До -35° данная величина равняется 1.3.
Когда вы производите расчет тепловой энергии, учитывайте, что ее утери зависимы и от того, сколько наружных стен в здании:
- одна внешняя стена – 1%;
- 2 стенки – 1.2;
- 3 наружных стен – 1.22;
- 4 стенки – 1.33.
Число этажей либо вид помещения, который расположен над жилой комнатой, влияют на коэффициент К6. Когда дом имеет от двух этажей и выше, расчет теплоэнергии на отопление учитывает коэффициент 0.82. Если при этом здание имеет теплый чердак, цифра меняется на 0.91, если данное помещение не утеплено, то на 1.
Высота стен влияет на уровень коэффициента так:
- 2.5 м — 1;
- 3 м — 1.05;
- 3.5 м – 1.1;
- 4 м – 1.15;
- 4.5 м – 1.2.
Помимо всего прочего, методика расчета потребности тепловой энергии на отопление учитывает площадь комнаты — Пк, а также удельное значение тепловых потерь — УДтп.
Конечная формула для необходимого подсчета коэффициента теплопотерь выглядит таким образом:
Тп = УДтп ∙ Пл ∙ К1 ∙ К2 ∙ К3 ∙ К4 ∙ К5 ∙ К6 ∙ К7. При этом УДтп составляет 100 Вт/м².
Пример расчетов
Постройка, для которой мы будем находить нагрузку на отопительную систему, будет иметь следующие параметры.
- Окна с двойными стеклопакетами, т.е. К1 составляет 1.
- Внешние стены – пенобетонные, коэффициент такой же. 3 из них внешние, иными словами К5 составляет 1.22.
- Квадратура окон равна 23% от аналогичного показателя пола — К3 составляет 1.1.
- Снаружи температура -15°, К4 равен 0.9.
- Чердак постройки не утепленный, иными словами К6 будет 1.
- Высота потолков три метра, т.е. К7 составляет 1.05.
- Площадь помещений равна 135 м².
Зная все цифры, подставляем их в формулу:
Пт = 135 ∙ 100 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1.1 ∙ 0,9 ∙ 1.22 ∙ 1 ∙ 1.05 = 17120.565 Вт (17.1206 кВт).
Теперь вы можете своими руками просчитать мощность теплогенератора:
Мк = 1.2 ∙ 17.1206 = 20.54472 кВт.
Гидравлический расчет для обогревательной системы
Этот этап проектирования поможет вам правильно выбрать длину и диаметр труб, а также грамотно сбалансировать отопительную систему при помощи радиаторных клапанов. Этот расчет даст вам возможность подобрать и мощность электрического циркуляционного насоса.
По итогам гидравлических подсчетов нужно узнать такие цифры:
- M — величину расхода воды в системе (кг/с);
- DP — утери напора;
- DP1, DP2… DPn, — теряемый напор, от теплового генератора до каждой батареи.
Расход узнаем по формуле:
M = Q/Cp ∙ DPt
- Q означает общую мощность отопления, берется с учетом тепловых потерь дома.
- Cp – это уровень удельной теплоемкости воды. Чтобы упростить подсчеты, ее можно принять за 4.19 кДж.
- DPt – температурная разница на входе и выходе из котла.
Тем же образом можно рассчитать расходование воды (теплоносителя) на любом участке трубопровода. Участки избирайте так, чтоб скорость жидкости была одинаковой. По данным норматива, разбитие на участки надо осуществлять до редукции или тройника. Далее суммируйте мощность всех батарей, к которым подводится вода через каждый промежуток труб. Затем подставьте величину в озвученную выше формулу. Данные подсчеты нужно произвести для труб перед каждой из батарей.
V = M/P ∙ F
- V – это скорость продвижения теплоносителя (м/с);
- M – расходование воды на участке трубы (кг/с);
- P – ее плотность (1 т/м³);
- F является площадью поперечного сечения труб (м²), находится она по формуле: π ∙ r/2, где буква r означает внутренний диаметр.
DPpтр = R ∙ L,
- R означает удельные потери при трении в трубе (Па/м);
- L является длиной участка (м);
После это посчитайте утери напора на сопротивлениях (арматура, фитинги), формула действий:
Dмс = Σξ ∙ V²/2 ∙ P
- Σξ обозначает сумму коэффициентов местных сопротивлений на данном участке;
- V — скорость воды в системе
- Р – это плотность теплоносителя.
Обратите внимание! Чтобы циркуляционный насос достаточно обеспечивал теплом все батареи, утери напора на длинных ветках системы не должны быть более 20000 Па. Скорость течения теплоносителя должна быть от 0.25 до 1.5 м/с.
Если скорость будет свыше указанного значения, в системе появится шум. Минимальное значение скорости в 0,.25 м/с рекомендовано снип №2.04.05-91, чтобы трубы не завоздушивались.
Чтобы соблюсти все озвученные условия, надо правильно выбрать диаметр труб. Сделать это вы можете по приводимой таблице, где указана суммарная мощность батарей.
| Материал трубы и диаметр | Мощность минимальная (кВт) | Мощность максимальная (кВт) |
| Металлопластик, 16 мм | 2.8 | 4.5 |
| Металлопластик, 20 мм | 5 | 8 |
| Металлопластик, 26 мм | 8 | 13 |
| Металлопластик, 32 мм | 13 | 21 |
| Полипропилен, 20 мм | 4 | 7 |
| Полипропилен, 25 мм | 6 | 11 |
| Полипропилен, 32 мм | 10 | 18 |
| Полипропилен, 40 мм | 16 | 28 |
В конце статьи вы можете просмотреть учебное видео на ее тему.
Метод теплового расчета являет собой определение площади поверхности каждого отдельного отопительного прибора, который отдает в помещение тепло. Расчет тепловой энергии на отопление в данном случае учитывает максимальный уровень температуры теплоносителя, который предназначен для тех отопительных элементов, для которых и проводится теплотехнический расчет системы отопления. То есть, в случае если теплоноситель – вода, то берется средняя ее температура в отопительной системе. При этом учитывается расход теплоносителя. Точно также, в случае если теплоносителем является пар, то расчет тепла на отопление использует значение высшей температуры пара при определенном уровне давления в отопительном приборе.
Методика расчета
Чтобы осуществить расчет теплоэнергии на отопление, необходимо взять показатели теплопотребности отдельного помещения. При этом из данных следует вычесть теплоотдачу теплопровода, который расположен в данном помещении.
Площадь поверхности, отдающей тепло, будет зависеть от нескольких факторов – прежде всего, от типа используемого прибора, от принципа соединения его с трубами и от того, как именно он располагается в помещении. При этом следует отметить, что все эти параметры влияют также на плотность потока тепла, исходящего от прибора.
Расчет отопительных приборов системы отопления – теплоотдачу отопительного прибора Q можно определить по следующей формуле:
Q пр = q пр* A p .
Однако воспользоваться ею можно только в том случае, если известен показатель поверхностной плотности теплового прибора q пр (Вт/м 2).
Отсюда же можно вычислить и расчетную площадь А р. При этом важно понимать, что расчетная площадь любого отопительного прибора не зависит от типа теплоносителя.
А р = Q np /q np ,
в которой Q np – уровень требуемой для определенного помещения теплоотдачи прибора.
Тепловой расчет отопления учитывает, что для определения теплоотдачи прибора для определенного помещения используется формула:
Q пp = Q п - µ тр *Q тр
при этом показатель Q п – это теплопотребность комнаты, Q тр – суммарная теплоотдача всех элементов отопительной системы, расположенной в комнате. Расчет тепловой нагрузки на отопление подразумевает, что сюда относится не только радиатор, но и трубы, которые к нему подведены, и транзитный теплопровод (если есть). В данной формуле µ тр – коэффициент поправки, который предусматривает частичную теплоотдачу системы, рассчитанную на поддержание постоянной температуры в помещении. При этом размер поправки может колебаться в зависимости от того, как именно прокладывались трубы отопительной системы в помещении. В частности – при открытом методе – 0,9; в борозде стены – 0,5; вмурованные в бетонную стену – 1,8.
Расчет необходимой мощности отопления, то есть – суммарная теплоотдача (Q тр - Вт) всех элементов отопительной системы определяется при помощи следующей формулы:
Q тр = µk тр *µ*d н *l*(t г - t в)
В ней k тр – показатель коэффициента теплоотдачи определенного отрезка трубопровода, расположенного в помещении, d н - наружный диаметр трубы, l – длинна отрезка. Показатели t г и t в показывают температуру теплоносителя и воздуха в помещении.
Формула Q тр = q в *l в + q г *l г используется для определения уровня теплоотдачи теплопровода, присутствующего в помещении. Для определения показателей следует обратиться к специальной справочной литературе. В ней можно найти определение тепловой мощности системы отопления – определение теплоотдачи вертикально (q в) и горизонтально (q г) проложенного в помещении теплопровода. Найденные данным показывают теплоотдачу 1м трубы.
Перед тем, как рассчитать гкал на отопление, на протяжении многих лет вычисления, производимые по формуле A p = Q np /q np и измерения теплоотдающих поверхностей отопительной системы, проводились с использованием условной единицы – эквивалентных квадратных метрах. При этом экм был условно равен поверхности прибора отопления с теплоотдачей 435 ккал/ч (506 Вт). Расчет гкал на отопление предполагает, что при этом разность температур теплоносителя и воздуха (t г - t в) в помещении составляла 64,5°С, а относительный расход воды в системе равнялся показателю G отн = l,0.
Расчет тепловых нагрузок на отопление подразумевает, что при этом гладкотрубные и панельные отопительные приборы, которые имели большую теплоотдачу, чем эталонные радиаторы времен СССР, имели площадь экм, которая значительно отличалась от показателя их физической площади. Соответственно, площадь экм менее эффективных отопительных приборов была значительно ниже, чем их площадь физическая.
Впрочем, такой двойственный замер площади приборов отопления в 1984 году было упрощено, и экм отменили. Таким образом, с того момента площадь отопительного прибора измерялась только в м 2 .
После того, как будет просчитана необходимая для помещения площадь отопительного прибора и расчет тепловой мощности системы отопления, можно приступать к подбору необходимого радиатора по каталогу отопительных элементов.
При этом получается, что чаще всего площадь приобретаемого элемента получается несколько больше той, которая была получена путем вычислений. Это довольно легко объяснить – ведь подобная поправка учитывается заранее посредством введения в формулы повышающего коэффициента µ 1 .
Сегодня весьма распространены секционные радиаторы. Их длина напрямую зависит от количества используемых секций. Для того чтобы произвести расчет количества тепла на отопление – то есть, высчитать оптимальное количество секций для определенного помещения, используется формула:
N = (A p /a 1)(µ 4 / µ 3)
В ней а 1 – это площадь одной секции радиатора, выбранного для установки в помещении. Измеряется в м 2 . µ 4 –коэффициент поправки который вносится на способ установки отопительного радиатора. µ 3 – коэффициент поправки, который указывает реальное количество секций в радиаторе (µ 3 - 1,0 при условии, что А р = 2,0 м 2). Для стандартных радиаторов типа М-140 данный параметр определяется по формуле:
µ 3 =0,97+0,06/А р
При тепловых испытаниях используются стандартные радиаторы, состоящие в среднем, из 7-8 секций. То есть, определенный нами расчет расхода тепла на отопление – то есть, коэффициент теплопередачи, является реальным только для радиаторов именно такого размера.
Следует отметить, что при применении радиаторов с меньшим количеством секций наблюдается незначительное увеличение уровня теплоотдачи.
Это связано с тем, что в крайних секциях тепловой поток несколько более активен. Кроме того, открытые торцы радиатора способствуют большей теплоотдаче в воздух помещения. В случае если количество секций больше – наблюдается ослабление тока в крайних секциях. Соответственно, для достижения необходимого уровня теплоотдачи наиболее рациональным является незначительное увеличение длины радиатора за счет добавления секций, что не повлияет на мощность системы отопления.
Для тех радиаторов, площадь одной секции в которых составляет 0,25 м 2 , существует формула для определения коэффициента µ 3:
µ 3 = 0,92 + 0,16 /А р
Но следует учитывать, что крайне редко при использовании данной формулы получается целое число секций. Чаще всего искомое количество оказывается дробным. Расчет нагревательных приборов системы отопления предполагает, что для получения более точного результата допустимо незначительное (не более чем на 5%) снижение коэффициента А р. Такое действие приводит к ограничению уровня отклонения температурного показателя в помещении. Когда произведен расчет тепла на отопление помещения, после получения результата устанавливается радиатор с максимально близким к полученному значению количеством секций.
Расчет мощности отопления по площади предполагает, что определенные условия на установку радиаторов накладывает и архитектура дома.
В частности, если имеется внешняя ниша под окном, то длина радиатора должна быть менее длины ниши – не менее чем на 0,4 м. Такое условие действительно лишь при прямой подводке трубы к радиатору. В случае если применена подводка с уткой, разница длины ниши и радиатора должна составлять минимум 0,6 м. При этом лишние секции следует выделить как отдельный радиатор.
Для отдельных моделей радиаторов формула расчета тепла на отопление – то есть, определения длины, не применяется, поскольку данный параметр заранее определен производителем. Это в полной мере относится к радиаторам типа РСВ или РСГ. Однако нередки случаи, когда для увеличения площади прибора отопления данного типа используется просто параллельная установка двух панелей рядом.
Если панельный радиатор определен как единственный допустимый для данного помещения, то для определения количества необходимых радиаторов используется:
N = A p / a 1 .
При этом площадь радиатора – известный параметр. В случае если будет установлено два параллельных блока радиаторов, показатель А р увеличивают, определяя сниженный коэффициент теплопередачи.
В случае использования конвекторов с кожухом расчет мощности отопления учитывает, что их длина также определяется исключительно существующим модельным рядом. В частности, напольный конвектор «Ритм» представлен в двух моделях с длиной кожуха 1 м и 1,5 м. Настенные конвекторы также могут незначительно отличатся друг от друга.
В случае применения конвектора без кожуха существует формула, помогающая определить количество элементов прибора, после чего можно реализовать расчет мощности системы отопления:
N = A p / (n*a 1)
Здесь n – количество рядов и ярусов элементов, которые и составляют площадь конвектора. При этом a 1 – площадь одной трубы или элемента. При этом при определении расчетной площади конвектора необходимо учитывать не только количество его элементов, но и метод их соединения.
В случае применения в отопительной системе гладкотрубного прибора продолжительность его греющей трубы вычисляется следующим образом:
l = А р *µ 4 / (n*a 1)
µ 4 - это коэффициент поправки, который вносится при наличии декоративного укрытия трубы; n – количество рядов или ярусов греющих труб; а 1 – параметр, характеризующий площадь одного метра горизонтальной трубы при определенном заранее диаметре.
Для получения более точного (а не дробного числа), допускается незначительное (не более чем на 0,1 м 2 или же 5%) снижение показателя А.
Пример №1
Необходимо определить правильное количество секций для радиатора М140-А, который будет установлен в помещении, расположенном на верхнем этаже. При этом стена наружная, под подоконником ниша отсутствует. А расстояние от него до радиатора составляет всего 4 см. Высота помещения 2,7 м. Q n =1410 Вт, а t в =18 °С. Условия подключения радиатора: подсоединения к однотрубному стояку проточно-регулируемого типа (D y 20, кран КРТ с подводкой 0,4 м); разводка отопительной системы верхняя, t г = 105°С, а расход теплоносителя по стояку составляет G ст = 300 кг/ч. Разница температуры теплоносителя подающего стояка и рассматриваемого составляет 2°С.
Определяем средний показатель температуры в радиаторе:
t ср = (105 - 2) - 0,5х1410х1,06х1,02х3,6 / (4,187х300) = 100,8 °С.
Опираясь на полученные данные, вычисляем плотность теплового потока:
t ср = 100,8 - 18 = 82,8 °С
При этом следует отметить, что произошло незначительное изменение уровня расхода воды (360 до 300 кг/ч). Данный параметр практически никак не влияет на q np .
Q пр =650(82,8/70)1+0,3=809Вт/м2.
Далее определяем уровень теплоотдачи горизонтально (1г = 0,8 м) и вертикально (1в = 2,7 - 0,5 = 2,2 м) расположенных труб. Для этого следует воспользоваться формулой Q тр =q в хl в + q г хl г.
Получаем:
Q тр = 93х2,2 + 115х0,8 = 296 Вт.
Рассчитываем площадь требуемого радиатора по формуле A p = Q np /q np и Q пp = Q п - µ тр хQ тр:
А р =(1410-0,9х296)/809=1,41м 2 .
Рассчитываем необходимое количество секций радиатора М140-А, учитывая, что площадь одной секции составляет 0,254 м 2:
м 2 (µ4=1,05, µ 3 = 0,97 + 0,06 / 1,41= 1,01, воспользуемся формулой µ 3 = 0,97 + 0,06 / А р и определяем:
N=(1,41/0,254)х(1,05/1,01)=5,8.
То есть, расчет потребления тепла на отопление показал, что в помещении для достижения максимально комфортной температуры следует установить радиатор, состоящий из 6 секций.
Пример №2
Необходимо определить марку открытого настенного конвектора с кожухом КН-20к «Универсал-20», который устанавливается на однотрубный стояк проточного типа. Кран возле устанавливаемого прибора отсутствует.
Определяет среднюю температуру воды в конвекторе:
tcp = (105 - 2) - 0,5х1410х1,04х1,02х3,6 / (4,187х300) = 100,9 °С.
В конвекторах «Универсал-20» плотность теплового потока равна 357 Вт/м 2 .имеющиеся данные: µt cp =100,9-18=82,9°С, Gnp=300кг/ч. По формуле q пр =q ном (µ t ср /70) 1+n (G пр /360) p пересчитываем данные:
q np = 357(82,9 / 70)1+0,3(300 / 360)0,07 = 439 Вт/м 2 .
Определяем уровень теплоотдачи горизонтальных (1 г -=0,8 м) и вертикальных (l в =2,7 м) труб (с учетом D y 20) используя формулу Q тр = q в хl в +q г хl г. Получаем:
Q тр = 93х2,7 + 115х0,8 = 343 Вт.
Воспользовавшись формулой A p = Q np /q np и Q пp = Q п - µ тр хQ тр, определяем расчетную площадь конвектора:
А р =(1410 - 0,9х343) / 439 = 2,51 м 2 .
То есть, к установке принят конвектор «Универсал-20» длина кожуха которого составляет 0,845 м (модель КН 230-0,918, площадь которой 2,57м 2).
Пример №3
Для системы парового отопления необходимо определить количество и длину чугунных ребристых труб при условии, что установка открытого типа и производится в два яруса. При этом избыточное давление пара составляет 0,02 Мпа.
Дополнительные характеристики: t нac = 104,25 °С, t в =15 °С, Q п = 6500 Вт, Q тр = 350 Вт.
Воспользовавшись формулой µ t н = t нас - t в, определим разность температур:
µ t н = 104,25- 15 = 89,25 °С.
Определяем плотность теплового потока, воспользовавшись известным коэффициентом передачи данного типа труб в случае, когда они устанавливаются параллельно одна над другой - к=5,8 Вт/(м2-°С). Получаем:
q np = k np х µ t н = 5,8-89,25 = 518 Вт/м 2 .
Формула A p = Q np /q np помогает определить необходимую площадь прибора:
А р = (6500 - 0,9х350) / 518 = 11,9м 2 .
Чтоб определить количество необходимых труб, N = A p / (nхa 1). При этом следует воспользоваться такими данными: длина одной тубы – 1,5 м, площадь нагревательной поверхности – 3м 2 .
Вычисляем: N= 11,9/(2х3,0) = 2 шт.
То есть, в каждом ярусе необходимо установить по две трубы длиной 1,5 м. каждая. При этом вычислим общую площадь данного отопительного прибора: А = 3,0х*2х2 = 12,0 м 2 .
Добавить комментарий