Расчет потребляемой мощности системы отопления

Подбор циркуляционного насоса

Циркуляционный насос помогает выявить потери давления на всех участках трубопровода. Для определения давления, требуемого насосу, чтобы прокачать теплоноситель по системе, используют формулу: P = Rl + Z, где:

• Р — уменьшение давления в магистрали (Па);
• R — относительное противодействие сцеплению (Па/м);
• l — длина трубы одного отрезка теплопровода (м);
• Z — уменьшение давления в узкоколейных зонах (Па).

Такие вычисления крайне неудобные и трудоемкие, тогда как для определения значения Rl всех участков трубопровода достаточно воспользоваться таблицами Шевелева. Необходимо помнить, что производительность насоса — это суммарное потребление теплоносителя, а не емкость системы теплоснабжения.

Расчет пропускной способности труб.

Для точных и профессиональных расчетов необходимо использовать следующие показатели:

• Материал, из которого изготовлены трубы и другие элементы системы;
• Длина трубопровода
• Количество точек водопотребления (для системы подачи воды)

Наиболее популярные способы расчета:

1. Формула. Достаточно сложная формула, которая понятна лишь профессионалам, учитывает сразу несколько значений

Основные параметры, которые принимаются во внимание – материал труб (шероховатость поверхности) и их уклон

2. Таблица. Это более простой способ, по которому каждый желающий может определить пропускную способность трубопровода. Примером может послужить инженерная таблица Ф. Шевелева, по которой можно узнать пропускную способность, исходя из материала трубы.

3. Компьютерная программа. Одну из таких программ легко можно найти и скачать в сети Интернет. Она разработана специально для того, чтоб определить пропускную способность для труб любого контура. Для того что узнать значение, необходимо ввести в программу исходные данные, такие как материал, длина труб, качество теплоносителя и т.д.

Следует сказать, что последний способ, хоть и является самым точным, не подходит для расчетов простых бытовых систем. Он достаточно сложен, и требует знания значений самых различных показателей. Для расчета простой системы в частном доме лучше воспользоваться таблицами.

КПД

Коэффициент полезного действия. Не основной параметр, но от него напрямую зависит стоимость эксплуатации котла — количество потребляемого топлива. Надо понимать, что для получения большего КПД необходимо увеличить площадь теплопередающей поверхности и турбулизировать поток дымовых газов.

Пример паровых котлов, классифицируемых по КПД:

КПД до 88% Устаревшие модели и дешёвые малопроизводительные котлы производительностью до 500 кг/час.

КПД 92-99% Современные паровые котлы в комплектации с экономайзером (парогенераторы). Наиболее экономичны, но необходимо учесть, что чем выше КПД, тем ниже температура дымовых газов. Низкая температура дымовых газов в зимний период может привести к конденсации газов в дымовой трубе, что в результате может привести к негативным последствиям. Единственный совет: если вы раскошелились на современный котёл, будьте последовательны и не экономьте на остальном оборудовании.

Ориентируемся на объем жилья – используем нормативы СниП

Рассчитывая отопительное оборудование для квартир, можно ориентироваться на нормы СНиП. Строительные нормы и правила определяют, сколько тепловой энергии понадобится, чтобы нагреть 1 м3 воздуха в зданиях типовой постройки. Такой способ называют расчетом по объему. В СНиП приводятся такие нормы расхода тепловой энергии: для панельного дома – 41 Вт, для кирпичного – 34 Вт. Расчет простой: объем квартиры умножаем на норму расхода теплоэнергии.

Система отопления

Приводим пример. Квартира в кирпичном доме площадью 96 кв.м., высота потолков – 2,7 м. Узнаем объем – 96×2,7=259,2 м3. Умножаем на норму – 259,2×34=8812,8 Вт. Переводим в киловатты, получаем 8,8. Для панельного дома расчеты проводим аналогично – 259,2×41=10672,2 Вт или 10,6 киловатт

В теплотехнике округление проводят в большую сторону, но, если принять во внимание энергосберегающие пакеты на окнах, то можно округлить и в меньшую

Полученные данные о мощности оборудования являются исходными. Для более точного результата понадобится коррекция, но для квартир она осуществляется по другим параметрам. Первым делом учитывается наличие неотапливаемого помещения или его отсутствие:

• если этажом выше или ниже располагается отапливаемая квартира, применяем поправку 0,7;
• если такая квартира не отапливается, ничего не меняем;
• если под квартирой подвал или над ней чердак – поправка равна 0,9.

Учитываем также количество наружных стен в квартире. Если на улицу выходит одна стена, применяем поправку 1,1, две –1,2, три – 1,3. Методику расчета мощности котла по объему можно применить и для частных кирпичных домов.

Итак, рассчитать необходимую мощность отопительного котла можно двумя способами: по общей площади и по объему. В принципе, полученными данными можно пользоваться, если дом среднестатистический, умножив их на 1,5. Но если существуют значительные отклонения от средних параметров в климатической зоне, высоте потолков, утеплении, лучше провести коррекцию данных, потому что первоначальный результат может значительно отличаться от окончательного.

Тепловой расчёт отопления: общий порядок

Классический тепловой расчёт отопительной системы являет собой сводный технический документ, который включает в себя обязательные поэтапные стандартные методы вычислений.

Но перед изучением этих подсчётов основных параметров нужно определиться с понятием самой системы отопления.

Система отопления характеризуется принудительной подачей и непроизвольным отводом тепла в помещении.

Основные задачи расчёта и проектирования системы отопления:

• наиболее достоверно определить тепловые потери;
• определить количество и условия использования теплоносителя;
• максимально точно подобрать элементы генерации, перемещения и отдачи тепла.

При постройке системы отопления необходимо первоначально произвести сбор разнообразных данных о помещении/здании, где будет использоваться система отопления. После выполнить расчёт тепловых параметров системы, проанализировать результаты арифметических операций.

На основании полученных данных подобирают компоненты системы отопления с последующей закупкой, установкой и вводом в эксплуатацию.

Отопление – это многокомпонентная система обеспечения утверждённого температурного режима в помещении/здании. Являет собой обособленную часть комплекса коммуникаций современного жилищного помещения

Примечательно, что указанная методика теплового расчёта позволяет достаточно точно вычислить большое количество величин, которые конкретно описывают будущую систему отопления.

В результате теплового расчёта в наличии будет следующая информация:

• число тепловых потерь, мощность котла;
• количество и тип тепловых радиаторов для каждой комнаты отдельно;
• гидравлические характеристики трубопровода;
• объём, скорость теплоносителя, мощность теплового насоса.

Тепловой расчёт – это не теоретические наброски, а вполне точные и обоснованные итоги, которые рекомендуется использовать на практике при подборе компонентов системы отопления.

Расчет котельной: наиболее важные показатели

Как и любое другое сооружение, котельная должна обеспечивать не только бесперебойную работу, но и быть экономически целесообразной. Как известно, с точки зрения эксплуатационных затрат избыточные мощности в энергетике не менее вредны, чем недостаточные. Точное знание заказчиком таких значений, как: необходимая мощность котельной, годовая выработка тепла, ее отпуск потребителям, потребление ресурсов – позволяет частично произвести расчет котельной еще на стадии проектирования. В частности, важнейший показатель – себестоимость отпускаемой теплоты – характеризует качество работы котельной, ее техническую вооруженность, экономическую эффективность.

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:

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:

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.

Как люди используют тепловую энергию недр Земли?

Поэтому тепло в недрах земли сохраняется даже в зимнее время и это тепло можно использовать для обогрева зданий. Для этого потребуется сделать скважину и приобрести специальный тепловой насос. Тепловой насос, установленный в доме, преобразует энергию грунта, воды, а также воздуха в тепло, которым и отапливается дом.

• https://ru.uzvisit.com/1444-thermal-energy
• https://10i5.ru/raznoe/chto-takoe-teplovaya-energiya.html
• https://novoe-info.ru/chto-takoe-teplovaya-energiya/
• https://MadEnergy.ru/stati/teplovaya-energiya-edinicy-izmereniya-i-ix-pravilnoe-ispolzovanie.html
• https://fizi4ka.ru/fizika-s-formulami/glava-15-teplovaja-jenergija-i-rabota-nachala-termodinamiki.html
• https://RosSchet.ru/articles/pochemu_v_raschetakh_tepla_ispolzuyutsya_gkal_i_kvt/

Как выбрать циркуляционный насос

Уютным жильё не назовёшь, если в нём будет холодно

И не важно, какая в доме мебель, отделка или внешний вид в целом. Всё начинается с тепла, а оно невозможно без создания системы отопления

Недостаточно купить «навороченный» нагревательный агрегат и современные дорогие радиаторы — для начала нужно продумать и распланировать по деталям систему, которая будет поддерживать в помещении оптимальный температурный режим

И не важно, относится ли это к дому, где постоянно живут люди, или это большой загородный дом, маленькая дача. Без тепла жилым помещение не будет и находиться в нём будет не комфортно

Для достижения хорошего результата нужно понимать, что и как делать, какие имеются нюансы в отопительной системе, и как они повлияют на качество обогрева.

Когда делают монтаж индивидуальной системы отопления, нужно предусматривать все возможные детали её работы. Она должна выглядеть как единый сбалансированный организм, требующий минимума вмешательства со стороны человека. Мелких деталей тут нет – важным является параметр каждого устройства. Это может быть мощность котла или диаметр и тип трубопровода, вид и схема подключений отопительных приборов.

Без циркуляционного насоса сегодня не обходится ни одна современная отопительная система.

Два параметра, по которым выбирают этот прибор:

• Q — показатель расхода теплоносителя за 60 минут, выраженный в кубометрах.
• Н — показатель напора, который выражен в метрах.

Многие технические статьи и нормативные документы, а так же производители прибора пользуются обозначением Q.

https://youtube.com/watch?v=tR2aQYxJ_IY

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:

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:

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:

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.

Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта

Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта

Уважаемая Ольга! Извините,что обращаюсь к Вам еще раз. Что-то у меня по Вашим формулам получается немыслимая тепловая нагрузка: Кир=0,01*(2*9,8*21,6*(1-0,83)+12,25)=0,84 Qот=1,626*25600*0,37*((22-(-6))*1,84*0,000001=0,793 Гкал/час По укрупненной формуле, приведенной выше, получается всего 0,149 Гкал/час. Не могу понять, в чем дело? Разъясните пожалуйста! Извините за беспокойство. Анатолий.

Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта

Расчет тепловой нагрузки (усложненная формула)

Схема теплопотерь помещений

Чтобы вычислить окончательный расход тепла на отопление, необходимо учесть все коэффициенты по следующей формуле:

КТ = 100хSхК1хК2хК3хК4хК5хК6хК7, где:

S – площадь комнаты;

К – различные коэффициенты:

K1 – нагрузки для окон (в зависимости от количества стеклопакетов);

K2 – тепловой изоляции наружных стен здания;

K3 –нагрузки для соотношения площади окон к площади пола;

K4 – температурного режима наружного воздуха;

K5 – учитывающий количество наружных стен комнаты;

K6 – нагрузки, исходя из верхнего помещения над рассчитываемой комнатой;

K7 – учитывающий высоту помещения.

Как пример, можно рассмотреть ту же комнату здания в Самарской области, утепленную снаружи пенопластом, имеющую 1 окно с двойным стеклопакетом, над которой расположено отапливаемое помещение. Формула тепловой нагрузки будет выглядеть следующим образом:

KT = 100*20*1,27*1*0,8*1,5*1,2*0,8*1= 2926 Вт.

Расчет отопления ориентирован именно на эту цифру.

Мощности по СНиПам

При расчете мощности отопительного котла для квартиры ориентируйтесь на нормы СНиПа. Этот метод еще называют «расчетом мощности по объему». СНиП показывает количество тепла, нужного для обогрева одного кубического метра воздуха в типовых постройках, а именно: на то, чтобы прогреть 1 куб. метр в панельном доме, уйдет 41 Вт, а в кирпичном доме — 34 Вт.

Если вы знаете высоту потолка и площадь квартиры, то сможете рассчитать объем. А потом эту цифру умножают на указанную выше норму и получают необходимую мощность котла вне зависимости от разновидности топлива — это правило работает и для отопления в квартире.

Предлагаем провести расчеты и узнать мощность котла для квартиры площадью 74 кв. метра с потолками высотой 2,7 метра, которая находится в кирпичном доме.

Первый шаг: вычислить объем — 74 м2*2,7 м=199,8 куб. метра.

Второй шаг: рассчитать количество тепла согласно СНиПу — 199,8*34 Вт=6793 Вт. Показатель следует округлить в большую сторону и перевести в киловатты, это и будет искомое число.

Предположим, что надо рассчитать тот же показатель для квартиры, находящейся в панельном доме. Тогда формула будет выглядеть вот так: 199,8*41 Вт=8191 Вт

Как вы уже заметили, все показатели по теплотехнике округляются в большую сторону, но в данном случае, если принять во внимание наличие хороших металлопластиковых окон, то мощность можно посчитать, как 8 кВт

Это не конечная цифра. Далее нужно учесть такие показатели, как регион проживания и необходимость подогрева воды с помощью котла. Не менее актуальной будет и 10%-ная поправка на аномальный холод зимой. Однако в квартирах, в отличие от домов, очень важны такие показатели, как локализация комнат и этажность

Важно принимать во внимание, сколько стен в квартире являются внешними. Если наружная стена всего одна, то коэффициент 1,1, если две — 1,2, если три — 1,3

Благодаря расчетам вы получите окончательное значение мощности отопительного прибора, когда учтете все вышеупомянутые показатели. Если хотите получить достоверный теплотехнический расчет, опытные специалисты рекомендуют обратиться в профильные организации, которые специализируются на этом.

Объём теплоносителя в радиаторах и трубах отопления

На современном строительном рынке присутствует огромное количество различных радиаторов отопления. Все они отличаются между собой по материалу изготовления и габаритным размерам. Соответственно в каждой из секций таких приборов будет вмещаться неодинаковое количество воды. Давайте ознакомимся с вместимостью секций различных радиаторов:

• алюминиевые с габаритами 60*8 сантиметров – 0,45 литра жидкости;
• биметаллические, с габаритными размерами 60*8 сантиметра – 0,25 литра
• старые чугунные батареи размером 60*11 сантиметров вмещают 1,7 литра воды;
• современные чугунные радиаторы отопления с габаритами 58*7,5 сантиметра – 1 литр жидкости.

Расхождения по высоте и ширине отопительных приборов у современных производителей находятся в пределах 2 сантиметров, при этом высота батарей колеблется от 20 сантиметров до 1 метра. Объём других отопительных приборов рассчитывают исходя из пропорции. Для этого разделяют объём указанный в таблице на высоту, после чего умножают на высоту необходимой модели радиатора. При наличии сложной, протяжной системы отопления объём жидкости у каждом из радиаторов уточняют у производителя.

Объём трубопроводов тоже отличается, для подсчёта необходимо учитывать внутренний диаметр. Эти данные давно вычислены, каждый метр трубы имеет следующие значения:

• диаметр 15 миллиметров или 0,5 дюйма – 0,170 литра;
• диаметр 20 миллиметров или 0,75 дюйма – 0,3 литра;
• диаметр 25 миллиметров или 1 дюйм – 0,49 литра;
• диаметр 32 миллиметра или 1,25 дюйма – 0,8 литра;
• диаметр 40 миллиметров или 1,5 дюйма – 1,25 литра;
• диаметр 50 миллиметров или 2 дюйма 1,95 литра.

Объём воды в простой отопительной системе может подсчитать каждый. Для этого необходимо знать вместимость котла и радиаторов отопления. Количество жидкости в трубопроводах вычисляют исходя из их диаметра и протяжности. После этого все значения суммируют.

Что такое тепловой расчет?

Если говорить просто, тепловой расчёт помогает точно узнать, сколько тепла хранит и теряет здание, и сколько энергии должно вырабатывать отопление, чтобы поддерживать в жилье комфортные условия.

Оценивая теплопотери и степень теплоснабжения, учитываются следующие факторы:

1. Какой это объект: сколько в нём этажей, наличие угловых комнат, жилой он или производственный и т. д.
2. Сколько человек будет «обитать» в здании.
3. Важная деталь – это площадь остекления. И размеры кровли, стен, пола, дверей, высота потолков и т. д.
4. Какова продолжительность отопительного сезона, климатические характеристики региона.
5. По СНиПам определяют нормы температур, которые должны быть в помещениях.
6. Толщина стен, перекрытий, выбранные теплоизоляторы и их свойства.

Могут учитываться и другие условия и особенности, например, для производственных объектов считаются рабочие и выходные дни, мощность и тип вентиляции, ориентация жилья по сторонам света и др.