Руководство по расчету тепловых нагрузок зданий

Определение часовых и годовых расходов
теплоты на отопление, вентиляцию и
горячее водоснабжение проводится для
жилых и общественных зданий в соответствии
с климатическими данными района
строительства (приложение 1).

Основные расчетные зависимости
для жилых зданий:

1. Определение
   часового расхода тепла на отопление
   отдельного здания производится из
   условия теплового баланса здания:

,
Вт.
(1)

1,1 – коэффициент,
учитывающий дополнительные потери
тепла в местной системе отопления, т.
е. 10% запас на неучтенные потери;

—
потери тепла через наружные ограждения
здания, Вт.

—
расход тепла на вентиляцию (инфильтрацию)
т.е. тепло, затраченное на подогрев
вентиляционного воздуха, Вт.

—
тепловые выделения внутри здания, Вт.

а)
(2)

—
жилая площадь, м².

,
м².

—
норма жилой площади, приходящаяся на
одного человека. В расчетах принимать
;

—
количество жителей;

—
объемный коэффициент здания (зависит
от этажности, года строительства,
материала из которого построено здание),
.

Для
кирпичных зданий старой постройки с
высотой этажа 4м К₂=7÷8
м³/м².
для крупноблочных, крупнопанельных и
кирпичных зданий строительства
1955-1970г.г. вследствие уменьшения высоты
этажа до 2,7-2,8 м коэффициент К₂
уменьшился до 5,2÷6,2
м³/м².
Для зданий более поздней постройки с
большей площадью вспомогательных
помещений квартир коэффициент К₂
возрос до 6,2÷7,3м³/м²
и имеет тенденцию к еще большему
увеличению в связи с дальнейшим улучшением
благоустройством квартир.

—
удельная отопительная характеристика
здания (потери теплоты через наружные
ограждения здания, отнесенные к его
наружному объему и расчетной разности
температур):

(3)

Н – высота здания,
м;

Р
— периметр
пола здания, м²;

S
– площадь пола здания, м²;

–термические
сопротивления теплопередаче стен, окон,
чердака, пола

d
–
степень остекления (для жилых зданий d
– 0,11-0,33)

_ч,_пол
– поправочные коэффициенты на расчетный
перепад температур для верхнего и
нижнего горизонтальных ограждений _ч
= 0,75 ÷
0,9; _пол
= 0,5 ÷ 0,7

Определяем
приведенное сопротивление теплопередаче
R
ограждающих конструкций (окон, стен,
пола, потолка) методом интерполяции из
условий энергосбережения по приложению
2 , для этого в соответствии со СНиП
II-3-79*
находим количество градусо-суток
отопительного периода (ГСОП):

(4)

—
температура воздуха в помещении
;

—
средняя температура отопительного
периода, ^оС.

Z_от
– продолжительность отопительного
периода, сут.

б) расход тепла на
вентиляцию (инфильтрацию)

(5)

—
удельная вентиляционная характеристика
здания;

—
удельный объем воздуха, т.е. кол-во
воздуха, поступающего на 1жилой
площади в 1ч ();

—
удельная объемная теплоемкость воздуха
= 0,35

в)
Внутренние тепловыделения (от людей,
осветительных приборов, электрических,
бытовых приборов, газовых плит).

(6)

—
суммарные удельные тепловыделения,
приходящиеся на 1жилых помещений,;

—
количество
бытового
тепла на
1 м²
площади помещений, имеющих отопительные
приборы;

для
2-х и 3-х комнатных квартир.

1. Определение
   расхода тепла на ГВ зимой

,Вт
(7)

—
количество потребителей;

—
расход горячей воды одним жителем в
сутки отопительного сезона,
.

—
удельная теплоемкость воды = 1,16

—
средняя температура воды в водоразборных
стояках системы горячего водоснабжения
t_г

—
температура холодной воды в водопроводе
t_х

—
коэффициент, зависящий от протяженности
и мощности системы ГВ, при наличии сетей
после ЦТП и изолированных водоразборных
стояках _г;
при изолированных водоразборных стояках_г
.

1. Определение
   расхода тепла на ГВ летом

(8)

и
—
зимняя ()
и летняя (15)
температура воды в водопроводе.

—
коэффициент, учитывающий снижение
летнего расхода тепла на ГВ по отношению
к зимнему расходу; при отсутствии более
конкретных данных
,
за исключением курортных и южных городов,
для которых.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

  03.03.2015772.1 Кб3901.doc

• #
• #
• #
• #

Теплопередача различных материалов

Одним из основных факторов, влияющих на теплопроводность стены, является стройматериал, из которого она возведена. Такая зависимость объясняется его строением. Так, наименьшей теплопроводностью обладают материалы с небольшой плотностью, у которых частицы располагаются достаточно рыхло и имеется большое количество пор и пустот, заполненных воздухом. К ним относятся различные виды древесины, легких пористых бетонов – пено-, газо-, шлакобетоны, а также пустотные силикатные кирпичи.

К материалам с высокой теплопроводностью и низким термическим сопротивлениям относятся различные виды тяжелых бетонов, монолитный силикатный кирпич. Такая особенность объясняется тем, что частицы в них располагаются очень близко друг к другу, без пустот и пор. Это способствует более быстрой передаче тепла в толще стены и большой теплопотере.

Формулы для расчётов и справочные данные

Расчет тепловой нагрузки на отопление предполагает определение тепловых потерь(Тп) и мощности котла (Мк). Последняя рассчитывается по формуле:

Мк=1,2* Тп, где:

• Мк – тепловая производительность системы отопления, кВт;
• Тп – тепловые потери дома;
• 1,2 – коэффициент запаса (составляет 20%).

Двадцатипроцентный коэффициент запаса позволяет учесть возможное падение давления в газопроводе в холодное время года и непредвиденные потери тепла (например, разбитое окно, некачественная теплоизоляция входных дверей или небывалые морозы). Он позволяет застраховаться от ряда неприятностей, а также даёт возможность широкого регулирования режима температур.

Как видно из этой формулы мощность котла напрямую зависит от теплопотерь. Они распределяются по дому не равномерно: на наружные стены приходится порядка 40% от общей величины, на окна – 20%, пол отдаёт 10%, крыша 10%. Оставшиеся 20% улетучиваются через двери, вентиляцию.

Плохо утеплённые стены и пол, холодные чердак, обычное остекление на окнах — всё это приводит к большим потерям тепла, а, следовательно, к увеличению нагрузки на систему отопления

При строительстве дома важно уделить внимание всем элементам, ведь даже непродуманная вентиляция в доме будет выпускать тепло на улицу. Материалы, из которых построен дом, оказывают самое непосредственное влияние на количество потерянного тепла. Поэтому при расчётах нужно проанализировать, из чего состоят и стены, и пол, и всё остальное

Поэтому при расчётах нужно проанализировать, из чего состоят и стены, и пол, и всё остальное

Поэтому при расчётах нужно проанализировать, из чего состоят и стены, и пол, и всё остальное

Материалы, из которых построен дом, оказывают самое непосредственное влияние на количество потерянного тепла. Поэтому при расчётах нужно проанализировать, из чего состоят и стены, и пол, и всё остальное.

В расчётах, чтобы учесть влияние каждого из этих факторов, используются соответствующие коэффициенты:

• К1 – тип окон;
• К2 – изоляция стен;
• К3 – соотношение площади пола и окон;
• К4 – минимальная температура на улице;
• К5 – количество наружных стен дома;
• К6 – этажность;
• К7 – высота помещения.

Для окон коэффициент потерь тепла составляет:

• обычное остекление – 1,27;
• двухкамерный стеклопакет – 1;
• трёхкамерный стеклопакет – 0,85.

Естественно, последний вариант сохранит тепло в доме намного лучше, чем два предыдущие.

Правильно выполненная изоляция стен является залогом не только долгой жизни дома, но и комфортной температуры в комнатах.  В зависимости от материала меняется и величина коэффициента:

• бетонные панели, блоки – 1,25-1,5;
• брёвна, брус – 1,25;
• кирпич (1,5 кирпича) – 1,5;
• кирпич (2,5 кирпича) – 1,1;
• пенобетон с повышенной теплоизоляцией – 1.

Чем больше площадь окон относительно пола, тем больше тепла теряет дом:

Соотношение площади окон к площади пола	Значение коэффициента
10%	0,8
10-19%	0,9
20%	1,0
21-29%	1,1
30%	1,2
31-39%	1,3
40%	1,4
50%	1,5

Температура за окном тоже вносит свои коррективы. При низких показателях теплопотери возрастают:

• До -10С – 0,7;
• -10С – 0,8;
• -15C — 0,90;
• -20C — 1,00;
• -25C — 1,10;
• -30C — 1,20;
• -35C — 1,30.

Теплопотери находятся в зависимости и от того, сколько внешних стен у дома:

• четыре стены – 1,33;%
• три стены – 1,22;
• две стены – 1,2;
• одна стена – 1.

Хорошо, если к нему пристроен гараж, баня или что-то ещё.  А вот если его со всех сторон обдувают ветра, то придётся покупать котёл помощнее.

Количество этажей или тип помещения, которые находится над комнатой определяют коэффициент К6 следующим образом: если над дом имеет два и более этажей, то для расчётов берём значение 0,82, а вот если чердак, то для теплого – 0,91 и 1 для холодного.

Что касается высоты стен, то значения будут такими:

• 4,5 м – 1,2;
• 4,0 м – 1,15;
• 3,5 м – 1,1;
• 3,0 м – 1,05;
• 2,5 м – 1.

Помимо перечисленных коэффициентов также учитываются площадь помещения (Пл) и удельная величина теплопотерь (УДтп).

Итоговая формула для расчёта коэффициента тепловых потерь:

Тп = УДтп * Пл * К1 * К2 * К3 * К4 * К5 * К6 * К7.

Коэффициент УДтп равен 100 Ватт/м2.

4.2. Гидравлический расчет теплопроводов.

Гидравлический расчет теплопроводов,
выполняемый по методу эквивалентных
сопротивлений, сводится к подбору
диаметров подводок, стояков и магистралей,
исходя из условия, что при расчетном
циркуляционном давлении, не превышающем
располагаемое или заданное, к каждому
отопительному прибору должно поступать
расчетное количество теплоты
(теплоносителя), равное тепловой мощности
данного помещения или прибора.

Циркуляционное давление P_Цопределяется по формуле:

,

где Б – коэффициент, равный 0,4

— естественное давление от остывания
воды в отопительных приборах, Па,определяемое по формуле:

,

где Q_i– тепловая
нагрузка отопительного прибораi-го
этажа, Вт;

h_i– высота расположения
центра прибора относительно оси
элеватора, =2,4м ;

Q_СТ– тепловая нагрузка расчетного
стояка, равная сумме тепловых нагрузок
всех приборов, присоединенных к этому
стояку, Вт

Количество воды, циркулирующей по
стояку, определяется по формуле:

Расчет давления в ГЦК.

Па

Па

Расчет
двухтрубного стояка ГЦК.
Номера расчетных участков стояка, их
тепловую нагрузку и длину заносят в
табл. 4.1. Рассчитывают количество воды
G,
кг/ч, на каждом участке. По диаметру
(прил.8) определяют удельные потери P_у,
а затем полные потери давления P
на каждом участке. Общие потери давления
в стояке, равные сумме потерь на каждом
участке, должны быть в пределах (0,1-0,15)
P_ц.

Таблица 10. Гидравлический расчет системы отопления.
№ участка	Нагрузка Q, Вт	Расход воды G,кг/ч	Длина l,м	окончательный расчет
d, мм	Скорость v, м/с	Удельные потери давления Руд, Па/м	Полные потери давления Р,Па
1	2	3		9	10	11	12
1	80468	2768	1	50	0,42	60	60
2	80468	2768,098	13,2	50	0,42	60	792
3	80468	2768,098	0,5	50	0,42	60	30
4	52535	1807,192	4,23	32	0,26	170	719,1
5	42346	1456,713	11,4	32	0,19	120	1368
6	30409	1046,068	4,2	32	0,15	60	252
7	27981	962,5335	4,2	32	0,3	60	252
8	21215	729,81	5,8	25	0,14	120	696
9	14450	497,0865	4	25	0,1	70	280
10	12022	413,5523	5,5	25	0,1	40	220
11	12022	413,5523	2,8	25	0,08	70	196
12	8721	300,0049	2,9	25	0,08	40	116
13	5910	203,3001	2,9	25	0,08	20	58
14	3099	106,5953	2,9	20	29	15	43,5
15	1969	67,72921	0,7	15	0,1	25	17,5
16	1969	67,72921	0,7	15	0,1	25	17,5
17	12022	413,5523	2,7	25	0,3	70	189
18	42346	1456,713	10,5	32	0,19	120	1260
19	80468	2768,098	29,6	50	0,42	60	1776
							8342,6

Расчет
ГЦК считается законченным, если запас
давления, определенного по формуле,
равен 5-10%:

Повышение энергетической эффективности новых и существующих зданий.

1. Уменьшение площади ограждающей конструкции (стены, кровля, фундамент).

2. Оптимизировать форму здания. Наиболее эффективная форма здания сферическая и квадратная.

3. Отсутствие выступающих элементов за тепловой контур здания, таких как: эркер, экседра, балконы, что являющиеся мостиками холода.

4. Уменьшить площадь окон, в совокупности применении энергоэффективных стеклопакеты с заполнением инертными газами.

5. Ориентация дома по сторонам света.

6. Жилые комнаты размещать внутри здания, лестничные марши, гардеробы, бойлерную и технические помещения размещать у ограждающих дом капитальных стен.

7. Утепление кровли по перекрытию.

8. Строительство цокольного этажа как буферное пространство, препятствующее тепло потерям дома через фундамент.

9. Применение элементов умного дома и автоматизации отопления с датчиками наружного воздуха и комнатных термрстатов.

При замене светопрозрачных конструкций на более энергоэффективные следует предусматривать дополнительные мероприятия с целью обеспечения требуемой воздухопроницаемости этих конструкций согласно разделу

Проект отопления загородного дома премиум класса

• Контур отопления на: бассейн, теплый пол, радиаторное и напольное отопление, ГВС, приточную систему вентиляции.
• Два котла с персональными и общим контроллером управления.
• Гидравлическая стрелка.
• Теплообменник приточной вентиляции.
• Покомнатное управление температурой воздуха с сервоприводами.
• Управление температуры теплого пола с сервоприводом
• Полотенцесушители от ГВС
• Бойлер ГВС.

Наиболее сложное проектирование, требующее помимо теплового, еще и гидравлический расчет. Из-за значительной протяженности трасс – наиболее значительная стоимость проектирования отопления в таких объектах.

Тепловые нагрузки

Тепловая нагрузка — количество тепла для восполнения теплопотерь здания (помещения), с учётом использования отопительных приборов в пиковых температурных режимах.

Мощность, совокупность мощностей обогревательных приборов, участвующих в обогреве здания, обеспечивающих комфортную температуру для проживания, ведения хозяйственной деятельности. Мощностей источников тепла должно хватать для поддержания температуры в самые холодные дни отопительного сезона.

Измеряется тепловая нагрузка в Вт, Кал/час, — 1Вт=859,845 Кал/ч. Расчёт — сложный процесс. Самостоятельно, без знаний, навыков выполнить сложно.

От проектирования нагрузки здания зависит внутренний тепловой режим. Ошибки негативно влияют на потребителей теплоэнергии, подключенных к системе. Наверное, каждый в холодные, зимние вечера, укутавшись в теплый плед, жаловался на ТеплоСети с холодными батареями — результат несоответствия с фактическими тепловыми режимами.

Тепловая нагрузка складывается с учётом количества отопительных приборов (радиаторных батарей) для поддержания тепла, с параметрами:

• теплопотеря здания, которая складывается из показателей теплопроводимости стройматериалов коробки, кровли дома;
• при вентилировании (принудительной, естественной);
• водоснабжения горячей водой объекта;
• дополнительные тепловые расходы (сауна, баня, хозяйственно-бытовые нужды).

При одинаковых требованиях к зданию, в разных климатических поясах нагрузка будет отличаться. Влияют: расположение относительно уровня моря, присутствие естественных преград холодных ветров, другие геологические факторы.

Расчет системы воздушного отопления — простая методика

Проектирование воздушного отопления не простая задача. Для ее решения необходимо выяснить ряд факторов, самостоятельное определение которых может быть затруднено. Специалисты компании РСВ могут бесплатно сделать для вас предварительный проект по воздушному отоплению помещения на основе оборудования ГРЕЕРС.

Система воздушного отопления, как и любая другая, не может быть создана наобум. Для обеспечения медицинской нормы температуры и свежего воздуха в помещении потребуется комплект оборудования, выбор которого основывается на точном расчете. Существует несколько методик расчета воздушного отопления, разной степени сложности и точности. Обычная проблема расчетов такого типа состоит в отсутствии учета влияния тонких эффектов, предусмотреть которые не всегда имеется возможность

Поэтому производить самостоятельный расчет, не будучи специалистом в сфере отопления и вентиляции, чревато появлением ошибок или просчетов. Тем не менее, можно выбрать наиболее доступный способ, основанный на выборе мощности системы обогрева.

Формула определения теплопотерь:

Q=S*T/R

Где:

• Q — величина теплопотерь (вт)
• S — площадь всех конструкций здания (помещения)
• T — разница внутренней и внешней температур
• R — тепловое сопротивление ограждающих конструкций

Пример:

Здание площадью 800 м2 (20×40 м), высотой 5 м, имеется 10 окон размером 1,5×2 м. Находим площадь конструкций: 800 + 800 = 1600 м2 (площадь пола и потолка) 1,5 × 2 × 10 = 30 м2 (площадь окон) (20 + 40) × 2 × 5 = 600 м2 (площадь стен). Вычитаем отсюда площадь окон, получаем «чистую» площадь стен 570 м2

В таблицах СНиП находим тепловое сопротивление бетонных стен, перекрытия и пола и окон. Можно определить его самостоятельно по формуле:

Где:

• R — тепловое сопротивление
• D — толщина материала
• K — коэффициент теплопроводности

Для простоты примем толщину стен и пола с потолком одинаковой, равной 20 см. Тогда тепловое сопротивление будет равно 0,2 м / 1,3= 0,15 (м2*К)/Вт Тепловое сопротивление окон выберем из таблиц: R = 0,4 (м2*К)/Вт Разницу температур примем за 20°С (20°С внутри и 0°С снаружи).

Тогда для стен получаем

• 2150 м2 × 20°С / 0,15 = 286666=286 кВт
• Для окон: 30 м2 × 20°С/ 0,4 = 1500=1,5 кВт.
• Суммарные теплопотери: 286 + 1,5 = 297,5 кВт.

Такова величина теплопотерь, которые необходимо компенсировать при помощи воздушного отопления мощностью около 300 кВт

Примечательно, что при использовании утепления пола и стен теплопотери снижаются как минимум на порядок.

Коэффициент однородности

Все приведенные выше расчеты применимы для однородных конструкций. Что на практике встречается довольно редко. Чтобы учесть неоднородности, снижающие сопротивление теплопередаче, вводится поправочный коэффициент теплотехнической однородности – r. Он учитывает изменение сопротивления теплопередаче, вносимые оконными и дверными проемами, внешними углами, неоднородными включениями (например перемычками, балками, армирующими поясами), мостики холода и пр.

Расчет этого коэффициента достаточно сложен, поэтому в упрощенном виде можно воспользоваться примерными значениями из справочной литературы. Например, для кирпичной кладки – 0,9, трехслойных панелей – 0,7.

Для примера – проект одноэтажного дома 100 м²

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

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

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

4 Расчетные тепловые нагрузки школы

Расчет нагрузок на отопление

Расчетную часовую тепловую нагрузку
отопления отдельного здания определяем
по укрупненным показателям:

Q_o=η∙α∙V∙q∙(t_п-t_o)∙(1+K_и.р.)∙10-6
(3.6)

где - поправочный
коэффициент, учитывающий отличие
расчетной температуры наружного воздуха
для проектирования отопленияt_oотt_o= -30 °С, при которой определено
соответствующее значение, принимается
по приложению 3 , α=0,94;

V- объем здания по наружному
обмеру,V=2361 м3;

q_o—
удельная отопительная характеристика
здания приt_o= -30 °, принимаемq_o=0,523
Вт/(м3∙◦С)

t_п— расчетная температура воздуха
в отапливаемом здании, принимаем 16°С

t_о— расчетная температура наружного
воздуха для проектирования отопления
(t_о=-34◦С)

η- КПД котла;

K_и.р — расчетный коэффициент
инфильтрации, обусловленной тепловым
и ветровым напором, т.е. соотношение
тепловых потерь зданием с инфильтрацией
и теплопередачей через наружные
ограждения при температуре наружного
воздуха, расчетной для проектирования
отопления. Рассчитывается по формуле:

K_и.р=10-2∙[2∙g∙L∙(1-(273+t_o)/(273+tн))+ω]1/2
(3.7)

где g- ускорение свободного
падения, м/с2;

L-свободная высота здания,
принимаем равной 5 м;

ω — расчетная для данной местности
скорость ветра в отопительный период,
ω=3м/с

K_и.р=10-2∙[2∙9,81∙5∙(1-(273-34)/(273+16))+3]1/2=0,044

Q_o=0,91∙0,94∙2361∙(16+34)∙(1+0,044)∙0,39
∙10-6=49622,647∙10-6Вт.

Расчет нагрузок на вентиляцию

При отсутствии проекта вентилируемого
здания расчетный расход те плоты на
вентиляцию, Вт [ккал/ ч], определятся по
формуле для укрупненных расчетов:

где V_н —
объем здания по наружному обмеру, м3
;

q_v — удельная
вентиляционная характеристика здания,
Вт/(м 3·°С)
[ккал/(ч·м3·°С)], принимается по
расчету; при отсутствии данных по табл.
6 для общественных зданий ;

t_j, —
средняя температура внутреннего воздуха
вентилируемых помещений здания, 16 °С;

t_о, — расчетная
температура наружного воздуха для
проектирования отопления, -34°С,

Q_в= 2361∙0,09(16+34)=10624,5

Определение количества теплоты на ГВС
Qгвс=1,2∙M∙(a+b)∙(tг-tх)∙cpср/nc, (3.9)

где M – расчетное количество потребителей;

a – норма расхода воды на
горячее водоснабжение при температуре

t_г=
55 С
на одного человека в сутки, кг/(сут×чел);

b – расход горячей воды с
температурой t_г=
55 С,
кг (л) для общественных зданий, отнесенный
к одному жителю района; при отсутствии
более точных данных рекомендуется
принимать b = 25 кг в сутки на одного
человека, кг/(сут×чел);

c_pср=4,19
кДж/(кг×К) – удельная теплоемкость воды
при ее средней температуре t_ср =
(t_г-t_х)/2;

t_х–
температура холодной воды в отопительный
период (при отсутствии данных принимается
равной 5 С);

n_c–
расчетная длительность подачи теплоты
на горячее водоснабжение, с/сут; при
круглосуточной подаче n_c=24×3600=86400
с;

коэффициент 1,2 учитывает
выстывание горячей воды в абонентских
системах горячего водоснабжения.

Q_гвс=1,2∙300∙
(5+25) ∙
(55-5)
∙4,19/86400=26187,5
Вт

Влияние воздушного зазора на теплозащитные характеристики

Теплотехник должен учитывать воздушную прослойку, которая обязательно оставляется для плитного материала утеплителя таких, как минвата и т.п. При их монтаже оставляется зазор, чтобы материал мог проветриваться от образуемого во время эксплуатации конденсата, обычно это расстояние равно 20-40мм. Она не относится к замкнутым пространствам, что требует учитывать нижеописанные моменты:

Слои сооружения, которые находятся между зазором и внешней стеной, когда делается теплотехнические вычисления, этот фактор не принимают во внимание;
На основании постройки со стороны, смотрящей на сторону подвергающуюся вентиляции прослойкой, учитывают коэффициент теплоотдачи.

Теплотехник должен учитывать воздушную прослойку, которая обязательно оставляется для плитного материала утеплителя.

Проведение теплотехнических вычислений может существенно сэкономить бюджет, за счет получения оптимального тепла, используя меньшее количество энергии. Но при этом необходимо учитывать много факторов, разбираться в нормативных документах, лучшим вариантом будет обращения за расчетами к профессионалам.

Теплотехнический расчет.

Приступаем непосредственно к теплотехническому расчету, а именно – нам необходимо подобрать толщину 2-го слоя (утеплителя) исходя из условий места строительства.
В первую очередь – определяем норму тепловой защиты из условий соблюдения санитарных норм.
Согласно формулы 3 из СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” рассчитывается нормативное (или другими словами максимально допустимое) сопротивление теплопередачи, формула выгладит так:

где:
n = 1 – коэффициент, принятый по таблице 6, из СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” для наружной стены (впрочем, в последнем актуализированном СП данный коэффициент упразднили!);

tint = 20°С – оптимальная температура в помещении, из исходных данных;

text = -30°С – температура наиболее холодной пятидневки, значение из исходных данных;

Δtn = 4°С – данный показатель принимается по таблице 5, из СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” он нормирует температурный перепад между температурой воздуха внутри помещения и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (стены);

αint = 8,7 Вт/(м2×°С) – коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по таблице 7 из СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” для наружных стен.

Выполняем расчет:

получили сопротивление теплопередачи из санитарных норм Rreq = 1.437 м2*℃/Вт;

Во вторую очередь, определяем сопротивление теплопередачи из условий энергосбережения.

Определяем градусо-сутки отопительного периода, для этого воспользуемся формулой, согласно пункта 5.3 в СНиП 23-02-2003″Тепловая защита зданий”:

Dd = (tint – tht)zht = (20 + 4,0)*214 = 5136°С×сут

Примечание: градусо-сутки ещё имеют сокращенное обозначение – ГСОП.

Далее, согласно СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” в зависимости от градусо-суток района строительства, рассчитываем нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче по формуле:

Rreq= a*Dd + b = 0,00035 × 5136 + 1,4 = 3,1976м2×°С/Вт,

где: Dd – градусо-сутки отопительного периода в г. Муром,

a и b – коэффициенты, принимаемые по таблице 4, столбец 3, СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” для стен жилого здания.
таким образом, мы получили второе значение сопротивления теплопередачи исходя из энергоэффективности Rreq = 3,198 м2*℃/Вт;

Для дальнейшего расчета стены, мы принимаем наибольшее значение из двух рассчитанных нами показателей Rreq (1,437 и 3,198), и обозначим его как Rтреб = 3,198 м2*℃/Вт;

Определение толщины утеплителя

Для каждого слоя нашей многослойной стены необходимо рассчитать термическое сопротивление по формуле:

где:
δi- толщина слоя, мм;
λi – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя Вт/(м × °С).

Рассчитываем термическое сопротивление для каждого слоя
1 слой (газобетонные блоки): R1 = 0,4/0,29 = 0,116 м2×°С/Вт.
3 слой (облицовочный силикатный кирпич): R3 = 0,12/0,87 = 0,104 м2×°С/Вт.
4 слой (штукатурка): R4 = 0,02/0,87 = 0,023 м2×°С/Вт.

Определение минимально допустимого (требуемого) термического сопротивления теплоизоляционного материала:

где:

Rint = 1/αint = 1/8,7 – сопротивление теплообмену на внутренней поверхности;

Rext = 1/αext = 1/23 – сопротивление теплообмену на наружной поверхности,

αext принимается по таблице 14 для наружных стен;

ΣRi = 0,116 + 0,104 + 0,023 – сумма термических сопротивлений всех слоев стены без слоя утеплителя, определенных с учетом коэффициентов теплопроводности материалов, принятых по графе А или Б (столбцы 8 и 9 таблицы Д1 СП 23-101-2004) в соответствии с влажностными условиями эксплуатации стены, м2·°С/Вт

Толщина утеплителя равна:

где: λут – коэффициент теплопроводности материала утеплителя, Вт/(м·°С).

Определение термического сопротивления стены из условия, что общая толщина утеплителя будет 250 мм:

где: ΣRт,i – сумма термических сопротивлений всех слоев ограждения, в том числе и слоя утеплителя, принятой конструктивной толщины, м2·°С/Вт.

Из полученного результата можно сделать вывод, что

R0 = 3,343м2×°С/Вт > Rтр0 = 3,198м2×°С/Вт → следовательно, толщина утеплителя подобрана правильно.

Вот мы и выполнили теплотехнический расчет стены и нам известны толщины всех слоёв, входящих в её состав. Для того, чтобы долго не разбираться с нормативной документацией и самому считать на калькуляторе все эти сложные формулы, можно воспользоваться калькулятором “Теплотехнический расчет стены”, где Вам достаточно просто выбрать исходные данные, а сам расчет произведется автоматически.

Выводы и полезные видео по теме

Выполнение теплотехнического расчета с помощью онлайн-калькулятора:

Правильный расчет теплотехники:

Грамотный расчет теплотехники позволит оценить эффективность утепления внешних элементов дома, определить мощность необходимого отопительного оборудования.

В результате вы можете сэкономить на покупке отопительных материалов и техники. Лучше заранее узнать, сможет ли техник заниматься отоплением и охлаждением здания, чем покупать все наугад.

Пожалуйста, оставляйте комментарии, задавайте вопросы, размещайте фото по теме статьи в блоке ниже. Расскажите, как расчет теплотехники помог вам выбрать отопительное оборудование необходимой мощности или систему утепления. Ваша информация может быть полезна посетителям сайта.

Источник – https://sovet-ingenera.com/otoplenie/project/teplotexnicheskij-raschet.html

При проектировании систем обогрева всех типов строений нужно провести правильные вычисления, а затем разработать грамотную схему отопительного контура. На этом этапе особое внимание следует уделить расчету тепловой нагрузки на отопление. Для решения поставленной задачи важно использовать комплексный подход и учесть все факторы, влияющие на работу системы.

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:

• Характеристики 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.

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.

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.

В зависимости от площади

Если 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.

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.

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.

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.

Сложная методика

Так как даже при укрупненном расчете погрешность оказывается довольно высокой, приходится использовать более сложный метод определения параметра нагрузки на отопительную систему. Чтобы результаты оказались максимально точными, необходимо учитывать характеристики дома. Среди них важнейшей является сопротивление теплопередачи ® материалов, использовавшихся для изготовления каждого элемента здания — пол, стены, а также потолок.

Эта величина находится в обратной зависимости с теплопроводностью (λ), показывающей способность материалов переносить теплоэнергию. Вполне очевидно, что чем выше теплопроводность, тем активнее дом будет терять теплоэнергию. Так как эта толщина материалов (d) в теплопроводности не учитывается, то предварительно нужно вычислить сопротивление теплопередачи, воспользовавшись простой формулой — R=d/λ.

Рассматриваемая методика состоит из двух этапов. Сначала рассчитываются теплопотери по оконным проемам и наружным стенам, а затем — по вентиляции. В качестве примера можно взять следующие характеристики строения:

• Площадь и толщина стен — 290 м² и 0,4 м.
• В строении находятся окна (двойной стеклопакет с аргоном) — 45 м² (R =0,76 м²*С/Вт).
• Стены изготовлены из полнотелого кирпича — λ=0,56.
• Здание было утеплено пенополистиролом — d =110 мм, λ=0,036.

Исходя из вводных данных, можно определить показатель сопротивления телепередачи стен — R=0.4/0.56= 0,71 м²*С/Вт. Затем определяется аналогичный показатель утеплителя — R=0,11/0,036= 3,05 м²*С/Вт. Эти данные позволяют определить следующий показатель — R общ =0,71+3,05= 3,76 м²*С/Вт.

Фактические теплопотери стен составят — (1/3,76)*245+(1/0.76)*45= 125,15 Вт. Параметры температур остались без изменений в сравнении с укрупненным расчетом. Очередные вычисления проводятся в соответствии с формулой — 125,15*(22+15)= 4,63 кВт/час.

https://youtube.com/watch?v=0N2PpGgqh4A

На втором этапе рассчитываются теплопотери вентиляционной системы. Известно, что объем дома равен 490 м³, а плотность воздуха составляет 1,24 кг/м³. Это позволяет узнать его массу — 608 кг. На протяжении суток в помещении воздух обновляется в среднем 5 раз. После этого можно выполнить расчет теплопотерь вентиляционной системы — (490*45*5)/24= 4593 кДж, что соответствует 1,27 кВт/час. Остается определить общие тепловые потери строения, сложив имеющиеся результаты, — 4,63+1,27=5,9 кВт/час.

Результат будет максимально точным, если учитывать потери через пол и крышу. Сложные вычисления здесь проводить необязательно, допускается использование уточняющего коэффициента. Процесс расчетов теплонагрузки на систему обогрева отличается высокой сложностью. Однако его можно упростить с помощью программы VALTEC.