Расход тепловой энергии на отопление
Система отопления вашего дома должна быть собрана грамотно. Только так можно гарантировать эффективное ее функционирование, экономию топлива, высокую теплоотдачу и бесшумность работы. Все четыре качества определяют степень комфортного проживания зимой внутри дома. Поэтому расчет тепла - это необходимая процедура.
Эти стандарты обычно достигаются с помощью систем выработки электроэнергии на месте, таких как фотоэлектрические панели, которые до сих пор имеют высокую инвестиционную цену. Определение Фейста может быть определено, в зависимости от климата. Должны быть выполнены некоторые требования, которые направлены прежде всего на то, чтобы гарантировать высокий уровень комфорта и, во-вторых, снизить потребление энергии. Для достижения стандарта критерии.
Гарантируйте условия теплового комфорта зимой и летом, ограничивая энергетический спрос на отопление и охлаждение. Возможность кондиционирования воздуха только с наружным потоком воздуха, необходимая для достижения гигиенических условий внутреннего воздуха.
Чтобы правильно провести расчет, нужны знания формул и различных коэффициентов, которые основываются на состоянии дома в целом.
Что нужно для расчета?
Так называемый тепловой расчет проводится в несколько этапов:
- Сначала необходимо определить тепловые потери самого здания. Обычно теплопотери рассчитываются для помещений, у которых есть хотя бы одна внешняя стена. Этот показатель поможет определить мощность отопительного котла и радиаторов.
- Затем определяется температурный режим. Здесь надо учитывать взаимосвязь трех позиций, а точнее, трех температур - котла, радиаторов и воздуха в помещении. Оптимальный вариант в той же последовательности - 75С-65С-20С. Он является основой европейского стандарта EN 442.
- С учетом теплопотерь помещения определяется мощность отопительных батарей.
- Следующий этап - гидравлический расчет. Именно он позволит точно определить все метрические характеристики элементов системы отопления - диаметр труб, фитингов, запорной арматуры и прочее. Плюс на основе расчета будет выбран расширительный бак и циркуляционный насос.
- Рассчитывается мощность отопительного котла.
- И последний этап - это определение общего объема отопительной системы. То есть, сколько теплоносителя понадобится, чтобы заполнить ее. Кстати, объем расширительного бачка тоже будет определяться исходя из этого показателя. Добавим, что объем отопления поможет узнать, хватит ли объема (количества литров) расширительного бака, который встроен в отопительный котел, или придется приобретать дополнительную емкость.
Кстати, по поводу тепловых потерь. Существуют определенные нормы, которые выставлены специалистами в качестве стандарта. Этот показатель, а, точнее, соотношение, определяет будущую эффективную работу всей отопительной системы в целом. Это соотношение равно - 50/150 Вт/м². То есть здесь используется соотношение мощности системы и отапливаемой площади помещения.
Размеры комнат и этажность здания
Ограничьте минимальную температуру внутренней поверхности корпуса, чтобы избежать риска конденсации и роста плесени. Ограничьте минимальную температуру внутренней поверхности корпуса, чтобы гарантировать высокий внутренний тепловой комфорт. Ограничьте скорость воздуха, чтобы не было отрицательного эффекта ощущения сквозняка.
Ограничьте проникновение воздуха с помощью высокой герметичности конверта, в дополнение к отверстиям, которые уступают место установкам. Ограничьте потребление энергии первичной энергией. Эти ограничения определены для Центральной Европы и показывают их обоснованность в построенных и контролируемых зданиях, как, например, в проектах.
Тепловой расчет
Нормативы расхода тепловой энергии
Тепловые нагрузки рассчитываются с учетом мощности отопительного агрегата и тепловых потерь здания. Поэтому, чтобы определить мощность проектируемого котла, необходимо теплопотери здания умножить на повышающий коэффициент 1,2. Это своеобразный запас, равный 20%.
В настоящем исследовании удалось прояснить некоторые из этих аспектов, которые позволят адаптировать стандарт к местным условиям. Во многих странах, как и в Чили, нет практического опыта в проектировании и строительстве пассивных домов, как это было давно сделано в Центральной Европе.
В общем, эти итерационные процессы требуются в течение длительного времени, так как изменение одного параметра влияет на другие, поскольку они обычно являются параметрами, которые функционируют зависимым образом, например, двумя зависимыми параметрами являются: глазурованная поверхность, и, с другой стороны, конфигурацию очков. Поскольку параметры не являются независимыми, мы используем методологию многофакторного исследования, а не простое параметрическое исследование. В многофакторном исследовании анализируются все возможные комбинации, среди всех параметров и их изученных уровней.
Для чего необходим такой коэффициент? С его помощью можно:
- Прогнозировать падение давления газа в магистрали. Ведь зимой потребителей прибавляется, и каждый старается взять топлива больше, чем остальные.
- Варьировать температурный режим внутри помещений дома.
Добавим, что тепловые потери не могут распределяться по всей конструкции здания равномерно. Разность показателей может быть достаточно большой. Вот некоторые примеры:
Преимущество этой методологии заключается в том, что можно анализировать влияние и влияние параметров и их уровней, поскольку они действуют в действительности. С многофакторным исследованием создается база данных, которая позволяет извлечь необходимую информацию для проектирования пассивных жилищ, в трех климатических местах, представляющих страну.
Были проанализированы многочисленные тематические исследования для разных климатических районов юго-центральной Чили, в городах Сантьяго, Консепсьон и Пуэрто-Монт. В нем параметры были построены с учетом их различных уровней. Общее количество всех возможных комбинаций составило 736 тематических исследований с соответствующими справочными случаями. Высокая термическая инерция относится к бетонной или кирпичной конструкции и низкой тепловой инерции к легкой деревянной конструкции. Во всех тематических исследованиях принудительная вентиляция анализируется один раз с восстановлением тепла и снова без восстановления тепла.
- Через наружные стены покидает здание до 40% тепла.
- Через полы - до 10%.
- То же самое относится и к крыше.
- Через вентиляционную систему - до 20%.
- Через двери и окна - 10%.
Материалы
Итак, с конструкцией здания разобрались и сделали одно очень важное заключение, что от архитектуры самого дома и места его расположения зависят потери тепла, которые необходимо компенсировать. Но многое также определяется и материалами стен, крыши и пола, а также наличием или отсутствием теплоизоляции. Это немаловажный фактор.
Кроме того, анализируется влияние недропоточного теплообменника. Исходные случаи, связанные с тематическими исследованиями, имеют минимальную конфигурацию, чтобы соответствовать термическому регулированию, в зависимости от термической зоны, в которой проводится тематическое исследование.
Для термического моделирования рассматриваются следующие предельные условия. Результаты, полученные из многофакторного теплового моделирования для каждого из 736 тематических исследований и связанных с ними справочных случаев. Возможность кондиционирования воздуха только с наружным потоком воздуха, без использования рециркулируемого воздуха.
К примеру, определим коэффициенты, снижающие теплопотери, зависящие от оконных конструкций:
- Обычные деревянные окна с обычными стеклами. Для расчета тепловой энергии в данном случае используется коэффициент, равный 1,27. То есть через такой вид остекления происходит утечка тепловой энергии, равной 27% от общего показателя.
- Если установлены пластиковые окна с двухкамерными стеклопакетами, то используется коэффициент 1,0.
- Если установлены пластиковые окна из шестикамернного профиля и с трехкамерным стеклопакетом, то берется коэффициент 0,85.
Идем дальше, разбираясь с окнами. Существует определенная связь площади помещения и площади оконного остекления. Чем больше вторая позиция, тем выше тепловые потери здания. И здесь есть определенное соотношение:
Одним из результатов, полученных после проведения теплового моделирования, является потребность в энергии при охлаждении и нагревании для каждого из 736 исследованных случаев. Эти результаты были построены, разделенные тремя изученными городами. Общее наблюдение заключается в том, что в Сантьяго, по сравнению с Консепсьон и Пуэрто-Монттом, существует явная необходимость избегать перегрева летом и возможности сократить потребление энергии при охлаждении.
Для определения случаев использовалось количество часов в году, когда система кондиционирования воздуха не достигла желаемого теплового комфорта. Вентиляционные системы, которые используют наружный воздушный поток без рециркуляции для кондиционирования воздуха, имеют ограниченную мощность. Некоторые параметры, когда они меняют свой уровень, оказывают более существенное влияние, чем другие, в отношении соблюдения стандарта.
- Если площадь окон по отношению к площади пола имеет всего лишь 10%-ный показатель, то для расчета используется коэффициент 0,8.
- Если соотношение располагается в диапазоне 10-19%, то применяется коэффициент 0,9.
- При 20% - 1,0.
- При 30% -2.
- При 40% - 1,4.
- При 50% - 1,5.
И это только окна. А есть еще влияние материалов, которые использовались в строительстве дома, на тепловые нагрузки. Расположим их в таблице, где стеновые материалы будут располагаться с уменьшением тепловых потерь, а значит, их коэффициент будет также снижаться:
Можно заметить, что существуют значительные различия в влиянии параметров, в разных географических точках и их климате. В Сантьяго отмечается, что наиболее важные параметры связаны с защитой перегрева летом, тогда как в городах на юге возрастает важность параметров, связанных с нагревом корпусов.
Результаты показывают, что пассивные дома имеют явно более низкий энергетический спрос, чем дома, в соответствии с действующим стандартом. Чтобы выполнить этот сравнительный анализ, термическое моделирование должно быть выполнено для каждого из 736 тематических исследований.
Как видите, разница от используемых материалов существенная. Поэтому еще на стадии проектирования дома необходимо точно определиться с тем, из какого материала он будет возводиться. Конечно, многие застройщики строят дом на основе бюджета, выделенного на строительство. Но при таких раскладках стоит пересмотреть его. Специалисты уверяют, что лучше вложиться первоначально, чтобы впоследствии пожинать плоды экономии от эксплуатации дома. Тем более что система отопления зимой составляет одну из главных статей расхода.
На графике показан средний результат спроса на энергию в исследованиях, которые соответствуют стандарту, по сравнению с исходными случаями. В этом параграфе анализируется энергетическая потребность в тематических исследованиях. Потребность в энергии в охлаждении и нагреве в течение стандартного года используется в качестве переменной отклика, которая получается из результатов динамического теплового моделирования. При потреблении энергии и производительности используемого оборудования для кондиционирования воздуха можно определить потребление энергии и затраты на отопление и охлаждение.
Размеры комнат и этажность здания
Схема системы отопления
Итак, продолжаем разбираться в коэффициентах, влияющих на формулу расчета тепла. Как влияют размеры помещения на тепловые нагрузки?
- Если высота потолков в вашем доме не превышает 2,5 метра, то в расчете учитывается коэффициент 1,0.
- При высоте 3 м уже берется 1,05. Незначительная разница, но она существенно влияет на тепловые потери, если общая площадь дома достаточно велика.
- При 3,5 м - 1,1.
- При 4,5 м -2.
А вот такой показатель, как этажность постройки, влияет на теплопотери помещения по-разному. Здесь необходимо учитывать не только количество этажей, но и место помещения, то есть, на каком этаже оно расположено. К примеру, если это комната на первом этаже, а сам дом имеет три-четыре этажа, то для расчета используется коэффициент 0,82.
Информация, полученная по энергетическому поведению тематических исследований, может быть применена к проектам домов с низким потреблением энергии в целом и не только при проектировании пассивных домов. Эти два фактора влияют только на один из двух требований: охлаждение или нагрев. Это означает, что установка или не установка системы вентиляции с рекуперацией тепла не вызывает изменения потребности в энергии для охлаждения, а в потреблении энергии при нагревании.
С другой стороны, есть факторы, которые влияют на оба требования: охлаждение и нагрев. Например, форма является наименее значимым фактором общей разницы спроса, но она оказывает влияние на спрос на холодильное и отопительное оборудование. Объяснение состоит в том, что для холодильного оборудования неправильная форма обеспечивает лучшие энергетические характеристики, а для случая нагрева компактная форма более эффективна. Поэтому в Сантьяго форма дома не оказывает большого влияния на общий спрос на энергию.
При перемещении помещения в верхние этажи повышается и показатель теплопотерь. К тому же придется учитывать чердак - утеплен он или нет.
Как видите, чтобы точно подсчитать тепловые потери здания, необходимо определиться с различными факторами. И их все обязательно надо учитывать. Кстати, нами были рассмотрены не все факторы, снижающие или повышающие тепловые потери. Но сама формула расчета будет в основном зависеть от площади отапливаемого дома и от показателя, который называется удельным значением тепловых потерь. Кстати, в данной формуле оно стандартное и равно 100 Вт/м². Все остальные составляющие формулы - коэффициенты.
Такая же ситуация наблюдается и с процентом поверхности, остекленной на севере и с северным крылом. Другая возможность заключается в том, что, когда коэффициент имеет тот же уровень, лучшая производительность для спроса на охлаждение и отопление. Это происходит, например, с типом окон и тепловой инерцией. Высокая тепловая инерция имеет лучшие характеристики как летом, так и зимой. Тепловые панели с низким уровнем излучательной способности и аргоном имеют более низкий коэффициент теплопередачи, что означает меньшую потерю тепла зимой, а с другой стороны, более низкий солнечный фактор, что снижает риск перегрева в лето.
Гидравлический расчет
Итак, с теплопотерями определились, мощность отопительного агрегата подобрана, остается лишь определиться с объемом необходимого теплоносителя, а, соответственно, и с размерами, а также материалами используемых труб, радиаторов и запорной арматуры.
В первую очередь определяем объем воды внутри отопительной системы. Для этого потребуются три показателя:
Концепция. Анализируя потребности в охлаждении и отоплении отдельно в городе Консепсьон, можно заметить, что спрос на общую энергию обычно зависит только от спроса на отопление. Разработано краткое описание влияния факторов и их уровней общего спроса на энергию. Однако можно заметить, что все факторы, которые имеют отношение к потреблению энергии при нагревании, являются наиболее значимыми. Это указывает на то, что наиболее важный фактор имеет больший вес в Консепсьоне, чем самый важный фактор в Сантьяго, поэтому настоятельно рекомендуется установить систему вентиляции с рекуперацией тепла в Консепсьоне.
- Общая мощность отопительной системы.
- Разница температур на выходе и входе в отопительный котел.
- Теплоемкость воды. Этот показатель стандартный и равен 4,19 кДж.
Гидравлический расчет системы отопления
Формула такова - первый показатель делим на два последних. Кстати, этот тип расчета может быть использован для любого участка системы отопления. Здесь важно разбить магистраль на части, чтобы в каждой скорость движения теплоносителя была одинаковой. Поэтому специалисты рекомендуют делать разбивку от одной запорной арматуры до другой, от одного радиатора отопления к другому.
Пуэрто Монтт: В этой статье графическое описание влияния факторов с их изменениями уровней общей потребности в энергии, холоде и отоплении в городе Пуэрто-Монт. Факторы, которые влияют на спрос на отопление, являются самыми значительными, как в Консепсьоне. Влияние на спрос на холодильное оборудование почти равно нулю, поскольку в Пуэрто-Монтте летом не нужно кондиционирование воздуха. Поэтому общий спрос на энергию зависит только от потребности в энергии для отопления.
Фактор, влияние которого на наибольшую разницу в потреблении энергии - это система вентиляции с рекуперацией тепла. Проанализировано влияние различных конструктивных факторов на спрос на энергию. Для климата города Сантьяго эта стратегия представляет собой противоположное поведение, поскольку максимизация солнечной выгоды представляет собой высокую вероятность возникновения перегрева и увеличения спроса на энергию в холодильнике летом. Случаи, которые представляют стеклянную поверхность к востоку и западу от 15% стены, показывают лучшее поведение, чем случаи с большими окнами с одинаковой ориентацией.
Теперь переходим к расчету потерь напора теплоносителя, которые зависят от трения внутри трубной системы. Для этого используются всего две величины, которые в формуле перемножаются между собой. Это длина магистрального участка и удельные потери трения.
А вот потери напора в запорной арматуре рассчитываются совершенно по другой формуле. В ней учитываются такие показатели, как:
Контролируя глазурованные поверхности, потребность в энергии при охлаждении значительно снижается. Если поверхность окон на востоке и западе высока, единственным вариантом достижения энергетического спроса при охлаждении на низком уровне является включение систем теней на глазурованные поверхности.
Вторая стратегия для достижения очень низкого спроса на энергию в Сантьяго - это минимизация потерь тепла зимой. Рекомендации для города Сантьяго. Минимизировать глазурованные поверхности на восток и запад. Включить элементы тени летом. Включите систему вентиляции с рекуперацией тепла.
- Плотность теплоносителя.
- Его скорость в системе.
- Суммарный показатель всех коэффициентов, которые присутствуют в данном элементе.
Чтобы все три показателя, которые выведены формулами, подходили к стандартным величинам, необходимо правильно подобрать диаметры труб. Для сравнения приведем пример нескольких видов труб, чтобы было понятно, как их диаметр влияет на тепловую отдачу.
- Металлопластиковая труба диаметром 16 мм. Ее тепловая мощность варьируется в диапазоне 2,8-4,5 кВт. Разность показателя зависит от температуры теплоносителя. Но учитывайте, что это диапазон, где установлены минимальный и максимальный показатель.
- Та же труба с диаметром 32 мм. В этом случае мощность варьируется в пределах 13-21 кВт.
- Труба из полипропилена. Диаметр 20 мм - диапазон мощности 4-7 кВт.
- Та же труба диаметром 32 мм - 10-18 кВт.
И последнее - это определение циркуляционного насоса. Чтобы теплоноситель равномерно распределялся по всей отопительной системе, необходимо, чтобы его скорость была не меньше 0,25 м/сек и не больше 1,5 м/сек. При этом давление не должно быть выше 20 МПа. Если скорость теплоносителя будет выше максимально предложенной величины, то трубная система будет работать с шумом. Если скорость будет меньше, то может произойти завоздушивание контура.
Заключение по теме
Для обычных потребителей, неспециалистов, не понимающих нюансов и особенностей теплотехнических расчетов, все, что было описано выше - тема непростая и где-то даже непонятная. И это на самом деле так. Ведь разобраться во всех тонкостях подбора того или иного коэффициента достаточно сложно. Вот почему расчет тепловой энергии, а точнее, расчет ее количества, если такая необходимость возникает, лучше доверить инженеру-теплотехнику. Но и не делать такой расчет нельзя. Вы сами смогли убедиться, что от него зависит достаточно широкий ряд показателей, которые влияют на правильность монтажа отопительной системы.
Здраствуйте, уважаемые друзья! В сегодняшней статье я бы хотел рассмотреть расчет потребности в тепле (отоплении) по месяцам года. Эта статья о том, как просчитать годовую потребность тепла, с разбивкой по месяцам, на отопление своего дома, здания и т.д. Хотел бы сразу подчернуть, речь идет именно об отоплении, горячее водоснабжение в расчете не просчитывается. Для расчета нам необходимы исходные данные. В договоре теплоснабжения с энергоснабжающей организацией у вас обязательно указана тепловая нагрузка на отопление: Qотоп., Гкал/ч. Пусть в нашем случае это будет Qгкал = 0,036 Гкал/ч.
Также для расчета потребности теплоэнергии на отопление по году нам необходимы: tвн, температура внутренняя в помещении, °С; tрасч., температура расчетная на отопление, °С. Примем для расчета: tвн = 20 °С, tрасч = -43 °С (для г.Братска). Температура tвн = 20 °С — это стандартная температура для комнат зданий (не угловых), температура расчетную на отопление tрасч в градусах °С принимаем из СниП 23-01-99 «Строительная климатология» для вашего города. Кроме этого, из этого СНиПа нам понадобится среднемесячная температура наружного воздуха tнар.возд для вашего города. В нашем случае tнар.возд = -20,7 °С для г.Братска, январь месяц. Итак, все данные у нас есть, можно производить расчет.
Количество потребности тепла на отопление по месяцу считается следующим образом:
Qмес = Qотоп * (tвн-tнар.возд.)/(tвн-tрасч)*количество часов в месяце.
Давайте рассмотрим на конкретном примере. Возьмем январь, количество потребности в тепле в этом случае будет равняться:
Qмес = 0,036 * (20- (-20,7))/(20- (-43))*744 = 17,3 Гкал
Конечно, если есть теплосчетчик, этот расчет не так и интересен. Ведь в этом случае вы в любом случае платите по показаниям прибора за фактически потребленное тепло. А вот если прибора учета тепловой энергии у вас нет, или он вышел из строя, тогда знание и применение этого расчета вам пригодится. Пригодится для проверки цифр в Гкал на отопление в приложении к договору теплоснабжения. Приложение это обычно называется — плановое количество тепловой энергии на отопление у абонента. Или другой вариант — расчет потребности тепловой энергии на отопление потребителя.
В деревнях и небольших поселках, где на объектах небольшие нагрузки на отопление Qотоп, и нет приборов учета тепла (бывает,что даже нет учета и на источнике теплоснабжения — котельной), количество потребленного тепла на отопление считается именно так, по такой методике. Только для более точного расчета в расчетную формулу вместо СНиПовской среднемесячной температуры подставляется фактическая среднемесячная температура наружного воздуха. Но это для объектов, где нет прибора учета тепла ни у самого потребителя, ни на ЦТП, ни даже на источнике тепла. У меня несколько таких объектов, в деревнях.
В городе обычно, если нет прибора учета, или он временно вышел из строя, количество потребленной теплоэнергии энергоснабжающая организация выставляет по несколько другой методике. Это так называемый балансовый, или «котловой» метод. Но это уже другая тема.
Мой расчет потребности тепла на отопление по году, с разбивкой по месяцам, который я делал для одного своего объекта можно скачать здесь:
Буду рад комментариям к статье
Загрузка...
