Расчет тепловых потерь тепловой сети excel - Word и Excel

Расчет нормативных потерь тепла через изоляцию

Online справка ZuluThermo «Расчет годовых нормируемых потерь через тепловую изоляцию»

Цель расчета – определение нормативных тепловых потерь через изоляцию трубопроводов.

Тепловые потери определяются суммарно за год с разбивкой по месяцам, по тепловой сети, источнику тепловой энергии и центральному тепловому пункту (ЦТП), а также владельцам (балансодержателям).

Расчет выполненяется с учетом поправочных коэффициентов на нормы тепловых потерь, результаты выполненных расчетов экспортируются в Microsoft Excel.

И в соответствии методикой и нормами плотности теплового потока указанными в Приказе №325 Министерства энергетики России, пособии KTM 204 244-94 для Украины и ТКП 642-2019, утвержденного постановлением Министерства энергетики Республики Беларусь

Смотрите также: ZuluGIS Online — просмотр и редактирование данных ГИС в браузере

Источник

TeploRotr ( на

www.janko.front.ru

)

Программа расчета теплопотерь (версия от 10.02.10 c доработкой и изменениями) через изоляцию трубопроводов с расчетом экономической (оптимальной) толщины последнего слоя изоляции. В том числе:

1. Надземная до 3-х слоев изоляции. Расчет времени замерзания теплоносителя при простое.

2. Подземная бесканальная многотрубная (многониточная) до 4-х тр-дов. Предусмотрена возможность построения и просмотра температурных полей грунта с определением температуры грунта в любой точке заявленого подземного участка. Размещение тр-дов в грунте произвольное может изменяться с помощь ввода координат пользователем.

3. Подземная в непроходных каналах до 4-х тр-дов.

4. Расчет потерь тепла по длине паропровода при надземной прокладке. Расчет обьема изоляции (без учета К(уплотн.)), трубопроводов, площади поверхности.

5. Расчет потерь тепла многослойными стенками. Калькулятор теплофизических свойств сухого воздуха.

6. Расчет потерь тепла паровыми спутниками трубопроводов. Калькулятор теплофизических свойств мазутопродуктов(коэф-нтов уравнения Вальтера) и потерь давления прямого участка мазутопровода.

7. Расчет одноходовых горизонтальных теплообменников «труба в труба» (пар-мазут, пар-вода, вода-вода.). Греющая среда подается только в межтрубное пространство.

8. Расчет теплоодачи горизонтального тр-да на компенсацию потерь тепла через изоляцию БАГВ.

9. Расчет потерь давления на составляющих элементах узлов учета тепловой енергии. Калькуляторы теплофизических свойств воды и КМС.

10. Раздел по оценке нерационального использования воды, сжатого воздуха, потерь тепла неизолированной арматурой, электроэнергии на перекачку воды гидравлически несовершенными трубами и другое….Несколько справочников по свойствам теплоизоляционных метериалов, огнеупоров, сталей (для себя).

11. Доработан калькулятор нагревания горизонтальным паропроводом воды в резервуаре (приямки моечных машин), расширен вывод расчетных величин необходимых при расчете экономической (оптимальной) толщины последнего слоя изоляции трубопровода, а также калькулятор ориентировочных теплопотерь цилиндрического подземного резервуара. Устранены некоторые очепятки.

12.По ряду расчетов предусмотрен вывод результатов в текстовый файл. Ряд значений промежуточных параметров расчетов, пояснений, ссылок на формулы и составляющих результатов расчетов можно посмотреть в режиме «всплывающей подсказки» подводя курсор к соответствующим ячейкам . Перечень используемой литературы и ссылки на формулы есть в самой программе.

P.S. Сделано «для себя». Язык интерфейса: украинский.

Источник

Расчет в Excel теплопотерь через пол и стены, примыкающие к грунту по общепринятой зональной методике В.Д. Мачинского.

Температура грунта под зданием зависит в первую очередь от теплопроводности и теплоемкости самого грунта и от температуры окружающего воздуха в данной местности в течение года. Так как температура наружного воздуха существенно различается в разных климатических зонах, то и грунт имеет разную температуру в разные периоды года на разных глубинах в различных районах.

Для упрощения решения сложной задачи определения теплопотерь через пол и стены подвала в грунт вот уже более 80 лет успешно применяется методика разбиения площади ограждающих конструкций на 4 зоны.

Каждая из четырех зон имеет свое фиксированное сопротивление теплопередаче в м2·°С/Вт:

R₁=2,1 R₂=4,3 R₃=8,6 R₄=14,2

Зона 1 представляет собой полосу на полу (при отсутствии заглубления грунта под строением) шириной 2 метра, отмеренную от внутренней поверхности наружных стен вдоль всего периметра или (в случае наличия подпола или подвала) полосу той же шириной, отмеренную вниз по внутренним поверхностям наружных стен от кромки грунта.

Зоны 2 и 3 имеют также ширину 2 метра и располагаются за зоной 1 ближе к центру здания.

Зона 4 занимает всю оставшуюся центральную площадь.

На рисунке, представленном чуть ниже зона 1 расположена полностью на стенах подвала, зона 2 – частично на стенах и частично на полу, зоны 3 и 4 полностью находятся на полу подвала.

Если здание узкое, то зон 4 и 3 (а иногда и 2) может просто не быть.

Площадь пола зоны 1 в углах учитывается при расчете дважды!

Если вся зона 1 располагается на вертикальных стенах, то площадь считается по факту без всяких добавок.

Если часть зоны 1 находится на стенах, а часть на полу, то только угловые части пола учитываются дважды.

Если вся зона 1 располагается на полу, то посчитанную площадь следует при расчете увеличить на 2×2х4=16 м2 (для дома прямоугольного в плане, т.е. с четырьмя углами).

Если заглубления строения в грунт нет, то это значит, что H=0.

Ниже представлен скриншот программы расчета в Excel теплопотерь через пол и заглубленные стены для прямоугольных в плане зданий.

Площади зон F₁, F₂, F₃, F₄ вычисляются по правилам обычной геометрии. Задача громоздкая, требует часто рисования эскиза. Программа существенно облегчает решение этой задачи.

Общие потери тепла в окружающий грунт определяются по формуле в КВт:

Q_Σ=((F₁+F_1у)/R₁+F₂/R₂+F₃/R₃+F₄/R₄)*(t_вр—t_нр)/1000

Пользователю необходимо лишь заполнить в таблице Excel значениями первые 5 строчек и считать внизу результат.

Для определения тепловых потерь в грунт помещений площади зон придется считать вручную и затем подставлять в вышеприведенную формулу.

На следующем скриншоте показан в качестве примера расчет в Excel теплопотерь через пол и заглубленные стены для правого нижнего (по рисунку) помещения подвала.

Сумма потерь тепла в грунт каждым помещением равна общим тепловым потерям в грунт всего здания!

На рисунке ниже показаны упрощенные схемы типовых конструкций полов и стен.

Пол и стены считаются неутепленными, если коэффициенты теплопроводности материалов (λ_i), из которых они состоят, больше 1,2 Вт/(м·°С).

Если пол и/или стены утеплены, то есть содержат в составе слои с λ<1,2 Вт/(м·°С), то сопротивление рассчитывают для каждой зоны отдельно по формуле:

R_утепл_i=R_{неутепл}_i+Σ(δ_j/λ_j)

Здесь δ_j – толщина слоя утеплителя в метрах.

Для полов на лагах сопротивление теплопередаче вычисляют также для каждой зоны, но по другой формуле:

R_{на лагах}_i=1,18*(R_{неутепл}_i+Σ(δ_j/λ_j))

2 Определение нормируемых эксплуатационныхтепловых потерь

Эксплуатационные
тепловые потери в водяных ТС состоят из двух видов потерь — через
теплоизоляционные конструкции и с утечками сетевой воды.

2.2.1
Определение нормируемых эксплуатационных тепловых потерь через
теплоизоляционные конструкции осуществляется для ТС на балансе энергоснабжающей
организации в виде часовых (при среднегодовых условиях работы ТС) [МВт
(Гкал/ч)] и среднемесячных [МВт (Гкал/ч)] тепловых потерь по участкам ТС (см.
п. 3.1.6 РД
153-34.0-20.523-98 [5, ч. II]) в соответствии с материальной характеристикой (см.
таблицу А.3 настоящих
Рекомендаций), а также месячных и годовых потерь [ГДж (Гкал)] в целом по ТС на
балансе:

— тепловые
потери через изоляцию определяются раздельно по видам прокладки (подземная и
надземная) вследствие различных алгоритмов их зависимости от температур сетевой
воды и окружающей среды (грунта или воздуха) (см. пп. 3.1.6 и 3.1.8 РД
153-34.0-20.523-98 [5, ч. II]);

— нормируемые
часовые среднегодовые потери по участкам ТС в общем виде определяются формулой
(1) РД
153-34.0-20.523-98 [5, ч. II]

= q_нKLβ

Значения
удельных (на 1 м длины) часовых тепловых потерь q_н, Вт/м [ккал/(м × ч)],
по видам прокладки определяются по нормам [1] и [2] в зависимости от срока
ввода ТС в эксплуатацию (см. п. 3.1.7 и
таблицы П1.1 — П1.5 РД
153-34.0-20.523-98 [5, ч. II]):

— к удельным
тепловым потерям вводятся поправочные коэффициенты К, полученные на основании
результатов испытаний или расчета согласно положениям п. 3.1.11 РД
153-34.0-20.523-98 [5, ч. II], и β — на
дополнительные потери тепла арматурой, компенсаторами, опорами (см. п. 3.1.6 РД
153-34.0-20.523-98 [5, ч. II]);

— нормируемые
часовые тепловые потери при среднегодовых условиях работы в целом по ТС на
балансе энергопредприятия определяются путем суммирования часовых среднегодовых
потерь по участкам (по видам прокладки);

— нормируемые
часовые среднемесячные [МВт (Гкал/ч)] и месячные [ГДж (Гкал)]
тепловые потери по видам прокладки определяются путем пересчета часовых
среднегодовых тепловых потерь на среднемесячные температурные условия работы ТС
(см. таблицу А.2 настоящих
Рекомендаций) и число часов работы в данном месяце;

— составляющая
ЭХ по тепловым потерям через изоляцию строится в виде графика часовых
среднемесячных [МВт (Гкал/ч)] (см. рисунок Б.3 настоящих Рекомендаций) и месячных [ГДж (Гкал)]
тепловых потерь в разрезе года раздельно по видам прокладки для тепловой сети
на балансе энергоснабжающей организации.

2.2.2
Определение нормируемых эксплуатационных тепловых потерь с потерями сетевой
воды в настоящих Рекомендациях в соответствии с РД
153-34.0-20.523-98 [5, ч. II] осуществляется только для потерь с нормируемой утечкой в виде
годовых тепловых потерь [ГДж (Гкал)] по
формуле (36) РД
153-34.0-20.523-98 [5, ч. II] (см. рисунок
данных Рекомендаций):

При этом:

— нормируемая
среднегодовая утечка сетевой воды а [м3/(ч × м3)]
принимается по РД
34.20.501-95 [4] в размере 0,25 % среднегодового объема (емкости) ТС и
систем теплопотребления;

— среднегодовой
объем сетевой воды Vср.г (м3)
определяется исходя из объема ТС и систем теплопотребления в отопительном и
летнем периодах работы СЦТ и соответствующего числа часов работы n;

— расчет
производится в целом для ТС и подключенных систем теплопотребления на балансе
энергоснабжающей организации;

— определяются
нормируемые эксплуатационные месячные тепловые потери с утечкой сетевой воды . [ГДж (Гкал)] исходя из сезонных потерь и соответствующих
средних температур сетевой и холодной воды и числа часов работы;

— составляющая
ЭХ по потерям тепла с потерями сетевой воды строится в виде графика месячных
тепловых потерь ТС на балансе энергоснабжающей организации.

2.2.3
Энергетическая характеристика водяных ТС по показателю «тепловые потери»
определяется путем суммирования нормируемых месячных значений тепловых потерь
через тепловую изоляцию с потерями сетевой воды, а также их годовых значений.

Для оценки доли
тепловых потерь от количества переданной тепловой энергии могут быть определены
их относительные значения по месяцам и в целом за год работы ТС.

1 Исходные данные

2.1.1 Источником
теплоснабжения является ТЭЦ в составе АО-энерго, входящего в РАО «ЕЭС России».

На балансе
АО-энерго находятся магистральные и часть распределительных водяных ТС,
основная часть распределительных и квартальные сети эксплуатируются
муниципальным предприятием; ТС на промпредприятия, составляющие незначительную
долю всех ТС, находятся на балансе промпредприятий.

Присоединенная
тепловая нагрузка по договорам составляет 1258 Гкал/ч; в том числе
коммунально-бытовая 1093 и промышленная 165 Ткал/ч; отопительно-вентиляционная
тепловая нагрузка составляет 955 Гкал/ч, максимальная нагрузка на горячее
водоснабжение (по закрытой схеме) — 303 Гкал/ч; отопительно-вентиляционная
нагрузка коммунально-бытового сектора — 790 Гкал/ч, в том числе отопительная —
650 и вентиляционная — 140 Гкал/ч.

Утвержденный
АО-энерго температурный график отпуска тепла (рисунок Б.1 настоящих Рекомендаций) — повышенный, расчетными
температурами воды 150/70 °С при расчетной температуре наружного воздуха t_н.р = -30 °С, со срезкой 135 °С, спрямлением для горячего
водоснабжения (ГВС) 75 °С.

2.1.2 Тепловая
сеть двухтрубная тупиковая; ТС выполнены в основном подземной канальной и
надземной на низких опорах прокладкой, другие виды прокладки (бесканальная, в
проходных каналах и т.п.) занимают незначительный объем (по материальной
характеристике). Тепловая изоляция выполнена из минераловатных изделий.

Продолжительность
отопительного периода 5808 ч, летнего — 2448, ремонтного — 504 ч.

2.1.3
Материальная характеристика ТС на балансе АО-энерго по участкам представлена в
таблице А.1 настоящих
Рекомендаций.

2.1.4
Среднемесячные и среднегодовые значения температуры наружного воздуха и грунта
(на средней глубине залегания трубопроводов) по данным местной
метеорологической станции или климатических справочников, усредненным за
последние 5 лет, приведены в таблице А.2
настоящих Рекомендаций.

2.1.5
Среднемесячные значения температуры сетевой воды в подающем и обратном
трубопроводах по утвержденному температурному графику отпуска тепла при
среднемесячных значениях температуры наружного воздуха и среднегодовые значения
температуры сетевой воды приведены в таблице А.2 настоящих Рекомендаций.

2.1.6 Результаты
испытаний по определению тепловых потерь в виде поправочных коэффициентов к
удельным тепловым потерям по нормам проектирования составляют: в среднем по
надземной прокладке — 0,91; по подземной — 0,87. Испытания проводились в 1997
г. в соответствии с РД
34.09.255-97 [6].

Испытаниям
подвергались участки магистрали № 1 ТЭЦ ÷ ТК-1 и TK-1 ÷ TK-2 надземной прокладки с наружными
диаметрами 920 и 720 мм протяженностью соответственно 1092 и 671 м и участки
магистрали № 2 TK-1 ÷ TK-4 и ТК-4 ÷ ТК-6 подземной
канальной прокладки с наружными диаметрами 920 и 720 мм протяженностью
соответственно 88 и 4108 м. Материальная характеристика испытанных сетей
составляет 38 % всей материальной характеристики ТС на балансе АО-энерго.

2.1.7 Ожидаемый
(планируемый) отпуск тепловой энергии, определяемый планово-экономическими
службами энергоснабжающей организации по месяцам и за год, приведен в таблице настоящих Рекомендаций (без учета
количества тепла на промпредприятия).

Классификация систем теплоснабжения

Существует классификация систем теплоснабжения по различным признакам:

По мощности — различаются по дальности транспортировки тепла и количеству потребителей. Местные системы теплоснабжения находятся в одном или соседних помещениях. Нагрев и передача тепла воздуху объединены в одно устройство и располагаются в печи. В централизованных системах один источник обеспечивает обогрев нескольких помещений.
По источнику тепла. Выделяют районное теплоснабжение и теплофикацию. В первом случае источником отопления является котельная, а при теплофикации тепло обеспечивает ТЭЦ.
По виду теплоносителя выделяют водяные и паровые системы.

Теплоноситель, нагреваясь в котельной или ТЭЦ, переносит теплоту к приборам отопления и водоснабжения в зданиях и жилых домах.
Водяные тепловые системы бывают одно- и двухтрубными, реже — многотрубными. В многоквартирных домах наиболее часто применяют двухтрубную систему, когда по одной трубе горячая вода поступает в помещения, а по другой трубе, отдав температуру, возвращается к ТЭЦ или котельной. Подразделяют открытые и закрытые водяные системы. При открытом типе теплоснабжения горячую воду потребители получают из подающей сети. Если вода используется в полном объеме, применяют однотрубную систему. При закрытом водоснабжении теплоноситель возвращается к источнику тепла.

Системы централизованного теплоснабжения должны соответствовать следующим требованиям:

санитарно-гигиеническим — теплоноситель не оказывает неблагоприятного воздействия на условия помещений, обеспечивая среднюю температуру приборов нагрева в районе 70-80 градусов;
технико-экономическим — пропорциональное соотношение цены трубопровода к расходу топлива для обогрева;
эксплуатационным — наличие постоянного доступа для обеспечения регулировки уровня тепла в зависимости от температуры окружающей среды и времени года.

Прокладывают теплосети над и под землей, учитывая особенности местности, технические условия, температурные режимы эксплуатации, бюджет проекта.

Важно знать! Если на планируемой для застройки территории много грунтовых и поверхностных вод, оврагов, железных дорог или подземных сооружений, то прокладывают надземные трубопроводы. Их часто используют при строительстве тепловых сетей на промышленных предприятиях

Для жилых районов в основном применяют подземные схемы теплопроводов. Преимущество надземных трубопроводов состоит в ремонтопригодности и долговечности.

Выбирая территорию для прокладки теплопровода, нужно учитывать безопасность, а также предусмотреть возможность быстрого доступа к сети в случае аварии или ремонта. С целью обеспечения надежности, сети теплоснабжения не прокладывают в общих каналах с газопроводами, трубами, проводящими кислород или сжатый воздух, в которых давление превышает 1,6 МПа.

Расчёт температуры грунта на заданной глубине

Часто при проектировании раздела «Энергоэффективность» для моделирования температурных полей и для других расчётов необходимо узнать температуру грунта на заданной глубине.

Температуру грунта на глубине измеряют с помощью вытяжных почвенно- глубинных термометров. Это плановые исследования, которые регулярно проводят метеорологические станции. Данные исследований служат основой для климатических атласов и нормативной документации.

Для получения температуры грунта на заданной глубине можно попробовать, например, два простых способа. Оба способа заключаются в использовании справочной литературы:

Для приближённого определения температуры можно использовать документ ЦПИ-22. «Переходы железных дорог трубопроводами». Здесь в рамках методики теплотехнического расчёта трубопроводов приводится таблица 1, где для определённых климатических районов приводятся величины температур грунта в зависимости от глубины измерения. Эту таблицу я привожу здесь ниже.

Таблица 1

Таблица температур грунта на различных глубинах из источника «в помощь работнику газовой промышленности» еще времён СССР

Нормативные глубины промерзания для некоторых городов:

Глубина промерзания грунта зависит от типа грунта:

Можно конечно попробовать рассчитать температуру грунта, например, по методике, изложенной в книге С.Н.Шорин «Теплопередача» М.1952. На стр.115. Но такой расчёт весьма сложный и не всегда оправдан.

Я думаю, что самый простой вариант, это воспользоваться вышеуказанными справочными данными, а затем интерполировать.

Самый надёжный вариант для точных расчётов с использованием температур грунта — воспользоваться данными метеорологических служб. На базе метеорологических служб работают некоторые онлайн справочники. Например, http://www.atlas-yakutia.ru/.

Здесь достаточно выбрать населённый пункт, тип грунта и можно получить температурную карту грунта или её данные в табличной форме. В принципе, удобно, но похоже этот ресурс платный.

Если Вы знаете ещё способы определения температуры грунта на заданной глубине, то, пожалуйста, пишите комментарии.

P. S. 25.02.2016

Почти через год после написания статьи удалось разобраться с вопросами, озвученными чуть выше.

Во-первых, программа расчета теплопотерь в Excel по методике А.Г. Сотникова считает все правильно — точно по формулам А.И. Пеховича!

Во-вторых, внесшая сумятицу в мои рассуждения формула (3) из статьи А.Г. Сотникова не должна выглядеть так:

R₂₇=δ_усл/(2*λ_гр)=К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

В статье А.Г. Сотникова — не верная запись! Но далее график построен, и пример рассчитан по правильным формулам!!!

Так должно быть согласно А.И. Пеховичу (стр 110, дополнительная задача к п.27):

R₂₇=δ_усл/λ_гр=1/(2*λ_гр)*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Отсюда:

δ_усл=R₂₇*λ_гр=(½)*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Другие статьи автора блога

На главную

Введите Ваш e-mail:

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

4 Определение нормируемых эксплуатационныхтепловых потерь с потерями сетевой воды

2.4.1
Нормируемые эксплуатационные тепловые потери с потерями сетевой воды
определяются в целом по системе теплоснабжения, т.е. с учетом внутреннего
объема трубопроводов ТС, находящихся как на балансе энергоснабжающей
организации, так и на балансе других организаций, а также объема систем
теплопотребления, с выделением тепловых потерь с потерями сетевой воды в ТС на
балансе энергоснабжающей организации.

Объем ТС на
балансе энергоснабжающей организации в составе АО-энерго составляет (см.
таблицу А.1 настоящих
Рекомендаций)

V_т.с = 11974 м3.

Объем ТС на
балансе других, в основном муниципальных, организаций составляет (по
эксплуатационным данным)

V_г.т.с = 10875 м3.

Объем систем
теплопотребления составляет (по эксплуатационным данным)

V_с.т.п = 14858 м3.

Суммарные объемы
сетевой воды составляют по сезонам:

— отопительный
сезон:

V_от = V_т.с + V_г.т.с + V_с.т.п = 11974 + 10875
+ 14858 = 37707 м3;

— летний сезон
(ремонтный период учтен в числе часов работы ТС в летнем сезоне при определении
Vср.г):

V_л = V_т.с + V_г.т.с = 11974 + 10875 = 22849 м3.

Среднегодовой
объем сетевой воды в трубопроводах ТС и системах теплопотребления Vср.г определяется
по формуле (37) РД
153-34.0-20.523-98 [5, ч. II]:

В том числе в ТС
на балансе энергоснабжающей организации

2.4.2
Нормируемые эксплуатационные годовые тепловые потери с нормируемой утечкой
сетевой воды [ГДж (Гкал)]
определялись по формуле (36) РД
153-34.0-20.523-98 [5, ч. II]:

где ρср.г — среднегодовая
плотность воды, кг/м3; определяется при температуре , °С;

с — удельная
теплоемкость сетевой воды; принимается равной 4,1868 кДж/(кг
× °С)
или 1 ккал/(кг × °С).

Среднегодовая
температура холодной воды, поступающей на источник тепловой энергии для
последующей обработки с целью подпитки ТС, (°С) определяется по
формуле (38) РД
153-34.0-20.523-98 [5, ч. II]:

Температура
холодной воды в отопительный период принимается = 5 °С; в летний
период = 15 °С.

Годовые потери
тепла всего по системе
теплоснабжения составляют

или

= 38552 Гкал,

в том числе в ТС
на балансе энергоснабжающей организации

или

= 13872 Гкал.

2.4.3 Нормируемые
эксплуатационные тепловые потери с нормируемой утечкой сетевой воды по сезонам
работы ТС — отопительному и летнему [ГДж (Гкал)]
определяются по формулам (39) и (40) РД
153-34.0-20.523-98 [5, ч. II]:

— для
отопительного сезона

или

= 30709 Гкал,

в том числе в ТС
на балансе энергоснабжающей организации

или

= 9759 Гкал;

— для летнего
сезона

или

= 7843 Гкал,

в том числе в ТС
на балансе энергоснабжающей организации

или

= 4113 Гкал.

2.4.4
Нормируемые эксплуатационные тепловые потери с утечкой сетевой воды по месяцам
в отопительном и летнем [ГДж (Гкал)] сезонах
определялись по формулам (41) и (42) РД
153-34.0-20.523-98 [5, ч. II]:

— для
отопительного сезона (января)

или

= 4558 Гкал,

в том числе в ТС
на балансе энергоснабжающей организации

или

=
1448 Гкал.

Аналогично
определяются тепловые потери по другим месяцам, например для летнего сезона
(июня):

или

= 1768 Гкал,

в том числе в ТС
на балансе энергоснабжающей организации

или

= 927 Гкал.

Аналогично
определяются тепловые потери по другим месяцам, результаты приведены в таблице А.4 настоящих Рекомендаций.

2.4.5 По
результатам расчета строятся графики (см. рисунок Б.4 настоящих Рекомендаций) месячных и годовых тепловых потерь с
утечкой сетевой воды по системе теплоснабжения в целом и на балансе
энергоснабжающей организации.

В таблице приведены значения потерь тепла в
процентах к планируемому количеству транспортируемой тепловой энергии.
Невысокие значения отношения потерь тепла к его отпуску объясняется небольшой
долей ТС (по материальной характеристике) на балансе энергоснабжающей
организации по сравнению со всеми сетями в системе теплоснабжения.

Замечания и выводы.

Теплопотери здания через пол и стены в грунт, полученные по двум различным методикам существенно разнятся. По алгоритму А.Г. Сотникова значение Q_Σ=16,146 КВт, что почти в 5 раз больше, чем значение по общепринятому «зональному» алгоритму — Q_Σ=3,353 КВт!

Дело в том, что приведенное термическое сопротивление грунта между заглубленными стенами и наружным воздухом R₂₇=0,122 м2·°С/Вт явно мало и навряд ли соответствует действительности. А это значит, что условная толщина грунта δ_усл определяется не совсем корректно!

К тому же «голый» железобетон стен, выбранный мной в примере — это тоже совсем нереальный для нашего времени вариант.

Внимательный читатель статьи А.Г. Сотникова найдет целый ряд ошибок, скорее не авторских, а возникших при наборе текста. То в формуле (3) появляется множитель 2 у λ, то в дальнейшем исчезает. В примере при расчете R₁₇нет после единицы знака деления. В том же примере при расчете потерь тепла через стены подземной части здания площадь зачем-то делится на 2 в формуле, но потом не делится при записи значений… Что это за неутепленные стены и пол в примере с R_ст=R_пл=2 м2·°С/Вт? Их толщина должна быть в таком случае минимум 2,4 м! А если стены и пол утепленные, то, вроде, некорректно сравнивать эти теплопотери с вариантом расчета по зонам для неутепленного пола.

Но самый главный вопрос автору (или редакции журнала) касается формулы (3) и графика:

R₂₇=δ_усл/(2*λ_гр)=К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Насчет вопроса, относительно присутствия множителя 2 у λ_гр было уже сказано выше.

Я поделил полные эллиптические интегралы друг на друга. В итоге получилось, что на графике в статье показана функция при λ_гр=1:

δ_усл= (½)*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Но математически правильно должно быть:

δ_усл= 2*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

или, если множитель 2 у λ_гр не нужен:

δ_усл= 1*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Это означает, что график для определения δ_услвыдает ошибочные заниженные в 2 или в 4 раза значения…

Выходит пока всем ничего другого не остается, как продолжать не то «считать», не то «определять» теплопотери через пол и стены в грунт по зонам? Другого достойного метода за 80 лет не придумали. Или придумали, но не доработали?!

Предлагаю читателям блога протестировать оба варианта расчетов в реальных проектах и результаты представить в комментариях для сравнения и анализа.

Все, что сказано в последней части этой статьи, является исключительно мнением автора и не претендует на истину в последней инстанции. Буду рад выслушать в комментариях мнение специалистов по этой теме. Хотелось бы разобраться до конца с алгоритмом А.Г. Сотникова, ведь он реально имеет более строгое теплофизическое обоснование, чем общепринятая методика.

Прошу уважающих труд автора скачивать файл с программами расчетов после подписки на анонсы статей!

Ссылка на скачивание файла:

(xls 80,5KB)

Источник

Расчет теплопотерь

Расшифровка расчетов по формулам с примерами расчета. Будет видео и расчет в Excel.

В этой статье я в деталях расскажу, как сделать расчет теплопотерь дома для жилого здания по государственным стандартам в России. Учтите, что здание должно быть утеплено согласно СП 50.13330.2012 (бывший СНиП 23-02-2003 ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ).

Найдем максимальные теплопотери здания для того, чтобы подобрать котел необходимой мощности.

Найдем теплопотери отдельного помещения.

Рассмотрим для примера место проживания: Свердловская область, город Екатеринбург.

Теплопотери дома:

1. Ограждения: Стены, пол, крыша, окна. 2. Вентиляция = инфильтрация. 3. Другие тепловые притоки, которые учитываются в редких случаях: Например, оборудование, которое выделяет тепло, человек выделяет своим телом около 100 Вт в час и другое.

Пример таблицы в Excel: Скачать файл Excel!

Подробнее о видеокурсе: Видеокурс: Расчет теплопотерь дома

Наружная температура воздуха

Расчетную температуру наружного воздуха следует принимать по средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 согласно СНиП 23-01.

Показатель обеспеченности 0,92 означает коэффициент вероятности. То есть указанная температура в СНиП 23-01 рассчитана до 92%, а остальные 8% означают экстремальные температуры, которые не стоит брать в расчет. В природе существуют экстремально низкие температуры воздуха, которые происходят редко(раз в 100 лет), поэтому не следует рассчитывать теплопотери здания на экстремально низкие температуры, это приведет к удорожанию материалов на утепление здания и экономический показатель будет снижен. Попросту деньги, потраченные на утепляющий материал будут долго себя окупать.

Значения в СНиП 23-01 были вычислены наиболее холодные температуры в году, в период с 1925 по 1980 года, и за расчет берется только обеспеченность в 92%. Подробный расчет об этом написан в справочном пособии Е. Г. Малявина Теплопотери здания в пункте 1.2.

Поскольку по статистике в России стены массивные (кирпичные, бетонные и тому подобное) они имеют большую тепловую инерцию. В следствии этого, температура в помещении остывает не быстро. И было принято решение, что наиболее холодную температуру правильнее находить среднюю за 5 суток.

Если у Вас легкие стены типа (дерева или просто ваты или пенопласта покрытой жестким ребром дерева), то выбирать нужно расчетную наружную наиболее холодную температуру в сутках. То есть Температуру воздуха наиболее холодных суток.

Температура наиболее холодной пятидневки находится в СНиП 23-01-99 Строительная климатология

Свежие данные по температурам находятся в СП 131.13330.2018

Если Вы хотите найти ваш город на карте и узнать температуру, то воспользуйтесь картой тут: map.teploov.ru

Выбираем из таблицы -35 градусов Цельсия

Температура воздуха в помещении

Температура помещений определяется согласно: ГОСТ 30494-2011, САНПИН 2.1.2.2645-10

В СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» в П 5.1 написано, что выбирать температуру по минимальному значению оптимальной температуры. То есть для расчета жилой комнаты следует принять температуру 20 градусов в холодный период года.

Свежие правила указаны в СП 60.13330.2016

Холодный период года – это время когда среднесуточная температура воздуха на улице +10 и ниже градусов Цельсия.

Теплый период года выше +10 градусов.

Среднесуточная температура воздуха на улице определяется по формуле

Где n – количество снимаемых показаний температуры. Если показания температуры снимать каждый час, то показаний должно быть 24. Если каждые два часа, то показаний должно быть 12. То есть нельзя заходить на следующий час следующих суток, будет искажение результата.

Т1,т2,т3 –конкретное показание температуры в определенный час времени. Т1 в первый час времени. Т2 во второй час времени и т.д.

Вы можете снимать показания каждый час или каждые 2-3 часа. Точность будет выше, если снимать каждый час.

Влажность воздуха. Необходимо для расчета термического сопротивления ограждающих стенок.

Определить зону из трех категорий:

1 – Влажный

2 – Нормальный

3 – Сухой или мокрый

Карта зон влажности:

Карта зон влажности указан в СНиП 23-01-99 Строительная климатология. Вы можете попытаться найти зону влажности визуально, а можете воспользоваться онлайн сервисом, в котором введете ваш город, и он вам скажет зону влажности тут: map.teploov.ru

Например, в городе Екатеринбурге зона 3 – сухая. В Москве 2 — нормальная.

Инфильтрация = Вентиляция воздуха

Вентиляция = инфильтрация. Теплопотери на вентиляцию одно и тоже, что теплопотери на инфильтрацию. Кто-то выражается термином инфильтрация, а кто-то просто называет вентиляцией. Два разных термина характеризуют количество поступаемого воздуха в помещение, но отличие между инфильтрацией и вентиляцией следующее:

Инфильтрация — это процесс проникновения воздуха в помещение через наружное ограждение. То есть наружный воздух с улицы, проникающий через окна и двери или другие щели в стенах.

Вентиляция – это специально организованная система для проникновения воздуха в помещение. Вентиляция может быть естественной или механической(с помощью вентиляторов).

Инфильтрация это по СНиП — процесс проникновения воздуха в помещение, а обратное явление называют эксфильтрацией.

Для расчета вентиляции необходимо знать, сколько воздуха будет поступать в помещение. Для каждого типа помещения необходимо найти расход воздуха поступаемого в помещение.

Вентиляция для жилых зданий (Жилые коттеджи и многоквартирные дома)

В СП 54.13330.2016 (бывший СНиП 31-01-2003 ЗДАНИЯ ЖИЛЫЕ МНОГОКВАРТИРНЫЕ ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ) на стр.33 в пункте 9.2 написано:

Расчетные параметры воздуха в помещениях многоквартирного здания следует принимать по СП 60.13330 (бывший СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) и с учетом ГОСТ 30494. Кратность воздухообмена в помещениях в режиме обслуживания следует принимать в соответствии с таблицей 9.1.

Расход воздуха в многоквартирных домах. Таблица.

Расход воздуха для жилых одноквартирных зданий (для частных домов) указан в СП 55.13330.2016 (бывший СНиП 31-02-2001 «ЗДАНИЯ ЖИЛЫЕ ОДНОКВАРТИРНЫЕ»)

Расчет вентиляции для других типов помещений вы найдете в специальных документах:

СНиП 31-02-2001 «ЗДАНИЯ ЖИЛЫЕ ОДНОКВАРТИРНЫЕ» Свежая версия СП 55.13330.2016

СНиП 31-06-2009 «Общественные здания и сооружения»; Cвежая версия СП 118.13330.2012*

СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные»; Cвежая версия СП 54.13330.2016

СНиП 31-03-2001 «Производственные здания»; Свежая версия СП 56.13330.2011

СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха». Свежая версия СП 60.13330.2016

Количество инфильтрующегося воздуха может быть указано в точных значениях расхода воздуха в м³/час или кратности воздухообмена (ч^-1).

Кратность (ч^-1) – это единица количество объема помещения. То есть если кратность равна 1,0 то объем протекающего воздуха будет равным объему помещения. Объем помещения будет равен площади помноженное на высоту помещения(от пола до потолка). Например, если площадь пола равна 10 кв.м, а высота от пола до потолка 2,5 метра, то объем помещения будет равен: 10 х 2,5 = 25 м3. Расход воздуха будет равен 25м3/час. Если кратность равна 0,5 то расход будет равен: 25 м3 х 0,5 = 12,5 м3/час.

Для спальной комнаты кратность будет равна единице, тогда расход воздуха в этой комнате будет равен объему помещения. То есть комната размерами 10м2 х 2,5(высота) = 25 м3/час.

Для кабинета кратность будет равна 0,5, тогда расход воздуха в этой комнате будет равен объему помещения помноженный на 0,5. То есть кабинет размерами (5м х 4м) х 2,5м(высота) х 0,5 = 25 м3/час.

Учтите, что расчетный расход может отличаться от практических расходов из-за воздушного сопротивления воздухопроводов. Бывает, что воздухопровод установлен в ванной, туалете и кухне. То есть воздух прибывает в помещение через окна, форточки и другие специальные приточки, а уходит через вентиляционные воздухопроводы кухонь и ванных комнат.

Теплопотери на инфильтрацию рассчитываются, если этот воздух поступает в помещение не нагретый какими либо приборами. То есть воздух поступаемый с улицы.

В СП 60.13330.2016 в приложение И в таблице И.1 Указаны минимальные значения расхода воздуха:

Приточный воздух может поступать из жилых помещений

Это значит, что воздух, зашедший через окно в жилую комнату, потом перетекает в кухню и там уходит в вентиляционный канал.

То есть для расчета общего расхода всей квартиры или дома нужно учесть то, что один и тот же воздух может быть использован повторно для ванной комнаты. Между суммами расходов притока и вытяжки выбираем наибольшее значение расхода для расчета тепловых потерь на инфильтрацию. То есть для расчета тепловых потерь на нагрев воздуха выбираем наибольшее значение из сумм расходов притока или вытяжки.

Расход воздуха в помещениях общественных зданий. Таблица

Расчет расхода воздуха в помещениях

В СП 60.13330.2016 в приложение Ж указаны формулы расчета воздуха для расчета по нормам из таблицы:

Формула расчета расхода теплоты на инфильтрацию указана в СНиП 2.04.05-91* ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ, приложение 10. Измененный СНиП 41-01-2003. И свежая версия СП 60.13330.2016

Имхо… Считаю коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях для окон относится к старым деревянным двухрамочным окнам, где расстояние между стеклами 10-20 см. Соответственно воздух попадая через форточку перемешивается с воздухом находящимся между стеклами. Получается некая рекуперация. Воздух приходящий с улицы нагревается тепловым притоком с помещения. По поводу стен, имеется ввиду, что стены якобы тоже пропускают воздух, и воздух проходя сквозь толщу стены успевает нагреваться на определенное значение. Поэтому воздух поступает в помещение немного нагретый на величину коэффициента 0,7 – 1,0 вызванный встречным тепловым потоком. Тепловой поток, это не только воздух, но и поток вызванный теплопроводностью стенок, а также поток вызванный тепловыми лучами.

Имхо… По моему мнению этот коэффициент учета влияния встречного теплового потока должен быть равным единице или его вообще исключить из расчета. Потому что на сегодняшний день стены имеют хорошую пароизоляцию. И окна тоже не обладают процессами перемешивания воздуха. Разве что воздух, поднимаясь вверх от стенок стекла, успел нагреться на незначительное значение.

Для расчета поступаемого воздуха в помещение можно использовать два способа:

1. Точное указание поступаемого воздуха в помещение. 2. Расчет воздуха через окна и двери из-за разности давлений наружного и внутреннего воздуха.

Первый способ будет наиболее простой и точнее второго, если в помещении проживают или работают люди, которые контролируют поступление воздуха через окна и форточки. То есть если будет холодно в помещении, то люди закроют окно ровно на столько, насколько это комфортно. И поэтому такой расчет будет более точным.

Второй способ будет учитывать разность давления наружного и внутреннего воздуха для разной высоты окон. Такой способ расчета будет вести к тому, что чем ниже этаж, тем больше приток воздуха в помещение. Чем больше этажей в здании, тем выше разница расходов воздуха в помещение между первым и последним этажах. На первом этаже расход воздуха будет больше. Также давление наружного и внутреннего воздуха будет зависеть от ветра.

Если у Вас старые деревянные окна и двери, и есть щели в соединениях стекол и дверей, и присутствуют еще щели в проемах окон и дверей то, конечно считать нужно по второму способу. На сегодняшний день появились пластиковые окна, и они настолько герметичны, что о расчете воздуха по второму способу можно забыть. Расчет воздуха имеет очень большую погрешность. Статистику проникания воздуха сложно предугадать из-за разного рода людей находящихся в помещениях. Поэтому лучшим расчетом будет уложиться в нормы потребления по первому способу.

Если вы решили сделать расчет по второму способу, то согласно нормам нужно все равно заложить приток воздуха в помещение согласно нормам. И этот расход должен быть не ниже нормируемого значения. То есть, если расход воздуха по второму способу показал меньше нормируемого значения, то закладываем расход воздуха не ниже нормируемого значения. Поэтому как не крути, а первый способ расчета наиболее актуален на сегодняшний день из-за герметичности пластиковых окон.

Пример расчета инфильтрации при точном подсчете воздуха в помещение.

Дано:

Расход воздуха в помещении 25 м3/час. Температура помещения 20 градусов. Температура на улице -35 градусов.

При расчете инфильтрации не учитывается влажность воздуха, потому что разница будет ничтожно малой. Теплоемкость воздуха принимается равным 1,006 кДж/(кг°С); Единственное, что следует учесть это плотность воздуха для помещения. Расход уличного воздуха в объемах значительно меньше, чем расход воздуха в помещении. То есть один и тот же объем воздуха на улице будет меньше, чем в помещении.

Решение:

плотность воздуха находим по таблице ниже

Ответ: Теплопотери на инфильтрации 471,24 Вт в час.

Как мы теряем тепло обычным воздухом?

Пример расчета инфильтрации. Расчет воздуха через окна и двери из-за разности давлений наружного и внутреннего воздуха.

Подробнее о расчетах описано в СНиП 2.04.05-91* приложение 10.

Также написано в справочном пособии Е. Г. Малявина Глава 6. Воздухопроницание в здание.

Необходимо найти расход поступаемый через окна и двери. Конечно, воздух может поступать в сквозь стены, но это значение настолько ничтожно, что расчет проникновения воздуха через стены не учитывают.

Расход будет зависеть от разности давления наружного и внутреннего воздуха, и поэтому необходимо рассчитать перепад давления через окно и дверь для разных высот. И еще необходимо учесть ветер, который тоже может добавить давление.

Расчет сопротивления через инфильтрацию реализован в программном обеспечении.

Необходимо каждому окну или двери задать сопротивление воздухопроницанию м²⋅ч /кг и перепад давления Па. И алгоритм расчета за вас выполнит расчеты.

Что такое воздухопроницаемость можно найти в СНиП II-3-79* Строительная теплотехника п. 5. СОПРОТИВЛЕНИЕ ВОЗДУХОПРОНИЦАНИЮ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ.

Перед расчетом нужно указать:

В графе как считать поступаемый воздух: Воздухопроницаемость окон и дверей

Рассчитать направление ветра: Не направленный ветер

Средняя скорость ветра: Значение находится для каждого города в СП 131.13330.2018 (бывший СНиП 23-01-99 Строительная климатология).

Подробнее о программе.

Ограждения: Стена, пол, крыша, окно.

Расчет теплопотерь через одну стену

Следует понять, что тепловые потери через стену уходят теплопроводностью воздуха и тепловым излучением. То есть поверхность стены в помещении нагревается воздухом и тепловым излучением других предметов в помещении. Далее тепловая энергия передается теплопроводностью через стену на наружную поверхность стены. И наружная поверхность стены отдает тепловую энергию воздуху и тепловым излучением другим материалам на улице.

Коэффициенты теплоотдачи наружной и внутренней поверхности включают в себя сумму тепловых потерь: Теплопроводность воздуха через конвекцию и тепловое излучение. То есть это полное значение тепловых потерь пограничного слоя наружной поверхности. Эти коэффициенты были найдены опытным путем.

Некоторая информация теплоотдачи поверхности:

Написано в справочном пособии Е. Г. Малявина Теплопотери здания стр 58. п.3.4.4.

Чтобы найти теплопроводность λ стены из различных материалов необходимо воспользоваться СНиП II-3-79* Строительная теплотехника, таблица материалов находится в приложении 3.

Для расчета теплопотерь ограждения используют законченную формулу:

Написано в справочном пособии Е. Г. Малявина Теплопотери здания стр 88. п.7.1

Также формула указана в СНиП 2.04.05-91* в приложении 9 на стр.54

То есть добавочные коэффициенты учитывающие: Сторону света(юг, север, запад , восток), добавка на угловое помещение, добавка на не обогреваемый пол и другое, смотри ниже раздел: Добавочные теплопотери через ограждения.

Добавочные теплопотери через ограждения β

Теплопотери, рассчитанные по формуле выше без учета добавочных потерь (при β = 0), называются основными. Основные трансмиссионные теплопотери часто оказываются меньше действительных, т.к. в формуле не отображены некоторые факторы. Дополнительные теплопотери учитываются добавками к основным, задаваемыми в долях единицы. Выраженные коэффициентом β добавки подразделяются на несколько видов:

Расчет площади ограждений для расчета теплопотерь

Написано в справочном пособии Е. Г. Малявина Теплопотери здания стр 88. п.7.1

Для показа трансмиссионных потерь используют таблицу

Пример таблицы в Excel: Скачать файл Excel!

Пример расчета одной стенки

Дано:

Стенка из железобетона толщиной 200 мм. И площадью 4 кв.м.

t_вн= 20 °С.

t_нар= -35 °С.

L= 200мм.=0,2м.

Решение

Теплопроводность материалов вычисляется по таблице из СНиП II-3-79* Строительная теплотехника.

Полный список материалов находится в СНиП II-3-79* Строительная теплотехника, в приложении 3.

Категория А и Б вычисляется в СНиП 23-02-2003 ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ

Для расчета А и Б необходимо: Вычислить влажность и сверить с таблицей 1 и 2.(см выше)

Вычислить влажность для помещений указано в справочном пособии у Е. Г. Малявина Теплопотери здания, в пункте 2.4.

Расчет А или B для Москвы:

Зона влажности 2 – нормальная

Влажность жилого помещения 55%

По таблице 1 — при температуре 20 градусов, влажностный режим будет нормальный

По таблице 2 — условие эксплуатации Б. И выбираем категории Б для вычисления теплопроводность по таблице из СНиП II-3-79* Строительная теплотехника. (Смотри выше таблицу теплопроводности)

Расчет теплопотерь многослойной стены

Расчет многослойной стены рассчитывается так же как и расчет одной стены, различие в том, что необходимо вычислить сумму термического сопротивления всех слоев стенки.

Пример расчета многослойной стенки

Дано:

Слой1 – Пенополистирол, толщиной 50 мм, теплопроводностью 0.04 Вт/(м• °С)

Слой2 – Кирпич, толщиной 120 мм, теплопроводностью 0.64 Вт/(м• °С)

Слой3 – Штукатурка, толщиной 20 мм, теплопроводностью 0.81 Вт/(м• °С)

Стена площадью 4 кв.м.

Решение

Расчет теплопотерь через воздушную прослойку воздуха

Для расчета воздушной прослойки необходимо добавить термическое сопротивление этой самой замкнутой воздушной прослойки воздуха, как это делается для расчета многослойной стенки. Замкнутая прослойка воздуха означает, что воздух в этом пространстве не перемешивается с каким либо другим воздухом с улицы или помещения. То есть воздух не перемешивается с другими воздушными пространствами.

Данные взяты в СП 50.13330.2012 в таблице Е.1. (бывший СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий)

Тепловой поток, проходящий через воздушную прослойку, складывается из потоков, передаваемых теплопроводностью, конвекцией и излучением. При этом доля потока, передаваемого излучением, самая большая.

Берем из таблицы значение термического сопротивления воздушной прослойки воздуха для определенной толщины воздушной прослойки и используем для расчета многослойной стенки. Воздушная прослойка будет являться еще одним слоем для многослойной стенки. Расчет многослойной стенки смотри выше.

Для вертикальных стен используется столбец: Горизонтально при потоке теплоты снизу вверх или вертикальный.

Для крыши и полов перекрытия используется столбец: Горизонтально при потоке теплоты снизу вверх или вертикальный, только если нижняя стенка теплее, чем верхняя. То есть нижняя стенка теплее, чем верхняя. В таком случае тепловой поток идет снизу вверх.

Если нижняя стенка холоднее чем верхняя, то тепловой поток идет сверху вниз, тогда столбец: Горизонтально при потоке теплоты сверху вниз.

Воздушная прослойка на крыше всегда подразумевает тепловой поток снизу вверх, если конечно вы не защищаетесь от жары сверху.

Если Вы хотите произвести расчет вентилируемой воздушной прослойки воздуха, которая контактирует с наружным воздухом, то используется коэффициент теплоотдачи наружной поверхности 12. Это соответствует пониманию вентилируемого фасада. Подробнее описано в видеокурсе по расчету теплопотерь дома тут: Видеокурс: Расчет теплопотерь дома

Теплопотери через окна

Расчет теплопотерь через окно имеет самые высокие погрешности в расчете из-за того, что термическое сопротивление окон сильно отличаются от материалов и конструкции окна.

Рекомендую ознакомится с пластиковыми окнами по ГОСТ 30674-99 «Блоки оконные из ПВХ профилей», таблица 2, где описаны детали о том, как выбрать термическое сопротивление для расчета теплопотерь через окна.

Значение 4М1-16Аг-К4 расшифровывается как 4мм стекла марки М, далее 16 мм расстояние между стеклами заполненным аргоном и внутреннее стекло толщиной 4 мм с твердым теплоотражающим покрытием.

Подробную расшифровку других марок ищите в ГОСТ 30674-99 «Блоки оконные из ПВХ профилей».

Если известна точная модель окна, то найти термическое сопротивление можно в поисковом сервисе Яндекс. Вводите текст в виде: Модель окна ОП В2 1840-1220, термическое сопротивление. Или вводите текст: Модель окна ОП В2 1840-1220 паспортные данные, характеристики и тому подобное.

Расчет теплопотерь окна не требует прибавлять коэффициент теплоотдачи внутренней и наружной поверхности, как это делается для стен, пола и крыши.

В таблице выше указано термическое сопротивление всего окна с включением рамок. То есть и стеклопакет и рамки уже учтены в площадь всего окна.

Если некогда искать информацию, то можно выбрать минимальные значения:

Дополнительная информация по окнам

В таблице учтено среднее термическое сопротивление всего окна, включая рамы всей конструкции. Поэтому площадь окна берется включая рамы и прочие конструкции. То есть для расчета теплопотерь берется площадь проема окна.

Площадь самих стекол учитывается при расчете теплопоступления через окна, от солнечной радиации в течение отопительного периода. Расчет теплопоступлений исключительно через солнечную радиацию вы найдете в справочном пособии Е. Г. Малявина Теплопотери здания на странице 133.

Формула расчета теплопотерь окна

Пример расчета теплопотерь окна

Дано:

t_вн= 20 °С.

t_нар= -35 °С.

Модель окна: 4М1-16Аг-К4

R_окно = 0,54 (м2• °С)/Вт. Взято из таблице выше.

Площадь окна высотой 1840 мм, шириной 1220 мм. 1,84 х 1,22 = 2.24 м2.

A = 2.24 м2.

Решение

Формула расчета теплопотерь двери и ворот

Пример расчета теплопотерь двери

Дано:

t_вн= 20 °С.

t_нар= -35 °С.

R_дверь = 1,5 (м2• °С)/Вт.

Площадь двери высотой 2000 мм, шириной 1000 мм. 2 х 1 = 2 м2.

A = 2 м2.

Решение

Теплопотери через крышу

Теплопотреи через крышу (угловую или горизонтальную) рассчитываются также, как и теплопотери через вертикальные стены, но только в том случае, если указана внутренняя температура в помещении через ограждение крыши (без чердака или другого пространства между помещением и крышей)

Но бывает, что существует не отапливаемое пространство между ограждением крыши и потолком последнего этажа. Или например подвального помещения, которое тоже не отапливается. В таких помещениях температура неизвестна. В таком случае необходимо найти среднюю температуру не отапливаемого пространства. А если в не отапливаемом пространстве происходит вентиляция, то ее тоже следует учитывать.

Расчет не отапливаемых помещений реализован в программном обеспечении.

Методом итерации подбирается температура в не отапливаемом помещении, которая удовлетворяет теплопотерям равным нулю. То есть, каждое ограждение нужно посчитать на выбранную температуру и сумма тепловых потерь всех ограждений включая инфильтрацию должны быть равными нулю. Это реализовано в программном обеспечении.

Добавочный коэффициент на сторону света не учитывается на горизонтальные крыши и на угловые ограждения от вертикала более 60 градусов.

Для расчета ограждений (перекрытия между подвалом и помещением первого этажа) существует коэффициент положения ограждения относительно наружного воздуха, смотри выше.

Теплопотери через стены и пол по грунту

Расчет приведен в справочном пособии Е. Г. Малявина Теплопотери здания в пункте 5.3

Для расчета стен и пола по грунту используется простейшая методика, она не является точным расчетом, но применяется как стандарт расчета для России.

Пол и стены под землей делятся на зоны 1,2,3,4. Ширина каждой зоны по 2 метра, кроме 4 зоны . 4 зона может иметь любое значение, так как является последней отдаленной зоной. И для каждой зоны установлено определенное термическое сопротивление. Пол и стена по грунту рассматривается как многослойная стенка, которая имеет в себе слой грунта в глубину на неопределенное значение. То есть, к примеру – это многослойная стенка со слоем грунта, который тоже обладает термическим сопротивлением.

На рисунке выше обозначены зоны. Чаще всего дома строятся с фундаментом и на рисунке б) обозначены зоны по вертикале фундамента.

зона I — RI = 2,1 м2•°С/Вт;

зона II — RII = 4,3 м2•°С/Вт;

зона III — RIII = 8,6 м2•°С/Вт;

зона IV — RIV = 14,2 м2•°С/Вт.

Для не утепленного фундамента и плиты перекрытия(пола) термическое сопротивление не учитывается, если теплопроводность λ >= 1,2 Вт/(м•°С). То есть теплопроводность выше или равно 1,2 Вт/(м•°С).

Для утепленной стены просто к термическому сопротивлению прибавляется термическое сопротивление утепленного слоя. Ниже будет пример расчета.

Для расчета пола по грунту не учитывается коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, потому что сопротивление слоя грунта достаточно велико.

Пример расчета теплопотерь пола и стены по грунту

Дано:

Решение:

Если Вы утеплили фундамент и пол пенополистиролом толщиной 50 мм., то вычисляем термическое сопротивление всех слоев стенки.

Теплопотери через пол по лагам

Расчет приведен в справочном пособии Е. Г. Малявина Теплопотери здания в пункте 5.4

В расчете пола через лаги используются три зоны.

Если Вам нужен расчет по лагам, то Вы можете обратиться за помощью в расчете сюда.

Пример расчета утепленных полов на лагах

Утепленные полы на лагах имеют не однородную теплопроводность по всей площади пола. Поэтому для такого расчета необходимо вычислить среднее термическое сопротивление всего пола на лагах. Подробный расчет нахождения среднего термического сопротивления описан в справочном пособии Е. Г. Малявина Теплопотери здания в пункет 5.1.3. Пример определения приведенного термического сопротивления неоднородной конструкции методом сложения проводимостей

Рассмотрим пример расчета термического сопротивления неоднородной конструкции ограждения

Расчет теплопотерь каждого помещения

Для расчета теплопотерь помещения пользуются формулой:

Сумма тепловых потерь Q_огр. складывается из теплопотерь ограждений таких как: стена, пол, потолок, окно, дверь.

Тепловые выделения приборов Q_быт. таких как: холодильник, стиральная машина, плита, чайник, микроволновка, пылесос, телевизор и пр. Эти электроприборы, потребляя электроэнергию, вырабатывают тепло, которое попадает в помещение, и его нагревает. Почти вся потребляемая электроэнергия (более 90%) превращается в тепло. То есть даже пылесос, которому нужна механическая энергия все равно как побочное явление будет вырабатывать тепло. Не исключено, что компьютер, как ЭВМ для электронных вычислений тоже будет вырабатывать тепло. Тепловая энергия почти равна электрической энергии.

В различных инженерных документах Q_быт для жилых помещений с постоянным пребыванием людей находится в диапазоне от 10 до 20 вт. на кв.метр. То есть считают упрощенно по формуле:

В справочных пособиях по проектированию пишут, что 10 Вт/м2 это минимальное значение. В проектных документах по расчету встречал 21 Вт/м2.

Значение W_пом Указано в СП 50.13330.2012 (тепловая защита зданий) в приложении Г.5. на стр. 35.

Рассмотрим реальный расчет целого дома и покажу расчет в Excel

Видео: Расчет теплопотерь дома по СНиП

Подробнее о программе.

Если Вам нужен грамотный расчет, то готов для Вас составить таблицу со всеми формулами расчета по СНиП для жилого здания. Обратиться за расчетом.

twitter

Расчет теплопотерь
Расчет утеплителя
Из-за чего шумит радиатор? Как избавиться от шума в радиаторах?
Петля Тихельмана не греют средние радиаторы
Гравитационное отопление рабочие схемы
Гравитационное отопление схема однотрубная горизонтальная
Расчет теплопотерь теплицы
Температурный перепад радиатора отопления
9 схем подключения твердотопливного котла для естественной циркуляции

Источник

Теплопотери через пол и стены в грунт

Опубликовано 05 мая 2015
Рубрика: Теплотехника | 36 комментариев

/Обратите внимание!!! Статья дополнена P.S. (25.02.2016) и P.S. (08.01.2021)./

Несмотря на то, что теплопотери через пол большинства одноэтажных промышленных, административно-бытовых и жилых зданий редко превышают 15% от общих потерь тепла, а при увеличении этажности…

…порой не достигают и 5%, важность правильного решения задачи определения теплопотерь от воздуха первого этажа или подвала в грунт не теряет своей актуальности.

Особенно важно правильно рассчитать эти теплопотери для подвальных комнат (залов), где они могут составить все 100% для данного типа помещений!

В этой статье рассматриваются три варианта решения поставленной в заголовке задачи. Выводы — в конце статьи.

Считая потери тепла, всегда следует различать понятия «здание» и «помещение».

При выполнении расчета для всего здания преследуется цель — найти мощность источника и всей системы теплоснабжения.

При расчете тепловых потерь каждого отдельного помещения здания, решается задача определения мощности и количества тепловых приборов (батарей, конвекторов и т.д.), необходимых для установки в каждое конкретное помещение с целью поддержания заданной температуры внутреннего воздуха.

Воздух в здании нагревается за счет получения тепловой энергии от Солнца, внешних источников теплоснабжения через систему отопления и от разнообразных внутренних источников – от людей, животных, оргтехники, бытовой техники, ламп освещения, системы горячего водоснабжения.

Воздух внутри помещений остывает за счет потерь тепловой энергии через ограждающие конструкции строения, которые характеризуются термическими сопротивлениями, измеряемыми в м²·°С/Вт:

R=Σ(δ_i/λ_i)

δ_i – толщина слоя материала ограждающей конструкции в метрах;

λ_i – коэффициент теплопроводности материала в Вт/(м·°С).

Ограждают дом от внешней среды потолок (перекрытие) верхнего этажа, наружные стены, окна, двери, ворота и пол нижнего этажа (возможно – подвала).

Внешняя среда – это наружный воздух и грунт.

Расчет потерь тепла строением выполняют при расчетной температуре наружного воздуха для самой холодной пятидневки в году в местности, где построен (или будет построен) объект!

Но, разумеется, никто не запрещает вам сделать расчет и для любого другого времени года.

Расчет в Excel теплопотерь через пол и стены, примыкающие к грунту по общепринятой зональной методике В.Д. Мачинского.

Каждая из четырех зон имеет свое фиксированное сопротивление теплопередаче в м²·°С/Вт:

R₁=2,1 R₂=4,3 R₃=8,6 R₄=14,2

Зоны 2 и 3 имеют также ширину 2 метра и располагаются за зоной 1 ближе к центру здания.

Зона 4 занимает всю оставшуюся центральную площадь.

Если здание узкое, то зон 4 и 3 (а иногда и 2) может просто не быть.

Площадь пола зоны 1 в углах учитывается при расчете дважды!

Если вся зона 1 располагается на вертикальных стенах, то площадь считается по факту без всяких добавок.

Если часть зоны 1 находится на стенах, а часть на полу, то только угловые части пола учитываются дважды.

Если вся зона 1 располагается на полу, то посчитанную площадь следует при расчете увеличить на 2×2х4=16 м²(для дома прямоугольного в плане, т.е. с четырьмя углами).

Если заглубления строения в грунт нет, то это значит, что H=0.

Общие потери тепла в окружающий грунт определяются по формуле в КВт:

Q_Σ=((F₁+F_1у)/R₁+F₂/R₂+F₃/R₃+F₄/R₄)*(t_вр—t_нр)/1000

Пользователю необходимо лишь заполнить в таблице Excel значениями первые 5 строчек и считать внизу результат.

Сумма потерь тепла в грунт каждым помещением равна общим тепловым потерям в грунт всего здания!

На рисунке ниже показаны упрощенные схемы типовых конструкций полов и стен.

R_утепл_i=R_{неутепл}_i+Σ(δ_j/λ_j)

Здесь δ_j – толщина слоя утеплителя в метрах.

Для полов на лагах сопротивление теплопередаче вычисляют также для каждой зоны, но по другой формуле:

R_{на лагах}_i=1,18*(R_{неутепл}_i+Σ(δ_j/λ_j))

Расчет тепловых потерь в MS Excel через пол и стены, примыкающие к грунту по методике профессора А.Г. Сотникова.

Очень интересная методика для заглубленных в грунт зданий изложена в статье «Теплофизический расчет теплопотерь подземной части зданий». Статья вышла в свет в 2010 году в №8 журнала «АВОК» в рубрике «Дискуссионный клуб».

Тем, кто хочет понять смысл написанного далее, следует прежде обязательно изучить вышеназванную статью.

А.Г. Сотников, опираясь в основном на выводы и опыт других ученых-предшественников, является одним из немногих, кто почти за 100 лет попытался сдвинуть с мертвой точки тему, волнующую многих теплотехников. Очень импонирует его подход с точки зрения фундаментальной теплотехники. Но сложность правильной оценки температуры грунта и его коэффициента теплопроводности при отсутствии соответствующих изыскательских работ несколько сдвигает методику А.Г. Сотникова в теоретическую плоскость, отдаляя от практических расчетов. Хотя при этом, продолжая опираться на зональный метод В.Д. Мачинского, все просто слепо верят результатам и, понимая общий физический смысл их возникновения, не могут определенно быть уверенными в полученных числовых значениях.

В чем смысл методики профессора А.Г. Сотникова? Он предлагает считать, что все теплопотери через пол заглубленного здания «уходят» в глубь планеты, а все потери тепла через стены, контактирующие с грунтом, передаются в итоге на поверхность и «растворяются» в воздухе окружающей среды.

Это похоже отчасти на правду (без математических обоснований) при наличии достаточного заглубления пола нижнего этажа, но при заглублении менее 1,5…2,0 метров возникают сомнения в правильности постулатов…

Несмотря на все критические замечания, сделанные в предыдущих абзацах, именно развитие алгоритма профессора А.Г. Сотникова видится весьма перспективным.

Выполним расчет в Excel теплопотерь через пол и стены в грунт для того же здания, что и в предыдущем примере.

Записываем в блок исходных данных размеры подвальной части здания и расчетные температуры воздуха.

Далее необходимо заполнить характеристики грунта. В качестве примера возьмем песчаный грунт и впишем в исходные данные его коэффициент теплопроводности и температуру на глубине 2,5 метров в январе. Температуру и коэффициент теплопроводности грунта для вашей местности можно найти в Интернете.

Стены и пол выполним из железобетона (λ=1,7 Вт/(м·°С)) толщиной 300мм (δ=0,3 м) с термическим сопротивлением R=δ/λ=0,176 м²·°С/Вт.

И, наконец, дописываем в исходные данные значения коэффициентов теплоотдачи на внутренних поверхностях пола и стен и на наружной поверхности грунта, соприкасающегося с наружным воздухом.

Программа выполняет расчет в Excel по нижеприведенным формулам.

Площадь пола:

F_пл=B*A

Площадь стен:

F_ст=2*h*(B+A)

Условная толщина слоя грунта за стенами:

δ_усл=f(h/H)

Термосопротивление грунта под полом:

R₁₇=(1/(4*λ_гр)*(π/F_пл)^0,5

Теплопотери через пол:

Q_пл=F_пл*(t_в— t_гр)/(R₁₇+R_пл+1/α_в)

Термосопротивление грунта за стенами:

R₂₇=δ_усл/λ_гр

Теплопотери через стены:

Q_ст=F_ст*(t_в— t_н)/(1/α_н+R₂₇+R_ст+1/α_в)

Общие теплопотери в грунт:

Q_Σ=Q_пл+Q_ст

Замечания и выводы.

Дело в том, что приведенное термическое сопротивление грунта между заглубленными стенами и наружным воздухом R₂₇=0,122 м²·°С/Вт явно мало и навряд ли соответствует действительности. А это значит, что условная толщина грунта δ_усл определяется не совсем корректно!

Внимательный читатель статьи А.Г. Сотникова найдет целый ряд ошибок, скорее не авторских, а возникших при наборе текста. То в формуле (3) появляется множитель 2 у λ, то в дальнейшем исчезает. В примере при расчете R₁₇нет после единицы знака деления. В том же примере при расчете потерь тепла через стены подземной части здания площадь зачем-то делится на 2 в формуле, но потом не делится при записи значений… Что это за неутепленные стены и пол в примере с R_ст=R_пл=2 м²·°С/Вт? Их толщина должна быть в таком случае минимум 2,4 м! А если стены и пол утепленные, то, вроде, некорректно сравнивать эти теплопотери с вариантом расчета по зонам для неутепленного пола.

Но самый главный вопрос автору (или редакции журнала) касается формулы (3) и графика:

R₂₇=δ_усл/(2*λ_гр)=К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Насчет вопроса, относительно присутствия множителя 2 у λ_гр было уже сказано выше.

δ_усл= (½)*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Но математически правильно должно быть:

δ_усл= 2*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

или, если множитель 2 у λ_гр не нужен:

δ_усл= 1*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Это означает, что график для определения δ_услвыдает ошибочные заниженные в 2 или в 4 раза значения…

Ссылка на скачивание файла:

teplopoteri-cherez-pol-i-steny-v-grunt (xls 80,5KB)

P. S. (25.02.2016)

Почти через год после написания статьи удалось разобраться с вопросами, озвученными чуть выше.

Во-вторых, внесшая сумятицу в мои рассуждения формула (3) из статьи А.Г. Сотникова не должна выглядеть так:

R₂₇=δ_усл/(2*λ_гр)=К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Так должно быть согласно А.И. Пеховичу (стр 110, дополнительная задача к п.27):

R₂₇=δ_усл/λ_гр=1/(2*λ_гр)*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Отсюда:

δ_усл=R₂₇*λ_гр=(½)*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

P. S. (08.01.2021)

Время не стоит на месте… Широкому кругу инженеров стали доступны программы численного решения физических полей методом конечных элементов.

Рассмотренный в статье пример расчета теплопотерь подвала выполним в программе Agros2D, которую можно свободно скачать с официального сайта agros2d.org (с русским интерфейсом).

Исходные данные для расчета — те же:

1. Размеры подвала в плане по внутренним замерам – 9×12 м, заглубление – 2,5 м.

2. Стены и пол выполнены из железобетона толщиной 0,3 м с коэффициентом теплопроводности λ=1,7 Вт/(м·К).

3. Теплопроводность грунта λ=1,16 Вт/(м·К).

4. На границе «внутренняя поверхность подвала – воздух в подвале» коэффициент теплоотдачи α=8,7 Вт/(м²*К), температура воздуха в подвале t_вр=+16 °С.

5. На границе «наружная поверхность грунта – наружный воздух» коэффициент теплоотдачи α=23 Вт/(м²*К), температура наружного воздуха t_нр=-37 °С.

6. Нижняя граница грунта — ломаная изотермическая поверхность с постоянной температурой t_гр=+4 °С.

7. Через боковые поверхности блока грунта и через верхние поверхности железобетонных стен тепловой поток отсутствует.

Форма нижней поверхности грунта выбрана таким образом, что глубина промерзания грунта на удалении от здания составляет ~ 2,4 м.

На скриншоте представлено стационарное температурное поле, рассчитанное в программе Agros2D.

Результаты расчета:

1. Теплопотери подвала через пол – 1,23 КВт.

2. Теплопотери подвала через стены – 4,12 КВт.

3. Общие теплопотери подвала – 5,35 КВт.

Выводы:

1. Полученный результат в 1,6 раза больше результата, полученного по зональной методике Мачинского и в 3 раза меньше результата по методике Сотникова.

2. Если в расчетной модели уменьшить глубину промерзания грунта с 2,4 м до 2,0 м, добавив на поверхность слой снега, то рассчитанные в Agros2D теплопотери будут весьма близки к результату, полученному по зональной методике.

Другие статьи автора блога

На главную

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

Источник