Изчисляване на топлинния товар при отоплението на сграда: формула, примери

2024 Автор: Aaron Duncan | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-01 20:02

Когато проектирате отоплителна система, независимо дали е индустриална сграда или жилищна сграда, трябва да направите компетентни изчисления и да съставите схема на веригата на отоплителната система. На този етап експертите препоръчват да се обърне специално внимание на изчисляването на възможното топлинно натоварване на отоплителния кръг, както и на количеството консумирано гориво и генерирана топлина.

Топлинен товар: какво е това?

Този термин се разбира като количеството топлина, отделено от отоплителните уреди. Извършеното предварително изчисляване на топлинното натоварване ще позволи да се избегнат ненужни разходи за закупуване на компоненти на отоплителната система и за тяхното инсталиране. Също така, това изчисление ще помогне за правилното разпределение на количеството генерирана топлина икономично и равномерно в цялата сграда.

Има много нюанси в тези изчисления. Например материалът, от който е построена сградата, топлоизолацията, района и т. н. Специалистите се опитват да вземат предвид възможно най-много фактори и характеристики запо-точни резултати.

Изчисляването на топлинния товар с грешки и неточности води до неефективна работа на отоплителната система. Случва се дори да се наложи да преработите участъци от вече работеща структура, което неизбежно води до непланирани разходи. Да, и жилищно-комуналните организации изчисляват цената на услугите въз основа на данните за топлинното натоварване.

Ключови фактори

Една идеално изчислена и проектирана отоплителна система трябва да поддържа зададената температура в помещението и да компенсира произтичащите от това топлинни загуби. Когато изчислявате индикатора за топлинно натоварване за отоплителната система в сградата, трябва да вземете предвид:

- Предназначение на сградата: жилищна или промишлена.

- Характеристики на структурните елементи на конструкцията. Това са прозорци, стени, врати, покрив и вентилационна система.

- Размери на жилището. Колкото по-голям е той, толкова по-мощна трябва да бъде отоплителната система. Не забравяйте да вземете предвид площта на отворите на прозорците, вратите, външните стени и обема на всяко вътрешно пространство.

- Наличност на стаи за специални цели (баня, сауна и др.).

- Степента на оборудване с технически устройства. Тоест наличието на топла вода, вентилационни системи, климатизация и вида на отоплителната система.

- Температурен режим за единична стая. Например помещенията, предназначени за съхранение, не е необходимо да се поддържат при удобна за човек температура.

- Брой точки с топла вода. Колкото повече от тях, толкова повече се натоварва системата.

- Остъклена площповърхности. Стаите с френски прозорци губят значително количество топлина.

- Допълнителни условия. В жилищните сгради това може да бъде броят на стаите, балконите и лоджиите и баните. В промишлеността - броят на работните дни в една календарна година, смените, технологичната верига на производствения процес и др.

- Климатични условия на региона. При изчисляване на топлинните загуби се вземат предвид уличните температури. Ако разликите са незначителни, тогава малко количество енергия ще бъде изразходвано за компенсация. Докато е при -40oC извън прозореца ще изисква значителни разходи.

Характеристики на съществуващите методи

Параметрите, включени в изчисляването на топлинния товар, са в SNiP и GOST. Те също така имат специални коефициенти на топлопреминаване. От паспортите на оборудването, включено в отоплителната система, се вземат цифрови характеристики по отношение на конкретен отоплителен радиатор, котел и т.н. И също така традиционно:

- консумация на топлина, достигнала до максимум за един час работа на отоплителната система, - максимален топлинен поток от един радиатор, - общи разходи за топлина за определен период (най-често - сезон); ако е необходимо почасово изчисление на натоварването на отоплителната мрежа, тогава изчислението трябва да се извърши, като се вземе предвид температурната разлика през деня.

Направените изчисления се сравняват с топлопреносната площ на цялата система. Индексът е доста точен. Случват се някои отклонения. Например за промишлени сгради ще е необходимо да се вземе предвид намаляването на потреблениетотоплинна енергия през уикендите и празниците и в жилищни помещения през нощта.

Методите за изчисляване на отоплителните системи имат няколко степени на точност. За да се намали грешката до минимум, е необходимо да се използват доста сложни изчисления. По-малко точни схеми се използват, ако целта не е да се оптимизират разходите за отоплителната система.

Основни методи за изчисление

Днес изчисляването на топлинния товар за отопление на сграда може да се извърши по един от следните начини.

Три основни

1. Агрегирани показатели се вземат за изчисляване.
2. Индикаторите на конструктивните елементи на сградата са взети за основа. Тук изчисляването на топлинните загуби, използвани за загряване на вътрешния обем въздух, също ще бъде важно.
3. Всички обекти, включени в отоплителната система, се изчисляват и сумират.

Един пример

Има четвърта опция. Има доста голяма грешка, тъй като показателите са взети много средно или не са достатъчни. Ето формулата - Q_from=q₀aV_H (tEN _{– t}NRO_{), където:}

• q_{0– специфична топлинна характеристика на сградата (най-често се определя от най-студения период),}
• a - корекционен коефициент (зависи от региона и се взема от готови таблици),
• V_{H – обем, изчислен от външни равнини.}

Пример за просто изчисление

За сграда със стандартни параметри (височина на тавана, размери на стаитеи добра топлоизолационна производителност), може да се приложи просто съотношение на параметрите, регулирано с коефициент в зависимост от региона.

Да приемем, че жилищна сграда се намира в района на Архангелск и нейната площ е 170 квадратни метра. м. Топлинният товар ще бъде равен на 171,6=27,2 kWh.

Това определение за топлинни натоварвания не взема предвид много важни фактори. Например, конструктивните характеристики на конструкцията, температурата, броя на стените, съотношението на площите на стените и отворите на прозорците и т.н. Следователно такива изчисления не са подходящи за сериозни проекти за отоплителни системи.

Изчисляване на радиатор за отопление по площ

Зависи от материала, от който са направени. Най-често днес се използват биметални, алуминиеви, стоманени, много по-рядко чугунени радиатори. Всеки от тях има свой собствен индекс на топлопреминаване (топлинна мощност). Биметалните радиатори с разстояние между осите 500 мм, средно имат 180 - 190 вата. Алуминиевите радиатори имат почти същата производителност.

Топлопреминаването на описаните радиатори е изчислено за една секция. Стоманените плочи радиатори са неразделими. Следователно топлопреминаването им се определя въз основа на размера на цялото устройство. Например, топлинната мощност на двуредов радиатор с ширина 1100 мм и височина 200 мм ще бъде 1010 W, докато радиатор от стоманен панел с ширина 500 мм и височина 220 мм ще бъде 1644 W.

Изчисляването на радиатор за отопление по площ включва следните основни параметри:

- височинатавани (стандартни - 2,7 м), - топлинна мощност (на кв. м - 100 W), - една външна стена.

Тези изчисления показват, че за всеки 10 кв. m изисква 1000 W топлинна мощност. Този резултат се разделя на топлинната мощност на една секция. Отговорът е необходимия брой радиаторни секции.

За южните райони на страната ни, както и за северните, са разработени намаляващи и нарастващи коефициенти.

Средно изчисление и точно изчисление

Предвид описаните фактори, средното изчисление се извършва по следната схема. Ако за 1 кв. m изисква 100 W топлинен поток, след това стая от 20 квадратни метра. m трябва да получи 2000 вата. Радиатор (популярен биметален или алуминиев) от осем секции излъчва около 150 вата. Разделяме 2000 на 150, получаваме 13 секции. Но това е доста разширено изчисление на топлинния товар.

Exact изглежда малко плашещо. Всъщност, нищо сложно. Ето формулата:

Q_t=100 W/m² × S(_стая)m ² × q₁ × q₂ × q₃ × q₄ × q₅ × q₆× q_{7където:}

• q_{1 – тип стъклопакет (обикновен=1,27, двоен=1,0, троен=0,85);}
• q_{2 – изолация на стената (слаба или липсваща=1,27, 2-тухлена стена=1,0, модерна, висока=0,85);}
• q_{3 - съотношението на общата площ на прозоречните отвори към площта на пода (40%=1,2, 30%=1,1, 20% - 0,9, 10 %=0,8);}
• q₄ - външна температура (взема се минималната стойност:-35^оС=1.5, -25^оС=1.3, -20^оС=1.1, -15^оС=0.9, -10^оС=0.7);
• q_{5 - броят на външните стени в стаята (и четирите=1,4, три=1,3, ъглова стая=1,2, една=1,2);}
• q_{6 – тип изчислителна стая над изчислителната стая (студено таванско помещение=1,0, топло таванско помещение=0,9, жилищно отопляемо помещение=0,8);}
• q_{7 - височина на тавана (4,5m=1,2, 4,0m=1,15, 3,5m=1,1, 3,0m=1,05, 2,5m=1,3).}

Съгласно някой от описаните методи е възможно да се изчисли топлинното натоварване на жилищна сграда.

Приблизително изчисление

Условията са както следва. Минималната температура през студения сезон е -20оС. Стая 25 кв. м с троен стъклопакет, двукрилна дограма, височина на тавана 3,0 м, двутухлени стени и неотопляем таван. Изчислението ще бъде както следва:

Q=100W/m²×25m^{2×0.85×1×0.8(12%) × 1, 1 × 1, 2 × 1 × 1, 05.}

Резултат, 2 356,20, разделено на 150. В резултат на това се оказва, че в стаята трябва да бъдат инсталирани 16 секции с посочените параметри.

Ако се изисква изчисление в гигакалории

Ако няма топлинна енергия в отворения отоплителен кръг, изчисляването на топлинния товар върху отоплението на сградата се изчислява по формулата Q=V(T_{1- T}2 _{) / 1000 където:}

• V - количеството вода, консумирано от отоплителната система, изчислено в тонове или m3,
• T₁ – число, показващотемпературата на топлата вода се измерва в ^оС и за изчисления се взема температурата, съответстваща на определено налягане в системата. Този индикатор има собствено име - енталпия. Ако не е възможно да се премахнат температурните индикатори по практичен начин, те прибягват до среден индикатор. Тя е в диапазона 60-65^oS.
• T_{2 - температура на студената вода. Доста е трудно да се измери в системата, следователно са разработени постоянни индикатори, които зависят от температурния режим на улицата. Например, в един от регионите, през студения сезон, този показател се приема равен на 5, през лятото - 15.}
• 1 000 - коефициент за незабавно получаване на резултата в гигакалории.

В случай на затворена верига, топлинният товар (gcal/h) се изчислява по различен начин:

Q_от=αq_oV(t_до - t _n.r)(1 + K_{n.r)0, 000001 където}

• α е коефициент, предназначен да коригира климатичните условия. Отчита се, ако външната температура се различава от -30оС;
• V - обем на сградата според външни измервания;
• q_o – специфичен индекс на отопление на сградата при даден t_n.r=-30^{oC, измерено в kcal/m}3^C;
• t_{at – приблизителна вътрешна температура в сградата;}
• t_{n.r – проектна температура на улицата за проектиране на отоплителната система;}
• K_{n.r – коефициент на инфилтрация. Поради съотношението на топлинните загуби на проектната сграда с инфилтрация и пренос на топлина презвъншни конструктивни елементи при външна температура, която е зададена в рамките на проекта.}

Изчисляването на топлинния товар се оказва малко разширено, но именно тази формула е дадена в техническата литература.

Проверка с термовизор

Все по-често, за да подобрят ефективността на отоплителната система, те прибягват до термовизионни изследвания на сградата.

Тези работи се извършват на тъмно. За по-точен резултат трябва да спазвате температурната разлика между стаята и улицата: тя трябва да бъде най-малко 15о. Флуоресцентните лампи и лампите с нажежаема жичка са изключени. Препоръчително е максимално да премахнете килимите и мебелите, те събарят устройството, давайки някаква грешка.

Проучването е бавно, данните се записват внимателно. Схемата е проста.

Първият етап на работа се извършва на закрито. Устройството се премества постепенно от врати към прозорци, като се обръща специално внимание на ъглите и други фуги.

Втори етап - оглед на външните стени на сградата с термовизор. Фугите все още са внимателно изследвани, особено връзката с покрива.

Третият етап е обработка на данни. Първо, устройството прави това, след това показанията се прехвърлят към компютъра, където съответните програми завършват обработката и дават резултат.

Ако проучването е проведено от лицензирана организация, тогава тя ще издаде доклад със задължителни препоръки въз основа на резултатите от работата. Ако работата е извършена лично, тогаватрябва да разчитате на знанията си и евентуално на помощта на интернет.