Что необходимо для подсчета удельной тепловой характеристики здания

Решение проблем

Давайте рассмотрим ситуацию, когда вы правильно сделали расчет, но показатель эффективности предельно низкий или вы хотите его ещё более улучшить.

В таком случае вам стоит обратить внимание на:

тепловую изоляцию строения. Сейчас много различных методов для утепления строений, это и сэндвич панели, и различные полипропиленовые щиты, устанавливаемые на каркасе, а также обычные смеси для отделки и штукатурки;

Сэндвич панель

• механизмы регулировки подачи теплоносителя в зависимости от наружного воздуха. На рынке теплотехники таких механизмов огромное множество. Они состоят из наружного датчика (своеобразного термометра), который передает показания вычисляющему механизму (микрокомпьютеру), а тот уже в свою очередь выполняет регулировку арматуры;
• вполне возможно, что вам требуется заменить ваш источник теплоты и отопительные приборы с трубопроводами ввиду того что они морально устарели;
• возможно, вам поможет обыкновенная промывка системы отопления. Из-за того что система обогрева эксплуатируется с теплоносителем плохого качества, могут образовываться отложения в оборудовании и трубопроводах, которые приводят к плохой циркуляции теплоносителя.

Забитая изнутри труба

Методика расчета

Для проведения расчета или перерасчета тепловой нагрузки на отопление зданий, уже эксплуатируемых или вновь подключаемых к системе отопления проводят следующие работы:

1. Сбор исходных данные об объекте.
2. Проведение энергетического обследования здания.
3. На основании полученной после обследования информации производится расчет тепловой нагрузки на отопление, ГВС и вентиляцию.
4. Составление технического отчета.
5. Согласование отчета в организации, предоставляющей теплоэнергию.
6. Заключение нового договора или изменение условий старого.

Сбор исходный данных об объекте тепловой нагрузки

Какие данные необходимо собрать или получить:

1. Договор (его копия) на теплоснабжение со всеми приложениями.
2. Справка оформленная на фирменном бланке о фактической численности сотрудников (в случае производственного зданий) или жителей (в случае жилого дома).
3. План БТИ (копия).
4. Данные по системе отопления: однотрубная или двухтрубная.
5. Верхний или нижний розлив теплоносителя.

Все эти данные обязательны, т.к. на их основе будет производиться расчет тепловой нагрузки, так же вся информация попадет в итоговый отчет. Исходные данные, кроме того, помогут определиться со сроками и объемами работа. Стоимость же расчета всегда индивидуальна и может зависеть от таких факторов как:

• площадь отапливаемых помещений;
• тип системы отопления;
• наличия горячего водоснабжения и вентиляции.

Энергетическое обследование здания

Энергоаудит подразумевает выезд специалистов непосредственно на объект. Это необходимо для того, чтобы провести полный осмотр системы отопления, проверить качество ее изоляции. Так же во время выезда собираются недостающие данные об объекте, которые невозможно получить кроме как по средствам визуального осмотра. Определяются типы используемых радиаторов отопления, их месторасположение и количество. Рисуется схема и прикладываются фотографии. Обязательно осматриваются подводящие трубы, измеряется их диаметр, определяется материал, из которого они изготовлены, как эти трубы подведены, где расположены стояки и т.п.

В результат такого энергетического обследования (энергоаудита) заказчик получит на руки подробный технический отчет и на основании этого отчета уже и будет проихводиться расчет тепловых нагрузок на отопление здания.

Технический отчет

Технический отчет по расчету тепловой нагрузки должен состоять из следующих разделов:

1. Исходные данные об объекте.
2. Схема расположения радиаторов отопления.
3. Точки вывода ГВС.
4. Сам расчет.
5. Заключение по результатам энергоаудита, которое должно включать сравнительную таблицу максимальных текущих тепловых нагрузок и договорных.
6. Приложения.
   1. Свидетельство членства в СРО энергоаудитора.
   2. Поэтажный план здания.
   3. Экспликация.
   4. Все приложения к договору по энергоснабжению.

После составления, технический отчет обязательно должен быть согласован с теплоснабжающей организацией, после чего вносятся изменения в текущий договор или заключается новый.

Точные расчеты тепловой нагрузки

Значение теплопроводности и сопротивление теплопередачи для строительных материалов

Но все же этот расчет оптимальной тепловой нагрузки на отопление не дает требуемую точность вычисления. Он не учитывает важнейший параметр – характеристики здания. Главной из них является сопротивление теплопередачи материал изготовления отдельных элементов дома – стен, окон, потолка и пола. Именно они определяют степень сохранения тепловой энергии, полученной от теплоносителя системы отопления.

Что же такое сопротивление теплопередачи (R )? Это величина, обратная теплопроводности (λ ) – возможности структуры материала передавать тепловую энергию. Т.е. чем больше значение теплопроводности – тем выше тепловые потери. Для расчета годовой нагрузки на отопление воспользоваться этой величиной нельзя, так как она не учитывает толщину материала (d ). Поэтому специалисты используют параметр сопротивление теплопередачи, который вычисляется по следующей формуле:

Расчет по стенам и окнам

Сопротивление теплопередачи стен жилых зданий

Существуют нормированные значения сопротивления теплопередачи стен, которые напрямую зависят от региона, где расположен дом.

В отличие от укрупненного расчета нагрузки на отопление сначала нужно вычислить сопротивление теплопередачи для наружных стен, окон, пола первого этажа и чердака. Возьмем за основу следующие характеристики дома:

• Площадь стен – 280 м². В нее включены окна – 40 м² ;
• Материал изготовления стен – полнотелый кирпич (λ=0.56 ). Толщина наружных стен – 0,36 м. Исходя из этого рассчитываем сопротивление телепередачи — R=0.36/0.56= 0,64 м²*С/Вт ;
• Для улучшения теплоизоляционных свойств был установлен наружный утеплитель – пенополистирол толщиной 100 мм. Для него λ=0,036. Соответственно R=0,1/0,036= 2,72 м²*С/Вт ;
• Общее значение R для наружных стен равно 0,64+2,72= 3,36 что является очень хорошим показателем теплоизоляции дома;
• Сопротивление теплопередачи окон — 0,75 м²*С/Вт (двойной стеклопакет с заполнением аргоном).

Фактически тепловые потери через стены составят:

(1/3,36)*240+(1/0.75)*40= 124 Вт при разнице температуры в 1°С

Температурные показатели возьмем такие же, как и для укрупненного вычисления нагрузки на отопление +22°С в помещении и -15°С на улице. Дальнейший расчет необходимо делать по следующей формуле:

Расчет по вентиляции

Затем необходимо вычислить потери через вентиляцию. Общий объем воздуха в здании составляет 480 м³. При этом его плотность примерно равна 1,24 кг/м³. Т.е. его масса равна 595 кг. В среднем за сутки (24 часа) происходит пятикратное обновление воздуха. В таком случае для вычисления максимальной часовой нагрузки для отопления нужно рассчитать тепловые потери на вентиляцию:

(480*40*5)/24= 4000 кДж или 1,11 кВт/час

Суммируя все полученные показатели можно найти общие тепловые потери дом:

Таким образом определяется точная максимальная тепловая нагрузка на отопление. Полученная величина напрямую зависит от температуры на улице. Поэтому для расчета годовой нагрузки на отопительную систему нужно учитывать изменение погодных условий. Если средняя температура в течение отопительного сезона составляет -7°С, то итоговая нагрузка на отопление будет равна:

(124*(22+7)+((480*(22+7)*5)/24))/3600)*24*150(дней отопительного сезона)=15843 кВт

Меняя температурные значения можно сделать точный расчет тепловой нагрузки для любой системы отопления.

К полученным результатам нужно прибавить значение тепловых потерь через крышу и пол. Это можно сделать поправочным коэффициентом 1,2 – 6,07*1,2=7,3 кВт/ч.

Полученная величина указывает на фактические затраты энергоносителя при работе системы. Существует несколько способов регулирования тепловой нагрузки отопления. Наиболее действенный из них – уменьшение температуры в комнатах, где нет постоянного присутствия жильцов. Это можно осуществить с помощью терморегуляторов и установленных датчиков температуры. Но при этом в здании должна быть установлена двухтрубная система отопления.

Для вычисления точного значения тепловых потерь можно воспользоваться специализированной программой Valtec. В видеоматериале показа пример работы с ней.

Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта

Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта

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

Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта

Удельная отопительная характеристика здания – что это такое и как рассчитывается

Удельная отопительная характеристика здания является очень важным техническим параметром. Ее расчет необходим для выполнения проектно-строительных работ, кроме того, знание этого параметра не помешает и потребителю, так как он влияет на сумму оплаты за тепловую энергию. Ниже мы рассмотрим, что такое удельная отопительная характеристика и как она рассчитывается.

Данные тепловизионного обследования многоэтажного дома

Понятие удельной тепловой характеристики

Прежде чем ознакомиться с расчетами, определимся с основными терминами. Итак, удельная тепловая характеристика здания для отопления – это значение наибольшего теплового потока, который необходим для обогрева дома. При расчете данного параметра, дельту температур, т.е. разницу между комнатной и уличной температурой, принято брать за один градус.

По сути, данный показатель определяет энергоэффективность строения.

Средние параметры определяются нормативной документацией, такой как:

• Строительные правила и рекомендации;
• СНиПы и пр.

Любое отклонение от обозначенных норм в любую сторону, позволяет получить представление об энергетической эффективности отопительной системы. Расчет параметра осуществляется по СНиП и другим действующим методикам.

Утепление стен позволяет сократить энергозатраты на отопление

Расчетно-нормативные показатели

Расчетные показатели можно получить по следующей формуле:

qзд= +  +n1*  + n2), где:

Надо сказать, что данная формула не единственная. Удельные отопительные характеристики зданий могут определяться по местным строительным нормам, а также определенным методикам саморегулируемых организаций и пр.

Данные тепловизионного обследования частного дома

Фактические данные

Расчет фактической теплохарактеристики осуществляется по следующей формуле

В данной формуле основу составляют фактические параметры:

Следует отметить, что данное уравнение отличается простотой, в результате чего его часто используют при расчетах. Однако, оно имеет серьезный недостаток, который влияет на точность получаемых расчетов. А именно – учитывает разницу температур в помещениях здания.

Чтобы получить своими руками более точные данные, можно применять расчеты с определением расхода тепла по:

• Показателям потерь тепла через различные строительные конструкции;
• Проектной документации.
• Укрупненным показателям.

Схема теплопотерь

Саморегулирующие организации обычно используют собственные методики.

В них учитываются следующие параметры:

• Архитектурные и планировочные данные;
• Год постройки дома;
• Поправочные коэффициенты температуры уличного воздуха в период отопительного сезона.

Кроме того, фактическая удельная отопительная характеристика жилых зданий должна определяться с учетом потерь тепла в трубопроводах, проходящих через «холодные» помещения, а также расходов на кондиционирование вентиляцию. Эти коэффициенты можно узнать в специальных таблиц СНиП.

Вот, пожалуй, и вся основная инструкция по определению удельного теплового параметра.

Вывод

Удельная отопительная характеристика зданий является важным параметром, который зависит от ряда факторов. Как мы выяснили, определить ее можно самостоятельно, что в дальнейшем позволит рассчитать энергозатраты на отопление в доме.

Из видео в этой статье можно почерпнуть некоторую дополнительную информацию по данной теме.

Удельная тепловая характеристика

При одинаковом строительном объеме удельная тепловая характеристика здания возрастает с увеличением общей площади ее наружных ограждений. Отсюда следует, что при одинаковом строительном объеме удельная тепловая характеристика будет уменьшаться по мере приближения внешней формы здания к форме куба, который, как известно, имеет наименьшую ( после шара) наружную поверхность.
 

Величина удельной тепловой характеристики является эксплуатационным показателем проектируемого здания — чем она выше, тем больше затраты на отопление. Поэтому исходя из экономически целесообразного уровня теплозащиты зданий следует не допускать увеличения удельных тепловых характеристик выше существующих норм.
 

Еще большее влияние на затраты по отоплению зданий оказал непрерывный рост их удельных тепловых характеристик, являющийся следствием увеличения удельного веса за-иолнений световых проемов в суммарной площади наружных ограждающих конструкций, а также уменьшения сопротивлений теплопередаче этих конструкций и другими причинами. Во многих случаях эксплуатационные затраты на отопление этих зданий становятся равными стоимости системы отопления всего через 1 5 — 2 года.
 

Величина удельной тепловой характеристики является эксплуатационным показателем проектируемого здания — чем она выше, тем больше затраты на отопление. Поэтому, исходя из экономически целесообразного уровня теплозащиты зданий, следует не допускать увеличения удельных тепловых характеристик выше существующих норм.
 

Существуют две методики определения издержек на отопление зданий. Если решают задачи, не связанные непосредственно с теплотехническими свойствами ограждающих конструкций здания ( например, объемно-планировочные решения, включая вопросы блокирования зданий; определение технической возможности снабжения теплотой, вырабатываемой в действующей котельной, дополнительных зданий и др.) или эти свойства к моменту расчетов еще не определены, то Сот рассчитывают, исходя из удельной тепловой характеристики здания дул, равной теплопотерям 1 м здания ( Вт) при разности температур внутреннего и наружного воздуха, равной 1 С.
 

Основная масса тепла и топлива расходуется в городском ( поселковом) хозяйстве на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий. Расход на эти нужды постоянно возрастает в связи с систематическим улучшением жилищных условий населения и развитием всех отраслей сферы обслуживания, следствием чего является увеличение удельной, на 1 жителя, отапливаемой кубатуры зданий различного назначения ( см. § 2 и прил. Существенное значение имеют и изменения удельных тепловых характеристик зданий.
 

При одинаковом строительном объеме удельная тепловая характеристика здания возрастает с увеличением общей площади ее наружных ограждений. Отсюда следует, что при одинаковом строительном объеме удельная тепловая характеристика будет уменьшаться по мере приближения внешней формы здания к форме куба, который, как известно, имеет наименьшую ( после шара) наружную поверхность.
 

Большое технико-экономическое значение имеет правильная оценка остекления здания. Необходимо учитывать, что с увеличением остекления наружных ограждений резко возрастает удельная тепловая характеристика здания, так как термическое сопротивление остекленных проемов почти в 3 раза меньше термического сопротивления наружной стены. В летние месяцы большое остекление является основной причиной перегрева помещений, что отрицательно сказывается на самочувствии человека и на его работоспособности.
 

Расчет теплопотерь ограждениями зданий не сложен, но требует много времени. Поэтому нередко, например для разработки проектных заданий и для определения тепловой мощности котельных, пользуются методом приближенного определения теплопотерь по удельным тепловым характеристикам зданий.
 

За внутреннюю температуру в формуле принимают такую, ко-которая характерна для большинства помещений здания. Эта величина показывает, насколько правильно запроектировано здание в теплотехническом отношении. Зависит она от принятых сопротивлений теплопередаче ограждений и, в частности, от площади остекления, а также объема и формы здания, причем с увеличением объема здания и уменьшением отношения его внешней поверхности к объему удельная тепловая характеристика уменьшается.
 

вычисления

Теория есть теория, но как на практике рассчитывается стоимость отопления загородного дома? Можно ли оценить смету расходов, не вдаваясь в глубины сложных теплотехнических формул?

Расход необходимого количества тепла

Инструкции для расчета предполагаемого количества необходимого тепла относительно просты. Ключевая фраза — приблизительное число: мы уделяем внимание точности, чтобы упростить вычисления, игнорируя многие факторы

• Базовое значение количества тепловой энергии составляет 40 Вт на кубический метр объема дома.
• 100 Вт на окно и 200 Вт на двери в наружных стенах добавляются к базовой мощности.

Затем полученное значение умножается на коэффициент, который определяется средней величиной потерь тепла по внешнему контуру здания. Для квартир в центре жилого дома принят фактор один: заметны только потери в фасаде. Три из четырех контурных стен квартиры граничат с теплыми комнатами.

Для угловых и оконечных квартир коэффициент 1,2-1,3 предполагается в зависимости от материала стены. Причины очевидны: две или даже три стены становятся внешними.

Наконец, в частном доме улица находится не только по периметру, но и снизу и сверху. В этом случае используется коэффициент 1,5.

В зоне холодного климата существуют особые требования к отоплению.

Рассчитаем, сколько тепла нужно коттеджу 10х10х3 метра в городе Комсомольске на Амуре, в Хабаровске.

Объем здания 10 * 10 * 3 = 300 м3.

Умножение громкости на 40 Вт / куб даст 300 * 40 = 12000 Вт.

Шесть окон и одна дверь 6 * 100 + 200 = 800 Вт. 1200 + 800 = 12800.

Частный дом Фактор 1.5. 12800 * 1,5 = 19200.

Хабаровский край. Нам нужно тепло в полтора раза: 19200 * 1,5 = 28800. В целом — на пике морозов нам нужен котел мощностью 30 киловатт.

Расчет затрат на отопление

Проще всего рассчитать потребление электроэнергии на отопление: при использовании электрокотла оно точно равно стоимости тепловой энергии. При непрерывном потреблении 30 киловатт в час мы потратим 30 * 4 рубля (примерная текущая цена киловатт-часа электроэнергии) = 120 рублей.

К счастью, реальность не так страшна: как показывает практика, средняя потребность в тепле составляет примерно половину от предполагаемой.

• Дрова — 0,4 кг / кВт / ч.   Ориентировочный показатель потребления дров в нашем случае будет равен 30/2 (номинальную мощность, как мы помним, можно разделить пополам) * 0,4 = 6 кг в час.
• Расход лигнита на киловатт тепла — 0,2 кг.   В нашем случае нормы расхода угля на отопление рассчитываются как 30/2 * 0,2 = 3 кг / час.

Лигнит является относительно недорогим источником тепла.

• Для дров — 3 рубля (стоимость килограмма) * 720 (часов в месяц) * 6 (почасовое потребление) = 12960 руб.
• Для угля — 2 рубля * 720 * 3 = 4320 рублей (читай другие).

Расчет радиатора отопления по площади

Зависит он от материала, из которого они изготовлены. Чаще всего сегодня используются биметаллические, алюминиевые, стальные, значительно реже чугунные радиаторы. Каждый из них имеет свой показатель теплоотдачи (тепловой мощности). Биметаллические радиаторы при расстоянии между осями в 500 мм, в среднем имеют 180 — 190 Вт. Радиаторы из алюминия имеют практически такие же показатели.

Теплоотдача описанных радиаторов рассчитывается на одну секцию. Радиаторы стальные пластинчатые являются неразборными. Поэтому их теплоотдача определяется исходя из размера всего устройства. Например, тепловая мощность двухрядного радиатора шириной 1 100 мм и высотой 200 мм будет 1 010 Вт, а панельного радиатора из стали шириной 500 мм, а высотой 220 мм составит 1 644 Вт.

В расчет радиатора отопления по площади входят следующие базовые параметры:

— высота потолков (стандартная – 2,7 м),

— тепловая мощность (на кв. м – 100 Вт),

— одна внешняя стена.

Эти расчеты показывают, что на каждые 10 кв. м необходимо 1 000 Вт тепловой мощности. Этот результат делится на тепловую отдачу одной секции. Ответом является необходимое количество секций радиатора.

Для южных районов нашей страны, так же как и для северных, разработаны понижающие и повышающие коэффициенты.

Инфильтрация воздуха или вентиляция зданий

Все здания в особенности жилые имеют свойство «дышать», то есть проветриваться различными способами. Это обусловлено созданием разряженного воздуха в помещениях за счет устройства вытяжных каналов в конструкциях дома либо дымоходов. Как известно, вентиляционные каналы создаются в зонах с повышенными выделениями загрязнений, таких как, кухни, ванные комнаты и санузлы.

То есть при правильном воздухообмене приточный воздух поступает в помещение через окно, вентиляционный клапан или приточную решетку и удаляется в кухнях и санузлах.

При расчете теплопотерь знания имеет принципиальное значение, какой способ вентиляции жилых помещений будет выбран:

• Устройство механической вентиляции с подогревом приточного воздуха.
• Инфильтрация — неорганизованный воздухообмен через неплотности в стенах, при открывании окон или при использовании заранее установленных воздушных клапанов в конструкции стен или оконных стеклопакетах.

В случае применения в жилом здании сбалансированной системы вентиляции (когда объем приточного воздуха больше или равен вытяжному, то есть исключаются любые прорывания холодного воздуха в жилые помещения) воздух, поступающий в жилые помещения, предварительно прогревается в вентиляционной установке. При этом мощность, необходимая для нагрева вентиляции, учитывается в расчете мощности котельного оборудования.

Расчет вентиляционной тепловой нагрузки производится по формуле:

Qвент= c*p*L*(t1-t2)

где, Q – количество тепла, необходимое для нагрева приточного воздуха, Вт;

с – теплоемкость воздуха, Дж/кг*град

p - плотность воздуха, кг/м3

L – расход приточного воздуха, м3/час

t1 и t2 – начальная и конечная температуры воздуха, град.

Если в жилых помещениях отсутствует организованный воздухообмен, то при расчете теплопотерь здания производится учет тепла, затрачиваемого системой отопления на нагрев инфильтрационного воздуха. При этом обогрев воздуха, поступающего в помещения осуществляется радиаторами систем отопления, то есть учитывается в их тепловой нагрузке.

Если в помещениях установлены герметичные стеклопакеты без встроенных воздушных клапанов, то потери тепла на нагрев воздуха, тем не менее учитываются. Это обусловлено тем, что в случае кратковременного проветривания, поступивший холодный воздух все равно требуется нагревать.

Для более комфортной вентиляции встраивается приточный стеновой клапан.

Учет количества инфильтрационной тепловой энергии производится по нескольким методикам, а в тепловом балансе здания в расчет принимается наибольшее из значений.

Например, количество тепла на нагрев воздуха, проникающего в помещения для компенсации естественной вытяжки, определяется по формуле:

Qинф=0,28*L*p*c*(tнар-tпом),

где, с – теплоемкость воздуха, Дж/кг*град

p - плотность воздуха, кг/м?

tнар – температура наружного воздуха, град,

tпом – расчетная температура помещения, град,

L – количество инфильтрационного воздуха, м?/час.

Количество воздуха, поступающего в зимний период в жилые помещения, как правило, обусловлено работой естественных вытяжных систем, поэтому в одном случае принимается равным объему вытягиваемого воздуха.

Количество вытяжки в жилых помещениях определяется согласно СНиП 41-01-2003 по нормативным показателям удаления воздуха от плит и санитарных приборов.

• От кухонной плиты – электрической 60 м?/час или газовой 90 м?/час;
• Из ванны и санузлов по 25 м?/час

Во втором случае данный показатель инфильтрации определяется исходя из санитарной нормы свежего наружного воздуха, который должен поступать в помещение для обеспечения оптимального и качественного состава воздушной среды в жилых помещениях. Этот показатель определяется по удельной характеристике: 3 м?/час на 1м? жилой площади.

За расчетное значение принимается наибольший расход воздуха и соответственно большее количество теплопотерь на инфильтрацию.