Практические примеры расчета тепловых потерь. Расчет тепловых потерь неизолированными трубопроводами при надземной прокладке

11.04.2019 -

Ниже приведен довольно простой расчет теплопотерь зданий, который, тем не менее, поможет достаточно точно определить мощность, требуемую для отопления Вашего склада, торгового центра или другого аналогичного здания. Это даст возможность еще на стадии проектирования предварительно оценить стоимость отопительного оборудования и последующие затраты на отопление, и при необходимости скорректировать проект.

Куда уходит тепло? Тепло уходит через стены, пол, кровлю и окна. Кроме того тепло теряется при вентиляции помещений. Для вычисление теплопотерь через ограждающие конструкции используют формулу:

Q – теплопотери, Вт

S – площадь конструкции, м2

T – разница температур между внутренним и наружным воздухом, °C

R – значение теплового сопротивления конструкции, м2 °C/Вт

Схема расчета такая – рассчитываем теплопотери отдельных элементов, суммируем и добавляем потери тепла при вентиляции. Все.

Предположим мы хотим рассчитать потери тепла для объекта, изображенного на рисунке. Высота здания 5…6 м, ширина – 20 м, длинна – 40м, и тридцать окон размеров 1,5 х 1,4 метра. Температура в помещении 20 °С, внешняя температура -20 °С.

Считаем площади ограждающих конструкций:

пол: 20 м * 40 м = 800 м2

кровля: 20,2 м * 40 м = 808 м2

окна: 1,5 м * 1,4 м * 30 шт = 63 м2

стены: (20 м + 40 м + 20 м + 40м) * 5 м = 600 м2 + 20 м2 (учет скатной кровли) = 620 м2 – 63 м2 (окна) = 557 м2

Теперь посмотрим тепловое сопротивление используемых материалов.

Значение теплового сопротивления можно взять из таблицы тепловых сопротивлений или вычислить исходя из значения коэффициента теплопроводности по формуле:

R – тепловое сопротивление, (м2*К)/Вт

? – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м2*К)

d – толщина материала, м

Значение коэффициентов теплопроводности для разных материалов можно посмотреть .

пол: бетонная стяжка 10 см и минеральная вата плотностью 150 кг/м3. толщиной 10 см.

R (бетон) = 0.1 / 1,75 = 0,057 (м2*К)/Вт

R (минвата) = 0.1 / 0,037 = 2,7 (м2*К)/Вт

R (пола) = R (бетон) + R (минвата) = 0,057 + 2,7 = 2,76 (м2*К)/Вт

кровля:

R (кровля) = 0.15 / 0,037 = 4,05 (м2*К)/Вт

окна: значение теплового сопротивления окон зависит от вида используемого стеклопакета
R (окна) = 0,40 (м2*К)/Вт для однокамерного стекловакета 4–16–4 при?T = 40 °С

стены: панели из минеральной ваты толщиной 15 см
R (стены) = 0.15 / 0,037 = 4,05 (м2*К)/Вт

Посчитаем тепловые потери:

Q (пол) = 800 м2 * 20 °С / 2,76 (м2*К)/Вт = 5797 Вт = 5,8 кВт

Q (кровля) = 808 м2 * 40 °С / 4,05 (м2*К)/Вт = 7980 Вт = 8,0 кВт

Q (окна) = 63 м2 * 40 °С / 0,40 (м2*К)/Вт = 6300 Вт = 6,3 кВт

Q (стены) = 557 м2 * 40 °С / 4,05 (м2*К)/Вт = 5500 Вт = 5,5 кВт

Получаем, что суммарные теплопотери через ограждающие конструкции составят:

Q (общая) = 5,8 + 8,0 + 6,3 + 5,5 = 25,6 кВт / ч

Теперь о потерях на вентиляцию.

Для нагрева 1 м3 воздуха с температуры – 20 °С до + 20 °С потребуется 15,5 Вт.

Q(1 м3 воздуха) = 1,4 * 1,0 * 40 / 3,6 = 15,5 Вт, здесь 1,4 – плотность воздуха (кг/м3), 1,0 – удельная теплоёмкость воздуха (кДж/(кг К)), 3,6 – коэффициент перевода в ватты.

Осталось определиться с количеством необходимого воздуха. Считается, что при нормальном дыхании человеку нужно 7 м3 воздуха в час. Если Вы используете здание как склад и на нем работают 40 человек, то вам нужно нагревать 7 м3 * 40 чел = 280 м3 воздуха в час, на это потребуется 280 м3 * 15,5 Вт = 4340 Вт = 4,3 кВт. А если у Вас будет супермаркет и в среднем на территории находится 400 человек, то нагрев воздуха потребует 43 кВт.

Итоговый результат:

Для отопления предложенного здания необходима система отопления порядка 30 кВт/ч, и система вентиляции производительностью 3000 м3 /ч с нагревателем мощность 45 кВт/ч.

На сегодняшний день теплосбережение является важным параметром, который учитывается при сооружении жилого или офисного помещения. В соответствии со СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», сопротивление теплоотдаче рассчитывается по одному из двух альтернативных подходов:

Предписывающему;
Потребительскому.

Для расчета систем отопления дома, вы можете воспользоваться калькулятором расчета отопления, теплопотерь дома .

Предписывающий подход - это нормы, предъявляемые к отдельным элементам теплозащиты здания: наружным стенам, полам над не отапливаемым пространствами, покрытиям и чердачным перекрытиям, окнам, входным дверям и т.д.

Потребительский подход (сопротивление теплопередаче может быть снижено по отношению к предписывающему уровню при условии, что проектный удельный расход тепловой энергии на отопление помещения ниже нормативного).

Санитарно-гигиенические требования:

Перепад между температурами воздуха внутри помещения и снаружи не должен превышать определенных допустимых значений. Максимальные допустимые значения перепада температур для наружной стены 4°С. для покрытия и чердачного перекрытия 3°С и для перекрытия над подвалами и подпольями 2°С.
Температура на внутренней поверхности ограждения должна быть выше температуры точки росы.

К примеру : для Москвы и московской области необходимое теплотехническое сопротивление стены по потребительскому подходу составляет 1.97 °С· м 2 /Вт, а по предписывающему подходу:

для дома постоянного проживания 3.13 °С· м 2 / Вт.
для административных и прочих общественных зданий, в том числе сооружений сезонного проживания 2.55 °С· м 2 / Вт.

По этой причине, выбирая котел либо другие нагревательные приборы исключительно по указанным в их технической документации параметрам. Вы должны спросить у себя, построен ли ваш дом со строгим учетом требований СНиП 23-02-2003.

Следовательно, для правильного выбора мощности котла отопления либо нагревательных приборов, необходимо рассчитать реальные теплопотери вашего дома . Как правило, жилой дом теряет тепло через стены, крышу, окна, землю, так же существенные потери тепла могут приходиться на вентиляцию.

Теплопотери в основном зависят от:

разницы температур в доме и на улице (чем выше разница, тем выше потери).
теплозащитных характеристик стен, окон, перекрытий, покрытий.

Стены, окна, перекрытия, имеют определенное сопротивление утечкам тепла, теплозащитные свойства материалов оценивают величиной, которая называется сопротивлением теплопередачи .

Сопротивление теплопередачи покажет, какое количество тепла просочится через квадратный метр конструкции при заданном перепаде температур. Можно сформулировать этот вопрос по другому: какой перепад температур будет возникать при прохождении определенного количества тепла через квадратный метр ограждений.

R = ΔT/q.

q - это количество тепла, которое уходит через квадратный метр поверхности стены или окна. Это количество тепла измеряют в ваттах на квадратный метр (Вт/ м 2);
ΔT - это разница между температурой на улице и в комнате (°С);
R - это сопротивление теплопередачи (°С/ Вт/ м 2 или °С· м 2 / Вт).

В случаях, когда речь идет о многослойной конструкции, то сопротивление слоев просто суммируется. К примеру, сопротивление стены из дерева, которая обложена кирпичом, является суммой трех сопротивлений: кирпичной и деревянной стенки и воздушной прослойки между ними:

R(сумм.)= R(дерев.) + R(воз.) + R(кирп.)

Распределение температуры и пограничные слои воздуха при передаче тепла через стену.

Расчет теплопотерь выполняется для самого холодного периода года периода, коим является самая морозная и ветреная неделя в году. В строительной литературе, зачастую, указывают тепловое сопротивление материалов исходя из данного условия и климатического района (либо наружной температуры), где находится ваш дом.

Таблица сопротивления теплопередачи различных материалов

при ΔT = 50 °С (Т нар. = -30 °С. Т внутр. = 20 °С.)

Материал и толщина стены	*Сопротивление теплопередаче R m* .**
Кирпичная стена толщ. в 3 кирп. (79 сантиметров) толщ. в 2.5 кирп. (67 сантиметров) толщ. в 2 кирп. (54 сантиметров) толщ. в 1 кирп. (25 сантиметров)	0.592 0.502 0.405 0.187
Сруб из бревна Ø 25 Ø 20	0.550 0.440
Сруб из бруса Толщ. 20 сантиметров Толщ. 10 сантиметров	0.806 0.353
Каркасная стена (доска + минвата + доска) 20 сантиметров
Стена из пенобетона 20 сантиметров 30 см	0.476 0.709
Штукатурка по кирпичу, бетону. пенобетону (2-3 см)
Потолочное (чердачное) перекрытие
Деревянные полы
Двойные деревянные двери

Таблица тепловых потерь окон различных конструкций при ΔT = 50 °С (Т нар. = -30 °С. Т внутр. = 20 °С.)

Тип окна	R T	q . Вт/м2	Q . Вт
Обычное окно с двойными рамами
Стеклопакет (толщина стекла 4 мм) 4-16-4 4-Ar16-4 4-16-4К 4-Ar16-4К	0.32 0.34 0.53 0.59	156 147 94 85	250 235 151 136
Двухкамерный стеклопакет 4-6-4-6-4 4-Ar6-4-Ar6-4 4-6-4-6-4К 4-Ar6-4-Ar6-4К 4-8-4-8-4 4-Ar8-4-Ar8-4 4-8-4-8-4К 4-Ar8-4-Ar8-4К 4-10-4-10-4 4-Ar10-4-Ar10-4 4-10-4-10-4К 4-Ar10-4-Ar10-4К 4-12-4-12-4 4-Ar12-4-Ar12-4 4-12-4-12-4К 4-Ar12-4-Ar12-4К 4-16-4-16-4 4-Ar16-4-Ar16-4 4-16-4-16-4К 4-Ar16-4-Ar16-4К	0.42 0.44 0.53 0.60 0.45 0.47 0.55 0.67 0.47 0.49 0.58 0.65 0.49 0.52 0.61 0.68 0.52 0.55 0.65 0.72	119 114 94 83 111 106 91 81 106 102 86 77 102 96 82 73 96 91 77 69	190 182 151 133 178 170 146 131 170 163 138 123 163 154 131 117 154 146 123 111

Примечание
. Четные цифры в условном обозначении стеклопакета указывают на воздушный
зазор в миллиметрах;
. Буквы Ar означают, что зазор заполнен не воздухом, а аргоном;
. Буква К означает, что наружное стекло имеет специальное прозрачное
теплозащитное покрытие.

Как видно из вышеуказанной таблицы, современные стеклопакеты дают возможность сократить теплопотери окна почти в 2 раза. К примеру, для 10 окон размером 1.0 м х 1.6 м экономия может достигать в месяц до 720 киловатт-часов.

Для правильного выбора материалов и толщины стен применим эти сведения к конкретному примеру.

В расчете тепловых потерь на один м 2 участвуют две величины:

перепад температур ΔT.
сопротивления теплопередаче R.

Допустим температура в помещении будет составлять 20 °С. а наружная температура будет равной -30 °С. В таком случае перепад температур ΔT будет равен 50 °С. Стены изготовлены из бруса толщиной 20 сантиметров, тогда R= 0.806 °С· м 2 / Вт.

Тепловые потери будут составлять 50 / 0.806 = 62 (Вт/ м 2).

Для упрощения расчетов теплопотерь в строительных справочниках указывают теплопотери различного вида стен, перекрытий и т.д. для некоторых значений зимней температуры воздуха. Как правило, приводятся различные цифры для угловых помещений (там влияет завихрение воздуха, отекающего дом) и неугловых , а также учитывается разница в температур для помещений первого и верхнего этажа.

Таблица удельных теплопотерь элементов ограждения здания (на 1 м 2 по внутреннему контуру стен) в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.

Характеристика ограждения	Наружная температура. °С	Теплопотери. Вт
		1 этаж		2 этаж
		Угловая комната	Неугл. комната	Угловая комната	Неугл. комната
Стена в 2.5 кирпича (67 см) с внутр. штукатуркой	24 -26 -28 -30	76 83 87 89	75 81 83 85	70 75 78 80	66 71 75 76
Стена в 2 кирпича (54 см) с внутр. штукатуркой	24 -26 -28 -30	91 97 102 104	90 96 101 102	82 87 91 94	79 87 89 91
Рубленая стена (25 см) с внутр. обшивкой	24 -26 -28 -30	61 65 67 70	60 63 66 67	55 58 61 62	52 56 58 60
Рубленая стена (20 см) с внутр. обшивкой	24 -26 -28 -30	76 83 87 89	76 81 84 87	69 75 78 80	66 72 75 77
Стена из бруса (18 см) с внутр. обшивкой	24 -26 -28 -30	76 83 87 89	76 81 84 87	69 75 78 80	66 72 75 77
Стена из бруса (10 см) с внутр. обшивкой	24 -26 -28 -30	87 94 98 101	85 91 96 98	78 83 87 89	76 82 85 87
Каркасная стена (20 см) с керамзитовымзаполнением	24 -26 -28 -30	62 65 68 71	60 63 66 69	55 58 61 63	54 56 59 62
Стена из пенобетона (20 см) с внутр. штукатуркой	24 -26 -28 -30	92 97 101 105	89 94 98 102	87 87 90 94	80 84 88 91

Примечание. В случае когда за стеной находится наружное неотапливаемое помещение (сени, остекленная веранда и т.п.), то потери тепла через нее будут составлять 70% от расчетных, а если за этим неотапливаемым помещением находится еще одно наружное помещение то потери тепла будут составлять 40% от расчетного значения.

Таблица удельных теплопотерь элементов ограждения здания (на 1 м 2 по внутреннему контуру) в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.

Пример 1.

Угловая комната (1 этаж)

Характеристики комнаты:

1 этаж.
площадь комнаты - 16 м 2 (5х3.2).
высота потолка - 2.75 м.
наружных стен - две.
материал и толщина наружных стен - брус толщиной 18 сантиметров обшит гипсокартонном и оклеен обоями.
окна - два (высота 1.6 м. ширина 1.0 м) с двойным остеклением.
полы - деревянные утепленные. снизу подвал.
выше чердачное перекрытие.
расчетная наружная температура -30 °С.
требуемая температура в комнате +20 °С.

Площадь наружных стен за вычетом окон: S стен (5+3.2)х2.7-2х1.0х1.6 = 18.94 м 2 .
Площадь окон: S окон = 2х1.0х1.6 = 3.2 м 2
Площадь пола: S пола = 5х3.2 = 16 м 2
Площадь потолка: S потолка = 5х3.2 = 16 м 2

Площадь внутренних перегородок в расчете не участвует, так как по обе стороны перегородки температура одинакова, следовательно через перегородки тепло не уходит.

Теперь Выполним расчет теплопотери каждой из поверхностей:

Q стен = 18.94х89 = 1686 Вт.
Q окон = 3.2х135 = 432 Вт.
Q пола = 16х26 = 416 Вт.
Q потолка = 16х35 = 560 Вт.

Суммарные теплопотери комнаты будут составлять: Q суммарные = 3094 Вт.

Следует учитывать, что через стены улетучивается тепла куда больше чем через окна, полы и потолок.

Пример 2

Комната под крышей (мансарда)

Характеристики комнаты:

этаж верхний.
площадь 16 м 2 (3.8х4.2).
высота потолка 2.4 м.
наружные стены; два ската крыши (шифер, сплошная обрешетка. 10 саниметров минваты, вагонка). фронтоны (брус толщиной 10 саниметров обшитый вагонкой) и боковые перегородки (каркасная стена с керамзитовым заполнением 10 саниметров).
окна - 4 (по два на каждом фронтоне), высотой 1.6 м и шириной 1.0 м с двойным остеклением.
расчетная наружная температура -30°С.
требуемая температура в комнате +20°С.

Площадь торцевых наружных стен за вычетом окон: S торц.стен = 2х(2.4х3.8-0.9х0.6-2х1.6х0.8) = 12 м 2
Площадь скатов крыши, ограничивающих комнату: S скатов.стен = 2х1.0х4.2 = 8.4 м 2
Площадь боковых перегородок: S бок.перегор = 2х1.5х4.2 = 12.6 м 2
Площадь окон: S окон = 4х1.6х1.0 = 6.4 м 2
Площадь потолка: S потолка = 2.6х4.2 = 10.92 м 2

Далее рассчитаем тепловые потери этих поверхностей, при этом необходимо учесть, что через пол в данном случае тепло не будет уходить, так как внизу расположено теплое помещение. Теплопотери для стен рассчитываем как для угловых помещений, а для потолка и боковых перегородок вводим 70-процентный коэффициент, так как за ними располагаются неотапливаемые помещения.

Q торц.стен = 12х89 = 1068 Вт.
Q скатов.стен = 8.4х142 = 1193 Вт.
Q бок.перегор = 12.6х126х0.7 = 1111 Вт.
Q окон = 6.4х135 = 864 Вт.
Q потолка = 10.92х35х0.7 = 268 Вт.

Суммарные теплопотери комнаты составят: Q суммарные = 4504 Вт.

Как мы видим, теплая комната 1 этажа теряет (либо потребляет) значительно меньше тепла, чем мансардная комната с тонкими стенками и большой площадью остекления.

Чтобы данное помещение сделать пригодным для зимнего проживания, необходимо в первую очередь утеплять стены, боковые перегородки и окна.

Любая ограждающая поверхность может быть представлена в виде многослойной стены, каждый слой которой имеет собственное тепловое сопротивление и собственное сопротивление прохождению воздуха. Суммировав тепловое сопротивление всех слоев, мы получим тепловое сопротивление всей стены. Также ели просуммировать сопротивление прохождению воздуха всех слоев, можно понять, как дышит стена. Самая лучшая стена из бруса должна быть эквивалентна стене из бруса толщиной 15 - 20 антиметров. Приведенная далее таблица поможет в этом.

Таблица сопротивления теплопередаче и прохождению воздуха различных материалов ΔT=40 °С (Т нар. =-20 °С. Т внутр. =20 °С.)

Слой стены	Толщина слоя стены	Сопротивление теплопередаче слоя стены		Сопротивл. Воздухопро- ницаемости эквивалентно брусовой стене толщиной (см)
Слой стены	Толщина слоя стены		Эквивалент кирпичной кладке толщиной (см)
Кирпичная кладка из обычного глиняного кирпича толщиной: 12 сантиметров 25 сантиметров 50 сантиметров 75 сантиметров	12 25 50 75	0.15 0.3 0.65 1.0	12 25 50 75	6 12 24 36
Кладка из керамзитобетонных блоков толщиной 39 см с плотностью: 1000 кг / м 3 1400 кг / м 3 1800 кг / м 3		1.0 0.65 0.45	75 50 34	17 23 26
Пено- газобетон толщиной 30 см плотностью: 300 кг / м 3 500 кг / м 3 800 кг / м 3		2.5 1.5 0.9	190 110 70	7 10 13
Брусовал стена толщиной (сосна) 10 сантиметров 15 сантиметров 20 сантиметров	10 15 20	0.6 0.9 1.2	45 68 90	10 15 20

Для полной картины теплопотерь всего помещения нужно учитывать

Потери тепла через контакт фундамента с мерзлым грунтом, как правило принимают 15% от потерь тепла через стены первого этажа (с учетом сложности расчета).
Потери тепла, которые связаны с вентиляцией. Данные потери рассчитываются с учетом строительных норм (СНиП). Для жилого дома требуется около одного воздухообмена в час, то есть за это время необходимо подать тот же объём свежего воздуха. Таким образом, потери которые связаны с вентиляцией будут составлять немного меньше чем сумма теплопотерь приходящиеся на ограждающие конструкции. Выходит, что теплопотери через стены и остекление составляет только 40%, а теплопотери на вентиляцию 50%. В европейских нормах вентиляции и утепления стен, соотношение теплопотерь составляют 30% и 60%.
Если стена «дышит», как стена из бруса или бревна толщиной 15 - 20 сантиметров то происходит возврат тепла. Это позволяет снизить тепловые потери на 30%. поэтому полученную при расчете величину теплового сопротивления стены необходимо умножить на 1.3 (или соответственно уменьшить теплопотери ).

Суммировав все теплопотери дома, Вы сможете понять какой мощности котел и отопительные приборы необходимы для комфортного обогрева дома в самые холодные и ветряные дни. Также, подобные расчеты покажут, где «слабое звено» и как его исключить с помощью дополнительной изоляции.

Выполнить расчет расхода тепла можно и по укрупненным показателям. Так, в 1-2 этажных не очень утепленных домах при наружной температуре -25 °С необходимо 213 Вт на 1 м 2 общей площади, а при -30 °С - 230 Вт. Для хорошо утепленных домов - этот показатель будет составлять: при -25 °С - 173 Вт на м 2 общей площади, а при -30 °С - 177 Вт.

Расчет теплопотерь дома – необходимый этап при проектировании системы отопления. Выполняется по сложным формулам. Некорректно ведет к недостаточной обогреваемости помещения (если показатели теплопотерь занижены) или же к переплатам за систему и за отопление (если показатели завышены).

Расчет теплоснабжения должен быть выполнен на высшем уровне

Исходные данные для расчета теплопотерь дома

Чтобы провести расчет корректно, Вам нужно располагать базовым набором данных. Только с ними возможно работать.

Отапливаемая площадь (потребуется Вам и в дальнейшем для расчета объема обогреваемого воздуха);
План этажей здания (задействуется в т.ч. при определении мест установки отопительных узлов);
Разрез здания (иногда не требуется);
Тип климата местности учитывается при расчете. Узнать можно из СНБ – 2. 04. 02 – 2000 «Строительная климатология». Полученный коэффициент учитывается при расчете;
Географическое положение строения, расположение отапливаемого объема относительно севера, юга, запада и востока;
Стройматериалы, из которых выполнены стены и пол;
Строение ограждающих конструкций (стен, пола). Нужен профиль с перечислением слоев материалов, их расположения и толщины;
каждый вид стройматериала, и т.п.;
Вид и конструкция дверей из помещения, их профиль, разрез;
Материалы, из которых выполнены двери с выяснением удельной плотности каждого, расположение и толщина слоев и коэффициента теплопроводности. Т.е. требуется та же информация, что и для материалов стен;
Расчет тепловой мощности системы отопления невозможен без информации по окнам, при их наличии. Требуется учесть их размеры, геометрию, тип стеклопакета, иногда – материалы. Также может потребоваться профиль и данные, аналогичные дверям;
Данные о крыше: строение, тип, высота, профиль с перечислением типа материалов и толщины, положения слоев. Характеристики стройматериалов – теплопроводность, количество и т.д.;
Высота подоконника. Она считается как расстояние от поверхности верхнего слоя пола (не облицовки, а чистого слоя) до нижней стороны доски;
Присутствие либо отсутствие батарей отопления;
При наличии «теплого пола» – его профиль, стройматериал покрытия над коммуникациями с перечислением толщины слоев, их расположения, коэффициента теплопроводности и др.;
Стройматериал и вид трубопровода.

Определяемые данные для стен жилого дома

Задумайтесь о том, каковы будущие функции помещения на основании этого сделайте вывод о желаемом температурном режиме (так, в складских помещениях температура может быть ниже, чем в тех, где постоянно находится персонал, в оранжереях, на цветочных базах имеются еще более специфические требования к отоплению).

На следующем этапе проводится определение температурного режима помещения. Он проводится путем периодического замера температур. Определяются желаемые температуры, которые нужно поддерживать. Выбирается схема отопления и предполагаемые (либо желаемые) места установки стояков. Определяется источник теплоснабжения.

Когда ведется расчёт теплопотерь, важную роль также играет архитектура здания, в частности, его форма и геометрия. С 2003 года в СНиП учитывается показатель формы строения. Он вычисляется как отношение площади оболочки (стен, пола и потолка) к тому объему, который она окружает. До 2003 года параметр не учитывался, что вело к тому, что энергия существенно перерасходовалась.

Ход работ: вычисления процента допустимых теплопотерь для загородного дома из бруса, бревна, кирпича, панелей

Прежде чем приступать непосредственно к работам, исполнитель проводит некоторые натурные изыскания на объекте. Помещение обследуется и замеряется, учитываются пожелания и информация от заказчика. Этот процесс предполагает определенные действия:

Натурное измерение помещений;
Спецификация их по данным заказчика;
Изучение обогревательной системы при ее наличии;
Идеи по усовершенствованию или исправлению погрешности в отоплении (в имеющейся системе);
Изучение системы подачи горячей воды;
Разработка идей по ее задействованию для обогрева или уменьшения теплопотери (например, с использование оборудования Valtec (Валтек);
Расчет теплопотерь и иные, необходимые для разработки плана системы отопления.

После проведения этих этапов, исполнитель предоставляет необходимую техдокументацию. В нее входит поэтажные планы, профили, где отображен каждый отопительный прибор и общее устройство системы, материалы по специфике и типу используемого оборудования.

Расчеты: откуда наибольшие теплопотери в каркасном утепленном доме и как их снизить с помощью прибора

Наиболее важный процесс в проектировании обогрева – расчеты будущей системы. Ведется расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции, определяются дополнительные потери и поступления тепла, определяется необходимое количество обогревательных приборов выбранного типа и т.д. Расчет коэффициента теплопотерь дома должен делать опытный человек.

Уравнение теплового баланса играет важную роль в определении теплопотерь и разработки способов их компенсации. приведена ниже:

V –объем помещения, вычисляемый с учетом площади помещения и высоты потолков. T – разница между внешней и внутренне температурой здания. К – коэффициент потери тепла.

Формула теплового баланса дает не самые точные показатели, потому применяется редко.

Основное значение, которое используется при вычислении – тепловая нагрузка на обогреватели. Для ее определения используются значения потерь тепла и . позволяет рассчитать то количество тепла, которое будет вырабатывать система обогрева, имеет вид:

Теплопотери объема () умножаются на 1.2. Это запасной тепловой коэффициент – константа, помогающая компенсировать некоторые теплопотери, носящие случайный характер (длительное открытие дверей или окон и др.).

Рассчитать потери тепла достаточно сложно. В среднем, различные ограждающие конструкции способствуют потери разного количества энергии. 10 % теряется сквозь крышу, 10% — сквозь пол, фундамент, 40% — стены, по 20% — окна и плохая изоляция, система вентиляции и др. Удельная тепловая характеристика различных материалов неодинакова. Потому в формуле прописаны коэффициенты, позволяющие учесть все нюансы. Таблица ниже показывает значения коэффициентов, необходимые, чтобы провести расчёт количества теплоты.

Формула потерь тепла следующая:

В формуле удельная теплопотеря, равна 100 Ватт на кв. м. Пл – площадь помещения, также участвующая в определении. Теперь может быть применена формула для расчета количества теплоты, необходимое для выделения котлом.

Считайте правильно и будет у вас дома тепло

Пример расчета коэффициента теплопотерь в частном доме: формула успеха

Формула расчёта тепла на отопление помещения легко применима к любому зданию. В качестве примера рассмотрим гипотетическое здание с простым остеклением, деревянными стенами и соотношением окна – пол равным 20%. Он расположен в умеренном климатическом поясе, где минимальная температура снаружи – 25 градусов. Имеет 4 стены, высотой по 3 м. Над отапливаемым помещением находится холодный чердак. Значение коэффициентов выясняется по таблице К1 – 1,27, К2 – 1,25, К3 – 1, К4 – 1,1, К5 – 1,33, К6 – 1, К7 – 1,05. Площадь помещения составляет 100 кв.м. Формула уравнения теплового баланса не сложная и под силу каждому человеку.

Так как известна формула количество тепла, необходимое для отоплении помещения, можно рассчитать следующим образом:

Тп = 100*100*1,27*1,25*1*1,1*1,33*1*1,05 = 24386,38 Вт = 24,386 кВт

И чтобы провести расчёт тепловой энергии на отопление формула мощности котла используется следующим образом:

Мк = 1,2*24,386 = 29,2632 кВт.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

На дальнейших этапах определяется количество необходимых отопительных элементов и нагрузка на каждый из них, а также расход энергии на обогрев. Расчет теплопотерь дома в наше время экономии очень актуален.

Расчет теплопотерь дома - основа отопительной системы . Он нужен, как минимум, чтобы правильно подобрать котёл. Также можно прикинуть, сколько денег будет уходить на отопление в планируемом доме, провести анализ финансовой эффективности утепления т.е. понять окупятся ли затраты на монтаж утепления экономией топлива за срок службы утеплителя. Очень часто подбирая мощность отопительной системы помещения, люди руководствуются средним значением в 100 Вт на 1 м 2 площади при стандартной высоте потолков до трех метров. Однако, не всегда эта мощность достаточна для полного восполнения теплопотерь. Здания различаются по составу строительных материалов, их объему, нахождению в разных климатических зонах и т.д. Для грамотного расчета теплоизоляции и подбора мощности отопительных систем необходимо знать о реальных теплопотерях дома. Как их рассчитать - расскажем в этой статье.

Основные параметры для расчета теплопотерь

Теплопотери любого помещения зависят от трех базовых параметров:

объем помещения – нас интересует объем воздуха, который необходимо отопить
разницу температуры внутри и снаружи помещения – чем больше разница тем быстрее происходит теплообмен и воздух теряет тепло
теплопроводность ограждающих конструкций – способность стен, окон удерживать тепло

Самый простой рассчет теплопотерь

Qт (кВт/час)=(100 Вт/м2 x S (м2) x K1 x K2 x K3 x K4 x K5 x K6 x K7)/1000

Данная формула расчета теплопотерь по укрупненным показателям, в основе которых лежат усредненные условия 100 Вт на 1кв метр. Где основными рассчетными показателями для расчета системы отопления являются следующие величины:

Qт - тепловая мощность предполагаемого отопителя на отработанном масле, кВт/час.

100 Вт/м2 - удельная величина тепловых потерь (65-80 ватт/м2). В нее входят утечки тепловой энергии путем ее поглощения оконами, стенами, потолком полом; утечки через вентиляцию и негерметичности помещения и другие утечки.

S - площадь помещения;

K1 - коэффициент теплопотерь окон:

обычное остекление К1=1,27
двойной стеклопакет К1=1,0
тройной стеклопакет К1=0,85;

К2 - коэффициент теплопотерь стен:

плохая теплоизоляция К2=1,27
стена в 2 кирпича или утеплитель 150 мм толщиной К2=1,0
хорошая теплоизоляция К2=0,854

К3 коэффициент соотношения площадей окон и пола:

10% К3=0,8
20% К3=0,9
30% К3=1,0
40% К3=1,1
50% К3=1,2;

K4 - коэффициент наружной температуры:

-10oC K4=0,7
-15oC K4=0,9
-20oC K4=1,1
-25oC K4=1,3
-35oC K4=1,5;

K5 - число стен, выходящих наружу:

одна - К5=1,1
две К5=1,2
три К5=1,3
четыре К5=1,4;

К6 - тип помещения, которое находится над расчитываемым:

холодный чердак К6=1,0
теплый чердак К6=0,9
отапливаемое помещение К6-0,8;

K7 - высота помещения:

2,5 м К7=1,0
3,0 м К7=1,05
3,5 м К7=1,1
4,0 м К7=1,15
4,5 м К7=1,2.

Упрощенный рассчет теплопотерь дома

Qт = (V x ∆t x k)/860; (кВт)

V - объем помещения (куб.м)
∆t - дельта температур (уличной и в помещении)
k - коэффициент рассеивания

k= 3,0-4,0 – без теплоизоляции. (Упрощенная деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа).
k= 2,0-2,9 – небольшая теплоизоляция. (Упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши).
k= 1,0-1,9 – средняя теплоизоляция. (Стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей).
k= 0,6-0,9 – высокая теплоизоляция. (Улучшенная конструкция, кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшое количество окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала).

В данной формуле очень условно учитываются коэффициент рассеивания и не совсем понятно каким коэффициентами пользоваться. В классике редкое современное, выполненное из современных материалов с учетом действующих стандартов, помещение обладает ограждающими конструкциями с коэффициентом рассеивания более одного. Для более детального понимания методики расчёта предлагаем следующие более точные методики.

Сразу же акцентирую ваше внимание на то, что ограждающие конструкции в основном не являются однородными по структуре, а обычно состоят из нескольких слоёв. Пример: стена из ракушника = штукатурка + ракушник + наружная отделка. В эту конструкцию могут входить и замкнутые воздушные прослойки (пример: полости внутри кирпичей или блоков). Вышеперечисленные материалы имеют отличающиеся друг от друга теплотехнические характеристики. Основной такой характеристикой для слоя конструкции является его сопротивление теплопередачи R .

q – это количество тепла, которое теряет квадратный метр ограждающей поверхности (измеряется обычно в Вт/м.кв.)

ΔT - разница между температурой внутри рассчитываемого помещения и наружной температурой воздуха (температура наиболее холодной пятидневки °C для климатического района в котором находится рассчитываемое здание).

В основном внутренняя температура в помещениях принимается:

Жилые помещения 22С
Нежилые 18С
Зоны водных процедур 33С

Когда речь идёт о многослойной конструкции, то сопротивления слоёв конструкции складываются. Отдельно хочу акцентировать ваше внимание на расчётном коэффициенте теплопроводности материала слоя λ Вт/(м°С) . Так как производители материалов чаще всего указывают его. Имея расчётный коэффициент теплопроводности материала слоя конструкции мы легко можем получить сопротивление теплопередачи слоя :

δ - толщина слоя, м;

λ - расчётный коэффициент теплопроводности материала слоя конструкции, с учетом условий эксплуатации ограждающих конструкций, Вт / (м2 оС).

Итак для расчёта тепловых потерь через ограждающие конструкции нам нужны:

1. Сопротивление теплопередачи конструкций (если конструкция многослойная то Σ R слоёв) R
2. Разница между температурой в расчётном помещении и на улице (температура наиболее холодной пятидневки °C.). ΔT
3. Площади ограждений F (Отдельно стены, окна, двери, потолок, пол)
4. Ориентация здания по отношению к сторонам света.

Формула для расчёта теплопотерь ограждением выглядит так:

Qогр=(ΔT / Rогр)* Fогр * n *(1+∑b)

Qогр - тепло потери через ограждающие конструкции, Вт
Rогр – сопротивление теплопередаче, м.кв.°C/Вт; (Если несколько слоёв то ∑ Rогр слоёв)
Fогр – площадь ограждающей конструкции, м;
n – коэффициент соприкосновения ограждающей конструкции с наружным воздухом.

Тип ограждающей конструкции	Коэффициент n
1. Наружные стены и покрытия (в том числе вентилируемые наружным воздухом), перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов) и над проездами; перекрытия над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне
2. Перекрытия над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытия чердачные (с кровлей из рулонных материалов); перекрытия над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне
3. Перекрытия над не отапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах
4. Перекрытия над не отапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенные выше уровня земли
5. Перекрытия над не отапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли

(1+∑b) – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь. Добавочные потери теплоты b через ограждающие конструкции следует принимать в долях от основных потерь:

а) в помещениях любого назначения через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна, обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад - в размере 0,1, на юго-восток и запад - в размере 0,05; в угловых помещениях дополнительно - по 0,05 на каждую стену, дверь и окно, если одно из ограждений обращено на север, восток, северо-восток и северо-запад и 0,1 - в других случаях;

б) в помещениях, разрабатываемых для типового проектирования, через стены, двери и окна, обращенные на любую из сторон света, в размере 0,08 при одной наружной стене и 0,13 для угловых помещений (кроме жилых), а во всех жилых помещениях - 0,13;

в) через не обогреваемые полы первого этажа над холодными подпольями зданий в местностях с расчетной температурой наружного воздуха минус 40 °С и ниже (параметры Б) - в размере 0,05,

г) через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами, при высоте зданий Н, м, от средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты в размере: 0,2 Н - для тройных дверей с двумя тамбурами между ними; 0,27 H - для двойных дверей с тамбурами между ними; 0,34 H - для двойных дверей без тамбура; 0,22 H - для одинарных дверей;

д) через наружные ворота, не оборудованные воздушными и воздушно-тепловыми завесами, - в размере 3 при отсутствии тамбура и в размере 1 - при наличии тамбура у ворот.

Для летних и запасных наружных дверей и ворот добавочные потери теплоты по подпунктам “г” и “д” не следует учитывать.

Отдельно возьмём такой элемент как пол на грунте или на лагах. Здесь есть особенности. Пол или стена, не содержащие в своем составе утепляющих слоев из материалов с коэффициентом теплопроводности λ меньше либо равно 1,2 Вт/(м °С), называются не утепленными. Сопротивление теплопередаче такого пола принято обозначать Rн.п, (м2 оС) / Вт. Для каждой зоны не утепленного пола предусмотрены нормативные значения сопротивления теплопередаче:

зона I - RI = 2,1 (м2 оС) / Вт;
зона II - RII = 4,3 (м2 оС) / Вт;
зона III - RIII = 8,6 (м2 оС) / Вт;
зона IV - RIV = 14,2 (м2 оС) / Вт;

Первые три зоны представляют собой полосы, расположенные параллельно периметру наружных стен. Остальную площадь относят к четвертой зоне. Ширина каждой зоны равна 2 м. Начало первой зоны находится в месте примыкания пола к наружной стене. Если неутеплёный пол примыкает к стене заглублённой в грунт то начало переносится к к верхней границе заглубления стены. Если в конструкции пола, расположенного на грунте, имеются утепляющие слои, его называют утепленным, а его сопротивление теплопередаче Rу.п, (м2 оС) / Вт, определяется по формуле:

Rу.п. = Rн.п. + Σ (γу.с. / λу.с)

Rн.п - сопротивление теплопередаче рассматриваемой зоны неутепленного пола, (м2 оС) / Вт;
γу.с - толщина утепляющего слоя, м;
λу.с - коэффициент теплопроводности материала утепляющего слоя, Вт/(м·°С).

Для пола на лагах сопротивление теплопередаче Rл, (м2 оС) / Вт, рассчитывается по формуле:

Rл = 1,18 * Rу.п

Теплопотери каждой ограждающей конструкции считаются отдельно. Величина теплопотерь через ограждающие конструкции всего помещения будет сумма теплопотерь через каждую ограждающую конструкцию помещения. Важно не напутать в измерениях. Если вместо (Вт) появится (кВт) или вообще (ккал) получите неверный результат. Ещё можно по невнимательности указать Кельвины (K) вместо градусов Цельсия (°C).

Продвинутый рассчет теплопотерь дома

Отопление в гражданских и жилых зданиях теплопотери помещений состоят из теплопотерь через различные ограждающие конструкции, такие как окна, стены, перекрытия, полы а также теплорасходов на нагревание воздуха, который инфильтрируется сквозь неплотности в защитных сооружениях (ограждающих конструкциях) даного помещения. В промышленных зданиях существуют и другие виды теплопотерь. Расчет теплопотерь помещения производится для всех ограждающих конструкций всех отапливаемых помещений. Могут не учитываться теплопотери через внутренние конструкции, при разности температуры в них с температурой соседних помещений до 3С. Теплопотери через ограждающие конструкции расчитываются по следующей формуле, Вт:

Qогр = F (tвн – tнБ) (1 + Σ β) n / Rо

tнБ – темп-ра наружного воздуха, оС;
tвн – темп-ра в помещении, оС;
F – площадь защитного сооружения, м2;
n – коэффициент, который учитывает положение ограждения или защитного сооружения (его наружной поверхности) относительно наружного воздуха;
β – теплопотери добавочные, доли от основных;
Rо – сопротивление теплопередаче, м2·оС / Вт, которое определяется по следующей формуле:

Rо = 1/ αв + Σ (δі / λі) + 1/ αн + Rв.п., где

αв – коэффициент тепловосприятия ограждения (его внутренней поверхности), Вт/ м2· о С;
λі и δі – расчетный коэффициент теплопроводности для материала данного слоя конструкции и толщина этого слоя;
αн – коэффициент теплоотдачи ограждения (его наружной поверхности), Вт/ м2· о С;
Rв.n – в случае наличия в конструкции замкнутой воздушной прослойки, ее термосопротивление, м2· о С / Вт (см. табл.2).
Коэф-ты αн и αв принимаются согласно СНиП а для некоторых случаев приведены в таблице 1;
δі – обычно назначается согласно заданию или определяется по чертежах ограждающих конструкций;
λі – принимается по справочникам.

Таблица 1. Коэффициенты тепловосприятия αв и теплоотдачи αн

Поверхность ограждающей конструкции	αв, Вт/ м2· о С	αн, Вт/ м2· о С
Поверхность внутренняя полов, стен, гладких потолков
Поверхность наружная стен, бесчердачных перекрытий
Перекрытия чердачные и перекрытия над подвалами неотапливаемыми со световыми проемами
Перекрытия над подвалами неотапливаемыми без световых проемов

Таблица 2. Сопротивление термическое замкнутых воздушных прослоек Rв.n, м2· о С / Вт

Толщина прослойки воздушной, мм	Горизонтальная и вертикальная прослойки при тепловом потоке снизу вверх	Прослойка горизонтальная при тепловом потоке сверху вниз
	При температуре в пространстве воздушной прослойки

Для дверей и окон сопротивление теплопередаче рассчитывается очень редко, а чаще принимается в зависимости от их конструкции по справочным данным и СНиПам. Площади ограждений для расчетов определяются, как правило, согласно строительных чертежей. Температуру tвн для жилых зданий выбирают из приложения і, tнБ – из приложения 2 СНиП в зависимости от расположения строительного объекта. Добавочные теплопотери указаны в табл.3, коэф-ент n – в табл.4.

Таблица 3. Добавочные теплопотери

Ограждение, его тип	Условия	Добавочные теплопотери β
Окна, двери и н аружные вертикальные стены:	ориентация на северо-запад восток, север и северо-восток
Окна, двери и н аружные вертикальные стены:	запад и юго-восток
Наружные двери, двери с тамбурами 0,2 Н без воздушной завесы при высоте строения Н, м	двери тройные с двумя тамбурами
	двери двойные с тамбуром
Угловые помещения дополнительно для окон, дверей и стен	одно из ограждений ориентировано на восток, север, северо-запад или северо-восток
Угловые помещения дополнительно для окон, дверей и стен	другие случаи

Таблица 4. Величина коэффициента n, который учитывает положение ограждения (его наружной поверхности)

Расход тепла на нагревание наружного инфильтрующегося воздуха в общественных и жилых зданиях для всех типов помещений определяется двумя расчетами. Первый расчет определяет расход тепловой энергии Qі на нагревание наружного воздуха, который поступает в і-е помещение в результате действия естественной вытяжной вентиляции. Второй расчет определяет расход тепловой энергии Qі на подогревание наружного воздуха, который проникает в данное помещение сквозь неплотности ограждений в результате ветрового и (или) теплового давлений. Для расчета принимают наибольшую величину теплопотерь из определенных по следующим уравнениям (1) и (или) (2).

Qі = 0,28 L ρн с (tвн – tнБ) (1)

L, м3/ча с – расход удаляемого наружу из помещений воздуха, для жилых зданий принимают 3 м3/час на 1 м2 площади жилых помещений, в том числе и кухни;
с – удельная теплоемкость воздуха (1 кДж /(кг · оС));
ρн – плотность воздуха снаружи помещения, кг/м3.

Удельный вес воздуха γ, Н/м3, его плотность ρ, кг/м3, определяются согласно формул:

γ= 3463/ (273 +t) , ρ = γ / g , где g = 9,81 м/с2 , t , ° с– температура воздуха.

Расход теплоты на подогревание воздуха, который попадает в помещение через различные неплотности защитных сооружений (ограждений) в результате ветрового и теплового давлений, определяется согласно формулы:

Qі = 0,28 Gі с (tвн – tнБ) k, (2)

где k – коэф-ент, учитывающий встредчный тепловой поток, для раздельно-переплетных балконных дверей и окон принимается 0,8, для одинарных и парно-переплетных окон – 1,0;
Gі – расход воздуха, проникающего (инфильтрируещегося) через защитные сооружения (ограждающие конструкции), кг/ч.

Для балконных дверей и окон значение Gі определяется:

Gі = 0,216 Σ F Δ Рі 0,67 / Rи, кг/ч

где Δ Рі – разница давлений воздуха на внутренней Рвн и наружной Рн поверхностях дверей или окон, Па;
Σ F, м2 – расчетные площади всех ограждений здания;
Rи, м2· ч/кг – сопротивление воздухопроницанию даного ограждения, которое может приниматься согласно приложения 3 СНиП. В панельных зданиях, кроме этого определяется дополнительный расход воздуха, инфильтрующегося через неплотности стыков панелей.

Величина Δ Рі определяется из уравнения, Па:

Δ Рі= (H – hі) (γн – γвн) + 0,5 ρн V2 (се,n – се,р) k1 – ріnt,
где H, м – высота здания от нулевого уровня до устья вентшахты (в бесчердачных зданиях устье обычно располагается на 1 м выше крыши, а в зданиях, имеющих чердак - на 4–5м выше перекрытия чердака);
hі, м – высота от нулевого уровня до верха балконных дверей или окон, для которых проводится расчет расхода воздуха;
γн, γвн – веса удельные наружного и внутреннего воздуха;
се,рu се,n – аэродинамические коэф-ты для подветренной и наветренной поверхностей здания соответственно. Для прямоугольных зданий се,р = –0,6, се,n= 0,8;

V, м/с – скорость ветра, которую для расчета принимают согласно приложения 2;
k1 – коэффициент, который учитывает зависимость скоростного напора ветра и высоты здания;
ріnt, Па – условно-постоянное давление воздуха, которое возникает при работе вентиляции с принудительным побуждением, при расчете жилых зданий ріnt можно не учитывать, поскольку оно равно нолю.

Для ограждений высотой до 5,0м коэффициент k1равен 0,5, высотой до 10 м равен 0,65, при высоте до 20 м – 0,85, а для ограждений 20 м и выше принимается 1,1.

Общие расчетные теплопотери в помещении, Вт:

Qрасч = Σ Qогр + Quнф – Qбыт

где Σ Qогр – суммарные потери тепла через все защитные ограждения помещения;
Qинф – максимальный расход теплоты на нагревание воздуха, который инфильтрируется принятый из расчетов согласно формул (2) u (1);
Qбыт – все тепловыделения от бытовых электрических приборов, освещения, других возможных источников тепла, которые принимаются для кухонь и жилых помещений в размере 21 Вт на 1 м2 расчетной площади.

Владивосток -24.
Владимир -28.
Волгоград -25.
Вологда -31.
Воронеж -26.
Екатеринбург -35.
Иркутск -37.
Казань -32.
Калининград -18
Краснодар -19.
Красноярск -40.
Москва -28.
Мурманск -27.
Нижний Новгород -30.
Новгород -27.
Новороссийск -13.
Новосибирск -39.
Омск -37.
Оренбург -31.
Орел -26.
Пенза -29.
Пермь -35.
Псков -26.
Ростов -22.
Рязань -27.
Самара -30.
Санкт-Петербург -26.
Смоленск -26.
Тверь -29.
Тула -27.
Тюмень -37.
Ульяновск -31.

В.Л. Звягинцев, главный инженер Сумского государственного университета, г. Сумы, Украина.

Занимаясь вопросами теплоснабжения автору данной статьи неоднократно доводилось сталкиваться с различной регламентирующей документацией в этой сфере, в том числе с самым солидным и профессиональным документом - КТМ - 204 Украины 244-94 «Нормы и указания по нормированию затрат топлива и тепловой энергии на отопление жилых и общественных зданий, а также на хозяйственно бытовые потребности Украины.»

Автор критиковал несовершенство документа КТМ - 204 Украины 244-94 по двум вопросам, по причине отсутствия примера по использованию таблицы 7.1, стр.76-105 и отсутствие четкого примера по использованию пункта 3.1.8. стр. 41 для определения тепловых потерь в тепловых сетях.

Приведенные ниже примеры эти секреты раскрывают, они важны при разработке тарифов на тепловую энергию, для проведения энергоаудита теплоснабжающих предприятий, для разработки тепловых схем населенных пунктов, для системного расчета реализованной тепловой энергии и тепловых нагрузок жилых домов в сложившихся условиях, когда часть квартир в домах отключилось от центрального отопления. И, наконец, настоящая статья и примеры раскрывают теорию вопроса в деталях, поэтому читателя ожидают интересные выводы и факты.

ПРИМЕР 1.

Методика определяет реализованную тепловую энергию в тепловой сети по табличным значениям для г.Глухова Сумской области. Расчет ведется в соответствии с методикой КТМ - 204 Украины 244-94 (таблица 7.1)

В представленных расчетах значение общей отапливаемой площади здания складывается из двух составных:

Fобщ. = Fпол. + Fкомм,

где Fпол. - расчетная полезная отапливаемая площадь квартир, м2 (смотри технические паспорта на жилые дома);

Fкомм - расчетная коммунальная отапливаемая площадь помещений общего пользования в жилом доме (смотри технические паспорта на жилые дома).

Определение объемов реализованной тепловой энергии и тепловой нагрузки для жилых домов:

Qреал. = (Fпол. + Fкомм.) х Kуд., (Гкалчас)

где Куд. - коэффициент, который учитывает удельную плановую нагрузку на 1 м2 площади в год, Гкалм2*год (смотри таблица 7.1.)

Реализованная тепловая энергия на проектную площадь равняется 23656,0 Гкал/год, в том числе на коммунальное отопление 6410,1 х 0,19570 = 1254,5 Гкалгод, на отопление полезной площади квартир 23656,0 - 1254,5 = 22401,5 Гкалгод.

Подключенная тепловая нагрузка на отопление жилых домов определяется:

Qподкл. = / , Гкал/час

где Qреал. - реализованная тепловая энергия за отопительный сезон (за год) на отопление, Гкал;

tв. - внутренняя расчетная температура воздуха в помещениях здания, принимается +20оС (смотри ДСТУ - НБВ.1.1-27:2010 Строительная климатология. - действует от 01.01.2010);

tн.р. - наружная расчетная температура воздуха, принимается -25оС (смотри ДСТУ - НБВ.1.1-27:2010 Строительная климатология. - действует от 01.01.2010);

24 - количество часов в сутках;

nсут. - количество дней отопительного сезона (смотри ДСТУ - НБВ.1.1-27:2010 Строительная климатология. - действует от 01.01.2010)

tср. - наружная средняя расчетная температура воздуха за отопительных сезон, принимаем -1,4 оС (смотри ДСТУ - НБВ.1.1-27:2010 Строительная климатология. - действует от 01.01.2010).

Таблица.1 Результаты расчета суммарной тепловой нагрузки жилых домов.

Qподкл. = (23656,0 х 45)/(24 х 187 х 21,4) = 11,084 Гкал/час

Qподкл.ком. = (1254,5 х 45)/(24 х 187 х 21,4) = 0,588 Гкал/час

Qs = Qподкл. / F, Гкал/м2

За отопительный сезон Qs.общ. = 23656 / 120876,6 = 0,19570 Гкал/м2;

За отопительный сезон Qs.ком. = 1254,5 / 114466,6 = 0,01096 Гкалм2;

За отопительный сезон Qs.пол. = 22401,5 / 114466,6 = 0,19570 Гкал/м2;

За сутки Qs.сут. = 0,19570 /187 = 0,001046 Гкал/м2;

За час Qs.час = 0,001046 / 24 = 0,0000436 Гкал/м2.

Для определения средней нормативной тепловой нагрузки брались величины отапливаемой площади, которые были уточнены при проведении энергетического обследования.

Реализованная тепловая энергия отапливаемых площадей, которые остались на центральном отоплении, равняются 18450,6 Гкал/год, в том числе на коммунальное отопление 6410 х 0,19844 = 1272,0 Гкал/год, на отопление полезной площади квартир 18450,6 - 1272,0 = 1717,6 Гкал/год.

Qподкл. = (18450,6 х 45) / (24 х 187 х 21,4) = 8,645 Гкал /час

Qподкл.ком. = (1272,0 х 45)/(24 х 187 х 21,4) = 0,596 Гкал/час

Нормы затрат тепловой энергии на 1 м2 отапливаемой площади для населения:

Qs = Qподкл. / F, Гкал/м2

За отопительный сезон Qs.общ. = 18450,6 / 92977,0 = 0,19844 Гкал/м2;

За отопительный сезон Qs.ком. = 1272,0 / 114466,6 = 0,01111 Гкалм2;

За отопительный сезон Qs.пол. = 17178,6 / 86566,9 = 0,19844 Гкал/м2;

За сутки Qs.сут. = 0,19844 /187 = 0,001061 Гкал/м2;

За час Qs.час = 0,001061 / 24 = 0,0000442 Гкал/м2.

Таблица.2 Результаты расчета суммарной тепловой нагрузки жилых домов, по площади, которая осталась.

ПРИМЕР 2

Расчет тепловых потерь в тепловых сетях ведется согласно методики, определенной в п.3.1.8 стр.41 КТМ -204 Украины 244-94.

Методика в КТМ -204 Украины 244-94 определяет средние потери тепловой энергии в тепловых сетях.

Для определения среднего значения тепловых потерь в тепловой сети, автор предлагает рассчитывать эту величину по среднему потребителю магистрали, а именно, определение радиуса до балансовой средней тепловой нагрузки (Rб.с.т.н.) системы теплоснабжения источника (котельная, ТЭЦ) по формуле:

Rб.с.т.н = ∑Qподкл. / 2, Гкал/час,

∑ Rб.с.т.н = 11,084 / 2 = 5,542 Гкал/час

где Rб.с.т.н - расстояние от источника до потребителя, сумма подключенной тепловой нагрузки которого была прибавлена последней до величины 5,542 Гкал/час по длине магистрального и распределительного подающего трубопровода;

∑Qподкл. - сумма проектных (фактических) тепловых нагрузок потребителей источника, Гкал/час.

Rб.с.т.н. в реальности протяженности тепловой сети магистрали равно 1200 м.

Согласно п. 3.1.8 стр.41 КТМ -204 Украины 244-94 и разработанной автором таблицы 3 полученный результат соответствует тепловым потерям 5,4 %.

Таблица 3. Удельные и тепловые потери в водяных тепловых сетях.

Длина тепл. сети, Тепловые Lм,Rб.с.т.н.	Сотни метров, n = L/100м
Длина тепл. сети, Тепловые Lм,Rб.с.т.н.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Удельные потери,qуд.	0,7	0,64	0,63	0,60	0,58	0,57	0,55	0,53	0,52	0,48	0,47	0,45	0,43	0,42	0,40
Тепловые потери, qт.п.	0,7	1,3	1,9	2,4	2,9	3,4	3,9	4,2	4,7	4,8	5,2	5,4	5,6	5,9	6,0
Длина тепл. сети, Тепловые Lм,Rб.с.т.н.	Сотни метров, n = L/100м
Длина тепл. сети, Тепловые Lм,Rб.с.т.н.	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Удельные потери,qуд.	0,38	0,36	0,34	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32
Тепловые потери, qт.п.	6,1	6,1	6,1	6,1	6,4	6,7	7,0	7,4	7,7	8,0	8,3	8,6	9,0	9,3	9,6
Длина тепл. сети, Тепловые Lм,Rб.с.т.н.	Сотни метров, n = L/100м
Длина тепл. сети, Тепловые Lм,Rб.с.т.н.	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40	41	42	43	44	45
Удельные потери,qуд.	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32	0,31	0,30	0,29	0,29
Тепловые потери, qт.п.	9,9	10,2	10,6	10,9	11,2	11,5	11,8	12,2	12,5	12,8	13,0	13,0	13,0	13,0	13,0
Длина тепл. сети, Тепловые Lм,Rб.с.т.н.	Сотни метров, n = L/100м
Длина тепл. сети, Тепловые Lм,Rб.с.т.н.	46	47	48	49	50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
Удельные потери,qуд.	0,28	0,28	0,27	0,27	0,26	0,26	0,25	0,25	0,24	0,24	0,23	0,23	0,22	0,22	0,22
Тепловые потери, qт.п.	13,0	13,0	13,0	13,0	13,0	13,0	13,0	13,0	13,0	13,0	13,0	13,0	13,0	13,0	13,0

Таблица 3 имеет продолжение. По данным таблицы 3 можно построить график удельных потерь и график тепловых потерь в водяных тепловых сетях.

График удельных и тепловых потерь в водяных тепловых сетях.

Особенности предлагаемого графика удельных тепловых потерь и графика тепловых потерь в водяных теплових сетях:

- График совпадает с цифрами КТМ -204 Украины 244-94 в следующих точках:

до 500 м - 2,9 %; до 1000 м - 4,8%; максимальне тепловые потери - 13%.

График имеет не одну а две кривые: удельных теплових потер и теплових потер на каждые 100 м водяной тепловой сети.

Кривая теплових потерь идет на увеличение и имеет одну точку излома на расстоянии 4,1 км, где тепловые потери в водяной тепловой сети достигают 13% и дальше не увеличиваются и не уменьшаются.

Кривая графика удельных теплових потер не совпадает с величинами, указанными в КТМ -204 Украины 244-94, где на расстоянии 1000 м удельные тепловые потери составляют 0,48% и скачком не могут энергетически быстро вырасти до 0,6%, на самом деле удельные тепловые потери продолжают уменьшаться до расстояния 1,9 км до 0,32%, где график имеет первую точку излома на относительно горизонтальную кривую. Другая точка излома графика имеет место на расстоянии 4,1 км, где удельные тепловые потери начинают снова уменьшаться. График удельных тепловых потерь в бесконечности не пересекает ось нуля, поэтому график тепловых потерь в водяных тепловых сетях далее не увеличивается и составляет 13% по формуле qт.п. = n х qуд., при условии

n = Lтепловой сети / 100 м.

ВЫВОДЫ:

1. Сегодня тепловые потери в водяных теплових сетях рекомендуется рассчитывать по «Методическим указаним по определению теплових потер в водяных теплових сетях» - РД 34.09.25 от 01.01.1998года.

С точки зрения автора оба расчета теплових потерь в водяных теплових сетях пока имеют право на жизнь, но предлагаемый способ рассчета ясен и краток на базе КТМ -204 Украины 244-94, а рассчет на базе РД 34.09.25 от 01.01.1998года очень громоздкий, поэтому приводит к не объективной оценке в большую сторону в два и болем раза.

Положения РД 34.09.25 от 01.01.1998года были известны и ранее (смотри, например, В.И.Манюк и другие «Справочник по наладке и эксплуатации водяных теплових сетей», Москва, Стройиздат, 1982 год), однако в КТМ -204 Украины 244-94 и предшествующих документах СССР эта версия не нашла применения. Очевидно, по причинам того, что инстументальные замеры для заполнения таблиц РД 34.09.25 от 01.01.1998года выполнялись десятки лет назад приметивными приборами. Содержание РД 34.09.25 от 01.01.1998года противоречиво по принципиальным вопросам. Например, в формуле 7 удельные тепловые потери через тепловую изоляцию трубопровода водяной тепловой сети измеряются в Вт/м или Ккал/(м*час), те же единицы стоят в таблицях 1 и 2 в Вт/м2 или Ккал/(м2*час). Таблицы 3,4,5 плотности теплового потока только усложняют и запутывают и до того уже сложные расчеты по формуле 7. По устаревшим данням таблицы 4 можно сделать вывод, что современная тепловая изоляция трубопроводов при бесканальной прокладке уступает примерно в два раза тепловым потерям через тепловую изоляцию в водяных трубопроводах со старой изоляцией в непроходных каналах и надземной (воздушной) прокладке.

2. Предлагаемая усовершенствованная простая методика (пример 2) на базе КТМ -204 Украины 244-94 расчета тепловых потерь в водяных тепловых сетях утверждает и доказывает, что в водяных тепловых сетях потери тепловой энергии не превышают 13% независимо от тепловой мощности источника.

3. Вместе с тем, предлагаемая методика (пример 1) на базе КТМ -204 Украины 244-94 утверждает и доказывает, что большие и иногда основные тепловые потери тепловой энергии в системе теплоснабжения источника находятся внутри отапливаемых зданий, например, в виде потребленной коммунальной тепловой энергии в жилых домах в объемах от 8 до 19%, расходуемых на отопление холлов, лестничных площадок, коридоров вне квартир, площадок мусоропроводов, лифтовых шахт, помещений колясочных и т.д .

4. Наряду с устранением теплових потерь в водяных теплових сетях необходимо равноценно устранять коммунальные тепловые потери в отапливаемых жилых домах, даже когда в доме установлен тепловой счетчик, который учитывает и потребление коммунальной тепловой энергии.