Расчет количества тепла на отопление здания: Расчет тепла на отопление здания

формула расчета тепловых потерь здания, тепловой расчет отопительных приборов, фото и видео примеры

Содержание:

1. Этапы выполнения теплового расчета помещения
2. Как правильно выполнить тепловой расчет здания
3. Формула расчета тепловой энергии
4. Коэффициенты расчета тепловых потерь здания
5. Принцип гидравлического расчета для системы отопления

Чтобы смонтировать надежную и стабильно работающую систему теплоснабжения в любом помещении, будь то офис, производственная постройка или жилое помещение, очень важно четко и грамотно выполнить тепловой расчет помещения.

Правильно произведенный тепловой расчет здания, расчет мощности и других показателей системы позволят обезопасить себя от возможных неприятностей, связанных с поломкой нагревательного оборудования и позволят сконструировать эффективную, но и экономичную отопительную систему, к которой не будет никаких претензий ни у жилищно-коммунальных служб, ни у других органов, контролирующих подобные работы.

Именно о том, как выполнить тепловой расчет помещения и какие действия потребуется выполнить для этого мероприятия, далее и пойдет речь.

Этапы выполнения теплового расчета помещения

Как известно, тепловой расчет отопительных приборов осуществляется в несколько стадий, а именно:

• прежде всего следует узнать то, чему равны тепловые потери дома, чтобы правильно определить мощность не только отопительного котла, но и каждого из приборов нагрева, т.е. каждой батареи. Подобные вычисления должны быть произведены для каждого помещения, которое имеет в своей конструкции внешнюю стену.
  
  Важно запомнить, что полученный результат крайне необходимо проверить на предмет правильности тепловой нагрузки на отопление. Так, итоговые цифры следует разделить на параметр площади конкретного помещения, чтобы получить размер удельных тепловых потерь, который измеряется в Вт/м². Наиболее часто этот показатель составляет 50/150 Вт/м². При условии, если результат расчета количества тепла на отопление здания слишком отличается от данного показателя, то следует все перепроверить и при необходимости заново выполнить вычисления, так как в случае использования неправильных расчетов возникает серьезная угроза нормальному функционированию всей отопительной системы в целом;
• после этого следует определиться с рабочей температурой. Правильнее всего будет принять за основу следующие параметры: 75/65/20°C, что равно температурному режиму в котле отопления, в радиаторе и в комнате соответственно;
• далее необходимо выполнить расчет тепловой мощности системы отопления, принимая во внимание расчет тепловых потерь здания;
• затем требуется произвести расчет гидравлики, так как система теплоснабжения не сможет нормально функционировать без него. Подобные вычисления также необходимы для определения параметров трубы, в частности, их диаметра, а также для изучения технических характеристик насоса циркуляции, входящего в конструкцию системы. При выполнении расчетов в загородном доме частного типа можно воспользоваться специальными материалами и изучить фото различных таблиц, где приведены данные о сечении труб отопления;
• продолжаются расчеты выбором отопительного котла и определением его свойств. Так, главное – это решить, какой тип конструкции будет применяться: бытовой или промышленный;
• завершается процесс определением объема системы теплоснабжения. Знать этот параметр важно, в первую очередь, для того, чтобы правильно выбрать бак расширения или удостовериться в том, что объема того бака, который вмонтирован в генератор тепла, будет достаточно. Для выполнения любых расчетов всегда можно воспользоваться стандартным бытовым калькулятором, не прибегая к сложным математическим вычислениям (подробнее: «Расчет объема системы отопления, включая радиаторы»).

Как правильно выполнить тепловой расчет здания

Для того чтобы произвести тепловой расчет здания, требуется, в первую очередь, иметь в наличии необходимые данные, которые понадобятся для вычислений.

Этапы этой работы будут следующими:

1. Для начала потребуется тщательно изучить проектный план сооружения, где обязательно должны быть отображены параметры каждого из помещений как изнутри, так и снаружи, а кроме того, должны быть информация о размерах проемов дверей и окон.
2. Затем необходимо определить, как именно расположена постройка относительно световых сторон, чтобы иметь сведения о поступающих в комнату прямых солнечных лучах, а также тщательно рассмотреть условия климата в конкретном регионе.
3. После этого необходимо уточнить данные о том, из какого материала состоят внешние стены, а также то, какую высоту они имеют.
4. Нелишним также будет получить информацию о структуре пола непосредственно от помещения и до самой земли, а также об основе перекрытия, начиная от комнаты и заканчивая улицей.

По окончании сбора всей этой информации можно приступать к расчету объема тепловой энергии, который потребуется затратить на качественный обогрев жилища. В процессе монтажа также можно будет получить необходимые сведения, требуемые для выполнения гидравлических подсчетов.

Формула расчета тепловой энергии

Чтобы правильно рассчитать необходимый объем тепла для отопления, обязательно важно учитывать такие параметры, как мощность, которой обладает нагревательный котел, а также потери тепла в процессе работы. Формула расчета тепловой энергии, требуемой для нагрева помещения, является следующей: Мк = 1,2 * Тп (Мк – это измеряемая в кВт мощность, которой обладает генератор тепла, Тп – это объем теплопотерь жилой конструкции, а 1,2 – это необходимый запас, который должен быть равен 20%).

Важно запомнить, что коэффициент 1,2 допускает саму возможность резкого снижения давления в системе газопровода в холодное время года, кроме того, сюда же входят и потенциальные потери тепла, причиной которых зачастую являются сильные морозы, особое влияние которых наблюдается ввиду недостаточной теплоизоляции дверей комнаты. Наличие такого запаса делает возможным значительно варьировать температурные режимы.

Нельзя не упомянуть и тот факт, что при подсчете затрачиваемой энергии тепла его потери будут проходить совсем неравномерно, поэтому следует помнить о следующих данных:

• через внешние стены теряется больше всего полезного тепла – около 40% от общего объема;
• через оконные проемы уходит примерно 20%;
• тепло покидает помещение через поле в объеме, равном 10%;
• через крышу также выходит примерно 10%;
• еще один участок тепловых потерь – дверные проемы и вентиляция, через которые способно испариться около 20% тепла.

Коэффициенты расчета тепловых потерь здания

Важно не только знать необходимую формулу, требующуюся для расчета необходимой энергии тепла для обогрева постройки, но и применять следующие коэффициенты, которые позволяют учитывать абсолютно все факторы, влияющие на такие вычисления:

• К1 – это тип окон, которыми оборудовано конкретное помещение;
• К2 – это показатели тепловой изоляции стен конструкции;
• К3 – показатель соотношения площади оконных проемов и полов;
• К4 – наименьшая температура снаружи дома;
• К5 – количество внешних стен, имеющихся в сооружении;
• К6 – количество этажей в постройке;
• К7 – параметр высоты помещения.

Если говорить о потерях тепла, осуществляемых через окна, важно помнить о коэффициентах для таких расчетов, которые являются:

• для окон со стандартным остеклением этот параметр составляет 1,27;
• для стеклопакетов двухкамерного типа – 1;
• для трехкамерных стеклопакетов – 0,85.

Не стоит забывать, что увеличение объема окон относительно полов в доме прямо пропорционально увеличению теплопотерь в постройке.

Так, соотношение оконных площадей и пола в жилище будет:

• для 10% – 0,8;
• для 10 – 19% – 0,9;
• для 20% – 1;
• для 21 – 29% – 1,1;
• для 30% – 1,2;
• для 31 – 39% – 1,3;
• для 40% – 1,4;
• для 50% – 1,5.

Выполняя расчет потребления необходимого количества энергии тепла, также важно помнить, что для материала, из которого изготовлены стены сооружения, также имеются свои коэффициенты:

• для блоков или бетонных панелей – от 1,25 до 1,5;
• для бревенчатых стен или стен из бруса – 1,25;
• для кирпичной кладки толщиной в 1,5 кирпича – 1,5;
• для 2,5 кирпичной кладки – 1,1;
• для блоков из пенобетона – 1.

Стоит учитывать и тот факт, что если температуры за пределами дома являются низкими, то и тепловые потери становятся более существенными, например:

• если температура достигает -10°C, то коэффициент будет составлять 0,7;
• если этот параметр является ниже -10°C, то коэффициент должен быть 0,8;
• если температура составляет -15°C, то цифра будет равна 0,9;
• при морозе в -20°C коэффициент должен составлять 1;
• величина коэффициента при -25°C – 1,2;
• в случае понижения температуры до -30°C коэффициент должен быть равен 1,2;
• если столбик термометра на улице достигает -35°C, то коэффициент должен составлять 1,3.

Кроме того, рассчитывая объем требуемого для обогрева дома тепла, важно учитывать непосредственно площадь комнаты, которая отображается как Пк, а также удельное значение, которое составляет теплопотери – это УДтп.

Так, высчитать объем возможных потерь тепла конкретного помещения можно, воспользовавшись следующей формулой: Тп = УДтп * Пл * К1 * К2 * К3 * К4 * К5 * К6 * К7. Параметр УДтп в этом случае должен быть равен 100 Вт/м².

Принцип гидравлического расчета для системы отопления

На этом этапе расчетов необходимо подобрать нужные параметры отопительных труб, такие как их длина и диаметр, а также осуществить балансировку всей системы посредством клапанов радиатора. Подобные вычисления также позволят определить оптимальную мощность такого функционального элемента системы, как электрический насос циркуляции.

Итоги гидравлических расчетов позволяют узнать следующие показатели: М – объем воды, который расходуется в процессе работы (измеряется в кг/с), DP1, DP2… DPn – это тот напор, который теряется при прохождении теплоносителя от котла к каждому из радиаторов. Как следствие, расход воды можно высчитать по следующей формуле: M = Q/Cp * DPt Q, где Ср – это параметр удельной теплоемкости теплоносителя, который равен в среднем 4,19 кДж, а DPt – это разница температур воды на входе в котел и на выходе из него.

Проведение всех вышеперечисленных расчетов позволит оборудовать надежную, экономичную и эффективную систему отопления и не даст механизму выйти из строя в самый неприятный момент.

Тепловой расчет помещения на видео:

Теплотехнический расчет конструкции здания

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, Вт

S — 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?.

расчет часовых и годовых показателей

На чтение 8 мин Просмотров 2.5к. Опубликовано 20.03.2015 Обновлено 01.08.2016

Как оптимизировать затраты на отопление? Эта задача решается только комплексным подходом, учитывающим все параметры системы, здания и климатические особенности региона. При этом важнейшей составляющей является тепловая нагрузка на отопление: расчет часовых и годовых показателей входят в систему вычислений КПД системы.

Зачем нужно знать этот параметр

Распределение тепловых потерь в доме

Что же представляет собой расчет тепловой нагрузки на отопление? Он определяет оптимальное количество тепловой энергии для каждого помещения и здания в целом. Переменными величинами являются мощность отопительного оборудования – котла, радиаторов и трубопроводов. Также учитываются тепловые потери дома.

В идеале тепловая мощность отопительной системы должна компенсировать все тепловые потери и при этом поддерживать комфортный уровень температуры. Поэтому прежде чем выполнить расчет годовой нагрузки на отопление, нужно определиться с основными факторами, влияющими на нее:

• Характеристика конструктивных элементов дома. Наружные стены, окна, двери, вентиляционная система сказываются на уровне тепловых потерь;
• Размеры дома. Логично предположить, что чем больше помещение – тем интенсивнее должна работать система отопления. Немаловажным фактором при этом является не только общий объем каждой комнаты, но и площадь наружных стен и оконных конструкций;
• Климат в регионе. При относительно небольших снижениях температуры на улице нужно малое количество энергии для компенсации тепловых потерь. Т.е. максимальная часовая нагрузка на отопление напрямую зависит от степени снижения температуры в определенный период времени и среднегодовое значение для отопительного сезона.

Учитывая эти факторы составляется оптимальный тепловой режим работы системы отопления. Резюмируя все вышесказанное можно сказать, что определение тепловой нагрузки на отопление необходимо для уменьшения расхода энергоносителя и соблюдения оптимального уровня нагрева в помещениях дома.

Для расчета оптимальной нагрузки на отопление по укрупненным показателям нужно знать точный объем здания. Важно помнить, что эта методика разрабатывалась для больших сооружений, поэтому погрешность вычислений будет велика.

Выбор методики расчета

Санитарно-эпидемиологические требования для жилых домов

Перед тем, как выполнить расчет нагрузки на отопление по укрупненным показателям или с более высокой точностью необходимо узнать рекомендуемые температурные режимы для жилого здания.

Во время расчета характеристик отопления нужно руководствоваться нормами СанПиН 2.1.2.2645-10. Исходя из данных таблицы, в каждой комнате дома необходимо обеспечить оптимальный температурный режим работы отопления.

Методики, по которым осуществляется расчет часовой нагрузки на отопление, могут иметь различную степень точности. В некоторых случаях рекомендуется использовать достаточно сложные вычисления, в результате чего погрешность будет минимальна. Если же оптимизация затрат на энергоносители не является приоритетной задачей при проектировании отопления – можно применять менее точные схемы.

Во время расчета почасовой нагрузки на отопление нужно учитывать суточную смену уличной температуры. Для улучшения точности вычисления нужно знать технические характеристики здания.

Простые способы вычисления тепловой нагрузки

Любой расчет тепловой нагрузки нужен для оптимизации параметров системы отопления или улучшения теплоизоляционных характеристик дома. После его выполнения выбираются определенные способы регулирования тепловой нагрузки отопления. Рассмотрим нетрудоемкие методики вычисления этого параметра системы отопления.

Зависимость мощности отопления от площади

Таблица поправочных коэффициентов для различных климатических зон России

Для дома со стандартными размерами комнат, высотой потолков и хорошей теплоизоляцией можно применить известное соотношение площади помещения к требуемой тепловой мощности. В таком случае на 10 м² потребуется генерировать 1 кВт тепла. К полученному результату нужно применить поправочный коэффициент, зависящий от климатической зоны.

Предположим, что дом находится в Московской области. Его общая площадь составлять 150 м². В таком случае часовая тепловая нагрузка на отопление будет равна:

15*1=15 кВт/час

Главным недостатком этого метода является большая погрешность. Расчет не учитывает изменение погодных факторов, а также особенности здания – сопротивление теплопередачи стен, окон. Поэтому на практике его использовать не рекомендуется.

Укрупненный расчет тепловой нагрузки здания

Укрупненный расчет нагрузки на отопление характеризуется более точными результатами. Изначально он применялся для предварительного расчета этого параметра при невозможности определить точные характеристики здания. Общая формула для определения тепловой нагрузки на отопление представлена ниже:

Где q° — удельная тепловая характеристика строения. Значения нужно брать из соответствующей таблицы, а – поправочный коэффициент, о котором говорилось выше, Vн – наружный объем строения, м³, Tвн и Tнро – значения температуры внутри дома и на улице.

Таблица удельных тепловых характеристик зданий

Предположим, что необходимо рассчитать максимальную часовую нагрузку на отопление в доме с объемом по наружным стенам 480 м³ (площадь 160 м², двухэтажный дом). В этом случае тепловая характеристика будет равна 0,49 Вт/м³*С. Поправочный коэффициент а = 1 (для Московской области). Оптимальная температура внутри жилого помещения (Твн ) должна составлять +22°С. Температура на улице при этом будет равна -15°С. Воспользуемся формулой для расчета часовой нагрузки на отопление:

Q=0.49*1*480(22+15)= 9,408 кВт

По сравнению с предыдущим расчетом полученная величина меньше. Однако она учитывает важные факторы – температуру внутри помещения, на улице, общий объем здания. Подобные вычисления можно сделать для каждой комнаты. Методика расчета нагрузки на отопление по укрупненным показателям дает возможность определить оптимальную мощность для каждого радиатора в отдельно взятом помещении. Для более точного вычисления нужно знать среднетемпературные значения для конкретного региона.

Такой метод расчета можно применять для вычисления часовой тепловой нагрузки на отопление. Но полученные результаты не дадут оптимально точную величину тепловых потерь здания.

Точные расчеты тепловой нагрузки

Значение теплопроводности и сопротивление теплопередачи для строительных материалов

Но все же этот расчет оптимальной тепловой нагрузки на отопление не дает требуемую точность вычисления. Он не учитывает важнейший параметр – характеристики здания. Главной из них является сопротивление теплопередачи материал изготовления отдельных элементов дома – стен, окон, потолка и пола. Именно они определяют степень сохранения тепловой энергии, полученной от теплоносителя системы отопления.

Что же такое сопротивление теплопередачи (R)? Это величина, обратная теплопроводности (λ) – возможности структуры материала передавать тепловую энергию. Т.е. чем больше значение теплопроводности – тем выше тепловые потери. Для расчета годовой нагрузки на отопление воспользоваться этой величиной нельзя, так как она не учитывает толщину материала (d). Поэтому специалисты используют параметр сопротивление теплопередачи, который вычисляется по следующей формуле:

R=d/λ

Расчет по стенам и окнам

Сопротивление теплопередачи стен жилых зданий

Существуют нормированные значения сопротивления теплопередачи стен, которые напрямую зависят от региона, где расположен дом.

В отличие от укрупненного расчета нагрузки на отопление сначала нужно вычислить сопротивление теплопередачи для наружных стен, окон, пола первого этажа и чердака. Возьмем за основу следующие характеристики дома:

• Площадь стен – 280 м². В нее включены окна – 40 м²;
• Материал изготовления стен – полнотелый кирпич (λ=0.56). Толщина наружных стен – 0,36 м. Исходя из этого рассчитываем сопротивление телепередачи — R=0.36/0.56= 0,64 м²*С/Вт;
• Для улучшения теплоизоляционных свойств был установлен наружный утеплитель – пенополистирол толщиной 100 мм. Для него λ=0,036. Соответственно R=0,1/0,036= 2,72 м²*С/Вт;
• Общее значение R для наружных стен равно 0,64+2,72= 3,36 что является очень хорошим показателем теплоизоляции дома;
• Сопротивление теплопередачи окон — 0,75 м²*С/Вт (двойной стеклопакет с заполнением аргоном).

Фактически тепловые потери через стены составят:

(1/3,36)*240+(1/0.75)*40= 124 Вт при разнице температуры в 1°С

Температурные показатели возьмем такие же, как и для укрупненного вычисления нагрузки на отопление +22°С в помещении и -15°С на улице. Дальнейший расчет необходимо делать по следующей формуле:

124*(22+15)= 4,96 кВт/час

Расчет по вентиляции

Затем необходимо вычислить потери через вентиляцию. Общий объем воздуха в здании составляет 480 м³. При этом его плотность примерно равна 1,24 кг/м³. Т.е. его масса равна 595 кг. В среднем за сутки (24 часа) происходит пятикратное обновление воздуха. В таком случае для вычисления максимальной часовой нагрузки для отопления нужно рассчитать тепловые потери на вентиляцию:

(480*40*5)/24= 4000 кДж или 1,11 кВт/час

Суммируя все полученные показатели можно найти общие тепловые потери дом:

4,96+1,11=6,07 кВт/час

Таким образом определяется точная максимальная тепловая нагрузка на отопление. Полученная величина напрямую зависит от температуры на улице. Поэтому для расчета годовой нагрузки на отопительную систему нужно учитывать изменение погодных условий. Если средняя температура в течение отопительного сезона составляет -7°С, то итоговая нагрузка на отопление будет равна:

(124*(22+7)+((480*(22+7)*5)/24))/3600)*24*150(дней отопительного сезона)=15843 кВт

Меняя температурные значения можно сделать точный расчет тепловой нагрузки для любой системы отопления.

К полученным результатам нужно прибавить значение тепловых потерь через крышу и пол. Это можно сделать поправочным коэффициентом 1,2 – 6,07*1,2=7,3 кВт/ч.

Полученная величина указывает на фактические затраты энергоносителя при работе системы. Существует несколько способов регулирования тепловой нагрузки отопления. Наиболее действенный из них – уменьшение температуры в комнатах, где нет постоянного присутствия жильцов. Это можно осуществить с помощью терморегуляторов и установленных датчиков температуры. Но при этом в здании должна быть установлена двухтрубная система отопления.

Для вычисления точного значения тепловых потерь можно воспользоваться специализированной программой Valtec. В видеоматериале показа пример работы с ней.

Тепловой расчет системы отопления — определяем нагрузку на систему и расход тепла

Тепловой расчёт системы отопления большинству представляется легким и не требующим особого внимания занятием. Огромное количество людей считают, что те же радиаторы нужно выбирать исходя из только площади помещения: 100 Вт на 1 м.кв. Всё просто. Но это и есть самое большое заблуждение. Нельзя ограничиваться такой формулой. Значение имеет толщина стен, их высота, материал и многое другое. Конечно, нужно выделить час-другой, чтобы получить нужные цифры, но это по силам каждому желающему.

Исходные данные для проектирования системы отопления

Чтобы произвести расчет расхода тепла на отопление, нужен, во-первых, проект дома.

План дома позволяет получить практически все исходные данные, которые нужны для определения теплопотерь и нагрузки на отопительную систему

Он должен содержать внутренние и наружные размеры каждого помещения, окон, наружных дверных проёмов. Внутренние двери остаются без внимания, поскольку на тепловые потери они не оказывают никакого влияния.

Во-вторых, понадобятся данные о расположении дома по отношению к сторонам света и районе строительства – климатические условия в каждом регионе свои, и то, что подходит для Сочи, не может быть применено к Анадырю.

В-третьих, собираем информацию о составе и высоте наружных стен и материалах, из которых изготовлены пол (от помещения до земли) и потолок (от комнат и наружу).

После сбора всех данных можно приступать к работе. Расчет тепла на отопление можно выполнить по формулам за один-два часа. Можно, конечно, воспользоваться специальной программой от компании Valtec.

Для расчёта теплопотерь отапливаемых помещений, нагрузки на систему отопления и теплоотдачи от отопительных приборов в программу достаточно внести только исходные данные. Огромное количество функций делают её незаменимым помощником и прораба, и частного застройщика

Она значительно всё упрощает и позволяет получить все данные по тепловым потерям и гидравлическому расчету системы отопления.

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.

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.

Разбор расчетов на конкретном примере

Дом, для которого будем определять нагрузку на систему отопления, имеет двойные стеклопакеты (К1 =1), пенобетонные стены с повышенной теплоизоляцией (К2= 1), три из которых выходят наружу (К5=1,22). Площадь окон составляет 23% от площади пола (К3=1,1), на улице около 15С мороза (К4=0,9). Чердак дома холодный (К6=1), высота помещений 3 метра (К7=1,05). Общая площадь составляет 135м2.

Исходные данные известны, значит дальше всё как в школе: подставляет в формулу цифры и получаем ответ:

Пт = 135*100*1*1*1,1*0,9*1,22*1*1,05=17120,565 (Ватт) или Пт=17,1206 кВт

Теперь можно рассчитать мощность отопительной системы:

Мк=1,2*17,1206=20,54472 (кВт).

Расчёт нагрузки и теплопотерь можно выполнить самостоятельно и достаточно быстро. Нужно всего потратить пару часов на приведение в порядок исходных данных, а потом просто подставить значения в формулы. Цифры, которые вы в результате получите помогут определиться с выбором котла и радиаторов.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

видео-инструкция по монтажу своими руками, особенности использования дров, нормы, цена, фото

Что это такое – удельный расход тепла на отопление? В каких величинах измеряется удельный расход тепловой энергии на отопление здания и, главное, откуда берутся его значения для расчетов? В этой статье нам предстоит познакомиться с одним из основных понятий теплотехники, а заодно изучить несколько смежных понятий. Итак, в путь.

Осторожно, товарищ! Вы входите в дебри теплотехники.

Что это такое

Определение

Определение удельного расхода тепла дается в СП 23-101-2000. Согласно документу, так называется количество тепла, нужное для поддержания в здании нормируемой температуры, отнесенное к единице площади или объема и к еще одному параметру – градусо-суткам отопительного периода.

Для чего используется этот параметр? Прежде всего – для оценки энергоэффективности здания (или, что то же самое, качества его утепления) и планирования затрат тепла.

Собственно, в СНиП 23-02-2003прямо говорится: удельный (на квадратный или кубический метр) расход тепловой энергии на отопление здания не должен превышать приведенных значений.
Чем лучше теплоизоляция, тем меньше энергии требует обогрев.

Градусо-сутки

Как минимум один из использованных терминов нуждается в разъяснении. Что это такое – градусо-сутки?

Это понятие прямо относится к количеству тепла, необходимому для поддержания комфортного климата внутри отапливаемого помещения в зимнее время. Она вычисляется по формуле GSOP=Dt*Z, где:

• GSOP – искомое значение;
• Dt – разница между нормированной внутренней температурой здания (согласно действующим СНиП она должна составлять от +18 до +22 С) и средней температурой самых холодных пяти дней зимы.
• Z – длина отопительного сезона (в сутках).

Как несложно догадаться, значение параметра определяется климатической зоной и для территории России варьируются от 2000 (Крым, Краснодарский край) до 12000 (Чукотский АО, Якутия).

Зима в Якутии.

Единицы измерения

В каких величинах измеряется интересующий нас параметр?

• В СНиП 23-02-2003 используются кДж/(м2*С*сут) и, параллельно с первой величиной, кДж/(м3*С*сут).
• Наряду с килоджоулем могут использоваться другие единицы измерения тепла – килокалории (Ккал), гигакалории (Гкал) и киловатт-часы (КВт*ч).

Как они связаны между собой?

• 1 гигакалория = 1000000 килокалорий.
• 1 гигакалория = 4184000 килоджоулей.
• 1 гигакалория = 1162,2222 киловатт-часа.

На фото – теплосчетчик. Приборы учета тепла могут использовать любые из перечисленных единиц измерения.

Нормированные параметры

Они содержатся в приложениях к СНиП 23-02-2003, таб. 8 и 9. Приведем выдержки из таблиц.

Для одноквартирных одноэтажных отдельностоящих домов

Отапливаемая площадь	Удельный расход тепла, кДж/(м2*С*сут)
До 60	140
100	125
150	110
250	100

Для многоквартирных домов, общежитий и гостиниц

Этажность	Удельный расход тепла, кДж/(м2*С*сут)
1 – 3	По таблице для одноквартирных домов
4 – 5	85
6 – 7	80
8 – 9	76
10 – 11	72
12 и выше	70

Обратите внимание: с увеличением количества этажей норма расхода тепла уменьшается.
Причина проста и очевидна: чем больше объект простой геометрической формы, тем больше отношение его объема к площади поверхности.
По той же причине удельные расходы на отопление загородного дома уменьшаются с увеличением отапливаемой площади.

Обогрев единицы площади большого дома обходится дешевле, чем маленького.

Вычисления

Точное значение потерь тепла произвольным зданием вычислить практически невозможно. Однако давно разработаны методики приблизительных расчетов, дающих в пределах статистики достаточно точные средние результаты. Эти схемы вычислений часто упоминается как расчеты по укрупненным показателям (измерителям).

Наряду с тепловой мощностью часто возникает необходимость рассчитать суточный, часовой, годичный расход тепловой энергии или среднюю потребляемую мощность. Как это сделать? Приведем несколько примеров.

Часовой расход тепла на отопление по укрупненным измерителям вычисляется по формуле Qот=q*a*k*(tвн-tно)*V, где:

• Qот – искомое значение к килокалориях.
• q – удельная отопительная величина дома в ккал/(м3*С*час). Она ищется в справочниках для каждого типа зданий.

Удельная отопительная характеристика привязана к размерам, возрасту и типу здания.

• а – коэффициент поправки на вентиляцию (обычно равен 1,05 – 1,1).
• k – коэффициент поправки на климатическую зону (0,8 – 2,0 для разных климатических зон).
• tвн – внутренняя температура в помещении (+18 – +22 С).
• tно – уличная температура.
• V – объем здания вместе с ограждающими конструкциями.

Чтобы вычислить приблизительный годовой расход тепла на отопление в здании с удельным расходом в 125 кДж/(м2*С*сут) и площадью 100 м2, расположенном в климатической зоне с параметром GSOP=6000, нужно всего-то умножить 125 на 100 (площадь дома) и на 6000 (градусо-сутки отопительного периода). 125*100*6000=75000000 кДж, или примерно 18 гигакалорий, или 20800 киловатт-часов.

Чтобы пересчитать годичный расход в среднюю тепловую мощность отопительного оборудования, достаточно разделить его на длину отопительного сезона в часах. Если он длится 200 дней, средняя тепловая мощность отопления в приведенном выше случае составит 20800/200/24=4,33 КВт.

Энергоносители

Как своими руками вычислить затраты энергоносителей, зная расход тепла?

Достаточно знать теплотворную способность соответствующего топлива.

Проще всего вычислить расход электроэнергии на отопление дома: он в точности равен произведенному прямым нагревом количеству тепла.

Электрокотел преобразует в тепло всю потребляемую электроэнергию.

Так, средняя мощность электрического котла отопления в последнем рассмотренном нами случае будет равна 4,33 киловатта. Если цена киловатт-часа тепла равна 3,6 рубля, то в час мы будем тратить 4,33*3,6=15,6 рубля, в день – 15*6*24=374 рубля и так далее.

Владельцам твердотопливных котлов полезно знать, что нормы расхода дров на отопление составляют около 0,4 кг/КВт*ч. Нормы расхода угля на отопление вдвое меньше – 0,2 кг/КВт*ч.

Уголь обладает достаточно высокой теплотворной способностью.

Таким образом, чтобы своими руками подсчитать среднечасовой расход дров при средней тепловой мощности отопления 4,33 КВт, достаточно умножить 4,33 на 0,4: 4,33*0,4=1,732 кг. Та же инструкция действует для других теплоносителей – достаточно лишь залезь в справочники.

Заключение

Надеемся, что наше знакомство с новым понятием, пусть даже несколько поверхностное, смогло удовлетворить любопытство читателя. Прикрепленное к этому материалу видео, как обычно.предложит дополнительную информацию. Успехов!

Расчет тепловой нагрузки на отопление

Как рассчитать тепловую нагрузку

Спросите у любого специалиста, как правильно организовать систему отопления в здании. При этом не важно — жилой это объект или промышленный. И профессионал ответит, что главное — это точно составить расчеты и грамотно выполнить проектирование. Речь, в частности, идет о расчете тепловой нагрузки на отопление. От этого показателя зависит объем потребления тепловой энергии, а значит, и топлива. То есть экономические показатели стоят рядом с техническими характеристиками.

Выполнение точных расчетов позволяет получить не только полный список необходимой для проведения монтажных работ документации, но и подобрать нужное оборудование, дополнительные узлы и материалы.

Тепловые нагрузки — определение и характеристики

Что обычно подразумевают под термином «тепловая нагрузка на отопление»? Это количество теплоты, которое отдают все приборы отопления, установленные в здании. Чтобы избежать лишних трат на производство работ, а также покупку ненужных приборов и материалов, и необходим предварительный расчет. С его помощью можно отрегулировать правила установки и распределения теплоты по всем помещениям, причем сделать это можно экономично и равномерно.

Но и это еще не все. Очень часто специалисты проводят расчеты, полагаясь на точные показатели. Они касаются размеров дома и нюансов строительства, где учитывается разнообразие элементов здания и их соответствие требованиям теплоизоляции и прочего. Именно точные показатели дают возможность правильно сделать расчеты и, соответственно, получить максимально приближенные к идеалу варианты распределения тепловой энергии по помещениям.

Но нередко случаются ошибки в расчетах, что приводит к неэффективной работе отопления в целом. Подчас приходится переделывать в ходе эксплуатации не только схемы, но и участки системы, что приводит к дополнительным расходам.

Какие же параметры влияют на расчет тепловой нагрузки в целом? Здесь необходимо разделить нагрузку на несколько позиций, куда входят:

• Система центрального отопления.
• Система теплый пол, если таковой установлен в доме.
• Система вентиляции — как принудительной, так и естественной.
• Горячее водоснабжение здания.
• Ответвления на дополнительные бытовые нужды. К примеру, на сауну или баню, на бассейн или душ.

Основные характеристики

Профессионалы не упускают из виду ни одну мелочь, которая может повлиять на правильность расчета. Отсюда и достаточно больший список характеристик системы отопления, которые следует принимать во внимание. Вот только некоторые из них:

1. Назначение объекта недвижимости или его тип. Это может быть жилое здание или промышленное. У поставщиков тепловой энергии есть нормы, которые распределяются по типу зданий. Именно они часто становятся основополагающими при проведении расчетов.
2. Архитектурная часть здания. Сюда можно включить ограждающие элементы (стены, кровля, перекрытия, полы), их габаритные размеры, толщину. Обязательно учитываются всевозможные проемы — балконы, окна, двери и прочее. Очень важно принять во внимание наличие подвалов и чердаков.
3. Температурный режим для каждого помещения в отдельности. Это очень важно, потому что общие требования к температуре в доме не дают точной картины распределения тепла.
4. Назначение помещений. В основном это относится к производственным цехам, в которых необходимо более строгое соблюдение температурного режима.
5. Наличие специальных помещений. К примеру, в жилых частных домах это могут быть бани или сауны.
6. Степень технического оснащения. Учитывается наличие системы вентиляции и кондиционирования, горячего водоснабжения, тип используемого отопления.
7. Количество точек, через которые проводится отбор горячей воды. И чем больше таких точек, тем большей тепловой нагрузке подвергается система отопления.
8. Количество находящихся на объекте людей. От этого показателя зависят такие критерии, как влажность внутри помещений и температура.
9. Дополнительные показатели. В жилых помещениях можно выделить количество санузлов, отдельных комнат, балконов. В промышленных зданиях — количество смен работающих, число дней в году, когда работает сам цех в технологической цепочке.

Что включают в расчет нагрузок

Схема отопления

Расчет тепловых нагрузок на отопление проводят еще на стадии проектирования здания. Но при этом обязательно учитывают нормы и требования различных стандартов.

К примеру, теплопотери ограждающих элементов здания. Причем в расчет берутся все помещения в отдельности. Далее, это мощность, которая необходима для нагрева теплоносителя. Приплюсуем сюда количество тепловой энергии, требующейся для нагрева приточной вентиляции. Без этого расчет будет не очень точным. Прибавим также энергию, которая затрачивается на обогрев воды для бани или бассейна. Специалисты обязательно принимают во внимание и дальнейшее развитие теплосистемы. Вдруг через несколько лет вам вздумается устроить в собственном частном доме турецкий хамам. Поэтому необходимо прибавить к нагрузкам несколько процентов — обычно до 10%.

Рекомендация! Рассчитывать тепловые нагрузки с «запасом» необходимо для загородных домов. Именно запас позволит в будущем избежать дополнительных финансовых затрат, которые часто определяются суммами в несколько нулей.

Особенности расчета тепловой нагрузки

Параметры воздуха, а точнее, его температура берутся из ГОСТов и СНиПов. Здесь же подбираются коэффициенты теплопередачи. Кстати, паспортные данные всех видов оборудования (котлы, радиаторы отопления и прочее) берутся в расчет обязательно.

Что обычно включают в традиционный расчет нагрузки тепла?

• Во-первых, максимальный поток тепловой энергии, исходящей от приборов отопления (радиаторов).
• Во-вторых, максимальный расход тепла за 1 час эксплуатации отопительной системы.
• В-третьих, общие тепловые затраты за определенный период времени. Обычно подсчитывают сезонный период.

Если все эти расчеты соизмерить и сопоставить с площадью теплоотдачи системы в целом, то получится достаточно точный показатель эффективности обогрева дома. Но придется учитывать и небольшие отклонения. К примеру, снижение потребления тепла в ночное время. Для промышленных объектов также придется учитывать выходные и праздничные дни.

Методы определения тепловых нагрузок

Проектирование теплого пола

В настоящее время специалисты пользуются тремя основными способами расчета тепловых нагрузок:

1. Расчет основных теплопотерь, где учитываются только укрупненные показатели.
2. Учитываются показатели, основанные на параметрах ограждающих конструкций. Сюда обычно добавляются потери на нагрев внутреннего воздуха.
3. Производится расчет всех систем, которые входят в отопительные сети. Это и отопление, и вентиляция.

Есть еще один вариант, который называется укрупненным расчетом. Его обычно применяют в том случае, когда отсутствуют какие-либо основные показатели и параметры здания, необходимые для стандартного расчета. То есть фактические характеристики могут отличаться от проектных.

Для этого специалисты используют очень простую формулу:

Q max от.=α x V x q0 x (tв-tн.р.) x 10 -6

α — это поправочный коэффициент, зависящий от региона строительства (табличная величина)
V — объем здания по наружным плоскостям
q0 — характеристика отопительной системы по удельному показателю, обычно определяется по самым холодным дням в году

Виды тепловых нагрузок

Тепловые нагрузки, которые используются в расчетах системы отопления и подборе оборудования, имеют несколько разновидностей. К примеру, сезонные нагрузки, для которых присущи следующие особенности:

1. Изменение температуры снаружи помещений в течение всего отопительного сезона.
2. Метеорологические особенности региона, где построен дом.
3. Скачки нагрузки на систему отопления в течение суток. Этот показатель обычно проходит по категории «незначительные нагрузки», потому что ограждающие элементы предотвращают большое давление на отопление в целом.
4. Все, что касается тепловой энергии, связанной с системой вентиляции здания.
5. Тепловые нагрузки, которые определяются в течение всего года. Например, потребление горячей воды в летней сезон снижается всего лишь на 30-40%, если сравнивать его с зимним временем года.
6. Сухое тепло. Эта особенность присуща именно отечественным отопительным системам, где учитывается достаточно большой ряд показателей. К примеру, количество оконных и дверных проемов, количество проживающих или находящихся постоянно в доме людей, вентиляция, воздухообмен через всевозможные щели и зазоры. Для определения этой величины используют сухой термометр.
7. Скрытая тепловая энергия. Существует и такой термин, который определяется испарениями, конденсацией и так далее. Для определения показателя используют влажный термометр.

Регуляторы тепловых нагрузок

Программируемый контроллер, диапазон температур — 5-50 C

Современные отопительные агрегаты и приборы обеспечиваются комплектом разных регуляторов, с помощью которых можно изменять тепловые нагрузки, чтобы тем самым избежать провалов и скачков тепловой энергии в системе. Практика показала, что с помощью регуляторов можно не только снизить нагрузки, но и привести систему отопления к рациональному использованию топлива. А это уже чисто экономическая сторона вопроса. Особенно это относится к промышленным объектам, где за перерасход топлива приходится выплачивать достаточно большие штрафы.

Если же вы не уверены в правильности своих расчетов, то воспользуйтесь услугами специалистов.

Давайте рассмотрим еще пару формул, которые касаются разных систем. К примеру, системы вентиляции и горячего водоснабжения. Здесь вам потребуются две формулы:

Qв.=qв.V(tн.-tв.) — это касается вентиляции.
Здесь:
tн. и tв — температура воздуха снаружи и внутри
qв. — удельный показатель
V — внешний объем здания

Qгвс.=0,042rв(tг.-tх.)Пgср — для горячего водоснабжения, где

tг.-tх — температура горячей и холодной воды
r — плотность воды
в — отношение максимальной нагрузки к средней, которая определяется ГОСТами
П — количество потребителей
Gср — средний показатель расхода горячей воды

Комплексный расчет

В комплексе с расчетными вопросами обязательно проводят исследования теплотехнического порядка. Для этого применяют различные приборы, которые выдают точные показатели для расчетов. К примеру, для этого обследуют оконные и дверные проемы, перекрытия, стены и так далее.

Именно такое обследование помогает определить нюансы и факторы, которые могут оказать существенное влияние на теплопотери. К примеру, тепловизорная диагностика точно покажет температурный перепад при прохождении определенного количества тепловой энергии через 1 квадратный метр ограждающей конструкции.

Так что практические измерения незаменимы при проведении расчетов. Особенно это касается узких мест в конструкции здания. В этом плане теория не сможет точно показать, где и что не так. А практика укажет, где необходимо применить разные методы защиты от теплопотерь. Да и сами расчеты в этом плане становятся точнее.

Заключение по теме

Расчетная тепловая нагрузка — очень важный показатель, получаемый в процессе проектирования системы отопления дома. Если подойти к делу с умом и провести все необходимые расчеты грамотно, то можно гарантировать, что отопительная система будет работать отлично. И при этом можно будет сэкономить на перегревах и прочих затратах, которых можно просто избежать.

Расчет теплопотерь здания. Онлайн расчет теплопотерь помещения

Материал стен:

Не выбраноСиликатный кирпич, 1,5 кирпичаСиликатный кирпич, 2 кирпичаСиликатный кирпич, 2,5 кирпичаСиликатный кирпич, 3 кирпичаКирпич глиняный рядовый, 1,5 кирпичаКирпич глиняный рядовый, 2 кирпичаКирпич глиняный рядовый, 2,5 кирпичаКирпич глиняный рядовый, 3 кирпичаКерамический пустотный, 1,5 кирпичаКерамический пустотный, 2 кирпичаКерамический пустотный, 2,5 кирпичаКерамический пустотный, 3 кирпичаГазопенобетон, 400ммГазопенобетон, газосиликат 1000кг/м. куб, 600ммГазопенобетон, газосиликат 1000кг/м. куб, 800ммПенобетон D400, 400ммПенобетон D400, 600ммПенобетон D400, 800ммПенобетон D500, 400ммПенобетон D500, 600ммПенобетон D500, 800ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 160 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 180 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 200 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 220 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 240 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 260 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 280 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 300 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 320 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 340 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 360 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 380 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 400 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 160 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 180 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 200 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 220 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 240 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 260 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 280 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 300 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 320 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 340 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 360 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 380 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 400 ммБрус, толщина 200 ммБрус, толщина 100 ммТермоблок, 25 смСупертермо 38СТСупертермо 38ТСупертермо 51Супертермо 38Супертермо 25Поризованный керамический блок Porotherm 8Поризованный керамический блок Porotherm 38Поризованный керамический блок Porotherm 44Поризованный керамический блок Porotherm 51Воротынский камень поризованный 2,1НФПоризованный керамический блок Braer 10,7 NF M-100Поризованный керамический блок Braer 12,4 NF М-100Поризованный керамический блок Braer 14,3 NFСИП панели толщиной 124мм (толщина ППС 100мм)СИП панели толщиной 174мм (толщина ППС 150мм)СИП панели толщиной 224мм (толщина ППС 200мм)

Сколько БТЕ вам нужно для обогрева дома, магазина, гаража и т. Д.!

Обогреватель какого размера мне нужен для обогрева дома, гаража или рабочего места? Это кажется относительно простым и понятным вопросом. И все же ответ совсем не прост — требуется глубокое погружение в науку об энергии, пространственной геометрии, климатологии и строительных технологиях.

Ответ на распространенный вопрос «Сколько БТЕ мне нужно, чтобы обогреть мой дом?» начинается с понимания производства энергии и британской тепловой единицы.Одна БТЕ — это количество энергии, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на 1 градус по Фаренгейту. Сама по себе мера очень мала, но это базовый расчет, на котором строится использование энергии. В 2018 году Соединенные Штаты использовали около 101,3 квадриллиона БТЕ энергии.

Расчет количества БТЕ, необходимого для обогрева помещения

С точки зрения системы отопления и охлаждения, основной расчет заключается в том, сколько вы хотите добавить или удалить из воздуха внутри здания.Это может зависеть от ряда других переменных, таких как площадь в квадратных футах и ​​климат, но отправной точкой является то, на сколько градусов вы хотите изменить внутреннюю температуру и сколько БТЕ для этого потребуется. Существуют калькуляторы, которые помогут домовладельцам определить размер квартиры правильного размера, но есть также некоторые практические правила, которым можно следовать. Например, для комнаты площадью 300 квадратных футов обычно требуется 7000 БТЕ для поддержания комфортной температуры, в то время как для комнаты площадью 1000 квадратных футов требуется 18000 БТЕ.

Простая формула для определения ваших потребностей в отоплении:

(желаемое изменение температуры) x (кубические футы пространства) x 0,13 = БТЕ, необходимые в час.

Какие факторы могут повлиять на ваши потребности в отоплении?

1. Климат и погода

Климат также играет роль в определении ваших потребностей в энергии. Более теплый климат в южной части Соединенных Штатов, считающейся зоной 1 или 2, требует 30-40 БТЕ на квадратный фут.Средняя часть страны — зона 3 и 4 — требует от 40 до 45 британских тепловых единиц на квадратный фут, в то время как северные районы зоны 5 требуют до 60 британских тепловых единиц на квадратный фут. Проще говоря, чем холоднее или теплее наружный воздух, тем больше энергии вам потребуется для изменения внутренней температуры здания. Когда вы узнаете свою климатическую зону и соответствующие требования в BTU для вашего региона, вы сможете найти общее число для своего дома. Например, в зоне 3–4, которая обычно требует 40-45 БТЕ на квадратный фут, вы можете определить, что для дома площадью 2500 квадратных футов потребуется печь от 100000 до 112000 БТЕ.

2. Средняя квадратная и куб.м.

Еще одна переменная в определении ваших потребностей в энергии — это пространство — как в квадратных, так и в кубических футах. Естественно, чем больше пространство, тем больше потребность, но при этом важно не впадать в более широкое, значит лучшее отношение. Покупка негабаритного обогревателя или кондиционера создает другой набор проблем. — например, нагрузка на компрессоры, которые часто включаются и выключаются, чрезмерный шум и общее снижение эффективности.

Используя нашу формулу выше, рабочее пространство площадью 1000 квадратных футов при высоте потолка 8 футов означает, что вы будете обогревать 8000 кубических футов пространства. Если температура на улице 30 ° F, а вы хотите, чтобы в вашем гараже была 70 ° F, желаемое изменение температуры составляет 40 ° F. Эти два числа, умноженные на 0,33, показывают, что вам потребуется чуть больше 42 500 БТЕ в час, чтобы поддерживать рабочее пространство под углом 70 градусов.

Поскольку пропан — чистое и эффективное топливо, которое содержит более чем в два раза больше энергии, чем природный газ, он является естественным выбором для систем отопления в любом климате.Например, печь на природном газе мощностью 100 000 БТЕ сжигает около 97 кубических футов газа в час, в то время как пропановая печь того же размера сжигает 40 кубических футов за час. Чем выше рейтинг эффективности вашего обогревателя или кондиционера, тем больше энергии используется для обогрева или охлаждения.

3. Строительный материал и качество

На этот расчет также влияют качество и тип строительного материала, а также возраст дома.Дополнительные окна, пропускающие больше солнечного света или холодного воздуха, меняют расчет, как и использование теплоизоляции по всему дому. Старые дома, в которых сквозняк или плохо изолированы, потребуют дополнительной тепловой мощности. Кондиционеры в домах с несколькими окнами, выходящими на юг, также потребуют повышенной мощности для охлаждения воздуха, нагретого солнечным светом.

Установщики должны измерить весь дом, принимая во внимание планировку комнат, расположение окон, потенциальную тень, изоляцию и климатические данные, чтобы прийти к правильным расчетам нагрузки на отопление и охлаждение для определения системы отопления или охлаждения подходящего размера.

По вопросам отопления обращайтесь в Ferrellgas

Хотя нет простого ответа на вопрос о системе отопления или охлаждения подходящего размера для вашего дома, магазина или гаража, но с учетом нескольких простых элементов и расчетов легко выбрать подходящий блок для вашей конструкции. Зная немного информации о вашем здании, вашем климате и ваших потребностях в отоплении и охлаждении, вы можете найти решение, которое обеспечит вам и вашей семье комфорт в любое время года.

Чтобы узнать, какие пропановые решения лучше всего подходят для обогрева вашего помещения, свяжитесь с вашим местным офисом Ferrellgas, где наши специалисты могут дать вам отличную цену на пропан и определить, какие варианты лучше всего подходят для вашего дома, бизнеса или фермы. .

Как рассчитать время нагрева объекта

Различные материалы нагреваются с разной скоростью, и расчет времени, необходимого для повышения температуры объекта на заданную величину, является обычной проблемой для студентов-физиков. Чтобы рассчитать его, вам нужно знать удельную теплоемкость объекта, массу объекта, изменение температуры, которое вы ищете, и скорость, с которой к нему подводится тепловая энергия.Посмотрите, как этот расчет выполняется для воды, и вы сможете понять процесс и то, как он рассчитывается в целом.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Рассчитайте необходимое количество тепла ( Q ) по формуле:

Q = mc ∆ T

Где м обозначает массу объекта, c обозначает удельную теплоемкость, а ∆ T обозначает изменение температуры. Время, необходимое ( t ) для нагрева объекта при подаче энергии на мощность P , определяется как:

t = Q ÷ P

Формула для количества тепла энергия, необходимая для определенного изменения температуры:

Где м означает массу объекта, c — удельную теплоемкость материала, из которого он сделан, а ∆ T — изменение температуры.Сначала рассчитайте изменение температуры по формуле:

∆ T = конечная температура — начальная температура

Если вы нагреваете что-то от 10 ° до 50 °, это дает:

Обратите внимание, что while Цельсий и Кельвин — разные единицы измерения (и 0 ° C = 273 K), изменение на 1 ° C равняется изменению на 1 K, поэтому в этой формуле они могут использоваться как взаимозаменяемые.

Каждый материал имеет уникальную удельную теплоемкость, которая показывает, сколько энергии требуется, чтобы нагреть его на 1 градус Кельвина (или 1 градус Цельсия) для определенного количества вещества или материала.Для определения теплоемкости вашего конкретного материала часто требуется обратиться к онлайн-таблицам (см. Ресурсы), но вот некоторые значения для c для обычных материалов, в джоулях на килограмм и на Кельвин (Дж / кг · К):

Алкоголь (питьевой ) = 2,400

Лед (при −10 ° C) = 2,050

Выберите значение, соответствующее вашему веществу. В этих примерах основное внимание будет уделено воде ( c = 4,186 Дж / кг K) и свинцу ( c = 128 Дж / кг K).

Окончательная величина в уравнении составляет м для массы объекта. Короче говоря, для нагрева большего количества материала требуется больше энергии. В качестве примера представьте, что вы рассчитываете количество тепла, необходимое для нагрева 1 килограмма (кг) воды и 10 кг свинца на 40 К. Формула гласит:

Итак, для примера с водой:

Q = 1 кг × 4186 Дж / кг K × 40 K

Таким образом, для нагрева 1 кг воды на 40 K или 40 ° C требуется 167,44 килоджоулей энергии (т.е. более 167000 джоулей).

Q = 10 кг × 128 Дж / кг K × 40 K

Таким образом, для нагрева 10 кг свинца на 40 K или 40 ° C требуется 51,2 кДж (51 200 джоулей) энергии. Обратите внимание, что для нагрева в десять раз больше свинца на такое же количество требуется меньше энергии, потому что свинец легче нагреть, чем воду.

Power измеряет энергию, отдаваемую в секунду, и это позволяет вам рассчитать время, необходимое для нагрева рассматриваемого объекта. Затраченное время ( т, ) определяется по формуле:

Где Q — тепловая энергия, рассчитанная на предыдущем шаге, а P — мощность в ваттах (Вт, т.е.е., джоулей в секунду). Представьте, что воду из примера нагревает чайник мощностью 2 кВт (2000 Вт). Результат из предыдущего раздела дает:

Таким образом, для нагрева 1 кг воды на 40 К с помощью чайника мощностью 2 кВт требуется менее 84 секунд. Если бы к 10-килограммовому блоку свинца было подведено питание с той же скоростью, то для нагрева потребовалось бы:

Таким образом, для нагрева свинца требуется 25,6 секунды, если тепло подается с такой же скоростью. Опять же, это отражает тот факт, что свинец нагревается легче, чем вода.

Как рассчитать время нагрева или охлаждения | Блог

Во многих случаях может быть полезно узнать, сколько времени потребуется, чтобы нагреть или охладить вашу систему до определенной температуры. Или вы можете рассчитать, сколько энергии требуется для нагрева или охлаждения данного объема жидкости за определенный промежуток времени.

К счастью, есть довольно простое уравнение, которое можно использовать, если вы знаете массу жидкости в ванне, ее удельную теплоемкость, разницу температур, а также мощность или время.

Тем не менее, использование этого уравнения не совсем надежно, поскольку существуют различные факторы, которые могут нарушить расчет. В этом посте мы рассмотрим уравнение для расчета времени нагрева или охлаждения и причины, по которым вам следует искать систему с чуть большей мощностью, чем вы думаете, что вам нужно.

Расчет времени нагрева или охлаждения

Вы можете использовать то же основное уравнение для расчета времени нагрева или охлаждения, хотя для расчета времени охлаждения требуется немного больше работы.При нагревании подаваемая мощность постоянна, но при охлаждении мощность (или охлаждающая способность) изменяется в зависимости от температуры.

Расчет времени нагрева

Чтобы узнать, сколько времени потребуется для нагрева ванны до определенной температуры, можно использовать следующее уравнение:

t = mcΔT / P

Где:

• t — время нагрева или охлаждения в секундах
• м — масса жидкости в килограммах
• c — удельная теплоемкость жидкости в джоулях на килограмм и на Кельвин
.
• ΔT — разница температур в градусах Цельсия или Фаренгейта
• P — мощность, с которой подается энергия, в ваттах или джоулях в секунду

Аналогичным образом, чтобы рассчитать мощность, необходимую для нагрева или охлаждения ванны до определенной температуры за заданный промежуток времени, вы можете использовать это уравнение:

P = mcΔT / т

Хотя этим уравнениям довольно просто следовать, может возникнуть некоторая путаница, когда дело доходит до того, какие единицы использовать.Вместо этого вы можете использовать онлайн-калькулятор.

Этот красивый и простой калькулятор позволяет рассчитать время, мощность или потребляемую энергию, но он годится только для расчетов с использованием воды. Если вам нужно рассчитать время нагрева для других жидкостей, этот калькулятор больше подходит, поскольку он позволяет вам ввести удельную теплоемкость вещества, которое вы используете. У него есть две опции, позволяющие рассчитать требуемую мощность или время.

Калькулятор услуг технологического отопления.

Расчет времени охлаждения

Для расчета времени охлаждения вы можете использовать то же уравнение, что и выше. Вопрос в том, какое значение вы должны использовать для мощности. Холодопроизводительность (или мощность охлаждения) зависит от температуры. Холодопроизводительность снижается при более низких заданных температурах, поскольку разница температур между охлаждающей жидкостью и хладагентом меньше. Теплопередача снижается, поэтому снижается охлаждающая способность.

Например, вот характеристики охлаждающей способности для охлаждающих и нагреваемых циркуляционных ванн PolyScience 45 л.

У вас есть несколько вариантов, в зависимости от того, насколько точно вы хотите, чтобы ваш расчет был:

• Используйте консервативную оценку , предполагая более низкую мощность до следующей указанной температуры. Например, принимая указанные выше характеристики, можно предположить, что охлаждающая способность составляет 250 Вт для всех температур от -20 ° C до 0 ° C и 800 Вт для всех температур от 0 ° C до 20 ° C.
• Возможно заниженная оценка, но с большей точностью. путем определения средней мощности между различными температурами.
• Используйте быстрый и грязный (и, вероятно, менее точный) метод , учитывающий только охлаждающую способность при средней температуре.
• Выбирайте альтернативный быстрый метод , который использует средние значения холодопроизводительности в различных точках диапазона температур (точки должны включать верхний и нижний пределы диапазона температур, чтобы это было жизнеспособным).

Что делать, если ваша минимальная температура ниже минимальной указанной температуры холодопроизводительности? Как правило, это не должно вызывать беспокойства, поскольку значения холодопроизводительности обычно указываются для температуры, равной или ниже минимальной температуры агрегата.

Если вы пытаетесь охладить до более низкой температуры, она может быть слишком низкой, а это означает, что устройство не сможет обеспечить необходимую вам охлаждающую способность. Однако, если в технических характеристиках не указана охлаждающая способность при температуре, близкой к минимальной температуре устройства, вы можете попросить производителя или нас предоставить необходимую информацию.

Факторы, которые следует учитывать при расчете времени нагрева или охлаждения

Как уже упоминалось, есть несколько причин, по которым ваши расчеты могут не дать реалистичного результата.Таким образом, если вы используете это уравнение для определения времени нагрева или охлаждения, вы должны предположить, что процесс займет немного больше времени, чем ожидалось. Точно так же, если вы используете расчет, чтобы определить, сколько энергии вам нужно для достижения заданного времени нагрева или охлаждения, вы должны предположить, что потребуется некоторая дополнительная мощность.

Вот факторы, которые необходимо учитывать:

1. Повышение или потеря тепла окружающей среды

Прирост или потеря тепла из-за окружающей среды неизбежны даже в закрытой системе.Охлаждаемая система может поглощать тепло из окружающего воздуха или компонентов системы, снижая ее охлаждающую способность. В системе отопления вы можете терять тепло в окружающий воздух или компоненты системы, например, когда оно проходит по трубам или трубам.

Изоляция вашей системы и контроль температуры окружающей среды могут помочь, но все же может быть неизвестное количество тепла.

2. Потери жидкости из-за испарения

Если вы работаете с открытой системой, вы можете потерять часть жидкости из-за испарения во время процесса нагрева или охлаждения.Количество происходящего испарения будет зависеть от нескольких факторов, в том числе:

• Какую жидкость вы используете: Жидкости с более низкой точкой кипения, такие как этанол, метанол и вода, могут легко испаряться.
• Площадь поверхности ванны: Чем больше площадь поверхности, тем выше скорость испарения.
• Используемый диапазон температур: Чем выше температура, тем выше скорость испарения.

Потеря тепла происходит из-за испарения, и когда вы тратите тепловую энергию впустую, время, необходимое для нагрева ванны, увеличивается.Кроме того, в результате потери жидкости значение массы (m) в уравнении не будет точным, что может привести к ухудшению результатов. Если вы используете смесь из двух или более жидкостей, и один компонент смеси испаряется быстрее, чем другие, соотношение будет изменено, что приведет к неточности в определении удельной теплоемкости (c).

Испарение трудно предсказать и учесть точно (и если вы достаточно хорошо разбираетесь в термодинамике, чтобы делать это комфортно, вы, вероятно, не читали бы эту статью).Таким образом, лучше всего либо оценить скорость испарения с помощью эмпирического теста, а затем учесть это математически, используя теплоту испарения, либо просто добавить коэффициент безопасности.

3. Проблемы с обслуживанием

В системах отопления из-за отложений минералов на элементах водяной бани обычно накапливается накипь. При отсутствии контроля это накопление может повлиять на эффективность передачи тепла от элемента к жидкости. Поскольку элемент изолирует накипь, требуется больше энергии для нагрева системы до желаемой температуры.

При нагревании увеличивается время, необходимое для достижения желаемой температуры в системе заданной мощности. Если вы смотрите на мощность, она увеличит количество энергии, необходимое для достижения желаемой температуры за определенное время.

Для систем охлаждения на холодопроизводительность также могут влиять проблемы с обслуживанием. В конденсаторах с водяным охлаждением коррозия, образование накипи или биологический рост могут препятствовать передаче тепла, снижая охлаждающую способность. В конденсаторах с воздушным охлаждением скопление пыли и мусора на лопастях и ребрах вентилятора может уменьшить воздушный поток, оказывая аналогичное влияние на снижение охлаждающей способности.

Регулярное техническое обслуживание вашего устройства, включая очистку различных компонентов, промывку жидкости и использование ингибитора коррозии, может помочь.

Расчет тепловой нагрузки — приток тепла для расчета размеров кондиционера

W. Tombling Ltd. Wembley House Dozens Bank West Pinchbeck Spalding Lincolnshire PE11 3ND UK Телефон +44 (0) 1775 640 049 Факс +44 (0) 1775 94050000 Электронная почта mail @ tombling.com

Вы здесь: — главная > индекс охлаждения > индекс кондиционирования > определение необходимого размера кондиционера Здание или комната получают тепло от многих источников. Внутри пассажиров, компьютеры, копировальные аппараты, оборудование и освещение выделяют тепло. Теплый воздух от наружу проникает через открытые двери и окна, или как «утечка» через состав. Однако самый большой источник тепла — солнечное излучение, бить по крыше и стенам, проливать через окна, нагревать внутренние поверхности. Сумма всего тепла источников известен как прирост тепла (или тепловая нагрузка) здания и выражается либо в БТЕ (Британские тепловые единицы) или кВт, (киловатт). Чтобы кондиционер охладил комнату или здание, его мощность должна быть больше, чем приток тепла. это перед покупкой кондиционера важно выполнить расчет тепловой нагрузки, чтобы убедиться в этом. достаточно большой для предполагаемого применения. Расчет тепловой нагрузки Есть несколько разных методов расчета тепла. нагрузка на заданную площадь: Быстрый расчет для офисов Для офисов со средней изоляцией и освещением 2/3 жильцов, 3/4 персональных компьютеров и копировальный аппарат, следующие расчетов хватит: Тепловая нагрузка (БТЕ) ​​= Длина (фут.) x Ширина (фут) x Высота (фут) x 4 Тепловая нагрузка (БТЕ) ​​= Длина (м) x Ширина (м) x Высота (м) x 141 За каждого дополнительного пассажира добавьте 500 БТЕ. При наличии дополнительных значительных источников тепла для например, окна от пола до потолка, выходящие на южную сторону, или оборудование, которое производит много тепла, вышеуказанный метод занижает тепловую нагрузку. В этом случае Вместо этого следует использовать следующий метод. Более точный расчет тепловой нагрузки для любого типа помещения или здания Теплоотдача помещения или здания зависит от: Размер охлаждаемой зоны Размер и положение окон, а также наличие у них затенения Количество людей Тепло, выделяемое оборудованием и механизмами Тепло, выделяемое освещением Путем расчета тепловыделения от каждого отдельного предмета и сложив их вместе, можно определить точное значение тепловой нагрузки. Шаг первый Вычислите площадь охлаждаемого пространства в квадратных футах и ​​умножьте на 31,25 Площадь БТЕ = длина (фут) x ширина (фут) x 31,25 Шаг второй Рассчитайте приток тепла через окна. Если окна не затенены, умножьте результат на 1,4 Северное окно BTU = Площадь окон, выходящих на север (кв.м.) x 164 Если нет затенения, северное окно BTU = Северное окно BTU x 1,4 Южное окно BTU = Площадь окон, выходящих на южную сторону (кв.м.кв.) x 868 Если затенение отсутствует, Южное окно BTU = Южное окно BTU x 1,4 Сложите результаты вместе. Общее окно BTU = северное окно + южное окно Шаг третий Подсчитайте тепло, выделяемое жителями, из расчета 600 БТЕ на человека. Житель БТЕ = количество человек x 600 Шаг четвертый Рассчитайте количество тепла, выделяемого каждым элементом оборудования — копировальными аппаратами, компьютерами, печами и т. Д. Найдите мощность в ваттах для каждого предмета, сложите их и умножьте на 3.4 BTU оборудования = общая мощность оборудования x 3,4 Шаг пятый Рассчитайте количество тепла, выделяемого освещением. Найдите общую мощность для всего освещения и умножить на 4,25 BTU освещения = общая мощность освещения x 4,25 Шаг шестой Сложите вышеперечисленное, чтобы найти общую тепловую нагрузку. Общая тепловая нагрузка БТЕ = Площадь БТЕ + Общее окно БТЕ + Житель БТЕ + Оборудование БТЕ + Освещение БТЕ Шаг седьмой Разделите тепловую нагрузку на холодопроизводительность кондиционера в БТЕ, чтобы определить, сколько кондиционеров нужно. Необходимое количество кондиционеров = Общая тепловая нагрузка БТЕ / Холодопроизводительность БТЕ Онлайн-калькулятор тепловыделения Может показаться, что вычисление размера необходимого кондиционера вручную сложная задача. Чтобы упростить процесс, мы создали онлайн-калькулятор, для доступа к нему щелкните изображение калькулятора напротив. Заявление об отказе от ответственности. Если у вас есть сомнения по поводу размера кондиционера требуется, вам следует обратиться к надежному инженеру по кондиционированию воздуха. Указанные выше методы расчета упрощены; такие факторы поскольку уровни изоляции и конструкция здания не учитывались. Над следует рассматривать только как приблизительный метод расчета. В. Томблинг Ltd. не принимает на себя никаких обязательств или претензий, связанных с их использованием. Вы здесь: — главная > индекс охлаждения > индекс кондиционирования > определение необходимого размера кондиционера Если вы нашли эту страницу полезной, найдите, пожалуйста, минутку , чтобы рассказать о ней другу или коллеге. Авторское право 2003/6, W. Tombling Ltd.

Введение в строительную науку — Тепловой поток

Введение в строительную науку

Многие аспекты проектирования, строительства и эксплуатации здания могут повлиять на здоровье и комфорт людей в здании. В этом введении основное внимание уделяется трем конкретным областям:

• Расход воздуха
• Тепловой поток
• Moisture Flow.

Для каждого из этих вопросов во введении исследуются причины, меры контроля и влияние как на здания, так и на жителей.Это введение определяет многие теории, лежащие в основе требований ENERGY STAR New Homes.

Тепловой поток

В обычном доме большая часть всей потребляемой энергии расходуется на отопление и охлаждение. Большая часть этого объясняется утечкой воздуха и слишком слабой или неправильно установленной изоляцией. Хорошая тепловая граница, которая включает изоляцию, окна и двери, не только сокращает потери энергии, но и значительно увеличивает комфорт пассажиров.

В этом разделе рассматриваются основы теплового потока и тепловых потерь, в том числе:

• Основы теплового потока
• Расчет теплопотерь
• Распространенные ошибки изоляции
• Эффекты теплового потока

Основы теплового потока

Тепловой поток может происходить посредством трех механизмов: теплопроводности, конвекции и излучения.Принципы прикладной строительной науки рассматривают, как каждый тип теплового потока может влиять на здания, оборудование и людей.

Проводимость

Когда две поверхности с разными температурами находятся в прямом контакте, тепло будет естественным образом перетекать от более теплого материала к более холодному, пока не будет достигнут баланс. Скорость, с которой происходит эта теплопередача, зависит от разницы температур между двумя поверхностями и от теплового сопротивления
(R-значение) материала.

Конвекция

Теплый воздух естественным образом поднимается в помещении, а более холодный — падает.Эти движения теплого и холодного воздуха известны как конвекционные потоки, которые иногда движутся по кругу, называемым конвективными петлями.

Радиация

Теплые предметы испускают волны тепла, которые могут перемещаться по открытому пространству и поглощаться более холодными предметами. Самый распространенный пример этого — солнце, которое излучает тепло через космос, чтобы согреть Землю. Даже наши тела излучают определенное количество тепла.

Типичные изоляционные материалы не уменьшают потери тепла на излучение, если они не содержат излучающий барьер (например, отражающую фольгу).

БТЕ

Теплота часто измеряется в британских тепловых единицах (BTU). Одна БТЕ равна количеству тепла, необходимому для повышения температуры одного фунта воды на один градус по Фаренгейту. Одна горящая спичка выделяет приблизительно одну БТЕ тепла.

Коэффициент U

Скорость прохождения тепла через материал называется U-фактором материала. Технически U-фактор — это количество БТЕ тепла, которое пройдет через один квадратный фут материала за один час на каждый градус разницы температур от одной стороны материала к другой.

Одно стекло, например, имеет коэффициент U 1,13. Двойное стекло имеет коэффициент U 0,45. Скорость теплового потока через одинарное остекление более чем вдвое выше, чем через двойное.

Чем выше коэффициент U, тем быстрее течет тепло.

R-значение

Способность материала противостоять тепловому потоку измеряется в R-Value. Значение R является обратной величиной коэффициента U (R = 1 / U). Чем выше значение R, тем медленнее тепловой поток через материал.

Расчет потерь тепла

Зная R-Value и площадь секции ограждающей конструкции здания, можно рассчитать скорость теплопотерь за счет теплопроводности (в БТЕ в час) через эту секцию при любой заданной разнице температур. Уравнение для расчета теплопотерь:

Потери тепла = [(Площадь) x (ΔT)] / R-значение

• Площадь = количество квадратных футов
• ΔT = разница температур внутри и снаружи по Фаренгейту
• R-Value = объединенные R-значения всей сборки

Расчет общего значения R

При расчетах теплопотерь обычно предполагается, что характеристики каждого материала равны его номинальному значению R-Value.Если, например, используется изоляция R-13, расчеты производятся с использованием R-13 в качестве значения изоляции. Однако в полевых условиях часто возникают пустоты, зазоры и сжатие, которые изменяют фактическое значение сопротивления изоляции изоляции.

Изоляция

Изоляция предотвращает передачу тепла, задерживая воздушные карманы. Современные изоляционные материалы могут отлично препятствовать прохождению тепла через стены, потолки и полы здания. К сожалению, неправильная установка этих изоляционных материалов может значительно снизить их эффективность.Четыре наиболее распространенные ошибки, допущенные при установке изоляции, — это зазоры, пустоты, сжатие изоляции и несоосность между изоляцией и прилегающим воздушным барьером.

• Разрывы. Зазоры возникают из-за того, что полости недостаточно заполнены изоляцией. Эти пространства могут допускать как кондуктивные, так и конвективные потери тепла. Проводка, водопровод и вентиляционные отверстия могут создавать зазоры, если монтажники изоляции не позаботятся о полном и полном покрытии. Сшивание скобами изоляционных войлоков позволяет оставлять небольшие зазоры с обеих сторон стеновой полости, где могут развиваться конвективные воздушные потоки.Отчет
  Energy Design Update сообщил, что исследование, проведенное Национальным исследовательским советом Канады (NRCC), показало, что небольшие зазоры в стекловолоконных войлоках, установленных в стене, могут привести к потере до 32% значения R при -30 ° F. Они измерили R — потеря значения 4,6 (установленное значение R 14,4) при 23 ° F.
• Пустоты. Пустоты — это просто области без изоляции. В старых домах и некоторых домах для отдыха в теплую погоду изоляция может быть незначительной или вообще отсутствовать просто из-за нехватки средств или наличия материалов.
• Сжатие. Сжатая изоляция имеет пониженное значение R. Для обеспечения надлежащего сопротивления тепловому потоку изоляция должна устанавливаться и поддерживаться в соответствии с рекомендованной производителем плотностью и толщиной.
• Несоосность изоляции / воздушного барьера. Изоляцию и воздушный барьер следует устанавливать в одном месте и по возможности в контакте друг с другом. Когда они смещены из-за неисправного воздушного барьера, нагретый воздух может пройти через изоляцию. Такая ситуация часто возникает на подвесных потолках, перекрытиях, шахтах, каркасах дымоходов или системах полов.

Многие установщики изоляции по ошибке устанавливают изоляцию на такие большие, непроектированные отверстия, вместо того, чтобы прикреплять изоляцию непосредственно к воздушной преграде (гипсокартон, пол и т. Д.). Это создает воздушное пространство, в котором могут образовываться конвекционные потоки, которые затем поднимаются через изоляцию в некондиционное пространство наверху.

Дисбаланс давления

Дисбаланс давления, как отрицательный, так и положительный, вызывает прохождение воздуха через изоляцию. Этот тип теплового байпаса снижает установленное значение R.Дисбаланс вызван вытяжными устройствами, утечками в воздуховодах и закрытием межкомнатных дверей в домах, использующих централизованный возврат воздуха. Герметизация здания и воздуховодов, а также уравновешивание давления в доме помогает уменьшить дисбаланс.

Влияние теплового потока

Воздействие теплового потока на людей

Здоровье и безопасность

Как отмечалось ранее, рост плесени и грибка может происходить при контакте влажного воздуха с холодными поверхностями. Правильный тепловой поток внутри здания помогает предотвратить появление таких локализованных холодных точек.Однако в летние месяцы неправильно расположенные вентиляционные отверстия, негерметичные воздуховоды или слишком большая система могут привести к образованию конденсата.

Комфорт

Комфорт определяется в Справочнике по основам Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) как «душевное состояние, в котором выражается удовлетворение тепловой средой». По сути, это означает, что комфорт находится в сознании пассажира! Никто не может сказать жильцам, что им комфортно; они
должны решить это самостоятельно.

Большинство людей хотели бы иметь максимально возможный уровень комфорта при минимальных затратах. Даже пещерный человек хотел, чтобы его пещера была теплой и жаркой, и ему не приходилось слишком часто выходить на улицу в поисках дров. Это определенно не безосновательное желание. А применение принципов строительной науки поможет этим жильцам найти собственный уровень комфорта по доступной цене.

Большинство построек «пропускают» комфорт. Две простые иллюстрации — это ведро и лодка: вы не хотите, чтобы утечка из ведра или в лодку.То же самое и со зданиями, и с телами. В зданиях вы не должны допускать утечки тепла на улицу, когда на улице холодно, или утечки тепла в летние месяцы. Точно так же и с телами, если зимой уйти слишком много тепла, вы можете замерзнуть (или даже обморожиться), а слишком много тепла летом может сделать вас несчастным.

Влияние теплового потока на прочность здания

Пар влаги пытается перейти из теплого места в более холодное, где он может более легко конденсироваться.Когда такая конденсация происходит внутри стен и других структурных элементов, может произойти фактическое гниение древесины (наряду с ухудшением качества других строительных материалов, таких как гипсокартон и изоляция), а также рост плесени. Непредусмотренный тепловой поток в зданиях, даже если он вызван солнечным излучением или иными обычными сценариями нагрева / охлаждения, может втягивать богатый влагой воздух в конструктивные узлы как изнутри, так и снаружи здания.

Влияние теплового потока на энергоэффективность

Если тепловые барьеры не установлены должным образом или воздух может проходить через изоляцию, возникающие в результате потери или увеличение тепла могут значительно снизить энергоэффективность.Эта потеря или увеличение тепла обычно происходит в пяти различных ситуациях:

• Обжатие изоляции
• Пустоты в изоляции
• Зазоры между изоляцией и предполагаемой зоной покрытия
• Конвективный воздушный поток внутри изоляции
• Утечка воздуха в обход тепловой границы

Уравнения охлаждения и нагрева

Явное тепло

Явное тепло в процессе нагрева или охлаждения воздуха (нагрев или холодопроизводительность) можно рассчитать в единицах СИ как

h _s = c _p ρ q dt (1)

где

h _s = явное тепло (кВт)

c _p = удельная теплоемкость воздуха (1.006 кДж / кг ^o C)

ρ = плотность воздуха (1,202 кг / м ³ )

q = объемный расход воздуха (м ³ / с)

dt = разница температур ( ^o C)

Или в британских единицах как

h _s = 1.08 q dt (1b)

где

h _s = явное тепло (БТЕ / час)

q = объемный расход воздуха (куб. Фут / мин, кубические футы в минуту)

dt = разница температур ( ^o F)

Пример — Нагревательный воздух, явное тепло

Метрические единицы

Воздушный поток 1 м ³ / с нагревается от 0 до 20 ^o C .Используя (1) , добавляемое к воздуху явное тепло можно рассчитать как

h _s = (1,006 кДж / кг ^o C) (1,202 кг / м ³ ) ( 1 м ³ / с ) ((20 ^o C) — (0 ^o C))

= 24,2 (кВт)

Имперские единицы

Воздух расход 1 куб. фут / мин нагревается от 32 до 52 ^o F .Используя (1b) , добавляемое к воздуху явное тепло можно рассчитать как

h _s = 1,08 (1 куб. Фут / мин) ((52 ^o F) — (32 ^o F))

= 21,6 (БТЕ / ч)

Таблица явной тепловой нагрузки и необходимого объема воздуха

Явная тепловая нагрузка и требуемый объем воздуха для поддержания постоянной температуры при различных перепадах температур между подпиточным воздухом и воздухом в помещении:

Скрытое тепло

Скрытое тепло, обусловленное влажностью воздуха, можно рассчитать в единицах СИ как:

h _l = ρ h _we q dw _кг (2)

где

ч _л = скрытая теплота (кВт)

ρ = плотность воздуха (1.202 кг / м ³ )

q = объемный расход воздуха (м ³ / с)

ч _we = вода испарения со скрытой теплотой ( 2454 кДж / кг — в воздухе при атмосферном давлении). давление и 20 ^o C)

dw _кг = разница в соотношении влажности (кг воды / кг сухого воздуха)

Скрытая теплота испарения воды может быть рассчитана как

ч _we = 2494 — 2,2 т (2a)

, где

t = температура испарения ( ^o C)

Или для британских единиц:

h _l = 0.68 q dw _gr (2b)

или

h _l = 4840 q dw _фунтов (2c)

где

h4 _{l = скрытая теплота (БТЕ / час)}

q = объемный расход воздуха (куб. Фут в минуту)

dw _гр = разница в соотношении влажности (зерно воды / фунт сухого воздуха)

dw _фунта = разница в соотношении влажности (фунт воды / фунт сухого воздуха)

Пример — охлаждающий воздух, скрытое тепло

Метрические единицы

Расход воздуха 1 м ³ / с охлаждается с 30 до 10 ^o ° C .Относительная влажность воздуха составляет 70%, в начале и 100%, в конце процесса охлаждения.

По диаграмме Мольера мы оцениваем содержание воды в горячем воздухе как 0,0187 кг воды / кг сухого воздуха, и содержание воды в холодном воздухе как 0,0075 кг воды / кг сухого воздуха .

Используя (2) , скрытое тепло, отводимое из воздуха, можно рассчитать как

h _l = (1.202 кг / м ³ ) ( 2454 кДж / кг ) ( 1 м ³ / с ) (( 0,0187 кг воды / кг сухого воздуха ) — ( 0,0075 кг воды / кг сухой воздух ))

= 34,3 (кВт)

Имперские единицы

Воздушный поток 1 куб. фут / мин охлаждается с 52 на 32 ^o F . Относительная влажность воздуха составляет 70%, в начале и 100%, в конце процесса охлаждения.

По психрометрической диаграмме мы оцениваем содержание воды в горячем воздухе как 45 гран воды на фунт сухого воздуха , и содержание воды в холодном воздухе как 27 гран воды на фунт сухого воздуха .

Используя (2b) , скрытое тепло, отводимое из воздуха, можно рассчитать как

ч _л = 0,68 (1 куб. Фут / мин) (( 45 гран воды / фунт сухого воздуха ) — ( 27 гран воды / фунт сухого воздуха ))

= 12.2 (БТЕ / час)

Таблица скрытой тепловой нагрузки и необходимого объема воздуха

Скрытая тепловая нагрузка — увлажнение и осушение — и необходимый объем воздуха для поддержания постоянной температуры при различных перепадах температуры между входящим воздухом и воздухом в помещении указаны в таблице диаграмма ниже:

Общее тепло — скрытое и явное тепло

Общее тепло, обусловленное как температурой, так и влажностью, может быть выражено в единицах СИ как:

ч _t = ρ q dh (3)

, где

ч _т = общее количество тепла (кВт)

q = объемный расход воздуха (м ³ / с)

ρ = плотность воздуха (1.202 кг / м ³ )

dh = разница энтальпий (кДж / кг)

Или — в британских единицах:

h _t = 4,5 q dh (3b)

где

ч _т = общее тепло (БТЕ / час)

q = объемный расход воздуха (куб. фут в минуту)

дч = разница энтальпий (брит. / фунт сухого воздуха)

Общее количество тепла также можно выразить как:

ч _т = ч _с + h _л

= 1.08 q dt + 0,68 q dw _gr (4)

Пример — охлаждающий или нагревающий воздух, общее количество тепла

Метрические единицы

Поток воздуха 1 м ³ / с охлаждается от 30 до 10 ^o C . Относительная влажность воздуха составляет 70%, в начале и 100%, в конце процесса охлаждения.

По диаграмме Молье мы оцениваем энтальпию воды в горячем воздухе как 77 кДж / кг сухого воздуха, и энтальпию в холодном воздухе как 28 кДж / кг сухого воздуха .

Используя (3) , общее явное и скрытое тепло, отводимое из воздуха, можно рассчитать как

ч _т = (1,202 кг / м ³ ) ( 1 м ³ / с ) (( 77 кДж / кг сухого воздуха ) — (28 кДж / кг сухого воздуха ))

= 58,9 (кВт)

Имперские единицы

Расход воздуха 1 куб. фут / мин охлаждается с 52 до 32 ^o F .Относительная влажность воздуха составляет 70%, в начале и 100%, в конце процесса охлаждения.

По психрометрической диаграмме мы оцениваем энтальпию воды в горячем воздухе как 19 БТЕ / фунт сухого воздуха , и энтальпию в холодном воздухе как 13,5 БТЕ / фунт сухого воздуха .

Используя (3b) , общее явное и скрытое тепло, удаляемое из воздуха, можно рассчитать как

h _t = 4.5 (1 куб. Фут / мин) (( 19 БТЕ / фунт сухого воздуха ) — ( 13,5 БТЕ / фунт сухого воздуха ))

= 24,8 (БТЕ / ч)

SHR — Коэффициент явного тепла

Коэффициент явного тепла можно выразить как

SHR = h _s / h _t (6)

, где

SHR = Коэффициент явного тепла

h _s = явное тепло

h _t = общее тепло (явное и скрытое)

Тепловые потери или тепловые потери

Тепловые потери или тепловыделение

Подобно тому, как человеческое тело имеет процессы теплообмена с окружающей средой, здание можно рассматривать как определенную единицу, и можно исследовать его процессы теплообмена с окружающей средой.Тепловая энергия имеет тенденцию распределяться равномерно, пока не будет достигнуто идеально рассеянное однородное тепловое поле. Тепло имеет тенденцию течь от более высоких температур к зонам с более низкими температурами за счет теплопроводности, конвекции и излучения. Скорость теплового потока в любой из этих трех форм определяется разницей температур между двумя рассматриваемыми зонами или областями. Чем больше разница температур, тем выше скорость теплового потока.

Приведенные ниже уравнения и методы расчетов действительны только в том случае, если температура на улице и в помещении постоянна.Такие статические условия не встречаются в природе, и поэтому предположение об установившихся условиях является упрощением. Расчеты, основанные на предположениях об установившемся состоянии, полезны для определения максимальной скорости потери или увеличения тепла, а также для определения нагрузки охлаждения или нагрева для механических установок.

На рисунке показано следующее: Qi + Qs + — Qc + — Qv + — Qm -Qe = 0

Тепловой баланс, то есть существующее тепловое состояние сохраняется, если сумма приведенного выше уравнения равна нулю.Если сумма этого уравнения меньше нуля (отрицательная), в здании будет охлаждаться, а если больше нуля, температура в здании повысится.

1. Тепло может проводиться через стены внутрь или наружу, скорость которого обозначается Qc (конвективная и лучистая составляющие передачи одного и того же тепла на поверхностях включаются в термин «коэффициент пропускания»).

   Qc = U * A * ΔT

   Где,
   U = коэффициент пропускания (Вт / м ² K)
   = 1 / Rt
   = 1 / (Rso + ∑Rn + Rsi)
   Rt = полное полное сопротивление элемента (м ² К / Вт)
   Rn = сопротивление n-го материала в композитном элементе (м ² K / Вт)
   Rso и Rsi — сопротивление внешней и внутренней поверхности соответственно (м ² K / Вт)
   A = площадь поверхности, через которую проходит тепло (м ² )
   ΔT = разница температур между теплом и холодные стороны материала (К).

2. В качестве примера предположим, что у стены коэффициент теплопроводности составляет 4,5 Вт / м² K, а площадь поверхности — 10 м². Если внешняя температура составляла 30 ° C, а внутри — 25 ° C, мы могли бы рассчитать общий приток тепла за счет теплопроводности через стену следующим образом:

   Q = U * A * ΔT = 4,5 х 10,0 х (30-25) = 225 Вт

   где:
   Q = результирующий тепловой поток (Вт)
   A = площадь поверхности, через которую проходит тепло (м²)
   ΔT = разница температур между теплой и холодной сторонами материала (K), и
   R = тепловое сопротивление на единицу площади куска материала (м²K / Вт).
   

3. Эффекты солнечного излучения на непрозрачных поверхностях могут быть включены в вышесказанное с использованием концепции температуры зольного воздуха, но через прозрачные поверхности (окна) приток солнечного тепла должен быть обозначен отдельно и обозначен Qs.

   Qs = A * I * θ

   Где,
   A = площадь поверхности, через которую проходит тепло (м²)
   I = плотность теплового потока излучения (Вт / м²)
   θ = коэффициент солнечного усиления оконного стекла.
   

4. Теплообмен может происходить в любом направлении с движением воздуха, т. Е. С вентиляцией; и скорость обозначается как Qv.

   Qv = 1300 * V * ΔT

   Где,
   1300 = объемная удельная теплоемкость воздуха (Дж / м3 ° C)
   V = скорость вентиляции (м3 / с)
   θT = разница температур (° C)
   Если указано количество воздухообменов в час (N), то интенсивность вентиляции
   V = (Н * объем помещения) / 3600
   (3600 — количество секунд в часе)
   

5. Внутренний приток тепла может быть результатом тепловыделения человеческих тел, двигателей ламп и приборов.Это можно обозначить как Ци.
6. Люди:
   Сидение, умеренное движение = 130-160 Вт
   Ходьба, подъем, толкание = 290-410 Вт
   Длительная работа = 500-700 Вт.

   В таких зданиях, как офисные здания, коммерческие магазины, торговые центры, развлекательные залы и т. Д., Большая часть проблем с перегревом летом может быть вызвана теплом, производимым оборудованием, или высоким уровнем искусственного освещения. Когда есть большое количество пассажиров или клиентов, их метаболическое тепло также может усугубить проблему.В жилых домах потребность в охлаждении значительно ниже. Основными причинами являются отсутствие крупного оборудования и относительная простота применения стратегий естественного охлаждения, таких как вентиляция и затенение.

   Использование энергоэффективного освещения, бытовой техники и оргтехники снижает нагрузку на охлаждение. Котлы и резервуары для горячей воды должны быть тщательно изолированы. Таким образом не только повышается их энергоэффективность, но и сводится к минимуму тепловой поток во внутренние помещения.Электрические приборы и оборудование следует размещать в помещении, откуда относительно легко отводить тепло, выделяемое посредством естественной вентиляции.

7. Может происходить преднамеренный ввод или отвод тепла (нагрев или охлаждение) с использованием какой-либо формы внешнего источника энергии. Скорость теплового потока таких механических регуляторов обозначается Qm. Скорость теплового потока механических систем определяется намерением проектировщика и может контролироваться сознательно.Таким образом, ее можно рассматривать как зависимую переменную в уравнении, т.е. ее можно скорректировать в соответствии с балансом других факторов.
8. Если испарение происходит на поверхности здания (например, бассейн на крыше) или внутри здания (человеческий пот или вода в фонтане), пары удаляются, это вызывает охлаждающий эффект, скорость которого обозначается как Qe.

Qe = 666 * кг / час
В качестве скрытой теплоты испарения воды при температуре около 20 ° C ~ 2400 кДж / кг
2400000 Дж / ч = 2400000 Дж / 3600 с = 666 Вт

.