Інженерні системи

Розрахунок теплового навантаження на опалення будівлі

Розрахунок теплового навантаження на опалення будівлі
Для обігріву приміщення потрібні опалювальні прилади відповідної мощности. Розрахунок теплового навантаження на опалення будівлі дозволяє точно встановити, якої потужності котел потрібно, якої величини радіатори потрібно ставити і яка схема опалення буде найбільш ефективною. При обчисленнях враховують багато чинників.

Поняття теплового навантаження


Обігрів приміщення - це компенсація тепловтрат. Крізь стіни, фундамент, вікна та двері тепло поступово виводиться назовні. Чим нижче температура на вулиці, тим швидше відбувається передача тепла назовні. Щоб підтримувати всередині будівлі комфортну температуру, встановлюють обігрівачі. Їх продуктивність повинна бути досить високою, щоб перекрити втрати тепла.

Теплове навантаження визначають як суму тепловтрат будівлі, що дорівнює необхідної потужності опалення. Розрахувавши скільки і як будинок втрачає тепла, дізнаються потужність опалювальної системи. Сумарної величини недостатньо. Кімната з 1 вікном втрачає менше тепла, ніж приміщення з 2 вікнами і балконом, тому показник розраховують для кожної кімнати окремо.

При обчисленнях обов'язково враховують висоту стелі. Якщо вона не перевищує 3 м, виконують розрахунок за величиною площі. Якщо висота від 3 до 4 м, витрата вважають по обсягу.

Фактори, що впливають на ТН


На втрату тепла впливає безліч факторів:

• Фундамент - утеплений варіант утримує тепло в будинку, неутеплений пропускає до 20%.
• Стіна - у пористого бетону або деревобетона пропускна здатність набагато нижче, ніж у цегляної стіни. Червоний глиняна цегла краще утримує тепло, ніж силікатна. Важлива і товщина перегородки: у стіни з цегли завтовшки в 65 см і пінобетону товщиною в 25 см однаковий рівень тепловтрат.
• Утеплення - теплоізоляція істотно змінює картину. Зовнішнє утеплення пінополіуретаном - лист товщиною в 25 мм - одно за паливною ефективністю другий цегляній стіні товщиною в 65 см. Оздоблення пробкою всередині - лист в 70 мм - замінює 25 см пінобетону. Фахівці не даремно стверджують, що ефективне опалення починається з правильного утеплення.
• Дах - скатний конструкція і утеплений горище знижують втрати. Плоский дах із залізобетонних плит пропускає до 15% тепла.
• Площа скління - показник теплопровідності у скла дуже великий. Якими б герметичними не були рами, крізь скло тепло йде. Чим більше вікон і чим більше їх площа, тим вище теплове навантаження на будинок.
• Вентиляція - рівень тепловтрат залежить від продуктивності пристрою і частоти використання. Система рекуперації дозволяє дещо зменшити втрати.
• Різниця між температурою на вулиці і всередині будинку - чим вона більша, тим вище навантаження.
• Розподіл тепла всередині будівлі - впливає на показники для кожної кімнати. Приміщення всередині будівлі остигають менше: при розрахунках комфортною температурою тут вважають величину в +20 С. Торцеві кімнати остигають швидше - нормальною температурою тут буде +22 С. На кухні досить нагрівати повітря до +18 С, так як тут багато інших джерел тепла: плита , духовка, холодильник.
При розрахунках теплового навантаження багатоквартирного будинку враховують матеріал, товщину і утеплення перегородок і перекриттів.

Характеристики об'єкта для розрахунку


Теплове навантаження на опалення і втрата тепла будинку - не одне й те саме. Технічне будівлю немає потреби опалювати так само інтенсивно, як житлові приміщення. Перш ніж приступати до розрахунків, встановлюють наступне:

• Призначення об'єкта - житловий будинок, квартира, школа, спортивний зал, магазин. Вимоги щодо обігріву різні.
• Особливості архітектури - це розміри віконних і балконних прорізів, пристрій даху, наявність горищ і підвалів, поверховість будівлі та інше.
• Норми температурного режиму - для житлових кімнат і офісу вони різні.
• Призначення приміщення - параметр важливий для виробничих споруд, так як для кожного цеху або навіть ділянки потрібно різний температурний режим.
• Конструкція зовнішніх огороджень - зовнішніх стін і даху.
• Рівень техобслуговування - наявність гарячого водопостачання зменшує тепловтрати, інтенсивно працює вентиляція підвищує.
• Число людей, що постійно перебувають в будинку - наприклад, впливає на показники температури і вологості.
• Кількість точок забору теплоносія - чим їх більше, тим значніше тепловтрати.
• Інші особливості - наприклад, наявність басейну, сауни, оранжереї або число годин, коли в будівлі знаходяться люди.

При обчисленні тепловтрат в магазині або в пункті громадського харчування враховують кількість обладнання, що виділяє тепло - вітрин, холодильників, кухонної техніки.

Види теплових навантажень


Теплові навантаження носять різний характер. Є певний постійний рівень тепловтрат, пов'язаний з товщиною стіни, конструкцією покрівлі. Є тимчасові - при різкому зниженні температури, при інтенсивній роботі вентиляції. Розрахунок всій теплового навантаження враховує і це.

Сезонні навантаження


Так називають тепловтрати, пов'язані з погодою. Сюди відносять:

• різницю між температурою зовнішнього повітря і всередині приміщення;
• швидкість і напрямок вітру;
• кількість сонячного випромінювання - при високій інсоляції будівлі і великій кількості сонячних днів навіть взимку будинок охолоджується менше;
• вологість повітря.

Сезонне навантаження відрізняє змінний річний графік і постійний добовий. Сезонне теплове навантаження - це опалення, вентиляція і кондиціювання. До зимових відносять 2 перших виду.

У формулах використовують не короткочасні різкі зміни температури і вологості - максимальні, а усереднені: значення, які спостерігаються за 5 найхолодніших днів з 5 найхолодніших зим за 50 років.

Постійне


До цілорічних відносять гаряче водопостачання і технологічні апарати. Останні має значення для промислових підприємств: варильні котли, промислові холодильники, пропарювальні камери виділяють гігантську кількість тепла.

У житлових будинках навантаження на гаряче водопостачання стає порівнянна з опалювальної навантаженням. Величина ця мало змінюється протягом року, але сильно коливається в залежності від часу доби і дня тижня. Влітку витрата ГСВ зменшується на 30%, так як температура води в холодному водопроводі вище на 12 градусів, ніж взимку. У холодну пору року споживання гарячої води зростає, особливо в вихідні дні.

Сухе тепло


Комфортний режим визначається температурою повітря і вологістю. Ці параметри розраховують, керуючись поняттями сухого і прихованого тепла. Сухе - це величина, яка вимірюється спеціальним сухим термометром. На неї впливає:

• скління і дверні прорізи;
• сонце і теплові навантаження на зимове опалення;
• перегородки між кімнатами з різною температурою, підлоги над порожнім простором, стелі під горищами;
• тріщини, щілини, зазори в стінах і дверях;
• повітроводи поза опалювальних зон і вентиляція;
• обладнання;
• люди.

Підлоги на бетонному фундаменті, підземні стіни при розрахунках не враховуються.


Приховане тепло


Цей параметр визначає вологість повітря. Джерелом виступає:

• обладнання - нагріває повітря, знижує вологість;
• люди - джерело вологості;
• потоки повітря, які проводять крізь тріщини і щілини в стінах.
Зазвичай вентиляція не впливає на сухість приміщення, однак є винятки.

Методики розрахунку теплового навантаження на опалення будівлі


При розрахунках обов'язково враховують паспортні дані радіаторів, опалювального котла, іншого обладнання.

В обчислення включають:

• потік теплової енергії радіатора - максимальне значення;
• максимальна витрата за 1 годину при роботі опалювальної системи;
• теплові витрати за сезон.

Приблизне значення дає співвідношення розрахункових даних з площею будинку або кімнат. Однак такий підхід не враховує конструкційні особливості будівлі.

Обчислення тепловтрат з використанням укрупнених показників


Метод застосовують, коли точні характеристики будівлі неможливо встановити. Щоб розрахувати теплове навантаження, використовують формулу.

Qот = α * qо * V * (t в-tн.р) ; де:
• q ° - питомий тепловий показник будови за проектом або стандартної таблиці. Для будівель різного призначення - житловий багатоквартирний будинок, гараж, лабораторія - він різний.
• а - поправочний коефіцієнт, різний для різних кліматичних зон.
• Vн - зовнішній об'єм будівлі, м ³.
• Tвн і Tнро - температура всередині будинку і зовні.

Метод дозволяє розрахувати показники для всієї споруди і для кожної зони або кімнати. Однак формула не включає дані про теплопровідності матеріалів, з яких побудований будинок, а показники для дерева, пінобетону та каменю сильно відрізняються.

Визначення тепловіддачі опалювально-вентиляційного обладнання


Щоб отримати більш достовірний результат, використовують розрахунок по стінах і вікнах і додатково обчислюють теплове навантаження вентиляції. Розрахунки проводять у кілька етапів:

• розраховують площа стін і скління;
• обчислюють опір теплопередачі, використовуючи дані довідника;
• розраховують коефіцієнт за типом утеплювача - дані теж є в будівельному довіднику, можна уточнити в паспорті виробів;
• обчислюють рівень тепловтрат через вікна;
• розрахункові величини множать на суму температур (всередині і зовні будівлі) і отримують сумарний витрата тепла.

Розрахунок теплової вентиляційної навантаження виконують за формулою Qv = c * m * (Tv-Tn) , де:

• Qv - витрата тепла вентиляцією;
• з - теплоємність повітря;
• m - маса повітря: в середньому для нормальної вентиляції необхідний об'єм повітря, який дорівнює потроєною квадратурі кімнати; масу отримують, помноживши величину на щільність повітря;
• Tv-Tn - різниця між зовнішньою і внутрішньою температурою.

Загальний показник отримують, підсумувавши розрахункові тепловтрати будівлі і втрати через вентиляцію.

Обчислення значень з урахуванням різних елементів огороджувальних конструкцій


Якщо для розрахунків використовувати теоретичні дані - показники по тепловтрат кожного матеріалу - результат все одно виявляється не зовсім точним. В обчисленнях неможливо врахувати кількість і величину тріщин і зазорів, роботу освітлення та інше.

Найточніший результат забезпечує тепловизионное обстеження будівлі. Виконується процедура в темний час доби, при вимкненому освітленні. Рекомендують прибрати на час килими і меблі, щоб не спотворювати показання.

Обстеження виконують в 3 етапи:

• за допомогою тепловізора вивчають приміщення зсередини, ретельно обстежують кути і стики;
• вимірюють втрати зовні - так враховуються всі особливості матеріалів і архітектури;
• дані приладу переносять в комп'ютер, розраховують результат.

За підсумками обстеження складають рекомендації: по утепленню, реконструкції, вибору опалювальних приладів.

Сучасні котли обладнуються регуляторами потужності. Це пристрої, які підтримують продуктивність на встановленому рівні, але попереджають скачки і провали під час роботи. На використання енергоресурсів існують ліміти: при перевищенні встановленого значення плата за газ або електрику збільшується. РТН обмежує витрату енергії палива.

Варто прочитати

Обговорення теми: Розрахунок теплового навантаження на опалення будівлі

Ваш коментар: