ТехЛиб СПБ УВТ

Основой для определения тепловой нагрузки систем отопления является процедура проведения теплотехнического расчета конструкций здания с учетом всех конструктивных особенностей используемых строительных материалов и их теплоизоляционных свойств. В расчетах также учитывается ориентация здания по сторонам света, наличие естественной или механической систем вентиляции и многие другие факторы теплового баланса помещений.

Методы расчета тепловой нагрузки системы отопления

1. Расчет потерь тепла по площади помещений.
2. Определение величины теплопотерь исходя из наружного объема здания.
3. Точный теплотехнический расчет всех конструкций жилого дома с учетом теплофизических коэффициентов материалов.

Расчет потерь тепла по площади помещений

Первым методом расчета тепловой нагрузки системы отопления пользуются для укрупненного определения мощности системы отопления всего дома и общего понимания количества и типа радиаторов, а также мощности котельного оборудования. Так как метод не учитывает регион строительства (расчетную наружную температуру зимой), количество потерь тепла через фундаменты, крыши или нестандартное остекление, то количество потерь тепла, рассчитанное укрупненным методом исходя из площади помещения, может быть как больше, так и меньше фактических значений.

Источники теплопотерь здания

А при использовании современных теплоизоляционных материалов мощность котельного оборудования может быть определена с большим запасом. Таким образом, при устройстве систем отопления возникнет большой перерасход материалов и будет приобретено более дорогостоящее оборудование. Поддержание комфортной температуры в помещениях будет возможно только при условии, что будет установлена современная автоматика, которая не допустит перегрева помещений выше комфортных температур.

В худшем случае, мощность системы отопления может быть занижена и дом в самые холодные дни не будет прогрет.

Тем не менее, этим способом определения мощности систем отопления пользуются достаточно часто. Следует только понимать, в каких случаях такие укрупненные расчеты приближены к реальности.

Итак, формула для укрупненного определения количества теплопотерь выглядит следующим образом:

Q=S*100 Вт (150 Вт),Q — требуемое количество тепла, необходимое для обогрева всего помещения, ВтS — отапливаемая площадь помещения, м?Значение 100-150 Ватт является удельным показателем количества тепловой энергии, приходящейся для обогрева 1 м?.

При использовании первого метода для укрупненного метода расчета тепловой мощности следует ориентироваться на следующие рекомендации:

• В случае, когда в расчетном помещении из наружных ограждающих конструкций имеются одно окно и одна наружная стена, а высота потолков менее трех метров, то на 1м2 отапливаемой площади приходится 100 Вт тепловой энергии.
• При расчете углового помещения с двумя оконными конструкциями или балконными блоками либо помещение высотой более трех метров, то в диапазон удельной тепловой энергии на 1 м2 составляет от 120 до 150 Вт.
• Если же прибор отопления в будущем планируется устанавливать под окном в нише либо декорировать защитными экранами, поверхность радиаторов и, следовательно, их мощность необходимо увеличить на 20-30%. Это обусловлено тем, что тепловая мощность радиаторов будет частично тратиться на прогрев дополнительных конструкций.

Расчет тепловой мощности исходя из объема помещения

Этот метод определения тепловой нагрузки на системы отопления наименее универсален, чем первый, так как предназначен для расчетов помещений с высокими потолками, но при этом не учитывает, что воздух под потолком всегда теплее, чем в нижней части комнаты и, следовательно, количество потерь тепла будет различаться зонально.

Тепловая мощность системы отопления для здания или помещения с потолками выше стандартных рассчитывается исходя из следующего условия:

Q=V*41 Вт (34 Вт),    где V – наружный объем помещения в м?,    А 41 Вт – удельное количество тепла, необходимое для обогрева одного кубометра здания стандартной постройки (в панельном доме). Если строительство ведется с применением современных строительных материалов, то удельный показатель теплопотерь принято включать в расчеты со значением 34 Ватт.

При использовании первого или второго метода расчета теплопотерь здания укрупненным методом можно пользоваться поправочными коэффициентами, которые в некоторой степени отражают реальность и зависимость потерь тепла зданием в зависимости от различных факторов.

1. Тип остекления:

• тройной пакет 0,85,
• двойной 1,0,
• двойной переплет 1,27.

1. Наличие окон и входных дверей увеличивает величину потерь тепла дома на 100 и 200 Ватт соответственно.
2. Теплоизоляционные характеристики наружных стен и их воздухопроницаемость:

• современные теплоизоляционные материалы 0,85
• стандарт (два кирпича и утеплитель) 1,0,
• низкие теплоизоляционные свойства или незначительная толщина стен 1,27-1,35.

1. Процентное отношение площади окон к площади помещения: 10%-0,8, 20%—0,9, 30%—1,0, 40%—1,1, 50%—1,2.
2. Расчет для индивидуального жилого дома должен производиться с поправочным коэффициентом порядка 1,5 в зависимости от типа и характеристик используемых конструкций пола и кровли.
3. Расчетная температура наружного воздуха в зимний период (для каждого региона своя, определяется нормативами): -10 градусов 0,7, -15 градусов 0,9, -20 градусов 1,10, -25 градусов 1,30, -35 градусов 1,5.
4. Тепловые потери так же растут в зависимости от увеличения количества наружных стен по следующей зависимости: одна стена – плюс 10% от тепловой мощности.

Но, тем не менее, определить какой метод даст точный и действительно верный результат тепловой мощности отопительного оборудования можно лишь после выполнения точного и полного теплотехнического расчета здания.

Теплотехнический расчет индивидуального жилого дома

Приведенные выше методики укрупненных расчетов больше всего ориентированы на продавцов или покупателей радиаторов систем отопления, устанавливаемых в типовых многоэтажных жилых домах. Но когда речь идет о подборе дорогостоящего котельного оборудования, о планировании системы отопления загородного дома, в котором кроме радиаторов будут установлены системы напольного отопления, горячего водоснабжения и вентиляции, пользоваться этими методиками крайне не рекомендуется.

Каждый владелец индивидуального жилого дома или коттеджа еще на стадии строительства достаточно скрупулезно подходит к разработке строительной документации, в которой учитываются все современные тенденции использования строительных материалов и конструкций дома. Они обязательно должны не быть типовыми или морально устаревшими, а изготовлены с учетом современных энергоэффективных технологий. Следовательно, и тепловая мощность системы отопления должна быть пропорционально ниже, а суммарные затраты на устройство системы обогрева дома значительно дешевле. Эти мероприятия позволяют в дальнейшем при использовании отопительного оборудования снижать затраты на потребление энергоресурсов.

Расчет теплопотерь выполняется в специализированных программах либо с использованием основных формул и коэффициентов теплопроводности конструкций, учитывается влияние инфильтрации воздуха, наличие или отсутствие систем вентиляции в здании. Расчет заглубленных цокольных помещений, а также крайних этажей производится по отличной от основных расчетов методике, которая учитывает неравномерность остывания горизонтальных конструкций, то есть потери тепла через крышу и пол. Выше приведенные методики этот показатель не учитывают.

Теплотехнический расчет выполняется, как правило, квалифицированными специалистами в составе проекта на систему отопления в результате которого производится дальнейший расчет количества и мощность приборов отопления, мощность отдельного оборудования, подбор насосов и другого сопутствующего оборудования.

В качестве наглядного примера выполним расчет теплопотерь в специализированной программе для трех домов, построенных по одной технологии, но с различной толщиной теплоизоляции наружных стен: 100 мм, 150 мм и 200 мм. Расчет ведется для угловой жилой комнаты с одним окном, площадью 8,12 м?. Регион строительства Московская область.

Исходные данные:

• Помещение с обмером по наружным габаритам 3000х3000;
• Окно размерами 1200х1000.

Целью расчета является определение удельной мощности системы отопления, необходимой для нагрева 1м?.

Результат:

• Qуд при т/изоляции 100 мм составляет 103 Вт/м?
• Qуд при т/изоляции 150 мм составляет 81 Вт/м?
• Qуд при т/изоляции 200 мм составляет 70 Вт/м?

Как видно из расчета, наибольшие потери тепла составляют для жилого дома с наименьшей толщиной изоляции, следовательно, мощность котельного оборудования и радиаторов будет выше на 47% чем при строительстве дома с теплоизоляцией в 200 мм.

Инфильтрация воздуха или вентиляция зданий

Все здания в особенности жилые имеют свойство «дышать», то есть проветриваться различными способами. Это обусловлено созданием разряженного воздуха в помещениях за счет устройства вытяжных каналов в конструкциях дома либо дымоходов. Как известно, вентиляционные каналы создаются в зонах с повышенными выделениями загрязнений, таких как, кухни, ванные комнаты и санузлы.

Таким образом, при работе системы вентиляции или при проветривании соблюдается главное правило создания благоприятной среды воздуха в жилых зданиях: направление движения свежего воздуха должно быть организовано из помещений с постоянным пребыванием людей в направлении помещений с максимальным уровнем загрязнения.

То есть при правильном воздухообмене приточный воздух поступает в помещение через окно, вентиляционный клапан или приточную решетку и удаляется в кухнях и санузлах.

При расчете теплопотерь знания имеет принципиальное значение, какой способ вентиляции жилых помещений будет выбран:

• Устройство механической вентиляции с подогревом приточного воздуха.
• Инфильтрация — неорганизованный воздухообмен через неплотности в стенах, при открывании окон или при использовании заранее установленных воздушных клапанов в конструкции стен или оконных стеклопакетах.

В случае применения в жилом здании сбалансированной системы вентиляции (когда объем приточного воздуха больше или равен вытяжному, то есть исключаются любые прорывания холодного воздуха в жилые помещения) воздух, поступающий в жилые помещения, предварительно прогревается в вентиляционной установке. При этом мощность, необходимая для нагрева вентиляции, учитывается в расчете мощности котельного оборудования.

Расчет вентиляционной тепловой нагрузки производится по формуле:

Qвент= c*p*L*(t1-t2)    где, Q – количество тепла, необходимое для нагрева приточного воздуха, Вт;    с – теплоемкость воздуха, Дж/кг*град    p - плотность воздуха, кг/м3    L – расход приточного воздуха, м3/час    t1 и t2 – начальная и конечная температуры воздуха, град.

Если в жилых помещениях отсутствует организованный воздухообмен, то при расчете теплопотерь здания производится учет тепла, затрачиваемого системой отопления на нагрев инфильтрационного воздуха. При этом обогрев воздуха, поступающего в помещения осуществляется радиаторами систем отопления, то есть учитывается в их тепловой нагрузке.

Если в помещениях установлены герметичные стеклопакеты без встроенных воздушных клапанов, то потери тепла на нагрев воздуха, тем не менее учитываются. Это обусловлено тем, что в случае кратковременного проветривания, поступивший холодный воздух все равно требуется нагревать.

Для более комфортной вентиляции встраивается приточный стеновой клапан.

Учет количества инфильтрационной тепловой энергии производится по нескольким методикам, а в тепловом балансе здания в расчет принимается наибольшее из значений.

Например, количество тепла на нагрев воздуха, проникающего в помещения для компенсации естественной вытяжки, определяется по формуле:

Qинф=0,28*L*p*c*(tнар-tпом),    где, с – теплоемкость воздуха, Дж/кг*град    p - плотность воздуха, кг/м?    tнар – температура наружного воздуха, град,    tпом – расчетная температура помещения, град,    L – количество инфильтрационного воздуха, м?/час.

Количество воздуха, поступающего в зимний период в жилые помещения, как правило, обусловлено работой естественных вытяжных систем, поэтому в одном случае принимается равным объему вытягиваемого воздуха.

Количество вытяжки в жилых помещениях определяется согласно СНиП 41-01-2003 по нормативным показателям удаления воздуха от плит и санитарных приборов.

• От кухонной плиты – электрической 60 м?/час или газовой 90 м?/час;
• Из ванны и санузлов по 25 м?/час

Во втором случае данный показатель инфильтрации определяется исходя из санитарной нормы свежего наружного воздуха, который должен поступать в помещение для обеспечения оптимального и качественного состава воздушной среды в жилых помещениях. Этот показатель определяется по удельной характеристике: 3 м?/час на 1м? жилой площади.

За расчетное значение принимается наибольший расход воздуха и соответственно большее количество теплопотерь на инфильтрацию.

Пример: Так как здание, рассматриваемое в примере, построено по каркасному типу с установкой окон в деревянных переплетах, то при создании вытяжной вентиляции на кухне и в санузлах объем инфильтрации будет достаточно высок. Дома такого типа, как правило, являются наиболее «дышащими».

Инфильтрационная составляющая определяется согласно выше приведенным методикам. Расчет производится для всего жилого дома при условии, что на кухне установлена электроплита, на первом этаже находится санузел и ванная.

То есть объем вытяжного воздуха по первой методике составляет Lвыт=60+25+25=110 м?/ч,

а по второй методике санитарная норма приточного воздуха Lприт=3м?/ч*62м?(жилая площадь)=186 м3/час.

К расчету принимаем максимальное количество воздуха.

Qинф=0,28*186*1,2*1,005*(22+28)=3 140 Вт, что составляет 44Вт/м?.

» Расчеты отопления

Система обогрева включает, систему соединения, батареи, коллекторы котел, бак для расширения, крепежи, увеличивающие давление насосы терморегуляторы, трубы, развоздушки. На открытой странице web проекта мы попбробуем выбрать для коттеджа необходимые компоненты монтажа. Перечисленные узлы монтажа очень важны. Вот почему подбор перечисленных частей монтажа необходимо делать технически правильно. Сборка отопления квартиры насчитывает разные комплектующие.

Чтобы определить теплопотери помещения специалистами проводится расчет системы отопления. При этой работе опираться приходится на знания особенностей конструкции помещения.

Так, теплотехнический расчет системы отопления учитывает следующие характеристики: габариты помещения, толщину и тип наружных стен, остекление помещения, его теплоизоляцию, площадь оконных проемов и т.д. Теплотехнический расчет поможет наиболее оптимально использовать соответствующее оборудование.

Расчет системы центрального отопления поможет определиться с выбором нужного оборудования (котлы, радиаторы, горелки, насосы и т.п.), определить требуемые мощности и общую тепловую схему работы.

Расчет системы отопления проводится в несколько этапов.

На первом составляется проект отопительной схемы с учетом тепловых и гидравлических параметров. На предварительном этапе следует определиться, какой вид отопления требуется: напольное, радиаторное или комбинированное. Обычно предварительные расчеты занимают не так много времени, в среднем не более четырех дней. Здесь же обозначается требуемое оборудование и монтажный план. Оборудование должно органично вписываться в дизайн и общий интерьер дома. Кроме того, отопительная система обязана отвечать ряду требований — пожарной безопасности, санитарно-гигиеническим, нормативно-техническим регламентам, а также общей функциональности.

Далее подбирается оборудование по подходящим параметрам и стоимости. Это второй этап работ.

На третьем этапе происходит комплектация объекта всем уже приобретенным оборудованием. Затем происходит монтаж отопительной системы — монтаж узлов распределения, стояков и т.д.

Завершающим этапом становится монтаж и пуско-наладка отопительного котла.

Расчет системы отопления выполняется либо по методике СниПа либо по методике академика Панфилова. Расчет по СниПу учитывает тепловые потери здания и каждого его помещения.

Наша компания проводит полный расчет системы отопления. Работа начинается с подбора котла и труб и завершается монтажом радиатора отопления. В случае если подобный вид работ требуется в загородном доме, его следует проводить до этапа внутренней отделки помещений. По окончании монтажа проводятся пуско-наладочные работы.

На досуге

Теплотехнический расчет систем отопления

Необходимость теплотехнического расчета систем отопления (а также других элементов и конструкций) возникает в случае проведения капитального ремонта и модернизации зданий.

Актуальность проведения таких работ на объектах повысилась последние годы в связи с большим износом зданий, построенных ещё в советские годы. Системы отопления, которыми здания оснащались еще десять лет назад, и оснащаются до сих пор, устроены таким образом, что не позволяют эффективно распределять объем тепла между этажами и отдельными элементами систем внутри здания.

Простыми словами, на некоторых участках системы отопления может отдаваться чрезмерно много тепла, а на других недостаточно. В итоге часть квартир получает переизбыток, который позволяет жильцам жить с открытыми форточками даже зимой. И наоборот — некоторые квартиры замерзают, потому что им приходит недостаточно тепла.

Устранить эти недостатки позволит теплотехническая и тепловизионная съемка конструкций зданий и сооружений http://www.disso.spb.ru/?item=9 .

На первом этапе производятся замеры — выполняется съемка и специалисты-инженеры получают примерно вот такую карту. Она показывает участки с разным тепловым режимом зданий по позволяет зафиксировать имеющиеся дефекты.

Следующий шаг проведение теплотехнического расчета, позволяющего решить вопрос с равномерными распределением тепла в доме. На каждом объекте эта задача решается по-разному. В ряде случаев необходимо утеплять дом — проводить обшивку с изоляцией. В других случаях необходима балансировка систем отопления, модернизация действующих инженерных систем от ИТП.

Теплотехническая съемка позволит выявить дефекты отопления и указать инженерам и проектировщикам, какие именно конструктивные элементы требуют перерасчета. В дальнейшем производится модернизация с использованием современных технологий и современного отопительного оборудования.

Просмотров: 787

Дата: Февраль 25th, 2014

При выборе радиаторов стоит учесть все факторы воздействия на них.

Поддержание комфортного температурно-влажностного режима в помещениях жилого или иного назначения в климатических условиях нашей страны невозможно без систем обогрева. Наибольшее распространение получили схемы с промежуточным теплоносителем, которые могут быть как централизованными, так и автономными.

Конечными устройствами в таких системах являются отопительные приборы, осуществляющие теплообменные процессы в помещениях.

Вопрос: как подобрать радиаторы отопления с учетом всех факторов – достаточно сложен и требует подробного рассмотрения.

Теплотехнический расчет

Системы отопления призваны компенсировать потери тепла через ограждающие строительные конструкции: наружные стены, полы, потолки. При проведении теплотехнического расчета учитываются следующие факторы:

1. среднегодовая температура и влажность наружного воздуха в соответствии с климатической зоной;
2. направления и сила ветров;
3. толщина наружных строительных конструкций и коэффициент теплопроводности материала;
4. наличие оконных и дверных проемов, характеристики остекления;
5. наличие чердачных и подвальных помещений для первых и верхних этажей.

Правильно подобрать конечные теплотехнические приборы можно только при условии полного учета всех перечисленных параметров. При проведении расчетов лучше несколько завысить показатели, в противном случае недостаток тепловой мощности может привести к необходимости переделки всей системы в целом.

При расчете теплотехнических расчетов показатели лучше зависеть.

Выбрать потребные для данной схемы отопления приборы, в частности, радиаторы можно по результатам теплотехнического расчета. В соответствии со СНиП 41-01-2003 «Отопление и вентиляция» рекомендуемая удельная мощность для жилых помещений составляет от 100 Вт на 1 м.кв. общей площади при высоте перекрытия не более 3000 мм. Эта величина корректируется специальными коэффициентами.

Как лучше учесть все факторы для точного расчета необходимой мощности приборов отопления? Следует учесть, что наличие в комнате одного или двух окон увеличивает теплопотери на 20-30%.

Если же они находятся на северной или на ветреной стороне, то поправку можно смело увеличивать еще на 10%.

Важно! Радиаторы призваны компенсировать потери тепла и их параметры должны быть рассчитаны с некоторым запасом.

Классификация оборудования для систем обогрева

Стальные радиаторы наиболее распространение и у них доступная цена.

Для того чтобы правильно выбрать качественные приборы отопления необходимо получить представление в этом вопросе. Строительная индустрия предлагает большой выбор теплотехнического оборудования. Теплопередача от приборов в окружающую среду происходит за счет излучения и конвекции.

Существует несколько видов оборудования, применяемых в разных системах отопления. Как выбрать качественные радиаторы? Классификация оборудования производится по разным признакам и в том числе, по использованным в производстве материалам, по конструктивному исполнению, по способу монтажа и иным признакам.

Ответить на вопрос, какие приборы отопления лучше, помогут профессиональные продавцы консультанты из строительных супермаркетов. Наибольшее распространение получили стальные теплотехнические устройства, которые отличаются относительно невысокой стоимостью и приемлемыми прочностными характеристиками.

Они изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 19904-90 .

Хорошо зарекомендовали себя батареи из прессованного алюминиевого профиля или литые. Технология их производства определяется ГОСТ 8617-81. минимальная толщина стенки должна быть не менее полутора миллиметров. Это необходимо учитывать при подборе оборудования для обогрева помещений.

Технические требования к теплотехническим приборам

Как выбрать стальные или алюминиевые радиаторы наиболее подходящие для данных конкретных условий. Общие технические требования к приборам отопления устанавливаются ГОСТ 31311-2005. Этим документом устанавливаются основные понятия и их номинальные показатели. Максимальная температура теплоносителя дляводяных приборов — 70°C при расходе не менее 60 кг в минуту и давлении в 1 атм.

При покупке радиатора важно изучить его техническую документацию.

Ответ на вопрос, какие выбрать устройства для систем обогрева, и в частности радиаторы, можно получить после внимательного изучения его технической документации. На предприятии изготовителе проводят паспортные испытания, результаты которых отражаются в информационных официальных изданиях завода изготовителя.

Рекомендации, какие лучше приборы для конкретных систем отопления могут дать сотрудники эксплуатационных предприятий. Наличие теплостойкого наружного покрытия не только имеет декоративное значение, но и защищает металлические детали от коррозии. Требования к качеству таких покрытий определяется в соответствии с нормативами органов санитарного надзора и должны отвечать требованиям ГОСТ 9.032-74 (класс не ниже IV).

Важно! Оборудование систем обогрева зданий не должно иметь острых углов и кромок, способных травмировать человека при неосторожном обращении. Особенно внимательно к этому вопросу следует подходить при выборе оборудования для школ, детских садов и больниц.

Методика подбора приборов для систем отопления

При выборе радиатора отопления следует учитывать сроки его эксплуатации.

Как выбрать для систем отопления наилучшие радиаторы? Консультацию на эту тему можно получить в специализированных компаниях, занимающихся проектированием инженерных сетей. Общие рекомендации: для автономных закрытых систем можно использовать в принципе любые батареи, но необходимо обеспечить качественную подготовку теплоносителя.

Какие стальные или алюминиевые радиаторы лучше подобрать для данного конкретного случая? В этом вопросе следует исходить из собственных финансовых возможностей и стоимости эксплуатации. Практика показывает, что энергоэффективность оборудования приблизительно одинакова для всех современных образцов. При выборе следует учитывать также и стилистку помещения, где они будут установлены.

Интересное по теме:

Как выбрать лучший биметаллический радиатор о.Биметаллические радиаторы отопления в магазин.</li>Тепло и уют в доме с напольными водяными конв.</li>

Почему биметаллические радиаторы лучшие?

</li>

Как уже было упомянуто, при рассмотрении расчета потолочного отопления (см. гл. 34 и 35) при применении зависимостей двухмерной теплопроводности можно получить более точные результаты, чем при проведении вычислений на основе линейной теплопроводности. Точность вычислений не зависит от толщины бетонного слоя, поскольку среднюю температуру надо определять для плоскости оси змеевика (плоскости у = 0), а не для всего слоя бетона. В соответствии с этим системы отопления в наружных стеновых панелях всегда следует рассчитывать на основании принципа двухмерной теплопроводности, принимая во внимание, что данная конструкция легче и проще с теплотехнической точки зрения, чем потолок.

По сути дела, нет разницы между расчетом змеевика для наружной стеновой панели и для потолочного отопления, однако в отношении рассматриваемых здесь конструкций необходимо принимать во внимание следующие условия:

змеевики должны соединяться друг с другом, как радиаторы в однотрубной проточной системе отопления, т. е. с коэффициентом затекания а=1;

по соображениям технологии изготовления следует стремиться использовать как можно меньшее число типов панелей, поэтому панели промежуточных этажей должны быть одинаковыми, хотя с учетом теплоотдачи число витков змеевика в направлении верхнего этажа должно уменьшаться. По той же причине расположение труб змеевика в одинаковых по размерам панелях на первом и самом верхнем этажах должно быть также одинаковым.

На рис. 40.1 приведены сводные графики, в верхней части которых даны кривые поскольку на начальной стадии расчетов всегда задана средняя температура греющей поверхности В нижней части рисунка приведены удельные количества теплоты, qFi и qFe, которые поступают внутрь и наружу.

Из графиков видно, что диаметр трубы змеевика лишь в небольшой мере влияет на теплоотдачу, а качество теплоизоляции почти не сказывается на количестве теплоты, отдаваемой внутрь. Исходя из рис. 40.1 после вычисления можно приступить к первой стадии проектирования — вычислить полную длину змеевика, который должен быть смонтирован в панели помещения на среднем этаже, взятого за основу. Далее необходимо установить длину змеевика на подающей и обратной ветвях таким образом, чтобы были выполнены сформулированные выше условия. Для этого целесообразно построить кривые

в большем масштабе, поскольку на этой стадии вычислений наряду с расстоянием между витками важную роль играет температура стенки трубы Фи. На рис. 40.2 указаны количества теплоты, передаваемой отапливаемому помещению 1 м труб диаметрами /2 и 3Л дюйма при различных значениях и /. Согласно рисунку, кривые qi, cs в рассматриваемом интервале почти полностью могут быть заменены прямой, что значительно облегчает вычисления.

Вычисления начинают с расчета змеевика панели, расположенной в центре здания (например, на пятом этаже десяти- или одиннадцатиэтажного здания). Это необходимо потому, что теплопотребность уменьшается с каждым этажом из-за эффекта, создаваемого воздухообменом в лестничной клетке, соответственно с каждым этажом изменяется и значение w. При этом для этажей, расположенных выше, мы получим все уменьшающуюся среднюю температуру стенки трубы, а для этажей, расположенных ниже,— все возрастающую. Исключение составляет средняя температура воды в змеевиках первого этажа — она должна быть такой же, как температура на самом верхнем этаже. Изменяющуюся среднюю температуру змеевика можно определить путем соответствующего подбора длин змеевиков, присоединенных к подающей и обратной линиям.

Площадь поверхности А, которая должна быть охвачена змеевиком, нужно подобрать таким образом, чтобы в ее пределах помещались трубы вычисленной длины при стандартном расстоянии между трубами /. Поэтому естественно, что площадь поверхности А меньше, чем площадь свободной поверхности наружной стены. Следовательно, поверхность площадью А должна передавать и то количество теплоты, которое удаляется из помещения через неохваченную поверхность. Таким образом, теплота, передаваемая греющей поверхностью площадью А в помещение, равна

Эта длина трубы сохраняется для всех промежуточных этажей. Исходя из рис. 40.2, зная, можно построить кривую для выбранного расстояния между трубами (рис. 40.3). На этом же рисунке имеется кривая = Фш), построенная по средней температуре стенки трубы на остальных этажах (штрихпунктирная линия). Зная значение Qfr, которое следует по-этажно изменять, а также известную длину трубы L и расстояние между витками, по рис. 34.1 можно определить qiXs, а по рис. 40.2 — соответствующую температуру Поскольку, эту зависимость с очень хорошим приближением можно изобразить прямыми линиями. Значение Qfr с каждым этажом уменьшается пропорционально числу этажей, поэтому кривая также может быть заменена прямой линией.

Поэтажную среднюю температуру представим на уровне трети высоты этажа, поскольку основная часть змеевиков расположена в стене под окном.

Для самого верхнего и самого нижнего этажей примем ту температуру, которая получается при пересечении линии с уровнем пола верхнего этажа (на рисунке эта температура равна 52,6°С). Это значение будем считать действительным и для первого этажа. Далее примем во внимание, что на самом верхнем этаже следует обособленно смонтировать трубу длиной 3—3,5 м, соединяющую подающую и обратную магистрали. Ее теплоотдачу

Количество циркулирующей (без учета бесполезных теплопотерь панелей) воды т выражается зависимостью

Затем можно вычертить для этих двух уровней линию падения температуры как в подающей, так и в обратной ветви (см. на рис. 40.3 линию температуры на подающей и обратной ветвях на одиннадцатом и первом этажах). Определение теплоотдачи змеевиков проводится после выявления двух значений, относящихся к трети высоты линий на графике

После того, как получены одинаковая средняя температура стенки трубы на первом и самом верхнем этажах и одинаковые снижения температуры ДХ=Д,0 и тем самым одинаковая теплоотдача

Общую длину змеевиков вычислили на основании теплопотерь на промежуточном этаже (на рис. 40.3 — на пятом) и температуры

Смотрите также:

28 января 2020 года<index>

Тепловой расчет для приборов отопления

Метод теплового расчета являет собой определение площади поверхности каждого отдельного отопительного прибора, который отдает в помещение тепло. Расчет тепловой энергии на отопление в данном случае учитывает максимальный уровень температуры теплоносителя, который предназначен для тех отопительных элементов, для которых и проводится теплотехнический расчет системы отопления. То есть, в случае если теплоноситель – вода, то берется средняя ее температура в отопительной системе. При этом учитывается расход теплоносителя. Точно также, в случае если теплоносителем является пар, то расчет тепла на отопление использует значение высшей температуры пара при определенном уровне давления в отопительном приборе.

Радиаторы — главный прибор отопления

Методика расчета

Чтобы осуществить расчет теплоэнергии на отопление, необходимо взять показатели теплопотребности отдельного помещения. При этом из данных следует вычесть теплоотдачу теплопровода, который расположен в данном помещении.

Площадь поверхности, отдающей тепло, будет зависеть от нескольких факторов – прежде всего, от типа используемого прибора, от принципа соединения его с трубами и от того, как именно он располагается в помещении. При этом следует отметить, что все эти параметры влияют также на плотность потока тепла, исходящего от прибора.

Теплооотдача приборов отопления

Расчет отопительных приборов системы отопления – теплоотдачу отопительного прибора Q можно определить по следующей формуле:

Q_пр = q_пр*A_p.

Однако воспользоваться ею можно только в том случае, если известен показатель поверхностной плотности теплового прибора q_пр (Вт/м²).

Отсюда же можно вычислить и расчетную площадь А_р. При этом важно понимать, что расчетная площадь любого отопительного прибора не зависит от типа теплоносителя.

А_р= Q_np/q_np,

в которой  Q_np – уровень требуемой для определенного помещения теплоотдачи прибора.

Тепловой расчет отопления учитывает, что для определения теплоотдачи прибора для определенного помещения используется формула:

Q_пp = Q_п — µ_тр*Q_тр

при этом показатель Q_п – это теплопотребность комнаты, Q_тр – суммарная теплоотдача всех элементов отопительной системы, расположенной в комнате. Расчет тепловой нагрузки на отопление подразумевает, что сюда относится не только радиатор, но и трубы, которые к нему подведены, и транзитный теплопровод (если есть). В данной формуле µ_тр – коэффициент поправки, который предусматривает частичную теплоотдачу системы, рассчитанную на поддержание постоянной температуры в помещении. При этом размер поправки может колебаться в зависимости от того, как именно прокладывались трубы отопительной системы в помещении. В частности – при открытом методе – 0,9; в борозде стены – 0,5; вмурованные в бетонную стену – 1,8.

Трубы отопления спрятаны в полуРекомендуем к прочтению:Расчет отопления частного домаРекомендуем к прочтению:Расчет радиаторов отопления

Трубы отопления открыты

Расчет необходимой мощности отопления, то есть – суммарная теплоотдача (Q_тр — Вт) всех элементов отопительной системы определяется при помощи следующей формулы:

Q_тр = µk_тр*µ*d_н*l*(t_г — t_в) 

В ней k_тр – показатель коэффициента теплоотдачи определенного отрезка трубопровода, расположенного в помещении, d_н — наружный диаметр трубы, l – длинна отрезка. Показатели t_г и t_в показывают температуру теплоносителя и воздуха в помещении.

Формула Q_тр = q_в*l_в + q_г*l_г используется для определения уровня теплоотдачи теплопровода, присутствующего в помещении. Для определения показателей следует обратиться к специальной справочной литературе. В ней можно найти определение тепловой мощности системы отопления – определение теплоотдачи вертикально (q_в) и горизонтально (q_г) проложенного в помещении теплопровода. Найденные данным показывают теплоотдачу 1м трубы.

Перед тем, как рассчитать гкал на отопление, на протяжении многих лет вычисления, производимые по формуле A_p = Q_np/q_np и измерения теплоотдающих поверхностей отопительной системы, проводились с использованием условной единицы – эквивалентных квадратных метрах. При этом экм был условно равен поверхности прибора отопления с теплоотдачей 435 ккал/ч (506 Вт). Расчет гкал на отопление предполагает, что при этом разность температур теплоносителя и воздуха (t_г — t_в) в помещении составляла 64,5°С, а относительный расход воды в системе равнялся показателю G_отн = l,0.

Расчет тепловых нагрузок на отопление подразумевает, что при этом гладкотрубные и панельные отопительные приборы, которые имели большую теплоотдачу, чем эталонные радиаторы времен СССР, имели площадь экм, которая значительно отличалась от показателя их физической площади. Соответственно, площадь экм менее эффективных отопительных приборов была значительно ниже, чем их площадь физическая.

Панельные отопительные приборы

Впрочем, такой двойственный замер площади приборов отопления в 1984 году было упрощено, и экм отменили. Таким образом, с того момента площадь отопительного прибора измерялась только в м².

После того, как будет просчитана необходимая для помещения площадь отопительного прибора и расчет тепловой мощности системы отопления, можно приступать к подбору необходимого радиатора по каталогу отопительных элементов.

При этом получается, что чаще всего площадь приобретаемого элемента получается несколько больше той, которая была получена путем вычислений. Это довольно легко объяснить – ведь подобная поправка учитывается заранее посредством введения в формулы повышающего коэффициента µ₁.

Сегодня весьма распространены секционные радиаторы. Их длина напрямую зависит от количества используемых секций. Для того чтобы произвести расчет количества тепла на отопление – то есть, высчитать оптимальное количество секций для определенного помещения, используется формула:

N = (A_p/a₁)( µ ₄/ µ ₃)

В ней а₁ – это площадь одной секции радиатора, выбранного для установки в помещении. Измеряется в м². µ ₄ –коэффициент поправки который вносится на способ установки отопительного радиатора. µ ₃ – коэффициент поправки, который указывает реальное количество секций в радиаторе (µ₃ — 1,0 при условии, что А_р = 2,0 м²). Для стандартных радиаторов типа М-140 данный параметр определяется по формуле:

µ ₃ =0,97+0,06/А_р

При тепловых испытаниях используются стандартные радиаторы, состоящие в среднем, из 7-8 секций. То есть, определенный нами расчет расхода тепла на отопление – то есть, коэффициент теплопередачи, является реальным только для радиаторов именно такого размера.

Следует отметить, что при применении радиаторов с меньшим количеством секций наблюдается незначительное увеличение уровня теплоотдачи.

Это связано с тем, что в крайних секциях тепловой поток несколько более активен. Кроме того, открытые торцы радиатора способствуют большей теплоотдаче в воздух помещения. В случае если количество секций больше – наблюдается ослабление тока в крайних секциях. Соответственно, для достижения необходимого уровня теплоотдачи наиболее рациональным является незначительное увеличение длины радиатора за счет добавления секций, что не повлияет на мощность системы отопления.

Батарея отопления на семь секций

Для тех радиаторов, площадь одной секции в которых составляет 0,25 м², существует формула для определения коэффициента µ₃:

µ₃ = 0,92 + 0,16 /А_р

Но следует учитывать, что крайне редко при использовании данной формулы получается целое число секций. Чаще всего искомое количество оказывается дробным. Расчет нагревательных приборов системы отопления предполагает, что для получения более точного результата допустимо незначительное (не более чем на 5%) снижение коэффициента А_р. Такое действие приводит к ограничению уровня отклонения температурного показателя в помещении. Когда произведен расчет тепла на отопление помещения, после получения результата устанавливается радиатор с максимально близким к полученному значению количеством секций.

Расчет мощности отопления по площади предполагает, что определенные условия на установку радиаторов накладывает и архитектура дома.

В частности, если имеется внешняя ниша под окном, то длина радиатора должна быть менее длины ниши – не менее чем на 0,4 м. Такое условие действительно лишь при прямой подводке трубы к радиатору. В случае если применена подводка с уткой, разница длины ниши и радиатора должна составлять минимум 0,6 м. При этом лишние секции следует выделить как отдельный радиатор.

Для отдельных моделей радиаторов формула расчета тепла на отопление – то есть, определения длины, не применяется, поскольку данный параметр заранее определен производителем. Это в полной мере относится к радиаторам типа РСВ или РСГ. Однако нередки случаи, когда для увеличения площади прибора отопления данного типа используется просто параллельная установка двух панелей рядом.

Изменения теплоотдачи радиаторов в зависимости от способа установки

Если панельный радиатор определен как единственный допустимый для данного помещения, то для определения количества необходимых радиаторов используется:

N = A_p / a₁.

При этом площадь радиатора – известный параметр. В случае если будет установлено два параллельных блока радиаторов, показатель А_р увеличивают, определяя сниженный коэффициент теплопередачи.

В случае использования конвекторов с кожухом расчет мощности отопления учитывает, что их длина также определяется исключительно существующим модельным рядом. В частности, напольный конвектор «Ритм» представлен в двух моделях с длиной кожуха 1 м и 1,5 м. Настенные конвекторы также могут незначительно отличатся друг от друга.

В случае применения конвектора без кожуха существует формула, помогающая определить количество элементов прибора, после чего можно реализовать расчет мощности системы отопления:

N = A_p / (n*a₁)

Здесь n – количество рядов и ярусов элементов, которые и составляют площадь конвектора. При этом a₁ – площадь одной трубы или элемента. При этом при определении расчетной площади конвектора необходимо учитывать не только количество его элементов, но и метод их соединения.

В случае применения в отопительной системе гладкотрубного прибора продолжительность его греющей трубы вычисляется следующим образом:

l = А_р*µ₄ / (n*a₁)

µ₄  — это коэффициент поправки, который вносится при наличии декоративного укрытия трубы; n – количество рядов или ярусов греющих труб; а₁ – параметр, характеризующий площадь одного метра горизонтальной трубы при определенном заранее диаметре.

Для получения более точного (а не дробного числа), допускается незначительное (не более чем на 0,1 м²или же 5%) снижение показателя А.

Пример №1

Необходимо определить правильное количество секций для радиатора М140-А, который будет установлен в помещении, расположенном на верхнем этаже. При этом стена наружная, под подоконником ниша отсутствует. А расстояние от него до радиатора составляет всего 4 см. Высота помещения 2,7 м. Q_n=1410 Вт, а t_в=18 °С. Условия подключения радиатора: подсоединения к однотрубному стояку проточно-регулируемого типа (D_y20, кран КРТ с подводкой 0,4 м); разводка отопительной системы верхняя, t_г = 105°С, а расход теплоносителя по стояку составляет G_ст = 300 кг/ч. Разница температуры теплоносителя подающего стояка и рассматриваемого составляет 2°С.

Определяем средний показатель температуры в радиаторе:

t_ср = (105 — 2) — 0,5х1410х1,06х1,02х3,6 / (4,187х300) = 100,8 °С.

Опираясь на полученные данные, вычисляем плотность теплового потока:

t_ср = 100,8 — 18 = 82,8 °С

При этом следует отметить, что произошло незначительное изменение уровня расхода воды (360 до 300 кг/ч). Данный параметр практически никак не влияет на q_np.

Q_пр =650(82,8/70)1+0,3=809Вт/м2.

Далее определяем уровень теплоотдачи горизонтально (1г = 0,8 м) и вертикально (1в = 2,7 — 0,5 = 2,2 м) расположенных труб. Для этого следует воспользоваться формулой Q_тр =q_вхl_в + q_гхl_г.

Получаем:

Q_тр = 93х2,2 + 115х0,8 = 296 Вт.

Рассчитываем площадь требуемого радиатора по формуле A_p = Q_np/q_np  и  Q_пp = Q_п — µ _трхQ_тр:

А_р =(1410-0,9х296)/809=1,41м².

Рассчитываем необходимое количество секций радиатора М140-А, учитывая, что площадь одной секции составляет 0,254 м²:

м² (µ4=1,05, µ 3 = 0,97 + 0,06 / 1,41= 1,01, воспользуемся формулой µ ₃ = 0,97 + 0,06 / А_р  и определяем:

N=(1,41/0,254)х(1,05/1,01)=5,8. То есть, расчет потребления тепла на отопление показал, что в помещении для достижения максимально комфортной температуры следует установить радиатор, состоящий из 6 секций.

Пример №2

Необходимо определить марку открытого настенного конвектора с кожухом КН-20к «Универсал-20», который устанавливается на однотрубный стояк проточного типа. Кран возле устанавливаемого прибора отсутствует.

Определяет среднюю температуру воды в конвекторе:

tcp = (105 — 2) — 0,5х1410х1,04х1,02х3,6 / (4,187х300) = 100,9 °С.

В конвекторах «Универсал-20» плотность теплового потока равна 357 Вт/м².имеющиеся данные: µt_cp=100,9-18=82,9°С, Gnp=300кг/ч. По формуле q_пр =q_ном(µ t_ср /70)¹⁺ⁿ (G_пр /360)^p пересчитываем данные:

q_np = 357(82,9 / 70)1+0,3(300 / 360)0,07 = 439 Вт/м².

Определяем уровень теплоотдачи горизонтальных (1_г-=0,8 м) и вертикальных (l_в=2,7 м) труб (с учетом D_y20) используя формулу Q_тр = q_вхl_в +q_гхl_г. Получаем:

Q_тр = 93х2,7 + 115х0,8 = 343 Вт.

Воспользовавшись формулой A_p = Q_np/q_np и Q_пp = Q_п — µ _трхQ_тр, определяем расчетную площадь конвектора:

А_р =(1410 — 0,9х343) / 439 = 2,51 м².

То есть, к установке принят конвектор «Универсал-20» длина кожуха которого составляет 0,845 м (модель КН 230-0,918, площадь которой 2,57м²).

Пример №3

Для системы парового отопления необходимо определить количество и длину чугунных ребристых труб при условии, что установка открытого типа и производится в два яруса. При этом избыточное давление пара составляет 0,02 Мпа.

Дополнительные характеристики: t_нac= 104,25 °С, t_в=15 °С, Q_п = 6500 Вт, Q_тр = 350 Вт.

Воспользовавшись формулой µ t_н = t_нас — t_в, определим разность температур:

µ t_н = 104,25- 15 = 89,25 °С.

Определяем плотность теплового потока, воспользовавшись известным коэффициентом передачи данного типа труб в случае, когда они устанавливаются параллельно одна над другой — к=5,8 Вт/(м2-°С). Получаем:

q_np = k_npх µ t_н = 5,8-89,25 = 518 Вт/м².

Формула A_p = Q_np/q_np помогает определить необходимую площадь прибора:

А_р = (6500 — 0,9х350) / 518 = 11,9м².

Чтоб определить количество необходимых труб, N = A_p / (nхa₁). При этом следует воспользоваться такими данными: длина одной тубы – 1,5 м, площадь нагревательной поверхности – 3м².

Вычисляем: N= 11,9/(2х3,0) = 2 шт.

То есть, в каждом ярусе необходимо установить по две трубы длиной 1,5 м. каждая. При этом вычислим общую площадь данного отопительного прибора: А = 3,0х*2х2 = 12,0 м².

</index>Используемые источники:

• https://santech-info.ru/otoplenie/teplotexnicheskij-raschet-zdanyja.html
• https://sistema-otopleniya.ru/raschety-otoplenija/teplotehnicheskij-raschet-sistemy-otoplenija.html
• https://otoplenie-doma.org/raschet-teplovoj-energii-na-otoplenie.html