Как сделать теплорасчет системы отопления

Формула расчета тепловой энергии на отопление

Эффективность нагревателей

Мощность — это физическое определение скорости передачи или потребления энергии. Она равна отношению количества работы за определённый промежуток времени к этому периоду. Нагревательные устройства характеризуются по расходу электричества в киловаттах.

Для сопоставления энергий различного рода введена формула тепловой мощности: N = Q / Δ t, где:

Для оценки эффективности работы нагревателей используют коэффициент, указывающий на количество израсходованного по назначению тепла — КПД. Определяется показатель делением полезной энергии на затраченную, является безразмерной единицей и выражается в процентах. По отношению к разным частям, составляющим окружающую среду, КПД нагревателя имеет неравные значения. Если оценивать чайник как нагреватель воды, его эффективность составит 90%, а при использовании его в качестве отопителя комнаты коэффициент возрастает до 99%.

Объяснение этому простое: из-за теплообмена с окружением часть температуры рассеивается и теряется. Количество утраченной энергии зависит от проводимости материалов и других факторов. Можно рассчитать теоретически мощность тепловых потерь по формуле P = λ × S Δ T / h. Здесь λ — коэффициент теплопроводности, Вт/(м × К); S — площадь участка теплообмена, м²; Δ T — перепад температур на контролируемой поверхности, град. С; h — толщина изолирующего слоя, м.

Из формулы понятно, что для повышения мощности надо увеличить количество радиаторов отопления и площадь теплоотдачи. Уменьшив же поверхность контакта с внешней средой, минимизируют потери температуры в помещении. Чем массивнее стена здания, тем меньше будет утечка тепла.

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:

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:

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.

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.

Формула расчета

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:

Добавим, что тепловые потери не могут распределяться по всей конструкции здания равномерно. Разность показателей может быть достаточно большой. Вот некоторые примеры:

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:

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:

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:

Вид строительного материала

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?

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.

Необходимость расчета тепловой мощности системы отопления

Потребность в вычислении тепловой энергии, необходимой для обогрева комнат и подсобных помещений, связана с тем, что нужно определить основные характеристики системы в зависимости от индивидуальных особенностей проектируемого объекта, включая:

Расчет необходимой мощности отопления является важным моментом, его результат используют для вычисления параметров отопительного оборудования, которое планируют установить:

Порядок вычислений при расчете потребляемого тепла

Расчет тепловой мощности обогрева помещения

Для правильного выбора нагревателя, предлагаем вам ознакомиться с правилами расчета тепловой мощности, необходимой для вашего конкретного случая применения:

V x ∆T x K = ккал/ч

V — Объем обогреваемого помещения (длина х ширина х высота), м3

∆Т — Разница между ˚t воздуха вне помещения и необходимой ˚t внутри помещения, ˚С

К — Коэффициент тепловых потерь (зависит от типа конструкции и изоляции помещения):

Без теплоизоляции ( К=3,0-4,0 ) — Деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа.

Простая теплоизоляция ( К=2,0-2,9 ) — Здание с одинарной кирпичной кладкой, упрощенная конструкция окон и крыши.

Средняя теплоизоляция ( К=1,0-1,9 ) — Стандартная конструкция. Двойная кирпичная кладка, крыша со стандартной кровлей, небольшое кол-во окон.

Высокая теплоизоляция ( К=0,6-0,9 ) — Кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшое кол-во окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала.

Пример:

Объем помещения: 5 х 16 х 2,5 = 200

К: Рассмотрим вариант со средней теплоизоляцией (1-1,9). Выберите то значение, которое на ваш взгляд, наиболее соответствует вашему помещению. Чем хуже теплоизоляция, тем больший коэффициент нужно выбирать. Например 1,7.

Расчет: 200 х 45 х 1,7 = 15 300 ккал\ч

1 кВт = 860 ккал\ч, соответственно 15 300\860 = 17,8 кВт.

Газовые и дизельные калориферы прямого нагрева, можно использовать только в хорошо проветриваемых помещениях, или на открытых пространствах. Дизельные калориферы непрямого нагрева, можно использовать в закрытых помещениях, при условии отвода сгораемых газов за пределы помещения.

Таблица Мощности для помещений:

Расчет мощности можно сделать с помощью данной схемы (ВЫ можете )

Расчёт мощности тепловой пушки, нагревателя воздуха

Требования к монтажу приборов отопительной системы

Для более эффективного распространения теплоносителя в системе отопления используются специальные циркуляционные насосы, для подогрева помещений — радиаторы, которые разделяются на типы: инфракрасные, конвективно-радиационные, конвективные.

В практике наиболее широко используются последние 2 типа радиаторов, которые обладают оптимальными параметрами.

При расчете необходимого количества секций используют зависимость: необходимо знать количество теплоотдачи в одной секции, потом разделить на 100. И получаем то количество квадратных метров, которое может обогреть секция при высоте потолков 2,4 м, но не больше 2,7 м. В результате мы можем рассчитать нужное количество секций для обогрева помещения.

Как пример приведем следующие соотношения. Если один сегмент радиатора обогревает 2 м 2 при вышеупомянутой высоте, тогда 199 Вт делим на 100, в результате получаем 1.9 м 2. Для комнаты в 200 м 2 необходимо 10 секций в радиаторе. Если комната угловая, присутствует балкон, тогда нужно условно брать на 2 секции больше.

По средним данным на 10% меньше излучает тепла радиатор, который помещенный в нише. Во время монтажа радиаторов системы отопления обязательно учитывать некоторые требования:

Расчеты энергии

В первом случае перед тем, как приобрести котел того или иного вида, необходимо произвести определенный тепловой расчет, исходя из которого можно будет подобрать котел, который будет работать наиболее эффективно, и вы сможете получить бесперебойное горячее водоснабжение и хороший обогрев всего сооружения целиком. Мощность будущей отопительной системы определяется достаточно легко. Она представляет собой сумму тепловых затрат на обогрев всего помещения и на другие нужды подобного рода.

Схема организации системы отопления двухэтажного частного дома.

Далеко не каждый котел сможет подойти, а это значит, что необходимо приобретать котел именно такой мощности, который будет работать даже при самых максимальных нагрузках, и при этом срок эксплуатации подобного оборудования не сократится

Для того чтобы добиться необходимых результатов при выборе, необходимо обращать пристальное внимание на этот аспект. Примерно то же касается и выбора оптимального оборудования для отопления помещения в целом

Правильный расчет тепловой энергии не только позволит приобрести те приборы отопления, которые прослужат долго, но и даст возможность немного сэкономить на покупке, а значит, затраты на отопление помещения тоже могут снизиться.

Что касается получения ТУ и согласования на газификацию объекта, то расчет энергии в данном случае является основополагающим фактором. Подобного рода разрешения необходимо получать тогда, когда в качестве топлива предполагается использование природного газа под котел. Чтобы получить документацию такого рода, нужно предоставить показатели годового расхода топлива и сумму мощности отопительных источников (Гкал/час). Разумеется, что получить такую информацию можно только исходя из проведенного расчета тепловой энергии, а затем можно будет приобрести отопительный прибор, который помимо всего прочего сведет к минимуму затраты на отопление. Использование природного газа в качестве топлива под котел сегодня является одним из наиболее популярных способов на отопление помещения.

Расчет тепловой мощности котла

Тепловая мощность котла или нескольких котлов (работающих совместно) подбирается с учётом всех возможных потерь тепла обогреваемого здания.

Мощность котла (в грубом варианте) состоит из следующих составляющих:

Требуемая тепловая мощность на обогрев здания, помещения котельной и теплопотерь наружных трубопроводов определяется на основании теплового расчёта (расчёт теплопотерь) и является основной для выбора мощности системы отопления.

При обеспечении тепловой тепловой энергией контура приготовления горячей воды следует учесть все факторы влияющие на нормальный режим обеспечения горячей водой потребителей для получения наиболее надёжного, эффективного и экономичного варианта. Это может быть режим водопотребления, конструктивные особенности водонагревателя и котельной установки, требуемые объёмы горячей воды и тд. Например в частном домостроении в связи с малыми объёмами потребления горячей воды часто применяют переменный режим работы котельной установки между отоплением помещений и приготовлением горячей воды. Что позволяет существенно снизить мощность котлов а следовательно и затраты на оборудование и последующую эксплуатацию системы отопления.

При наличии в системе отопления дополнительных контуров их теплопотребление учитывается надбавкой к отопительной мощности в размере максимального значения теплопотребления каждого контура. Тепловая мощность на приготовления горячей воды в зданиях с значительным потреблением горячей воды (бани, сауны, парикмахерские и тд.) обязательно включается как дополнительная тепловая нагрузка.

При выборе тепловой мощности котельной установки с атмосферными горелками следует учитывать сезонные колебания давления газа. При снижении давления газа мощность газового котла резко падает. Желательно при выборе тепловой мощности газового котла учесть полутора кратное превышение паспортной мощности котла. При этом рекомендуют, для предотвращения преждевременного выхода из строя котла постоянно работающего с максимальной тепловой нагрузкой, в любом случае предусматривать при выборе 30% запас.

При применении в системе проточных водонагревателей значительных объёмов приготовления горячей воды мощность котельной установки не может быть меньше мощности потребляемой водонагревателем при максимальном водопотреблении горячей воды. Если мощность требуемая на отопление превышает теплопотребление проточного водонагревателя то достаточно пятидесяти процентной надбавки от мощности требуемой для приготовления горячей воды.

В случае применения котельных установок с переменным режимом обеспечения теплопотребления контура ГВС и отопления (двухконтурный котел) следует учесть что производительность по ГВС установки обычно указывается из расчёта что на приготовление горячей воды используется вся мощность установки. При этом на время приготовления горячей воды отключается требуемое на нужды системы отпления. При незначительном водопотреблении горячей воды этот фактор не сильно сказывается на климатических условиях в отапливаемых помещениях за счёт тепловой инерции конструкций здания. Но при значительных превышениях этого условия лучше предусмотреть как минимум двух кратное превышение мощности установки. Окончательный вариант следует принять при точном тепловом расчёте и подробном анализе особенностей эксплуатации инженерных систем здания.

Пример теплового расчёта

В качестве примера теплового расчёта в наличии есть обычный 1-этажный дом с четырьмя жилыми комнатами, кухня, санузел, «зимний сад» и подсобные помещения.

Фундамент из монолитной железобетонной плиты (20 см), наружные стены — бетон (25 см) со штукатуркой, крыша — перекрытия из деревянных балок, кровля — металлочерепица и минеральная вата (10 см)

Габариты здания. Высота этажа 3 метра. Малое окно фасадной и тыльной части здания 1470*1420 мм, большое окно фасада 2080*1420 мм, входные двери 2000*900 мм, двери тыльной части (выход на террасу) 2000*1400 (700 + 700) мм.

Общая ширина постройки 9.5 м2, длинна 16 м2. Отапливаться будут только жилые комнаты (4 шт.), санузел и кухня. Для точного расчёта теплопотерь на стенах из площади внешних стен нужно вычесть площадь всех окон и дверей — это совсем другой тип материала со своим тепловым сопротивлением

Начинаем с расчёта площадей однородных материалов:

Площадь наружных стен будет равна 51*3-9.22-7.4=136.38 м2. Переходим к расчёту теплопотерь на каждом материале:

А также Q_стена эквивалентно 136.38*40*0.25/0.3=4546. Сумма всех теплопотерь будет составлять 19628.4 Вт. В итоге подсчитаем мощность котла:

Расчёт количества секций радиаторов произведём для одной из комнат. Для всех остальных вычисления аналогичны. Например, угловая комната (слева, нижний угол схемы) площадь 10.4 м2.

Для этой комнаты необходимо 9 секций радиатора отопления с теплоотдачей 180 Вт. Переходим к расчёту количества теплоносителя в системе:

Скорость теплоносителя будет составлять:

В результате полный оборот всего объёма теплоносителя в системе будет эквивалентен 2.87 раза в один час.

Выбор котла, расчет тепловой мощности

Двухтрубная система отопления частного дома с нижней разводкой.

Генератором тепла системы отопления является сам котел. Тип котла будь то электрический, твердотопливный, комбинированный или газовый, в основном зависит от местности проживания, а именно от того, какой вид топлива более распространен в местности.

Что касается твердотопливных котлов, то у них есть один существенный недостаток. При общедоступности твердого топлива, данный котел необходимо протапливать не менее 2-3 раз в сутки. Теплоотдача у твердотопливных котлов имеет циклический вид, на протяжении суток температура в отапливаемом помещении меняется в среднем от 3°С до 5°С. Если приходится покупать твердотопливный котел по причине отсутствия более дешевых видов топлива, есть 2 метода уменьшить недостатки этого генератора тепла.

Можно сократить число топок до 2-х при помощи большей закладки топлива или использования теплового аккумулятора емкостью не менее 5 м 3. Его нужно соединить с системой отопления. Использование электрических котлов не слишком популярно, причиной этому является: высокая стоимость электроэнергии, проблемы с оформлением документации на используемые мощности. Если индивидуальный дом газифицирован, то достойной основой для отопления может стать газ. Это будет самым лучшим вариантом, главное преимущество это простота в эксплуатации, не нужно запасаться дровами, углем, высокий уровень КПД (около 95%).

Схема радиаторов отопления.

В наше время очень важными критериями в отопительной технике является безопасность эксплуатируемой техники. Еще до недавнего времени, для отопительного газового оборудования необходимо было иметь отдельное хорошо проветриваемое помещение. Теперь же, нужно иметь отдельное помещение только для систем с открытой камерой горения. От мощности выбранного котла напрямую зависит эффективность работы системы отопления. Малая мощность не даст нужной, комфортной температуры в холодные дни отопительного периода. А избыточная мощность приведет к перерасходу топлива.

Главными параметрами руководствуются, когда проводят расчет системы отопления, ими являются:

Что касается расчета мощности котла (W кот), он рассчитывается по формуле:

Расчет мощности радиаторов отопления.

Очень часто при проведении расчетов, для простоты применяется значение W уд, которое приравнивается единице. Учитывая это, выбирают мощность котла по расчету 10 кВт/100 м 2 помещения.

Для примера приведем следующий расчет системы отопления:

По площади индивидуального дома зависит типаж системы отопления и его развилок. Т. е. при расчете системы отопления площадью до 100 м2 используется естественная циркуляция теплоносителя, большая площадь помещений требует уже использования насосов циркуляции. Когда проводят расчет системы топления, как правило, циркуляционные насосы устанавливают в обратную линию. Это делается для того, чтобы продлить срок службы деталей насосов, тем самым исключив непосредственный контакт с горячей водой.

По техническим требованиям отопительных систем циркуляционные насосы должны работать постоянно, иметь бесшумную работу, экономное энергопотребление, надежность. При использовании современных тепловых генераторов на газе, используются встроенные в корпус циркуляционные насосы.

Факторы

Для помещения

При расчетах учитываются:

Чем объемнее помещение, тем больше тепла нужно для поддержания постоянной температуры в нем.

Примерно одинаковая высота потолков (около 2,5 метров) в большинстве домов поздней советской постройки породила упрощенную систему расчета — по площади помещения.

Для прибора

Здесь действует три фактора:

Оребрение увеличивает поверхность теплообмена с воздухом.

Другие способы определения количества тепла

Добавим, что также существуют и другие способы, при помощи которых можно рассчитать объем тепла, которое поступает в систему отопления. В данном случае формула не только несколько отличается от приведенных ниже, но и имеет несколько вариаций.

Что же касается значений переменных, то они здесь те же, что и в предыдущем пункте данной статьи. На основании всего этого можно сделать уверенный вывод, что рассчитать тепло на отопление вполне можно своим силами. Однако при этом не стоит забывать о консультации со специализированными организациями, которые ответственны за обеспечение жилья теплом, так как их методы и принципы произведения расчетов могут отличаться, причем существенно, а процедура может состоять из другого комплекса мер.

Если же вы намереваетесь обустроить систему «теплого пола», то подготовьтесь к тому, что процесс расчета будет более сложным, поскольку здесь учитываются не только особенности контура отопления, но и характеристик электрической сети, которая, собственно, и будет подогревать пол. Более того, организации, которые занимаются установкой подобного рода оборудования, также будут другими.

Если же говорить более простым языком, то один киловатт – это 850 килокалорий. Данный вариант расчета более просто, чем приведенные выше, так как определить значение в гигакалориях можно за несколько секунд, поскольку Гкал, как уже отмечалось ранее, это миллион калорий.

В таких случаях необходимо помнить, что коэффициент, благодаря которому килокалории будут переведены в киловатты, равен 850. Если же говорить более простым языком, то один киловатт – это 850 килокалорий. Данный вариант расчета более просто, чем приведенные выше, так как определить значение в гигакалориях можно за несколько секунд, поскольку Гкал, как уже отмечалось ранее, это миллион калорий.

Дабы избежать возможных ошибок, не стоит забывать и о том, что практически все современные тепловые счетчики работают с некоторой погрешностью, пусть и в пределах допустимого. Такую погрешность также можно рассчитать собственноручно, для чего необходимо использовать следующую формулу:

Традиционно, теперь выясняем, что же обозначает каждое из этих переменных значений.

1. V1 – это расход рабочей жидкости в трубопроводе подачи.

2. V2 – аналогичный показатель, но уже в трубопроводе «обратки».

3. 100 – это число, посредством которого значение переводится в проценты.

4. Наконец, Е – это погрешность учетного устройства.

Согласно эксплуатационным требованиям и нормам, предельно допустимая погрешность не должна превышать 2 процентов, хотя в большинстве счетчиков она составляет где-то 1 процент.

В итоге отметим, что правильно произведенный расчет Гкал на отопление позволяет значительно сэкономить средства, затрачиваемые на обогрев помещения. На первый взгляд, процедура эта достаточно сложна, но – и вы в этом убедились лично – при наличии хорошей инструкции ничего трудного в ней нет.

На этом все. Также советуем посмотреть приведенный ниже тематический видеоматериал. Удачи в работе и, по традиции, теплых вам зим!

Видео – Как рассчитать отопление в частном доме

Пример расчета тепловой мощности

Возьмем некое помещение 80 м2 с высотой потолков 2,5 м и посчитаем, какой мощности котел нам потребуется для его отопления.

Вначале высчитываем кубатуру: 80 х 2,5 = 200 м3. Дом у нас утеплен, но недостаточно – коэффициент рассеивания 1,2.

Подставляем в формулу мощности тепловых потерь цифры и перемножаем:

200 х 62 х 1,2 = 14880 ккал/ч.

Полученные килокалории переводим в киловатты, пользуясь конвертером:

Можем посчитать теплопотери в Вт на каждый м2 стен и потолка. Высота потолков известна 2,5 м. Дом 80 м2 – это может быть 8 х 10 м.

Умножаем периметр дома на высоту стен:

Эти данные могут стать основой для расчёта требуемой толщины утеплителя на стены.

Приведем другой пример расчета, он в некоторых моментах сложнее, но более точный.

Формула:

Q = S x (дельта)T / R:

Итак, чтобы найти «Q» того же дома, что и в примере выше, подсчитаем площадь его поверхностей «S» (пол и окна считать не будем).

Ищем «R» по таблице тепловых сопротивлений или по формуле. Формула для расчета по коэффициенту теплопроводности такая:

R= H/ К.Т. (Н – толщина материала в метрах, К.Т. – коэффициент теплопроводности).

В этом случае, дом у нас имеет стены в два кирпича обшитые пенопластом толщиной 10 см. Потолок засыпан опилками толщиной 30 см.

Из таблицы коэффициентов теплопроводности (измеряется Вт / (м2 х К) Ватт делёный на произведение метра квадратного на Кельвин). Находим значения для каждого материала, они будут:

Теперь можем приступить к расчету теплопотерь «Q»:

Можно обратить внимание, насколько большая разница получилась в первом и втором случае, хотя объём домов и температура за окном в первом и втором случае были совершенно одинаковыми.

Всё дело в степени утомлённости домов (хотя, конечно, данные могли быть и иными, если бы мы рассчитывали пол и окна).

Что такое тепловой расчет

Если говорить просто, тепловой расчёт помогает точно узнать, сколько тепла хранит и теряет здание, и сколько энергии должно вырабатывать отопление, чтобы поддерживать в жилье комфортные условия.

Оценивая теплопотери и степень теплоснабжения, учитываются следующие факторы:

Могут учитываться и другие условия и особенности, например, для производственных объектов считаются рабочие и выходные дни, мощность и тип вентиляции, ориентация жилья по сторонам света и др.

13 Тепловой расчет

10. Тепловой расчет.

Конструкция ИМС должна быть такой, чтобы теплота, выделяющаяся при ее функционировании, не приводила в наиболее неблагоприятных условиях эксплуатации к отказам элементов в результате перегрева. К основным тепловыделяющим элементам следует отнести, прежде всего, резисторы, активные элементы и компоненты. Мощности, рассеиваемые конденсаторами и индуктивностями, невелики. Пленочная коммутация ИМС, благодаря малому электрическому сопротивлению и высокой теплопроводности металлических пленок, способствует отводу теплоты от наиболее нагретых элементов и выравниванию температуры платы ГИС и кристалла полупроводниковой ИМС.

Рис. 10.1. Вариант крепления платы на корпус.

Тепловой расчёт резисторов.

Тепловое сопротивление резистора вычислим по формуле (10.1)

п = 0.03 [Вт/см °С] — коэффициент теплопроводности материала подложки;

δп = 0.06 см – толщина платы.

Рассчитаем температуру пленочных резисторов по формуле

PR – мощность, выделяемая на резисторе;

SR – площадь, занимаемая резистором на плате;

P0 – суммарная мощность, выделяемая всеми компонентами микросхемы;

PR = 0.43 мВт – мощность выделяемая на резисторе;

SR = 0.426мм2 – площадь занимаемая резистором;

P0 = 24.82 мВт – мощность выделяемая всеми компонентами платы;

Sn = 80 мм2 – площадь платы;

RT = 2 см2∙°С/Вт – тепловое сопротивление резистора;

Токр.ср = 40С – максимальная температура окружающей среды;

T = 125С = максимально допустимая температура пленочных резисторов.

TR=(0.43∙10-3∙200)/0.426+(24.82∙10-3∙200)/80+40=40.26 С studfiles.net

Вариант 2

Теперь проведем расчет платежей в тех условиях, когда дом оснащен общим учетным прибором на отопление, а также индивидуальными счетчиками снабжена часть квартир. Как и в предыдущем случае, подсчет будет проводиться по двум позициям (тепловые энергозатраты на жилье и ОДН).

Нам понадобится формула №1 и №2 (правила начислений согласно показаниям контроллера или с учетом нормативов потребления тепла для жилых помещений в гкал). Вычисления будут проводиться относительно площади жилого дома и квартиры из предыдущего варианта.

Расчет 1

Формула №1: 1,3 х 1 400 = 1820 руб., где:

Формула №2: 0,025 х 70 х 1 400 = 2 450 руб., где:

Как становится понятно, при таком варианте сумма платежа будет зависеть от наличия устройства учета в вашей квартире.

Далее высчитываем вторую составляющую нашего платежа (ОДН) по двум формулам – №13 (объем услуги) и №10 (стоимость отопления).

Расчет 2

Формула №13: (300 – 12 – 7 000 х 0,025 – 9 – 30) х 75 / 8 000 = 1,425 гкал, где:

Обратите внимание, что данный вариант включает только реальные объемы потребляемой энергии и если ваш дом снабжен централизованной подачей горячей воды, то объем тепла, затраченного на нужды горячего водоснабжения, не учитывается. Это же касается и нежилых помещений: если они отсутствуют в доме, то и в расчет включены не будут

Далее следует расчет платежа за отопление путем умножения объема тепла на тариф по формуле №10: 1,425 х 1 400 = 1995 руб., где:

В результате проведенных подсчетов мы выяснили, что полная оплата за отопление составит:

Общие принципы выполнения расчетов гкал

Расчет квт для отопления подразумевает выполнение специальных вычислений, порядок которых регламентирован особыми нормативными актами. Ответственность за них лежит на коммунальных организациях, которые способны помочь при выполнении данной работы и дать ответ касательно того, как рассчитать гкал на отопление и расшифровка гкал.

Безусловно, подобная проблема будет полностью исключена в случае наличия в жилом помещении счетчика на горячую воду, так как именно в этом приборе имеются уже заранее выставленные показания, отображающие полученное тепло. Умножив эти результаты на установленный тариф, модно получить конечный параметр расходуемого тепла.

Расчет для прибора

Все просто: количество секций умножается на тепловой поток от одной секции. Этот параметр обычно можно найти на сайте производителя.

Если вас привлекла необычно низкая цена радиаторов неизвестного производителя — тоже не беда. В этом случае можно ориентироваться на следующие усредненные значения:

На фото — алюминиевый радиатор, рекордсмен по теплоотдаче на одну секцию.

Если вы выбрали конвектор или панельный радиатор, единственным источником информации для вас могут стать данные производителя.

Данные для панельных радиаторов Керми с сайта производителя.

Выполняя расчет тепловой мощности радиатора своими руками, учтите одну тонкость: производители обычно приводят данные для перепада температур между водой в батарее и воздухом в отапливаемом помещении в 70С. Она достигается, например, при комнатной температуре +20 и температуре радиатора +90.

Уменьшение дельты ведет к пропорциональному уменьшению тепловой мощности; так, при температурах теплоносителя и воздуха 60 и 25С соответственно мощность прибора уменьшится ровно вдвое.

температурный график отопления. Большую часть отопительного сезона поступающая в батареи смесь (темно-синяя линия на графике) холоднее 90С.

Давайте обратимся к нашему примеру и выясним, сколько чугунных секций может обеспечить тепловую мощность в 6,6 КВт в идеальных условиях — при нагретом до 90С теплоносителе и комнатной температуре в +20. 6600/160=41 (с округлением) секция. Очевидно, что батареи такого размера придется разнести как минимум по двум стоякам.

При большом количестве секций используйте диагональное двухстороннее подключение к подводке. Тогда батарея будет равномерно прогрета по всей длине.

Особый случай

Трубчатый стальной радиатор, или регистр.

Для одной секции (одной горизонтальной трубы) она вычисляется по формуле Q=Pi*D*L*K*Dt.

При расчете мощности многосекционного регистра первая снизу секция рассчитывается по этой формуле, а для последующих, поскольку они будут находиться в восходящем теплом потоке (что влияет на Dt), результат умножается на 0,9.

Четырехсекционный регистр. Верхние секции попадают в восходящий теплый поток от нижней.

Приведу пример расчета. Одна секция диаметром 108 мм и длиной 3 метра при комнатной температуре +25 и температуре теплоносителя +70 будет отдавать 3,14*0,108*3*11,63*(70-25)=532 ватта. Четырехсекционный регистр из таких же секций отдаст 523+(532*0,9*3)=1968 ватт.

Тепловой расчёт отопления

Классический тепловой расчёт отопительной системы являет собой сводный технический документ, который включает в себя обязательные поэтапные стандартные методы вычислений.

Но перед изучением этих подсчётов основных параметров нужно определиться с понятием самой системы отопления.

Расчеты и грамотное проектирование контуров автономного отопления необходимы для подбора оборудования, способного отапливать дом определенной площади
Расчеты производятся с ориентиром на самых холодный месяц в году, т.е. на период максимальной нагрузки системы
В расчетах учитываются потери, происходящие через оконные и дверные проемы, а также через связанную с улицей вентиляционную систему
Обязательно учитываются теплотехнические характеристики строительных конструкций, одной из задач которых является сохранение тепла
Независимая отопительная система частного дома должна справляться с нагревом воздуха, поступающего через форточки в период проветривания и через открытые двери
Котел независимой отопительной системы должен справляться с восполнением потерь тепла. Его мощность должна позволять поддерживать в доме температуру +20º С
После определения оптимального котла по мощности выбирают наиболее подходящий агрегат по КПД и эксплуатационным расходам

Цель проведения расчетов для отопления

Специфика выполнения расчетов отопления

Учет теплопотерь через проемы

Учет теплоизоляции конструкций

Расход тепла на нагрев поступающего воздуха

Правила подбора котла для отопления

Производительность оборудования

Отопительный контур принудительного типа

Система отопления характеризуется принудительной подачей и непроизвольным отводом тепла в помещении. Основные задачи расчёта и проектирования системы отопления:

При постройке системы отопления необходимо первоначально произвести сбор разнообразных данных о помещении/здании, где будет использоваться система отопления. После выполнить расчёт тепловых параметров системы, проанализировать результаты арифметических операций. На основе полученных данных подобрать компоненты системы отопления с последующей закупкой, установкой и вводом в эксплуатацию.

Отопление — это многокомпонентная система обеспечения утверждённого температурного режима в помещении/здании. Являет собой обособленную часть комплекса коммуникаций современного жилищного помещения

Примечательно, что указанная методика теплового расчёта позволяет достаточно точно вычислить большое количество величин, которые конкретно описывают будущую систему отопления. В результате теплового расчёта в наличии будет следующая информация:

Тепловой расчёт — это не теоретические наброски, а вполне точные и обоснованные итоги, которые рекомендуется использовать на практике при подборе компонентов системы отопления.

Что нужно для расчета

Так называемый тепловой расчет проводится в несколько этапов:

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.

Расчёт теплопотерь в доме

Согласно второму началу термодинамики (школьная физика) не существует самопроизвольной передачи энергии от менее нагретых к более нагретым мини- или макрообъектам. Частным случаем этого закона является «стремление» создания температурного равновесия между двумя термодинамическими системами.

Однозначно можно сказать, что температура окружающей среды зависит от широты на которой расположен частный дом. А разница температур влияет на количество утечек тепла от здания

Под теплопотерями подразумевают непроизвольный выход тепла (энергии) от некоторого объекта (дома, квартиры). Для обычной квартиры этот процесс не так «заметен» в сравнении с частным домом, поскольку квартира находиться внутри здания и «соседствует» с другими квартирами. В частном доме через внешние стены, пол, крышу, окна и двери в той или иной степени «уходит» тепло.

Зная величину теплопотерь для самых неблагоприятных погодных условий и характеристику этих условий, можно с высокой точностью вычислить мощность системы отопления.

Итак, объём утечек тепла от здания вычисляется по следующей формуле:

где Qi — объём теплопотерь от однородного вида оболочки здания. Каждая составляющая формулы рассчитывается по формуле:

Q=S*∆T/R

где Q – тепловые утечки (Ватты), S – площадь конкретного типа конструкции (м2), ∆T – разница температур воздуха окружающей среды и внутри помещения (°C), R – тепловое сопротивление определённого типа конструкции (м2*°C/Вт).

Саму величину теплового сопротивления для реально существующих материалов рекомендуется брать из вспомогательных таблиц. Кроме того, тепловое сопротивление можно получить с помощью следующего соотношения:

где R – тепловое сопротивление ((м2*К)/Вт), k – коэффициент теплопроводности материала (Вт/(м2*К)), d – толщина этого материала (м).

В старых домах с отсыревшей кровельной конструкцией утечки тепла происходят через верхнюю часть постройки, а именно через крышу и чердак. Если утеплить чердачное пространство и крышу, то общие потери тепла от дома можно значительно уменьшить

В доме существуют ещё несколько видов тепловых потерь через щели в конструкциях, систему вентиляции, кухонную вытяжку, открывания окон и дверей. Но учитывать их объём не имеет смысла, поскольку они составляют не более 5% от общего числа основных утечек тепла.

Частые ошибки при расчете

Схема монтажа радиаторов отопления.

Одной из главных ошибок, которая встречается при проведении расчета отопительной системы, это неправильный расчет мощности.

Расчет системы отопления нужно проводить по объему помещения. Многие этим пренебрегают и рассчитывают по площади. Нужно ведь проводить расчет не площади, а объема. Для этого используются специальные формулы, согласно техническим параметрам здания. Если была допущена критическая ошибка, то система будет работать плохо и неэффективно.

Тепловой генератор (котел) будет работать постоянно, будут горячими радиаторы, в отапливаемом помещении будет прохладно. В этом случае необходимо сделать расчет системы повторно, но уже по правильным параметрам.

Сделать полное описание всех параметров сейчас невозможно, потому что отопительную систему сначала нужно правильно рассчитать, только после этого проводится нужный материал. Минимальная оплошность в расчете может привести к плохим последствиям.

После монтажа системы отопления, ее работа проверяется по специальной формуле

Проводят анализ по одной схеме, берутся во внимание материалы дверей окон, составляющие стен, перегородок и т. д

Специально для расчетов отопительных систем и отопительных приборов есть нормативные документы, такие как ГОСТ и СНИП.

Схема монтажа отопительных приборов.

Очень важным является и то, что все строительные материалы для монтажа системы необходимо выбирать со специалистом, учитывая его рекомендации. Во время выбора материалов нужно соблюдать диаметр труб, тепловую мощность котла, тепловые характеристики радиаторов.

При покупке соединительных изделий, запорной арматуры лучше не экономить, а покупать качественные материалы. Данный вид продукции является одним из слабых в системе, поэтому качественные продукты послужат долго и сделают утечку в том или ином месте. Экономия средств на покупке сантехнических изделий может вывести из строя работу всей отопительной системы.

Рассчитанная и продуманная система индивидуального дома будет эффективной в том случае, если ее элементы, составные части сделаны производителями качественно, поэтому необходимо приобретать товар от хорошо зарекомендовавших компаний. Только в случае, когда сочетаются только качественные продукты, можно смонтировать в доме надежную систему отопления.

Для чего нужен тепловой расчет

Как умудрялись обходиться без тепловых расчётов строители прошлого?

Сохранившиеся купеческие дома показывают, что всё делалось просто с запасом: окна поменьше, стены — потолще. Получалось тепло, но экономически не выгодно.

Теплотехнический расчёт позволяет строить наиболее оптимально. Материалов берётся ни больше — ни меньше, а ровно столько, сколько нужно. Сокращаются габариты строения и расходы на его возведение.

Вычисление точки росы позволяет строить так, чтобы материалы не портились как можно дольше.

Для определения необходимой мощности котла также не обойтись без расчётов. Суммарная мощность его складывается из затрат энергии на обогрев комнат, нагрев горячей воды для хозяйственных нужд, и способности перекрывать теплопотери от вентиляции и кондиционирования. Прибавляется запас мощности, на время пиковых холодов.

При газификации объекта требуется согласование со службами. Рассчитывается годовой расход газа на отопление и общая мощность тепловых источников в гигакалориях.

Нужны расчёты при подборе элементов отопительной системы. Обсчитывается система труб и радиаторов – можно узнать, какова должна быть их протяжённость, площадь поверхности. Учитывается потеря мощности при поворотах трубопровода, на стыках и прохождении арматуры.

Итог всех вычислений

Правильно выполненный расчет потребления тепловой энергии – это залог экономного расхода финансовых средств, затрачиваемых на отопление. Приводя пример среднего значения, можно отметить, что при обогреве жилой постройки площадью в 200 м² в соответствии с вышеописанными формулами вычислений объем тепла будет составлять приблизительно 3 гкал за один месяц

Таким образом, приняв во внимание тот факт, что стандартный отопительный сезон длится полгода, то за шесть месяцев объем расхода будет составлять 18 гкал.

Безусловно, все мероприятия по расчету тепла гораздо удобнее и проще выполнять в частных постройках, нежели в многоквартирных домах с централизованной отопительной системой, где простым оборудованием обойтись не получится. Таким образом, можно сказать, что все расчеты по определению расхода энергии тепла в конкретном помещении вполне могут быть выполнены своими силами (прочитайте также: «Годовой расход тепла на отопление загородного дома «)

Важно лишь, чтобы данные были просчитаны максимально точно, то есть по специально предназначенным для этого математическим формулам, а все процедуры были согласованы с особыми органами, контролирующими проведение подобных мероприятий. Помощь в вычислениях также могут оказать профессиональные мастера, регулярно занимающиеся такой работой и имеющие в наличии различные видеоматериалы, подробно описывающие весь процесс расчетов, а также фото образцов отопительных систем и схемы по их подключению

Источник