Как рассчитывается тепловая нагрузка на систему отопления здания

Тепловая мощность – это нагрузка на систему отопления и горячего водоснабжения здания. Расчет выполняется по формулам СНиП для определения среднего и точного значения.

1

Важность параметра

С помощью показателя тепловой нагрузки можно узнать количество теплоэнергии, необходимой для обогрева конкретного помещения, а также здания в целом. Основной переменной здесь является мощность всего отопительного оборудования, которое планируется использовать в системе. Кроме этого, требуется учитывать потери тепла домом.

Идеальной представляется ситуация, в которой мощность отопительного контура позволяет не только устранить все потери теплоэнергии здания, но и обеспечить комфортные условия проживания. Чтобы правильно рассчитать удельную тепловую нагрузку, требуется учесть все факторы, оказывающие влияние на этот параметр:

  • Тепловая нагрузкаХарактеристики каждого элемента конструкции строения. Система вентиляции существенно влияет на потери теплоэнергии.
  • Размеры здания. Необходимо учитывать как объем всех помещений, так и площадь окон конструкций и наружных стен.
  • Климатическая зона. Показатель максимальной часовой нагрузки зависит от температурных колебаний окружающего воздуха.

Оптимальный режим работы системы обогрева может быть составлен только с учетом этих факторов. Единицей измерения показателя может быть Гкал/час или кВт/час.

Отопление помещений водяным калорифером с вентилятором

Отопление помещений водяным калорифером с вентилятором

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.

Планировка одноэтажного домика

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.

Методика расчета

Для проведения расчета или перерасчета тепловой нагрузки на отопление зданий, уже эксплуатируемых или вновь подключаемых к системе отопления проводят следующие работы:

  1. Сбор исходных данные об объекте.
  2. Проведение энергетического обследования здания.
  3. На основании полученной после обследования информации производится расчет тепловой нагрузки на отопление, ГВС и вентиляцию.
  4. Составление технического отчета.
  5. Согласование отчета в организации, предоставляющей теплоэнергию.
  6. Заключение нового договора или изменение условий старого.

Сбор исходный данных об объекте тепловой нагрузки

Какие данные необходимо собрать или получить:

  1. Договор (его копия) на теплоснабжение со всеми приложениями.
  2. Справка оформленная на фирменном бланке о фактической численности сотрудников (в случае производственного зданий) или жителей (в случае жилого дома).
  3. План БТИ (копия).
  4. Данные по системе отопления: однотрубная или двухтрубная.
  5. Верхний или нижний розлив теплоносителя.

Все эти данные обязательны, т.к. на их основе будет производиться расчет тепловой нагрузки, так же вся информация попадет в итоговый отчет. Исходные данные, кроме того, помогут определиться со сроками и объемами работа. Стоимость же расчета всегда индивидуальна и может зависеть от таких факторов как:

  • площадь отапливаемых помещений;
  • тип системы отопления;
  • наличия горячего водоснабжения и вентиляции.

Энергетическое обследование здания

Энергоаудит подразумевает выезд специалистов непосредственно на объект. Это необходимо для того, чтобы провести полный осмотр системы отопления, проверить качество ее изоляции. Так же во время выезда собираются недостающие данные об объекте, которые невозможно получить кроме как по средствам визуального осмотра. Определяются типы используемых радиаторов отопления, их месторасположение и количество. Рисуется схема и прикладываются фотографии. Обязательно осматриваются подводящие трубы, измеряется их диаметр, определяется материал, из которого они изготовлены, как эти трубы подведены, где расположены стояки и т.п.

В результат такого энергетического обследования (энергоаудита) заказчик получит на руки подробный технический отчет и на основании этого отчета уже и будет проихводиться расчет тепловых нагрузок на отопление здания.

Технический отчет

Технический отчет по расчету тепловой нагрузки должен состоять из следующих разделов:

  1. Исходные данные об объекте.
  2. Схема расположения радиаторов отопления.
  3. Точки вывода ГВС.
  4. Сам расчет.
  5. Заключение по результатам энергоаудита, которое должно включать сравнительную таблицу максимальных текущих тепловых нагрузок и договорных.
  6. Приложения.
    1. Свидетельство членства в СРО энергоаудитора.
    2. Поэтажный план здания.
    3. Экспликация.
    4. Все приложения к договору по энергоснабжению.

После составления, технический отчет обязательно должен быть согласован с теплоснабжающей организацией, после чего вносятся изменения в текущий договор или заключается новый.

2

Выбор метода

Перед началом проведения расчета нагрузки на отопление по укрупненным показателям нужно определиться с рекомендуемыми температурными режимами для жилого строения. Для этого придется обратиться к нормам СанПиН 2.1.2.2645−10. Исходя из данных, указанных в этом нормативном документе, необходимо обеспечить оптимальные температурные режимы работы системы обогрева для каждого помещения.

Используемые сегодня способы выполнения расчетов часовой нагрузки на отопительную систему позволяют получать результаты различной степени точности. В некоторых ситуациях требуется провести сложные вычисления, чтобы минимизировать погрешность.

Если же при проектировании системы отопления оптимизация расходов на энергоноситель не является приоритетной задачей, допускается использование менее точных методик.

Виды схем отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией

Виды схем отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией

Пример простого расчета

Для строения со стандартными параметрами (высотой потолков, размерами комнат и хорошими теплоизоляционными характеристиками) можно применить простое соотношение параметров с поправкой на коэффициент, зависящий от региона.

Предположим, что жилой дом находится в Архангельской области, а его площадь — 170 кв. м. Тепловая нагрузка будет равна 17 * 1,6 = 27,2 кВт/ч.

Подобное определение тепловых нагрузок не учитывает многих важных факторов. Например, конструктивных особенностей строения, температуры, число стен, соотношение площадей стен и оконных проёмов и пр. Поэтому подобные расчеты не подходят для серьёзных проектов системы отопления.

3

Простые способы

Любая методика расчета тепловой нагрузки позволяет подобрать оптимальные параметры системы обогрева. Также этот показатель помогает определиться с необходимостью проведения работ по улучшению теплоизоляции строения. Сегодня применяются две довольно простые методики расчета тепловой нагрузки.

Виды двухтрубной системы отопления для частного дома

Виды двухтрубной системы отопления для частного дома

3.1

В зависимости от площади

Расчет тепловой нагрузки на отоплениеЕсли в строении все помещения имеют стандартные размеры и обладают хорошей теплоизоляцией, можно воспользоваться методом расчета необходимой мощности отопительного оборудования в зависимости от площади. В этом случае на каждые 10 м2 помещения должен производиться 1 кВт тепловой энергии. Затем полученный результат необходимо умножить на поправочный коэффициент климатической зоны.

Это самый простой способ расчета, но он имеет один серьезный недостаток — погрешность очень высока. Во время проведения вычислений учитывается лишь климатический регион. Однако на эффективность работы системы обогрева влияет много факторов. Таким образом, использовать эту методику на практике не рекомендуется.

3.2

Укрупненные вычисления

Применяя методику расчета тепла по укрупненным показателям, погрешность вычислений окажется меньшей. Этот способ сначала часто применялся для определения теплонагрузки в ситуации, когда точные параметры строения были неизвестны. Для определения параметра применяется расчетная формула:

Qот = q0*a*Vн*(tвн — tнро),

где q0 — удельная тепловая характеристика строения;

a — поправочный коэффициент;

Vн — наружный объем строения;

tвн, tнро — значения температуры внутри дома и на улице.

Расчёт тепловых нагрузок по укрупненным показателям

В качестве примера расчета тепловых нагрузок по укрупненным показателям можно выполнить вычисления максимального показателя для отопительной системы здания по наружным стенам 490 м2. Строение двухэтажное с общей площадью в 170 м2 расположено в Санкт-Петербурге.

Сначала необходимо с помощью нормативного документа установить все нужные для расчета вводные данные:

  • Тепловая характеристика здания — 0,49 Вт/м³*С.
  • Уточняющий коэффициент — 1.
  • Оптимальный температурный показатель внутри здания — 22 градуса.

Расчет нагрузки на отопление по укрупненным показателям

Предположив, что минимальная температура в зимний период составит -15 градусов, можно все известные величины подставить в формулу — Q =0.49*1*490 (22+15)= 8,883 кВт. Используя самую простую методику расчета базового показателя тепловой нагрузки, результат оказался бы более высоким — Q =17*1=17 кВт/час. При этом укрупненный метод расчета показателя нагрузки учитывает значительно больше факторов:

  • Оптимальные температурные параметры в помещениях.
  • Общую площадь строения.
  • Температуру воздуха на улице.

Также эта методика позволяет с минимальной погрешностью рассчитать мощность каждого радиатора, установленного в отдельно взятом помещении. Единственным ее недостатком является отсутствие возможности рассчитать теплопотери здания.

Определение мощности котла

Для поддержки разницы температур между окружающей средой и температурой внутри дома необходима автономная система отопления, которая поддерживает нужную температуру в каждой комнате частного дома.

Базисом системы отопления выступают разные виды котлов: жидко- или твердотопливные, электрические или газовые.

Котел — это центральный узел системы отопления, который генерирует тепло. Основной характеристикой котла есть его мощность, а именно скорость преобразования количество теплоты за единицу времени.

Произведя расчеты тепловой нагрузки на отопление получим требуемую номинальную мощность котла.

Для обычной многокомнатной квартиры мощность котла вычисляется через площадь и удельную мощность:

Ркотла=(Sпомещения*Рудельная)/10, где

  • Sпомещения — общая площадь отапливаемого помещения;
  • Руделльная — удельная мощность относительно климатических условий.

Но эта формула не учитывает тепловые потери, которых достаточно в частном доме.

Существует иное соотношение, которое учитывает этот параметр:

Ркотла=(Qпотерь*S)/100, где

  • Ркотла — мощность котла;
  • Qпотерь — потери тепла;
  • S — отапливаемая площадь.

Расчетную мощность котла необходимо увеличить. Запас необходим, если планируется использование котла для подогрева воды для ванной комнаты и кухни.

Котел с баком

В большинстве систем отопления частных домов рекомендуется обязательно использовать расширительный резервуар, в котором будет храниться запас теплоносителя. Каждый частный дом нуждается в горячем водоснабжении

Дабы предусмотреть запас мощности котла в последнюю формулу надо добавить коэффициент запаса К:

Ркотла=(Qпотерь*S*К)/100, где

К — будет равен 1.25,  то есть расчётная мощность котла будет увеличена на 25%.

Таким образом, мощность котла предоставляет возможность поддерживать нормативную температуру воздуха в комнатах здания, а также иметь начальный и дополнительный объём горячей воды в доме.

Скорость теплоносителя

Затем, используя полученные значения расхода теплоносителя, необходимо для каждого участка труб перед радиаторами вычислить скорость движения воды в трубах по формуле:где V – скорость движения теплоносителя, м/с;m – расход теплоносителя через участок трубы, кг/сρ – плотность воды, кг/куб.м. можно принять равной 1000 кг/куб.м.f – площадь поперечного сечения трубы, кв.м. можно посчитать по формуле: π * r2, где r – внутренний диаметр, деленный на 2

Калькулятор скорости теплоносителяm = л/с; труба мм на мм; V = м/с

Формула расчета в Гкал

Расчет тепловой нагрузки на отопление здания в случае отсутствия счетчиков учета тепловой энергии производится по формуле Q = V * (Т1 – Т2) / 1000, где:

  • V – объем волы, которую потребляет система отопления, измеряется тоннами или куб.м.,
  • Т1 – температура горячей воды. Измеряется в С (градусы по Цельсию) и для вычислений берется температура, соответствующая определенному давлению в системе. Показатель этот имеет свое название – энтальпия. Если точно определить температуру нельзя то используют усредненные показатели 60-65 С.
  • Т2 – температура холодной воды. Зачастую ее измерить практически невозможно и в таком случае используют постоянные показатели, которые зависят от региона. К примеру, в одном из регионов, в холодное время года показатель будет равен 5, в теплое – 15.
  • 1 000 – коэффициент для получения результата расчета в Гкал.

Для системы отопления с закрытым контуром тепловая нагрузка (Гкал/час) рассчитывается другим способом: Qот = α * qо * V * (tв – tн.р) * (1 + Kн.р) * 0,000001, где:

  • α – коэффициент, призванный корректировать климатические условия. Берется в расчет, если уличная температура отличается от -30 С;
  • V – объем строения по наружным замерам;
  • – удельный отопительный показатель строения при заданной tн.р = -30 С, измеряется в Ккал/куб.м.*С;
  • – расчетная внутренняя температура в здании;
  • tн.р – расчетная уличная температура для составления проекта системы отопления;
  • Kн.р – коэффициент инфильтрации. Обусловлен соотношением тепловых потерь расчетного здания с инфильтрацией и теплопередачей через внешние конструктивные элементы при уличной температуре, которая задана в рамках составляемого проекта.

Простые вычисления по площади

Вычислить величину батарей отопления для определенного помещения можно, ориентируясь на его площадь. Это самый простой способ – использовать сантехнические нормы, которые предписывают, что тепловой мощности 100 Вт в час нужно для обогрева 1 кв.м. Надо помнить, что этот метод используется для помещений, у которых потолки стандартной высоты (2,5-2,7 метра), а результат получается несколько завышенным. К тому же он не учитывает таких особенностей, как:

  • число окон и тип стеклопакетов на них;
  • количество в комнате наружных стен;
  • толщина стен здания и из какого материала они состоят;
  • тип и толщина использованного утеплителя;
  • диапазон температур в данной климатической зоне.

Тепло, которое для обогрева комнаты должны давать радиаторы: площадь следует умножить на тепловую мощность (100 Вт). К примеру, для комнаты в 18 кв.м требуется такая мощность батареи отопления:

18 кв.м х 100 Вт = 1800 Вт

То есть, в час для обогрева 18-ти квадратных метров необходимо 1,8 кВт мощности. Этот результат надо поделить на количество тепла, которое в час выделяет секция отопительного радиатора. Если данные в его паспорте указывают, что это составляет 170 Вт, то следующий этап вычислений выглядит так:

1800 Вт / 170 Вт = 10,59

Это число надо округлить до целого (обычно округляется в большую сторону) – получится 11. То есть, чтобы в комнате температура в отопительный сезон была оптимальной, необходимо установить радиатор отопления с 11-ю секциями.

Такой метод подходит только для вычисления величины батареи в помещениях с центральным отоплением, где температура теплоносителя не выше 70 градусов Цельсия.

Есть и более простой способ, который можно применять для обычных условий квартир панельных домов. В этом приблизительном расчете учитывается, что для обогрева 1,8 кв.м площади нужна одна секция. Другими словами, площадь помещения надо разделить на 1,8. Например, при площади 25 кв.м необходимо 14 частей:

25 кв.м / 1,8 кв.м = 13,89

Но такой метод расчета неприемлем для радиатора пониженной или повышенной мощности (когда средняя отдача одной секции варьируется в пределах от 120 до 200 Вт).

Расчёт тепловой нагрузки ГВС

котельная на твердом топливе

Общие показатели тепловой нагрузки на оборудованную систему горячего водоснабжения в течение года определяются в соответствии со следующей формулой:

Qyhw = 24 Qhw / 1 + khl = (365 – m) × khl + zht + а × (365 – m – zht) × 55 – twcs /55 – twc

Обозначение

Параметр

khl

Поправочный числовой множитель тепловой потери трубопроводными системами горячего водоснабжения

twc

Температурные показатели холодной воды (стандарт – 5)

m

Количество суток без горячего водоснабжения

zht

Количество суток в течение отопительного сезона при среднесуточных показателях температуры на улице ниже 8°C

а

Поправочный числовой множитель снижения уровня разбора воды в зданиях летом: 0,9 – жилые строения и 1 – здания другого назначения

twcs

Температурные показатели холодной воды летом (для открытых источников водоснабжения поправочный числовой множитель равен 15)

Нужно учитывать, что среднюю почасовую тепловую нагрузку на горячее водоснабжение в зданиях необходимо определять не только для зимнего отопительного сезона, но и для неотопительного периода в летние месяцы. При этом важно помнить, что если в процессе проектирования системы отопления выявлено, что оптимизация расходов на оплату энергоносителя – это не приоритетная задача, то вполне допустимо использовать на практике наименее точные и простые в понимании методики расчётов. 

Читайте так же:

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.

Список нормативно-технической и специальной литературы

Расходы тепла подсчитаны согласно и с учетом требований следующих документов:

  1. Методических указаний по определению расходов топлива, электроэнергии и воды на выработку теплоты отопительными котельными коммунальных теплоэнергетических предприятий (ГУП Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, 2002 г.);
  2. СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»;
  3. Расчет систем центрального отопления (Р.В. Щекин, В.А. Березовский, В.А. Потапов, 1975 г.);
  4. Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» (И.Г. Староверов, 1975 г.);
  5. СП30.13330 СНиП 2.04.-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий».
  6. «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».
  7. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»
  8. СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»
  9. СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»
  10. ГОСТ Р 54853-2011. Здания и сооружения. Метод определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций с помощью тепломера
  11. ГОСТ 26602.1-99 «Блоки оконные и дверные. Методы определения сопротивления теплопередаче»
  12. ГОСТ 23166-99 «Блоки оконные. Общие технические условия»
  13. ГОСТ 30971-2002 «Швы монтажные узлов примыканий оконных блоков к стеновым проемам. Общие технические условия»
  14. Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ “Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации”.
  15. Приказ Минэнерго России от 30.06.2014 N 400 “Об утверждении требований к проведению энергетического обследования и его результатам и правил направления копий энергетического паспорта, составленного по результатам обязательного энергетического обследования”.

Посмотреть другие отчеты по тепловым нагрузкам.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...