Отопление: расчет показателя нагрузки

15.02.2017

Если у вас дома котел отопления работает на топливе жидкого типа, то разумно хотя бы приблизительно знать, сколько топлива вам понадобится на эксплуатацию дизайн радиаторов.

Отопление: расчет показателя нагрузки

Схема двухрубной системы отопления дома

Схема двухрубной системы обогрева дома.

Для котла на газе или котла, применяющего электроэнергию, годовой расход тепла на тепло тоже будет ориентиром для определения предстоящих расходов.

Правильный расчет употребления нереален, если неизвестен часовой расход тепла на отопление.

О тепловых потерях тепла через детали строения

Для определения количества тепла для обогревания дома и для того, чтобы определить величину нагрузок на котел, важно знать потерь тепла через конструктивные детали строения.

Схема отопления

Отопительная схема «однотрубная система разводки».

Значение потерь тепла зависят от материала, из которого выстроен дом, и от исполнения сегодняшних требований по сохранению тепловых ресурсов. Задача данной публикации состоит и в том, чтобы заверить читателя в потребности возводить жилье с учитыванием сегодняшних требований по его термической изоляции, и в потребности выполнить расчет расходов на утепление зданий, которые были выстроены в период, когда на экономное отопление при помощи дизайн радиаторов большого внимания не обращали.

Нет этих элементов дома, через которые не терялась бы накопленная в результате отопления при помощи отопительных тепловых приборов энергия. Тепло пропадает и в результате подобных нагрузок, как проветривание помещения, интенсивность которого определяется медицинскими требованиями, а сделать меньше эти нагрузки нельзя, Так как это нарушит потребности.

Способы уменьшения расходов на отопление

Вот некоторые способы уменьшения расходов на тепло

  1. Стеновое утепление снаружи пенополистиролом толщиной 5-10 см.
  2. Замена обыкновенных окон на металлопластиковые.
  3. Установка термостатов на отопительные приборы воды. Это даст возможность убрать обогрев помещения сверх потребности.
  4. Разумное распределение отопительных приборов. Комната, температура в которой больше, будет источником обогревания смежных помещений.
  5. Программирование интенсивности работы системы отопления по времени суток или в зависимости от времени проживания.
  6. Установка фольгированного экрана под окном, где в большинстве случаев находятся отопительные приборы. Для этого никакой расчет не потребуется. Необходимо также учитывать, что отопительный прибор, накрытый шторой или закрытый любой решёткой, менее резельтутативен. Ограждения также вносят ошибка в измерение температуры в помещении датчиками термостатов (см. п.3).
  7. Уменьшить уровень удобства. К примеру, кратковременное активное проветривание выполняет сквозняки, но расчет показывает, что оно выгодно, чем проветривание при помощи всегда открытой форточки. Экономить можно и за счёт правильного применения горячей воды при двухконтурной системе ее подогрева.
  8. Очень практичным считается использование конденсационных отопительных котлов работающих на газу. Котлы данного типа подороже котлов прямого сжигания, но они экономнее: во время эксплуатации добавочные затраты окупится очень и очень быстро. Для того чтобы удостовериться, есть ли толк ставить весьма дорогостоящий котел, требуется отдельный расчет.

Исходники для расчета

Схема работы газового нагревателя

Рабочая схема газового обогревателя.

Дадим формулы, по которой формируют потери через конструктивные детали строения. Общей для стен, окон, полов и потолков считается формула потерь тепла:

Q = k*F*(tвн — tнар), (1)

  • где Q — потери тепла, Вт;
  • k — коэффициент передачи тепла компонента строения, Вт/(м2°C);
  • F — площадь компонента строения;
  • tвн — температура окружающей среды в середине помещения, °C;
  • tнар — температура воздуха снаружи, °C.

Температуру в середине помещения следует принимать такой, которую в семье считают удобной. Естественно для расчетов принимают tвн= 20°С.

Усреднённую температуру воздуха снаружи для района проживания следует брать из справочников.

  Индивидуальное отопление в многоквартирном доме

Расчет коэффициента теплопередачи окна в формуле (2) выполняем по формуле:

kокн =kстFст+Kр*Fp+P*?/Fобщ(2)

  • где kст- коэффициент передачи тепла пакета стекол, Вт/(м°С);
  • Fст- площадь пакета стекол, м2;
  • Kр- коэффициент передачи тепла рамы, Вт/(м°С);
  • Fp- площадь рамы, м2;
  • Р- периметр остекления;
  • ? — показатель, учитывающий передачу тепла алюминиевой полосой;
  • Fобщ- вся площадь окна.

Специфики расчета для пола, находящегося на грунте

Схема утепления пола по грунту

Схема напольные утепления по грунту.

Расчет коэффициента теплопередачи в формуле (3) для пола, Kпол, находящегося на грунте, выполняем по формуле:

Kпол=1/(Rc+d/?)(3)

  • где d — толщина утеплительного слоя, м;
  • ? — показатель теплопроводимости утеплительного слоя, Вт/(м2•град.C);
  • Rc — показатель, зависящий от расстояния до периметра строения, на котором находится участок (территория) пола. Значения Rс показаны в таблице 1.

Таблица 1

Номер территории
1
2
3
4
Расстояние до периметра, м
0-2
2-4
4-6
более 6
Значение Rc
2,1
4,3
8,6
14,2

Расчет энергии тепла на нагрев воздуха снаружи, Q, проникающего по не учтенным каналам (инфильтрация) находим по формуле:

Q = 0,28*Ln*?*C (tp-ti)*k, (4)

  • где Ln — расход удаляемого воздуха, м2/час;
  • ? — плотность воздуха в помещении, кг/м2;
  • C — удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг°С);
  • tp — температура окружающей среды в помещении, °C;
  • ti — температура воздуха снаружи, °C;
  • k — показатель учета встречных потоков тепла в конструкциях.

Расчет энергии тепла, поступающей в помещение за 1 час

Высчитать кол-во энергии тепла Q, поступившей от дизайн радиаторов в систему отопления за 1 час, можно высчитать по формуле:

Q = С*(G (tпод-tобр)) (5)

  • где с = 4,1868 кДж/(кг°С) = 1 ккал/(кг°С) — удельная теплоемкость воды;
  • G — кол-во жидкости, прошедшей по трубопроводам, кг;
  • tпод и tобр — температура теплового носителя на выходе из котла и на обратке.
Схема обвязки котла отопления

Схема обвязки отопительного котла.

Для системы отопления с циркуляцией принудительного типа теплового носителя необходимо иметь на выходе и входе для приборов для измерений термометры и знать продуктивность циркулярного насоса.

Трудности определения количества энергии приборов по формуле (6) связаны с определением напора в водопроводе при конвективной циркуляции воды. Напор, Н, находим по формуле:

Н=h(pхол- ргор), (6)

  • где h — расстояние от нагревательных дизайн радиаторов (отопительных приборов) до ввода обратки в отопительный котел, м;
  • pхол, ргор- удельный вес горячей и холодной воды, исходя из этого, кр/м3.

С ростом температуры приборов удельный вес воды уменьшается.

Показатель объемного увеличения имеет нелинейную зависимость от температуры. В таблице 2 даны числовые значения зависимости ?=f(t).

Таблица 2

Температура воды, град. С
7
15
25
68
Показатель расшир.?10-5
6,5
15
25,8
58

Путем построения графика согласно этой информации, пролонгируя, находим такой параметр. К примеру, для температуры 75 и 40°С на выходе и входе отопительных систем получили: ?75=61*10-5 ?40= 39*10-5. Подходящий им удельный вес воды, высчитанный по формуле (8) составил: р75=640 кр/м3, р40=990 кр/м3.

По формуле (7) находим напор, который станет в системе, если разница высот h=5 м.

Н=5*(990- 640) = 1750 кр/м2.

Такой напор подходит высоте столба воды Нвод =1,75 м.

Схема коллекторной системы отопления

Схема коллекторной системы обогрева.

Чтобы узнать водный объем V, проходящей по трубе D=25,4 мм (дюймовая труба на выходе котла) за 1 час (3600 с), воспользуемся формулой:

V=Т*?D2*v (8)

Приобретаем: V=3600*3,14*0,02542?7 м3, другими словами за 1 час в котле нужно подогреть 7 м3 воды до температуры 75°С. Раньше было определено, что вес 1 м3 при подобной температуре составляет 640 кр или приблизительно 64 кг. Сейчас по формуле (6) приобретаем расход тепла за 1 час.

Qч=4,1868*64*(75-40)?9400 кДж =9,4 МДж

Часовой расход энергии тепла

Переведем МДж в намного понятную всем единицу измерения — кВт*ч. 1 кВт*ч равён 3,6 МДж. Стало быть, на 1 час обогревания дома при помощи дизайн радиаторов понадобится W=9,4/3,6=2,6 кВт*ч энергии. Рассчитаем энергитический расход разных приборов.

  Системы отопления для дома с естественной циркуляцией

Электроэнергия. Можно считать, что КПД электро котла составляет 100 %, Так как вся тепловая энергия от Трубчатый нагреватель остается в помещении. Другими словами:

WЭ=2,6 кВт*ч

Газ. Сгорание 1 м3 сетевого газа предоставляет 9,45 кВт*ч энергии. Другими словами за 1 час газовый водогрей, имеющий КПД 90%, расходует объем газа, равный:

VГ=2,6/9,45/0,9?0,3 м3.

Примечание. Для котлов конденсационного типа результат который получился нужно сделать меньше на 10?12 %. Расчет КПД котла на газе исполняют относительно иного уровня удельной теплоты сгорания, благодаря этому не должен вызывать сомнение тот момент, что по сравнению с котлом прямого сжигания, его КПД оказаться может больше 100 %.

Схема отопления здания печью

Отопительная схема строения печью.

ДТ. Сгорание 1 кг ДТ предоставляет 42 МДж энергии. 1 л — 33, 6 МДж. КПД отличного дизельного котла составляет 85%. Часовой топливный расход будет составлять:

  • VД(кг)=9,4/42/0,85=0,26 кг;
  • VД(л)=9,4/33,6/0,85=0,33 л.

Дрова. 1 кг сухих дров за час расходует 2,78 кВт. КПД дровяного котла составляет приблизительно 70 %.Часовой расход дров будет составлять:

VДр=2,6/2,78/0,7?1,34 кг.

По данным которые получились легко высчитать расходы энергии за любой временной период. Под годовым расходом необходимо иметь в виду расход энергоносителей во время отопительного периода с учитыванием энергии, которая тратится на разогрев воды для домашних потребностей.

Замечания по сделанному расчету

Нужно иметь в виду, что в расчете не взяты в учет некоторые очень важные ситуации, касающиеся тепловых нагрузок.

  1. Совсем не взяты в учет выше перечисленные возможности по экономному расходованию энергоносителей в системе.
  2. При подсчете напора (7) не учтено значение нагрузок от внутреннего сопротивления трубопровода. Благодаря этому практическая скорость движения теплового носителя в режиме динамического равновесия в системе отопления будет меньше рассчитанной.
  3. Расчет реализован для системы двухтрубного типа отопления со встречным движением теплового носителя в системе (тупиковый вариант).

Расчет потерь утеплённого и неутепленного чердачного этажа

Для того чтобы заверить неуверенных в потребности теплоизолировать дом, перед тем как возводить отопление, рассчитаем теплопотери через потолок верхнего этажа в 2-х вариациях: с неутепленным и утеплённым чердачным этажом.

Показатель теплопроводимости для кровли из оцинкованного железа k=52 Вт/(м°С). Рассчитаем показатель теплопроводимости одного утеплительного слоя из базальтовой ваты толщиной 10 см. Без учета пароустойчивых и пленок при гидроизоляции показатель теплопроводимости крыши, определяемый по формуле (2), будет составлять 0,045 Вт/(м°С).

Тут d1=0,003м и ?1=52 Вт/(м°С); d2=0,1м и ?2=0,045 Вт/(м°С) — толщина и показатель теплопроводимости оцинкованного железа и базальтовой ваты исходя из этого. Другими словами проводимость тепла крыши и тепловые нагрузки уменьшились более чем 1000 раз. За счёт утепления крыши, разница (tвн — tнар) несколько возросла, однако это повышение несравненно меньше.

Сейчас, рассчитывая теплопотери и нагрузки через потолок по формуле (1), мы понимаем, что до утепления кровли температура на чердаке, независимо от отопления и дизайн радиаторов, почти что была равна температуре воздуха снаружи. Сейчас же внешняя, относительно перекрытия потолка, температура и нагрузки температур возросли. Благодаря этому отопление стало эффектнее, Так как теплопотери через перекрытие уменьшились.

Если с наружной стороны теплоизолировать и перекрытие, то результат будет значительным. К примеру, перекрытие из железобетонных конструкций толщиной 250 мм имеет показатель теплопроводимости, равный 1,7 Вт/(м°С), а пенопласт толщиной 5 см имеет показатель теплопроводимости равный 0,04 Вт/(м°С). По формуле (2) приобретаем 0,72 Вт/(м°С)

Другими словами показатель теплопроводимости сократился в 1,7/0,72=2,36 раза. Исходя из этого, уменьшилась значение потерь тепла и нагрузок в результате отопления.


Отопление / ,

Добавить комментарий