Что такое тепловая нагрузка на отопление здания

Расчет тепловых нагрузок на отопление, методика и формула расчета

Тепловые нагрузки систем теплоснабжения

• нагрузку на конструкцию теплоснабжения;
• нагрузку на систему обогрева пола, если она планируется к установке в доме;
• нагрузку на систему естественной и/или принудительной вентиляции;
• нагрузку на систему горячего водоснабжения;
• нагрузку, связанную с различными технологическими нуждами.

Расчет нагрузок тепла

• степень теплопотерь наружных ограждений;
• мощность, необходимая для подогрева теплоносителя;
• количество тепловой энергии, требуемое для нагрева воздуха для принудительной приточной вентиляции;
• тепло, которое нужно для подогрева воды в бане или бассейне;
• возможное дальнейшее расширение обогревательной системы. Это может быть создание отопления в мансарде, на чердаке, в подвале или в различных пристройках и строениях.

Методы вычисления тепловых нагрузок

• вычисление теплопотерь с использованием укрупненных показателей;
• определение теплоотдачи установленного в здании отопительно-вентиляционного оборудования;
• вычисление значений с учетом различных элементов ограждающих конструкций, а также добавочных потерь, связанных с нагревом воздуха.

Виды тепловых нагрузок для расчетов

1. Сезонные нагрузки, имеющие следующие особенности:

– наличие отличий в величине расхода тепловой энергии в соответствии с климатическими особенностями региона местонахождения дома;

– изменение нагрузки на отопительную систему в зависимости от времени суток. Поскольку наружные ограждения имеют теплостойкость, данный параметр считается незначительным;

– расходы тепла вентиляционной системы в зависимости от времени суток.

• Постоянные тепловые нагрузки. В большинстве объектов системы теплоснабжения и горячего водоснабжения они используются на протяжении года. Например, в теплое время года расходы тепловой энергии в сравнении с зимним периодом снижаются где-то на 30-35%.
• Сухое тепло. Представляет собой тепловое излучение и конвекционный теплообмен за счет иных подобных устройств. Определяют данный параметр при помощи температуры сухого термометра. Он зависит от многих факторов, среди которых окна и двери, системы вентиляции, различное оборудование, воздухообмен, происходящий за счет наличия щелей в стенах и перекрытиях. Также учитывают количество людей, присутствующих в помещении.
• Скрытое тепло. Образуется в результате процесса испарения и конденсации. Температура определяется при помощи влажного термометра. В любом по назначению помещении на уровень влажности влияют:

– наличие технологического или другого оборудования;

– потоки воздушных масс, проникающих сквозь щели и трещины, имеющиеся в ограждающих конструкциях здания.

Тепловая нагрузка

Один из главных факторов, воздействующих на ее значение — степень утепления дома. СНиП 23-02-2003, регламентирующий тепловую защиту зданий, нормирует данный фактор, выводя рекомендованные значения теплового сопротивления ограждающих конструкций для каждого региона страны.

Мы приведем два метода исполнения подсчетов: для зданий, соответствующих СНиП 23-02-2003, и для домов с ненормированным тепловым сопротивлением.

Нормированное тепловое сопротивление

Инструкция по расчету тепловой мощности в этом случае выглядит так:

• За базовое значение берутся 60 ватт на 1 м3 полного (включая стенки) объема дома.
• Для каждого из окон к этому значению дополнительно добавляется 100 ватт тепла. Для каждой ведущей на улицу двери — 200 ватт.

Регион страны	Коэффициент
Краснодар, Ялта, Сочи	0,7 — 0,9
область и Москва, Петербург	1,2 — 1,3
Иркутск, Хабаровск	1,5 — 1,6
Чукотка, Якутия	1,8 — 2,0

Давайте как пример выполним расчет для дома размерами 12*12*6 метров с двенадцатью окнами и двумя дверьми на улицу, расположенного в Севастополе (средняя температура января — +3С).

1. Отапливаемый количество образовывает 12*12*6=864 кубометра.
2. Базовая тепловая мощность образовывает 864*60=51840 ватт.
3. двери и Окна пара увеличат ее: 51840+(12*100)+(2*200)=53440.
4. Только мягкий климат, обусловленный близостью моря, вынудит нас применять региональный коэффициент, равный 0,7. 53440*0,7=37408 Вт. Именно на это значение и возможно ориентироваться.

Ненормированное тепловое сопротивление

Что делать, в случае если уровень качества утепления дома заметно лучше либо хуже рекомендованного? В этом случае для оценки тепловой нагрузки возможно применять формулу вида Q=V*Dt*K/860.

В ней:

• Q — заветная тепловая мощность в киловаттах.
• V — отапливаемый количество в кубометрах.
• Dt — отличие температур между домом и улицей. В большинстве случаев берется дельта между рекомендованным СНиП значением для внутренних помещений (+18 — +22С) и средним минимумом уличной температуры в наиболее холодный месяц за последние пара лет.

Описание здания	Коэффициент утепления
3 — 4	Кладка в полкирпича, либо дощатая стенки, либо профлист на каркасе; остекление в одну нитку
2 — 2,9	Кладка в кирпич, остекление в две нитки в древесных рамах
1 — 1,9	Кладка в полтора кирпича; окна с однокамерными стеклопакетами
0,6 — 0,9	Наружное утепление пенопластом либо минватой; двухкамерные энергосберегающие стеклопакеты

Давайте повторим вычисления для нашего дома в Севастополе, уточнив, что его стенки являются кладкой толщиной 40 см из ракушечника (пористой осадочной породы) без внешней отделки, а остекление выполнено однокамерными стеклопакетами.

1. Коэффициент утепления примем равным 1,2.
2. Количество дома мы вычислили ранее; он равен 864 м3.
3. Внутреннюю температуру примем равной рекомендованным СНиП для регионов с нижним пиком температур выше -31С — +18 градусам. Сведения о среднем минимуме любезно посоветует широко узнаваемая интернет-энциклопедия: он равен -0,4С.
4. Расчет, так, будет иметь вид Q = 864 * (18 — -0,4) * 1,2 / 860 = 22,2 КВт.

Как легко подметить, подсчет дал итог, отличающийся от взятого по первому методу в полтора раза. Обстоятельство, в первую очередь в том, что средний минимум, использованный нами, заметно отличается от полного минимума (около -25С). Повышение дельты температур в полтора раза ровно во столько же раз увеличит оценочную потребность здания в тепле.

Гигакалории

В расчетах количества тепловой энергии, приобретаемой зданием либо помещением, наровне с киловатт-часами употребляется еще одна величина — гигакалория. Она соответствует количеству тепла, нужному для нагрева 1000 тысячь киллограм воды на 1 градус при давлении в 1 атмосферу.

Как пересчитать киловатты тепловой мощности в гигакалории потребляемого тепла? Все легко: одна гигакалория равна 1162,2 КВт*ч. Так, при пиковой мощности источника тепла в 54 КВт большая часовая нагрузка на отопление составит 54/1162,2=0,046 Гкал*час.

Помещение

Как подсчитать потребность в тепле для отдельной помещения? Тут употребляются те же схемы расчетов, что для дома в целом, с единственной поправкой. В случае если к помещению примыкает отапливаемое помещение без собственных отопительных устройств, оно включается в расчет.

Так, в случае если к помещению размером 4*5*3 метра  примыкает коридор размером 1,2*4*3 метра, тепловая мощность отопительного прибора рассчитывается для объема в 4*5*3+1,2*4*3=60+14,4=74,4 м3.

Способы определения нагрузки

Сначала поясним значение термина. Тепловая нагрузка – это общее количество теплоты, расходуемое системой отопления на обогрев помещений до нормативной температуры в наиболее холодный период. Величина исчисляется единицами энергии – киловаттами, килокалориями (реже – килоджоулями) и обозначается в формулах латинской буквой Q.

Зная нагрузку на отопление частного дома в целом и потребность каждого помещения в частности, нетрудно подобрать котел, обогреватели и батареи водяной системы по мощности. Как можно рассчитать данный параметр:

1. Если высота потолков не достигает 3 м, производится укрупненный расчет по площади отапливаемых комнат.
2. При высоте перекрытий 3 м и более расход тепла считается по объему помещений.
3. Определение теплопотерь через внешние ограждения и затрат на подогрев вентиляционного воздуха согласно СНиП.

Фото здания, сделанное с помощью тепловизора

Две первые расчетные методики основаны на применении удельной тепловой характеристики по отношению к обогреваемой площади либо объему здания. Алгоритм простой, используется повсеместно, но дает весьма приближенные результаты и не учитывает степень утепления коттеджа.

Считать расход тепловой энергии по СНиП, как делают инженеры–проектировщики, гораздо сложнее. Придется собрать множество справочных данных и потрудиться над вычислениями, зато конечные цифры отразят реальную картину с точностью 95%. Мы постараемся упростить методику и сделать расчет нагрузки на отопление максимально доступным для понимания.

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

Расчет тепловой нагрузки

Необходимость соблюдения всех стандартов безопасности и надежности крайне важна при проектировке объектов, однако не менее важным является и расчет тепловой нагрузки здания.

Зачем нужен расчет тепловой нагрузки при проектировании здания

Данная операция позволит узнать, сколько топлива необходимо отопительной системе для работы, грамотно определиться с источником тепла и рассчитать теплопотери по всей системе.
Сразу стоит отметить, что расчет тепловой нагрузки на отопление позволяет узнать, какую теплоту дают все отопительные приборы. Вся эта информация разрешает сэкономить большие суммы в сравнении с отопительными системами, расчет которых выполнен неграмотно.

Прежде всего, стоит определиться с тем, какие объекты отопления должны подвергаться расчету. К таким объектам относятся:

• Система общего отопления;
• Напольный обогрев (при его наличии);
• Вентиляционные приборы;
• Система нагрева воды;
• Прочие объекты, требующие подключения к отопительной системе, например, бассейны.

Помимо этого, на расчет тепловой нагрузки могут повлиять и самые мелкие предметы и объекты, на которых возможна потеря тепла.

Порядок проведения расчета

Нужно отметить, что все производимые расчеты необходимо выполнять в соответствии с ГОСТом и строительными нормами. Для всех систем имеется общий список параметров, которые обязательно нужно рассчитать. Такими параметрами являются:

1. Потери тепла на наружных ограждениях. Данный параметр позволяет подобрать оптимальную температуру для каждого помещения;
2. Количество мощности, которая пойдет на систему горячего водоснабжения;
3. Если нужна установка дополнительной вентиляционной системы, то расчет необходимого для нагрева циркулирующего в ней воздуха тепла также обязателен;
4. При наличии бассейна или бани производится расчет количества тепла, требуемого для обогрева этих объектов;
5. В случае, если в дальнейшем планируется расширение отопительной системы, то расчет тепловой нагрузки здания также должен быть проведен.

Крайне важным также является знание того, как распределяются потоки тепла по помещению для каждого обогревательного объекта

Важность данных знаний заключается в том, что позволяет максимально точно подобрать необходимые для отопительной системы элементы

Ключевые моменты каждого из типа тепловой нагрузки

Строители разделяют несколько видов нагрузок. Каждый вид имеет свои особенности, которые необходимо разобрать.

Прежде всего, выделяют сезонную нагрузку. Ее особенностью является то, что на протяжении года температурные режимы вне помещения изменяются, а тепловые расходы рассчитываются в зависимости от климатических условий места, где расположено здание.

На втором месте стоит расчет тепловой нагрузки на отопление в течение года. Так как большинству отечественных построек свойственна именно данная нагрузка, то изменения на протяжении года не критичны, однако в летнее время нагрузка становится меньшей примерно на 30 процентов.

Существуют еще два параметра, которые также должны быть учтены при расчете – скрытое и сухое тепло. Первый параметр характеризует потери тепла при конденсации и прочих испарениях. Расчет на сухое тепло проводится с учетом количества окон, дверей, параметров вентиляционной системы и возможных потерь на щелях стен.

Преимущества обращения к профессионалам при расчете тепловых нагрузок

Безусловно, провести расчет тепловой нагрузки возможно и самостоятельно, однако это большой риск, так как велика вероятность допустить ошибку. Множество различных параметров, необходимость учета потерь на всех возможных объектах отопления и общая сложность всех расчетов способна отпугнуть неопытного человека. Именно в таких случаях необходима помощь опытного специалиста. Наша компания способна произвести максимально точный расчет и в кратчайшие сроки подобрать самое оптимальное оборудование, при этом стоимость и качество приятно порадуют.

Обращайтесь за консультацией по указанным на сайте телефонам или онлайн.

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.

Последовательность расчета систем отопления

Этапность расчетов систем отопления и отопительного оборудования вне зависимости от обогреваемой площади и количества контуров является следующей:

1. Производится с учетом их теплоизоляционных свойств для определения количества потерь тепла в зимний период.
2. Определяется объем и количество тепла необходимого для его нагрева по помещениям.
3. Результатом теплотехнического расчета является тепловой баланс дома или требуемая мощность системы отопления.
4. По итогам составления теплового баланса по каждому помещению выполняется подбор типоразмеров приборов отопления, определяется вид радиаторов приемлемый для данного случая. Затем должна быть произведена расстановка приборов в помещениях в зонах максимальных теплопотерь.
5. Согласно выбранной схеме системы отопления (гравитационная или насосная, однотрубная или двухтрубная, стояковая, лучевая или коллекторная) на строительные планы наносится разводка трубопроводов и определение мест расположения подключения к радиаторам.
6. В процессе гидравлического расчета определяются диаметры каждого участка системы отопления, расход теплоносителя и потеря давления по длине трубопроводов на трение.
7. По итогам гидравлического расчета производится подбор циркуляционных насосов.
8. В зависимости от принципиальной схемы системы отопления и основных технических данных системы и максимального рабочего давления происходит выбор объема расширительного бака, служащего для компенсации температурных расширений теплоносителя.
9. Выполняется подбор вида, количества и мощности котлов отопления, а также составляется принципиальная схема котельной с размещением основного оборудования и сопутствующих систем.

Как посчитать теплопотери по укрупненным показателям

Чтобы быстро определить теплопотери помещения можно сделать примерный расчет. При этой работе опираться приходится на знания особенностей конструкции помещения:

• Если у вас комната с одной наружной стеной и одним окном. то 1 кВт мощности радиатора способен будет прогреть 10 кв.м.

• Если же комната имеет две наружные стены и одно окно. то на 10 кв.м. понадобится уже 1.2 кВт.

• И если в помещении две наружные стены с двумя окнами. то на 10 кв.м. — 1.3 кВт энергии.

Конечно, при таких условных вычислениях возникают погрешности, поэтому всё же для расчёта отопления отдельного помещения электрической, водяной или воздушной системой необходимо делать точный полный теплотехнический расчет.

На сегодняшний день в загородных домах. как правило, роль генератора тепла выполняет котёл, поэтому расчёт отопления для загородного дома сводится к определению мощности котла.

Если принять поступление тепла за 100 %, то потери тепла составят следующие показатели, применимые и для расчета отопления теплиц.

Потери тепла:

• за счет воздухообмена, включая инфильтрацию — 15%;

• через наружные стены помещения — 35%;

• через оконные проёмы — 10%;

• через крышу здания- 25%;

• через пол — 15%.

Подобный вид расчета для отопления загородного дома. как правило, базируется на общепринятой формуле:

где

с — теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м3•°С);

tпр — температура приточного воздуха, °С;

tв — температура в помещении, °С.

Температуру воздуха, подаваемого в помещение определяют по формуле:

tпр=tн+Δt +0,001p

где

tн — температура на улице, °С;

Δt — изменение температуры в воздухонагревателе, °С;

р — полное давление воздуха после вентилятора, Па.

В зависимости от вида радиаторов и площади помещения можно провести такой расчет для отопления загородного дома:

• рассчитать площадь помещения;

• принять за минимум — 100 ватт для обогрева 1 м.кв. а при больших теплопотерях в комнате добавить 10-20 ватт на каждый квадратный метр;

• узнать необходимое количество секций радиатора. Для этого разделим сумму ватт для одного помещения на мощность одной секции батарей (для чугунных — 130 ватт, для алюминиевых 150-200 ватт (при высоте секции 0,6 м)) и получим необходимое количество секций;

• вычислив мощность батарей для всех помещений и сложив их — мы получим необходимую мощность котла в ваттах (1 кВт=1000 Вт);

Если расчёт отопления загородного дома выполнен неправильно и мощности котла будет недостаточно, то он не сможет равномерно обогревать дом.

Отопление следует проектировать для обеспечения в помещениях расчётной температуры воздуха, учитывая: тепловой поток, регулярно поступающий от электрических приборов, освещения, технологического оборудования, коммуникаций, материалов, людей и других источников; при этом, тепловой поток, поступающий в комнаты и кухни жилых домов, следует принимать, не менее, чем 10 Вт на 1 кв. м пола.

Потери теплоты через внутренние ограждающие конструкции помещений допускается не учитывать, если разность температур в этих помещениях равна 3°С и менее.

Далее в статье приведены удобные таблицы, позволяющие легко и быстро рассчитать теплопотери проектируемого или уже готового дома, и выбрать необходимое оборудование для отопления помещений.

Тепловая нагрузка от нагрева воды для ГВС

Для определения этой нагрузки можно воспользоваться той же простой формулой, только теперь надо посчитать тепловую энергию, расходуемую на подогрев воды. Ее теплоемкость известна и составляет 4.187 кДж/кг °С или 1.16 Вт/кг °С. Учитывая, что семье из 4 человек на все потребности достаточно 100 л воды на 1 сутки, нагретой до 55 °С, подставляем эти цифры в формулу и получаем:

QГВС = 1.16 Вт/кг °С х 100 кг х (55 – 10) °С = 5220 Вт или 5.2 кВт теплоты в сутки.

Единица мощности оборудования всегда отнесена к 1 часу, а полученные 5.2 кВт – к суткам. Но делить эту цифру на 24 нельзя, ведь горячую воду мы хотим получать как можно скорее, а для этого котел должен располагать запасом мощности. То есть, эту нагрузку надо прибавить к остальным как есть.