Определение расхода тепла на отопление жилого дома. Расчет тепловой нагрузки на отопление здания: формула, примеры. Расчет нагрузок тепла

Что это такое — удельный расход тепловой энергии на отопление здания? Можно ли своими руками подсчитать часовой расход тепла на отопление в коттедже? Эту статью мы посвятим терминологии и общим принципам расчета потребности в тепловой энергии.

Основа новых проектов зданий — энергоэффективность.

Терминология

Что это такое — удельный расход тепла на отопление?

Речь идет о количестве тепловой энергии, которую необходимо подвести внутрь здания в пересчете на каждый квадратный или кубический метр для поддержания в нем нормированных параметров, комфортных для работы и проживания.

Обычно проводится предварительный расчет потерь тепла по укрупненным измерителям, то есть исходя из усредненного теплового сопротивления стен, ориентировочной температуры в здании и его общего объема.

Факторы

Что влияет на годовой расход тепла на отопление?

• Продолжительность отопительного сезона (). Она, в свою очередь, определяется датами, когда среднесуточная температура на улице за последнюю пятидневку опустится ниже (и поднимется выше) 8 градусов по шкале Цельсия.

Полезно: на практике при планировании запуска и остановки отопления учитывается прогноз погоды. Длительные оттепели бывают и зимой, а заморозки могут ударить уже в сентябре.

• Средние температуры зимних месяцев. Обычно при проектировании отопительной системы в качестве ориентира берется среднемесячная температура самого холодного месяца — января. Понятно, что чем холоднее на улице — тем больше тепла здание теряет через ограждающие конструкции.

• Степень теплоизоляции здания очень сильно влияет на то, какой будет норма тепловой мощности для него. Утепленный фасад способен снизить потребность в тепле вдвое относительно стены из бетонных плит или кирпича.
• Коэффициент остекления здания. Даже при использовании многокамерных стеклопакетов и энергосберегающего напыления через окна теряется заметно больше тепла, чем через стены. Чем большая часть фасада остеклена — тем больше потребность в тепле.
• Степень освещенности здания. В солнечный день поверхность, сориентированная перпендикулярно солнечным лучам, способна поглощать до киловатта тепла на квадратный метр.

Уточнение: на практике точный расчет количества поглощаемого солнечного тепла будет крайне сложным. Те самые стеклянные фасады, которые в пасмурную погоду теряют тепло, в солнечную послужат обогреву. Ориентация здания, наклон кровли и даже цвет стен — все эти факторы повлияют на способность к поглощению солнечного тепла.

Расчеты

Теория теорией, но как на практике рассчитываются расходы на отопление загородного дома? Можно ли оценить предполагаемые затраты, не погружаясь в пучину сложных формул теплотехники?

Расход необходимого количества тепловой энергии

Инструкция по подсчету ориентировочного количества необходимого тепла сравнительно проста. Ключевое словосочетание — ориентировочное количество: мы ради упрощения расчетов жертвуем точностью, игнорируя ряд факторов.

• Базовое значение количества тепловой энергии — 40 ватт на кубометр объема коттеджа.
• К базовому значению добавляется 100 ватт на каждое окно и 200 ватт на каждую дверь в наружных стенах.

• Далее полученное значение умножается на коэффициент, который определяется усредненным количеством потерь тепла через внешний контур здания. Для квартир в центре многоквартирного дома берется коэффициент, равный единице: заметны лишь потери через фасад. Три из четырех стен контура квартиры граничат с теплыми помещениями.

Для угловых и торцевых квартир берется коэффициент 1,2 — 1,3 в зависимости от материала стен. Причины очевидны: внешними становятся две или даже три стены.

Наконец, в частном доме улица не только по периметру, но и снизу, и сверху. В этом случае применяется коэффициент 1,5.

Обратите внимание: для квартир крайних этажей в том случае, если подвал и чердак не утеплены, тоже вполне логично использовать коэффициент 1,3 в середине дома и 1,4 — в торце.

• Наконец, полученная тепловая мощность умножается на региональный коэффициент: 0,7 для Анапы или Краснодара, 1,3 для Питера, 1,5 для Хабаровска и 2,0 для Якутии.

В холодной климатической зоне — особые требования к отоплению.

Давайте посчитаем, сколько тепла нужно коттеджу размером 10х10х3 метра в городе Комсомольск-на-Амуре Хабаровского края.

Объем здания равен 10*10*3=300 м3.

Умножение объема на 40 ватт/куб даст 300*40=12000 ватт.

Шесть окон и одна дверь — это еще 6*100+200=800 ватт. 1200+800=12800.

Частный дом. Коэффициент 1,5. 12800*1,5=19200.

Хабаровский край. Умножаем потребность в тепле еще в полтора раза: 19200*1,5=28800. Итого — в пик морозов нам потребуется примерно 30-киловаттный котел.

Расчет затрат на отопление

Проще всего рассчитывается расход электроэнергии на отопление: при использовании электрокотла он в точности равен затратам тепловой мощности. При непрерывном потреблении 30 киловатт в час мы будем тратить 30*4 рубля(примерная текущая цена киловатт-часа электричества)=120 рублей.

К счастью, реальность не столь кошмарна: как показывает практика, усредненная потребность в тепле примерно вдвое меньше расчетной.

• Дрова — 0,4 кг/КВт/ч. Таким образом, ориентировочные нормы расхода дров на отопление будут в нашем случае равными 30/2(номинальную мощность, как мы помним, можно делить пополам)*0,4=6 килограмм в час.
• Расход бурого угля в пересчете на киловатт тепла — 0,2 кг. Нормы расхода угля на отопление вычисляются в нашем случае как 30/2*0,2=3 кг/час.

Бурый уголь — сравнительно недорогой источник тепла.

• Для дров — 3 рубля (стоимость килограмма)*720(часов в месяце)*6(ежечасный расход)=12960 рублей.
• Для угля — 2 рубля*720*3=4320 рублей (читайте и другие ).

Заключение

Дополнительную информацию о и методиках расчетов затрат вы сможете, как обычно, найти в прикрепленном к статье видео. Теплых зим!

Порядок расчета отопления в жилом фонде зависит от наличия приборов учета и от того, каким способом ими оборудован дом. Существует несколько вариантов комплектации счетчиками многоквартирных жилых домов, и согласно которым, производится расчет тепловой энергии:

1. наличие общедомового счетчика, при этом квартиры и нежилые помещения приборами учетами не оборудованы.
2. расходы на отопление контролирует общедомовой прибор, а также все или некоторые помещения оборудованы учетными приборами.
3. общедомовой прибор фиксации потребления и расхода тепловой энергии отсутствует.

Перед тем как рассчитать количество потраченных гигакалорий, необходимо выяснить наличие или отсутствие контроллеров на доме и в каждом отдельном помещении, включая нежилые. Рассмотрим все три варианта расчета тепловой энергии, к каждому из которых разработана определенная формула (размещены на сайте государственных уполномоченных органов).

Вариант 1

Итак, дом оборудован контрольным прибором, а отдельные помещения остались без него. Здесь необходимо брать во внимание две позиции: подсчет гкал на отопление квартиры, затраты тепловой энергии на общедомовые нужды (ОДН).

В данном случае используется формула №3, которая основана на показаниях общего учетного прибора, площади дома и метраже квартиры.

Пример вычислений

Будем считать, что контроллер зафиксировал расходы дома на отопление в 300 гкал/месяц (эти сведения можно узнать из квитанции или обратившись в управляющую компанию). К примеру, общая площадь дома, которая состоит из суммы площадей всех помещений (жилых и нежилых), составляет 8000 м² (также можно узнать эту цифру из квитанции или от управляющей компании).

Возьмем площадь квартиры в 70 м² (указана в техпаспорте, договоре найма или регистрационном свидетельстве). Последняя цифра, от которой зависит расчет оплаты за потребленную теплоэнергию, это тариф, установленный уполномоченными органами РФ (указан в квитанции или выяснить в домоуправляющей компании). На сегодняшний день тариф на отопление равен 1 400 руб/гкал.

Подставляя данные в формулу №3, получим следующий результат: 300 х 70 / 8 000 х 1 400 = 1875 руб.

Теперь можно переходить ко второму этапу учета расходов на отопление, потраченных на общие нужды дома. Здесь потребуется две формулы: поиск объема услуги (№14) и плата за потребление гигакалорий в рублях (№10).

Чтобы правильно определить объем отопления в данном случае, потребуется суммирование площади всех квартир и помещений, предоставленных для общего пользования (сведения предоставляет управляющая компания).

К примеру, у нас имеется общий метраж в 7000 м² (включая квартиры, офисы, торговые помещения.).

Приступим к вычислению оплаты за расход тепловой энергии по формуле №14: 300 х (1 – 7 000 / 8 000) х 70 / 7 000 = 0,375 гкал.

Используя формулу №10, получаем: 0,375 х 1 400 = 525, где:

• 0,375 – объем услуги за подачу тепла;
• 1400 р. – тариф;
• 525 р. – сумма платежа.

Суммируем результаты (1875 + 525) и выясняем, что оплата за расход тепла составит 2350 руб.

Вариант 2

Теперь проведем расчет платежей в тех условиях, когда дом оснащен общим учетным прибором на отопление, а также индивидуальными счетчиками снабжена часть квартир. Как и в предыдущем случае, подсчет будет проводиться по двум позициям (тепловые энергозатраты на жилье и ОДН).

Нам понадобится формула №1 и №2 (правила начислений согласно показаниям контроллера или с учетом нормативов потребления тепла для жилых помещений в гкал). Вычисления будут проводиться относительно площади жилого дома и квартиры из предыдущего варианта.

• 1,3 гигакалорий – показания индивидуального счетчика;
• 1 1820 р. – утвержденный тариф.

• 0,025 гкал – нормативный показатель расхода тепла на 1 м² площади в квартире;
• 70 м² – метраж квартиры;
• 1 400 р. – тариф на тепловую энергию.

Как становится понятно, при таком варианте сумма платежа будет зависеть от наличия устройства учета в вашей квартире.

Формула №13: (300 – 12 – 7 000 х 0,025 – 9 – 30) х 75 / 8 000 = 1,425 гкал, где:

• 300 гкал – показания общедомового счетчика;
• 12 гкал – количество тепловой энергии, использованной на обогрев нежилых помещений;
• 6 000 м² – сумма площади всех жилых помещений;
• 0,025 – норматив (потребление тепловой энергии для квартир);
• 9 гкал – сумма показателей со счетчиков всех квартир, которые оборудованы приборами учета;
• 35 гкал – количество тепла, затраченного на подачу горячей воды при отсутствии ее централизованной подачи;
• 70 м² – площадь квартиры;
• 8 000 м² – общая площадь (все жилые и нежилые помещения в доме).

Обратите внимание, что данный вариант включает только реальные объемы потребляемой энергии и если ваш дом снабжен централизованной подачей горячей воды, то объем тепла, затраченного на нужды горячего водоснабжения, не учитывается. Это же касается и нежилых помещений: если они отсутствуют в доме, то и в расчет включены не будут.

• 1,425 гкал – количество тепла (ОДН);

1. 1820 + 1995 = 3 815 руб. - с индивидуальным счетчиком.
2. 2 450 + 1995 = 4445 руб. - без индивидуального устройства.

Вариант 3

У нас остался последний вариант, в ходе которого мы рассмотрим ситуацию, когда на доме отсутствует счетчик тепловой энергии. Расчет, как и в предыдущих случаях, проведем по двум категориям (тепловые энергозатраты на квартиру и ОДН).

Выведение суммы на отопление, проведем при помощи формул №1 и №2 (правила о порядке расчета тепловой энергии с учетом показаний индивидуальных учетных приборов или согласно установленным нормативам для жилых помещений в гкал).

Формула №1: 1,3 х 1 400 = 1820 руб., где:

• 1,3 гкал – показания индивидуального счетчика;
• 1 400 р. – утвержденный тариф.

Формула №2: 0,025 х 70 х 1 400 = 2 450 руб., где:

• 1 400 р. – утвержденный тариф.

Как и во втором варианте, платеж будет зависеть от того, оборудовано ли ваше жилье индивидуальным счетчиком на тепло. Теперь необходимо выяснить объем теплоэнергии, которая была израсходована на общедомовые нужды, и выполнять это нужно по формуле №15 (объем услуги на ОДН) и №10 (сумма за отопление).

Формула №15: 0,025 х 150 х 70 / 7000 = 0,0375 гкал, где:

• 0,025 гкал – нормативный показатель расхода тепла на 1 м² жилой площади;
• 100 м² – сумма площади помещений, предназначенных для общедомовых нужд;
• 70 м² – общая площадь квартиры;
• 7 000 м² – общая площадь (всех жилые и нежилые помещения).

Формула №10: 0,0375 х 1 400 = 52,5 руб., где:

• 0,0375 – объем тепла (ОДН);
• 1400 р. – утвержденный тариф.

В результате проведенных подсчетов мы выяснили, что полная оплата за отопление составит:

1. 1820 + 52,5 = 1872,5 руб. – с индивидуальным счетчиком.
2. 2450 + 52,5 = 2 502,5 руб. – без индивидуального счетчика.

В приведенных выше расчетах платежей за отопление были использованы данные о метраже квартиры, дома, а также о показателях счетчика, которые могут существенно отличаться от тех, которые есть у вас. Все что вам нужно, это подставить свои значения в формулу и произвести окончательный расчет.

Частный дом можно рассматривать как термодинамическую систему, обладающую внутренней энергией и ведущую теплообмен с окружающей средой. Энергия, которую дом получает или теряет в ходе теплообмена, называют теплотой. Источником теплоты в частном доме является теплогенератор: котел, конвектор, печь, нагревательный элемент и т.д.

Чем интенсивнее идет теплообмен между домом и окружающей средой, тем быстрее «уходит» тепло дома и тем интенсивнее должен работать источник тепловой энергии, компенсирующий потери. Понятно, что интенсивная работа котла сопряжена с большим расходом топлива, что ведет к росту расходов на отопление.

Но не это главное: понятие комфорта в жилище в холодное время года неразрывно связано с теплом в доме, что возможно только при равновесии между потерями тепловой энергии и ее производством.

Однако возможности любого теплогенератора ограничены его конструктивными особенностями. Это значит, что для обеспечения тепла и комфорта в доме котел или иной источник тепловой энергии нужно подбирать в соответствии с тепловыми потерями строения, делая при этом некоторый запас (обычно 20%) на случай ветреной погоды или сильных морозов.

Итак, мы определились: прежде чем выбрать котел для обогрева дома нужно определить его (дома) тепловые потери.

Определяем тепловые потери

Теплопотери здания можно рассчитывать отдельно для каждой комнаты, имеющей внешнюю часть, контактирующую с окружающей средой. Затем полученные данные суммируются. Для частного дома удобнее определять тепловые потери всего строения в целом, считая потери тепла отдельно через стены, кровлю, и поверхность пола.

Следует отметить, что расчет тепловых потерь дома достаточно сложный процесс, требующий специальных знаний. Менее точный, но при этом вполне достоверный результат можно получить на основе онлайн калькулятора расчета тепловых потерь.

При выборе онлайн калькулятора предпочтение лучше отдавать моделям, учитывающим все возможные варианты потери тепла. Вот их перечень:

поверхность наружных стен

поверхность кровли

поверхность пола

вентиляционная система

Решив воспользоваться калькулятором, необходимо знать геометрические размеры строения, характеристики материалов, из которых сделан дом, а также их толщину. Наличие теплоизоляционного слоя и его толщина учитываются отдельно.

На основании перечисленных исходных данных онлайн калькулятор выдает общее значение тепловых потерь дома. Определить, насколько точные получены результаты можно разделив полученный результат на общий объем здания и получив при этом удельные потери тепла, величина которых должна находиться в интервале от 30 до 100 Вт.

Если цифры, полученные с помощью онлайн калькулятора, выходят далеко за пределы указанных значений, можно предположить, что в расчет закралась ошибка. Чаще всего причиной ошибок в расчетах является несоответствие размерности используемых в расчете величин.

Немаловажный факт: данные онлайн калькулятора актуальны только для домов и строений с качественными окнами и хорошо работающей системой вентиляции, в которых нет места сквознякам и иным потерям тепла.

Для уменьшения потерь тепла можно выполнить дополнительную тепловую изоляцию строения, а также использовать подогрев воздуха, поступающего в помещение.

Тепловые потери знаем, что дальше?

На следующем этапе производится выбор отопительного агрегата (котла). Его тепловая мощность должна превосходить значение тепловых потерь не менее чем на 20%. Если котел используется еще и для горячего водоснабжения, выбирается тепловой агрегат с дополнительным запасом мощности. Для этого необходимо произвести дополнительный расчет, учитывающий потребности в горячем водоснабжении.

Затем подбираются отопительные приборы, суммарная мощность которых должна соответствовать мощности котла отопления без учета горячего водоснабжения.

Гидравлический расчет системы отопления

Подобрав оборудование, необходимо обеспечить его работу. Для этого нужны трубы, циркуляционный насос и расширительный бак отопления.

Если собственник дома решит произвести подбор труб отопления самостоятельно, можно воспользоваться справочной литературой и подобрать требуемый диаметр по таблицам. Протяженность труб рассчитывается по проектной документации. Для этого на схеме строения просто прокладывается дополнительно схема разводки системы отопления и производится подсчет длины трубопровода.

Если схемы дома по какой-либо причине нет, ее придется нарисовать самостоятельно, а затем, с ее помощью, рассчитать протяженность трубопровода.

Зная протяженность трубопровода, диаметр труб и имея технические данные приборов отопления, рассчитывается внутренний объем системы отопления, по которому подбирается расширительный бак и циркуляционный насос.

Правильный гидравлический расчет необходим также для того, чтобы все тепло, вырабатываемое котлом, равномерно распределялось по дому и доходило в полном объеме до потребителя.

Подведем итоги

Количество тепла, необходимое для отопления дома, напрямую зависит от его тепловых потерь. Уменьшить тепловые потери можно с помощью дополнительной тепловой изоляции, установке качественных окон и утепленных дверей, а также при использовании рекуперации в системе вентиляции.

Величина тепловых потерь определяет мощность котла отопления. Суммарная мощность приборов отопления должна быть равна мощности котла. Для обеспечения качественной работы котла и радиаторов производится гидравлический расчет отопления, в ходе которого определяется диаметр труб, их протяженность, внутренний объем отопления. По этим данным подбирается циркуляционный насос и расширительный бак отопления.

На случай сильный морозов котел покупают с запасом мощности не менее 20%.

Потеря тепла происходит из-за:

• проникновения холодной температуры с наружных стен помещения, через оконные щели,
• плохой герметизации оконных рам.

Устанавливая отопительные системы, нужно учесть региональную особенность температуры за окном и исходя из полученных параметров, выбирать тот или иной вид нагревательного оборудования. Но даже самая эффективная нагревательная техника не даст желаемого результата, если не избавиться от так называемых «точек утечки тепла». При установке оконных рам следует один раз потратиться на качественные, и обладающие высоким коэффициентом сохранения тепла. Чтобы эффективно провести утеплительные работы стен, рынок теплоизоляционных материалов представляет большой выбор.

Расход тепла на отопление будет в разы уменьшаться, если работы по герметизации помещения проведены качественно. Любое современное отопительное оборудование можно регулировать, контролируя поступление теплых масс воздуха в помещение. Мощность нагревательных приборов возрастает по мере уменьшения поступлений холодного воздуха.

Для полного комфорта необходимо выполнить два условия:

• обеспечить оптимальную температуру в помещении в 20-22 градуса;
• разница температуры воздуха внутри помещения и наружной стены должна быть не более 4 градусов, при этом температура стены должна быть выше температуры точки росы.

Точка росы – это охлаждение наружного воздуха до начала конденсации и превращения его паров в росу. Такого легко достигнуть при наличии мощного котла. Но немаловажно при этом уменьшить расходы на отопление.

Расход тепла на отопление имеет два варианта нормы потребления:

1. Первый – установленная норма на сопротивление теплоподачи наружных стен, оконных рам и т.д.
2. Второй – определяется норматив расхода энергии на отопление дома. Второй способ позволяет уменьшать сопротивление теплоподаче ограждающих конструкций. Таким образом, можно выбрать оптимальную толщину стен помещения.

Профессиональные строители зачастую используют первый вариант. Воздвигая бетонные стены, им они выполняют работы по дополнительному утеплению различными теплоизоляционными материалами. Такой способ существенно усложняет процесс и повышает стоимость работ.

При построении частных домов не обязательно утеплять наружные стены, достаточно создать более утепленный слой на чердаке и в подполье. Также следует придать дому форму, которая является энергосберегающей, учитывая компактность строения. Для большего утепления к дому пристраивают веранды, лоджии, оконные рамы делают меньше по размерам и т.д. Таким образом, расход тепла на отопление во много раз уменьшается.

Ликвидировав все недостатки, можно приступать к выбору отопительного оборудования. Стоит обратить внимание на параметры отопительной системы, которая будет установлена в помещении. От качества материалов, из которых будут изготовлены теплоносители, радиаторы и котлы отопительного оборудования, зависит и состояние температуры в доме. Современные системы отопления имеют в резерве большой список новых технологически оснащенных приборов для сбережения тепла. Автоматические контроллеры для поддержания оптимальной температуры в комнате будут главными помощниками в плане расхода теплоэнергии на отопление.

При построении энергосберегающего дома или заказа уже готового проекта внимательно стоит рассмотреть вопросы по утеплению здания с привлечением опытных специалистов. Работа требует комплексного подхода и только в таком случае можно построить комфортный, теплый и уютный дом.

Радиаторы отопления и терморегуляторы

В радиаторах температура теплоносителя не должна превышать 90 градусов. При выборе мощных и стойких радиаторов такая температура вполне подходит для холодных зим. Чтобы атмосфера в комнате была приемлемой для всех, нужно установить терморегуляторы. Их существует два вида – механический и автоматический . Механический нужно постоянно регулировать вручную, не упуская момента смены тепловых величин. Открытое положение регулятора обеспечивает максимальный режим, закрытое – минимальный. При потере подачи горячей воды батарея быстро остывает.

Автоматический терморегулятор, в свою очередь, требует меньшего внимания. Достаточно зафиксировать на шкале необходимую отметку, и автомат сам подгоняет температурный уровень. Использование терморегулятора возможно только при параллельном положении труб, использование установленных друг за другом регуляторов блокирует циркуляцию теплоносителя в трубах.

Расход тепловой энергии на отопление несет в себе немалые затраты, если система отопления установлена без учета других затрат, например бойлер, кухня, ванная.

Найти «течь»

Чтобы больше сэкономить, при подведении отопительной системы нужно учесть все «больные» места утечки тепла. Не лишним будет сказать, что окна должны быть герметизированы. Толщина стен позволяет удержать теплоту, теплые полы сохраняют температурный фон на положительной отметке. Расход тепловой энергии на отопление в помещении зависит от высоты потолков, типа вентиляционной системы, строительных материалов при постройке здания.

После вычета всех теплопотерь, нужно серьезно подойти к выбору отопительного котла. Здесь главное – бюджетная часть вопроса. В зависимости от мощности и универсальности варьируется и цена прибора. Если в доме уже проведен газ, то идет экономия на электричестве (стоимость которого немалая), и вместе с приготовлением, например, ужина, заодно и прогревается система.

Еще одним моментом в сохранении тепла является тип обогревателя – конвектор, радиатор, батарея и т.д. Самое подходящее решение вопроса – радиатор , количество секций которого высчитывается при помощи несложной формулы. Одна секция (ребро) радиатора имеет мощность в 150 Вт, для комнаты в 10 метров достаточно 1700 Вт. Путем разделения получаем 13 секций, необходимых для комфортного обогрева помещения.

Установка теплых полов решит наполовину вопрос экономии энергии. По подсчетам специалистов, количество потребленной теплоэнергии сокращается в 2-3 раза. Экономный расход тепловой энергии на отопление налицо.

При установке отопительной системы путем размещения радиаторов можно сразу же подключить систему теплых полов. Постоянная циркуляция теплоносителя создает равномерную температуру во всем помещении.

При определении тепловой нагрузки системы отопления учитыва­ются особенности теплового режима помещений. В помещениях с пос­тоянным тепловым режимом, к которым относятся промышленные здания с непрерывным технологическим процессом, сельскохозяйственные помещения и общественные здания, тепловая нагрузка системы отопле­ния определяется из теплового баланса помещения. Тепловой баланс устанавливает равновесие между тепловыми потерями здания и теплопритоком, откуда расход тепла на отопление будет равен

Q о = Q т +Q м – Q вн (1.1)

где Q о - расход теплоты на отопление, кВт;

Q т - тепловые потери здания теплопередачей через наруж­ные ограждающие конструкции и инфильтрацией из-за поступления в помещение холодного воздуха через неплотности, кВт

Q м - расход теплоты на обогрев материалов, поступающих в помещение, кВт;

Q вн - внутренние тепловыделения, кВт.

Расчетные (максимальные) потери теплоты промышленными здани­ями через наружные ограждения и инфильтрацией определяются по формуле

Q т max = (1+μ)(t в – t но) q o V 10 -3 (1.2)

где μ - коэффициент инфильтрации;

t но - расчетная температура наружного воздуха для расчета отопления, принимается в зависимости от климатического района (приложение В), °С;

t в - усредненная температура внутреннего воздуха отдельных помещений здания, принимается в зависимости от назначения помещения (приложение Д), С;

q o - удельная отопительная характеристика здания, завися­щая от строительного объема здания и его назначения (приложение Г), Дж/(с.м 3 .К);

V - строительный объем отдельного здания по наружному обмеру, м 3 .

При выборе температуры внутреннего воздуха для производствен­ных зданий следует учитывать интенсивность труда. По интенсивности труда все виды работ делятся на три категории: легкие, средней тяжести и тяжелые. К легким относятся работы, выполняемые сидя и стоя, не требующие систематического физического напряжения (про­цессы точного приборостроения, конторские работы и др.) К кате­гории работ средней тяжести относятся работы, связанные с посто­янной ходьбой, переносом тяжестей до 10 кг (механосборочные це­ха, обработка древесины, текстильное производство и др.). К ка­тегории тяжелых работ относятся работы с систематическим физичес­ким напряжением (кузнечные, литейные цеха и др).

Коэффициент инфильтрации определяется по выражению

где b - постоянная инфильтрации, для отдельно стоящих про­мышленных зданий принимается b =0,035 - 0,040 c/m,

g - ускорение свободного падения, м/с;

L - свободная высота здания, м. Для общественных и адми­нистративных зданий принимается равной высоте этажа. Для промышленных зданий можно принимать значения L = 5-25 м.

w в - средняя скорость ветра для наиболее холодного месяца (приложение В), м/с.

Расход теплоты на обогрев разнородных материалов, поступаю­щих в производственное помещение в холодное время года, кВт

Q м max = ∑G м i · c i (t в – t м), (1.4)

где і - количество наименований материалов;

с і - удельная теплоёмкость материала (таблица I), қДж/(кг.град)

t м - температура материала, о С. Ориентировочно принимает­ся; для металлов и металлических изделий t м =t но, для других несыпучих материалов t м =t но +10 о С для сыпучих материалов t м =t но +20 о С

G мi - масса однородного материала, поступающего в цех, кг/с.

Общий расход материала промышленным предприятием, заданий в приложении Б, необходимо распределить по цехам, в соответствии с назначением цехов. Список рекомендуемых материалов приведен в таблице I.

Таблица 1 - Удельная теплоёмкость некоторых материалов

Внутренние тепловыделения промышленных предприятий довольно устойчивы и составляют существенную долю расчетной отопительной нагрузки, поэтому их необходимо учитывать при разработке режима теплоснабжения. Источниками внутренних тепловыделений в производ­ственных помещениях являются; механическое и электрическое обо­рудование, нагретые поверхности аппаратов, установок и трубопро­водов, поверхности нагретых ванн, электроосвещение, работающие люди, остывающие материалы и продукты сгорания и т.д. Ниже при­ведена методика ориентировочного расчёта тепловыделений от тех­нологического оборудования, электроосвещения и работающих людей.

Общее количество внутренних тепловыделений в отдельных промышленных зданиях, кВт

В том случае, если отсутствуют фактические данные или про­екты технологических процессов, внутренние тепловыделения от обо­рудования вычисляются по аналогам. Для горячих цехов тепловыде­ления от производственного оборудования и технологическах процес­сов, кВт

где q n - удельная теплонапряженность помещения (таблица 2), кВт/м 3 ;

V - строительный объем помещения, м 3 .

Таблица 2 - Удельная теплонапряженностъ горячих цехов /18/, кВт/м 3

В цехах не относящихся к горячим, одним из основных видов внутренних тепловыделений, будет теплота от технологического оборудования, снабженного электроприводом. Поступление теплоты от электродвигателей механического оборудования и приводимых ими в действие машин, кВт .

где k сп - коэффициент спроса на электроэнергию (таблица 3);

k п - коэффициент, учитывавший полноту загрузки электро­двигателей k п =0,9-1;

k Т - коэффициент перехода теплоты в помещение, Для метал­лорежущих станков k Т = 0,9-1; для вентиляторов и насосов

η - к.п.д электродвигателя при полной его загрузке η=0,85-0,9;

q эл - удельная плотность электрической силовой нагрузки (таблица 4), кВт/м 2 ;

F - площадь пола помещения цеха, м 2 .

Таблица 3 - Коэффициент cпроса на электроэнергию

Таблица 4 - Удельные плотности электрических нагрузок на 1м 2 полезной площади производственных зданий

Количество теплоты, поступающей в помещение от источников искусственного освещения, вычисляют по удельным показателям

где F - площадь пола помещения, м 2 ;

q ос - удельная плотность электрической осветительной нагрузки (таблица 4), кВт/м 2 .
Тепловыделения от людей определяются в зависимости от зат­рат ими энергии и температуры воздуха в помещении. Полное коли­чество теплоты, кВт

где m" - количество людей в помещении;

q л -удельное количество полной теплоты, выделяемой од­ним работающим (таблица 5), кВт.

Таблица 5- Удельное полное количество теплоты, выделяемое взрослыми людьми /1/, кВт

Для расчета количества работающих в здании можно воспользо­ваться приближенными формулами. Для производственных цехов коли­чество работающих в одну смену, приближенно равно

для административных зданий

где V - строительный объем цеха или здания, м 3 .

Расчетный расход теплоты на отопление жилого района, при отсутствии данных о типе застройки и наружном объеме жилых и общественных зданий, согласно СНиП П-З6-73 рекомендуется определять по формуле

где q ж - укрупненный показатель максимального расхода теп­лоты на отопление 1 м 2 жилой площади (таблица 6), кДж/(с.м 2);

F ж - жилая площадь, определяется исходя из 12 м 2 на од­ного жителя района, м 2 ;

k 0 - коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопле­ние общественных зданий, при отсутствии фактических данных рекомендуется принимать k 0 =0,25

Таблица 6 - Укрупненный показатель максимального расхода теплоты на отопление жилых зданий

ВВЕДЕНИЕ

Потребление тепловой энергии в России, как и во всем мире неуклонно возрастает для обеспечения инженерных систем здания и сооружений.

В данном курсовом проекте рассчитывается план застройки микрорайона города, где потребители тепловой энергии являются четыре жилых здания и одно общественное – общежитие. Данная тепловая сеть должна обеспечивать расход, необходимый для отопления и горячего водоснабжения всех зданий. Здание 2 – жилой трёхэтажный дом (он вмещает 135 человек), здание 3,4 – жилой пятиэтажный дом (он вмещает 300 человек), здание 5 – общественное здание –детский сад (он вмещает 150 человек), здание1– жилой четырехэтажный дом (он вмещает 180 человек).

Источником тепловой энергии является центральный тепловой пункт. В связи с массовым жилищным строительством возникла необходимость сооружения укрупненных, Центральных тепловых пунктов, для которых отводились специальные земельные участки, как правило, в центре жилых микрорайонов. В закрытых системах теплоснабжения тепловую мощность такого центрального теплового пункта на микрорайон или группу зданий рекомендуется принимать от 12 до 35 МВт (по сумме теплового потока на отопление и среднечасового потока на горячее водоснабжение). Системы горячего водоснабжения при закрытой системе теплоснабжения присоединяют через скоростные секционные водяные подогреватели. Каждый из них состоит из нескольких последовательно включенных секций, в которых происходит противоток сетевой и водопроводной воды. Для возможности очистки трубок от накипи и загрязнений нагреваемая водопроводная вода подается в трубки, а сетевая протекает в межтрубном пространстве.

Данную тепловую сеть можно охарактеризовать следующим образом. Тепловая сеть включает в себя снабжение тепловой энергией на отопление и горячее водоснабжение зданий.

Теплотрасса сети имеет закрытую независимую четырех трубную систему, которая состоит из трубопроводов отопления: обратного и подающего, а также трубопроводов водоснабжения горячего и циркуляционного.

Температура воды в подающем трубопроводе отопления: 130 о С , обратном – 70 о С .

Температура воды в трубопроводах горячего и холодного водоснабжения 65 о С и 5 о С. Теплосеть обеспечивает тепловой энергией пять зданий на их отопление и горячее водоснабжение.

Траса теплосети проложена в местности города Ижевска, рельеф которой повышается по направлению от источника тепловой энергии к последнему потребителю. Источником тепловой энергии тепловой сети является центральный тепловой пункт (ЦТП). Трасса имеет четырех трубную систему, которая состоит из трубопроводов отопления (подающего и обратного) и трубопроводов водоснабжения (горячего и циркуляционного)

Теплосеть обеспечивает тепловой энергией пять зданий на их отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Расчетная схема тепловой сети

Исходные параметры зданий

РАСЧЕТ РАСХОДОВ ТЕПЛОТЫ

Для расчета сетей теплоснабжения необходимо разработать расчетные схемы. Разрабатываются отдельные расчетные схемы на горячее водоснабжение и отопление, так как количество узловых точек в этих сетях не всегда совпадает. Разработку расчетных схем начинаю с определения количества секционных узлов системы горячего водоснабжения и местных тепловых пунктов системы отопления.

Количество секционных узлов горячего водоснабжения в здании либо по числу секций в здании, либо из расчета 36 квартир (ориентировочно) на один секционный узел, каждый секционный узел и каждый тепловой пункт нумеруется. Все секционные узлы соединятся между собой распределительными трубопроводами. На полученной сети расставляются узловые точки, в которых происходит разветвление потока теплоносителя. Все узловые точки нумеруются. Участки между узловыми точками являются расчетными участками. Расходы на участках между секционными узлами в зданиях и на вводах в здания определяются расчётом. Расходы на участках распределительных трубопроводов определяются суммированием расходов воды на участках, подходящих к узлу ветвления потока.

Расход теплоты на отопление

В курсовом проекте лучше всего воспользоваться методом приближённого определения расходов теплоты на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий по их тепловым характеристикам.
Приближённый расход теплоты на отопление жилых и общественных зданий определяют по формуле максимального часового расхода тепла:

где - максимальный часовой расход тепла на отопление здания, Вт;

Тепловая характеристика здания, Вт/(); принимается по таблице в методическом пособии;

a – коэффициент, учитывающий расход тепла на подогрев наружного воздуха, поступающего в здания путем инфильтрации через неплотности в ограждениях; принимают в расчетах a= (1.05…1.1);

К – поправочный коэффициент, учитывающий изменение расчетной наружной температуры; принимается по таблице в методическом пособии;

Объем здания по наружному обмеру, ;

Средняя температура воздуха в здании, ; принимается по нормативам;

- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, ; для Удмуртии .

Для 3-х этажного здания:

Для 4-х этажного здания:

Для 5-ти этажного здания:

Для 5-ти этажного здания:

Детский сад 2 этажа:

1.2Расход теплоты на вентиляцию
Значения расходов теплоты на вентиляцию для общественных зданий определяются по формуле:
(1.2)

где - расход теплоты на вентиляцию общественных зданий, Вт;

- вентиляционная удельная тепловая характеристика, Вт/( ); принимается по данным таблиц;

Объём здания по внешнему обмеру,

- температура внутреннего воздуха в здании, ; принимается для определенного здания по нормативам;

Расчётная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, ; для Удмуртии принимается ;

- поправка на расчётную температуру наружного воздуха, принимается по данным таблицы методического материала.

Для общественного здания:

1.3 Расход теплоты на горячее водоснабжение
Расход теплоты на горячее на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий определяется по изменению энтальпии воды:

где - максимальный расход теплоты на горячее водоснабжение, Вт;

с - теплоёмкость воды; с = 4,187 кДж / (кг х ;);

- плотность воды; - 983.2 кг / м3:

- секундный расход горячей воды, л/с;

- температура горячей воды;

- температура холодной воды, .