Расчет воздушного отопления в excel

Калькулятор воздушного отопления

Расчет расхода воздуха. Согласно Приложению И СП 60.13330.2012

---

Расчет воздушного отопления совмещенного с вентиляцией

Онлайн расчет расхода воздуха на воздушное отопление совмещенное с общеобменной вентиляцией Отопление осуществляется за счет перегрева приточного воздуха. Температура приточного воздуха не должна превышать 45°С. Расход приточного воздуха в таких […]

---

---

Приветствую коллеги, делюсь оформленным расчётом по приложению Ж (бывшее приложении И из СП60 старой редакции). Тут оформлены расчёты по формулам Ж.2 — на ассимиляцию вредностей по массе вредных веществ, и формуле Ж.3 — по избыткам явной теплоты. Достаточно просто подогнать данное оформление и под другие формулы из этого приложения, т.к. у меня надобность в оформлении расчётов была только по этим двум пунктам.

Перейти к основному содержанию

Монтаж системы отопления невозможен без осуществления предварительных вычислений. Полученные сведения должны быть максимально точными, поэтому расчет воздушного отопления производят эксперты с использованием профильных программ, учитывая нюансы конструкции.

Рассчитать систему воздушного отопления (далее — СВО) можно самостоятельно, обладая элементарными познаниями в математике и физике.

В этом материале мы расскажем, как рассчитать уровень теплопотерь дома и СВО. Для того чтобы все было максимально понятно будут приведены конкретные примеры вычислений.

Расчет теплопотерь дома

Для выбора СВО необходимо определить количество воздуха для системы, начальную температуру воздуха в воздуховоде для оптимального обогрева помещения. Чтобы узнать эти сведения, нужно рассчитать теплопотери дома, а к основным вычислениям приступать позже.

Любое здание в период холодов теряет тепловую энергию. Максимальное ее количество покидает помещение через стены, крышу, окна, двери и другие ограждающие элементы (далее — ОК), выходящие одной стороной на улицу.

Чтобы обеспечить определенную температуру в доме, нужно вычислить тепловую мощность, которая способна компенсировать тепловые затраты и поддержать в доме желаемую температуру.

Существует ошибочное мнение, что тепловые потери  одинаковы для каждого дома. Одни источники утверждают, что для отопления небольшого дома любой конфигурации достаточно 10 кВт, другие ограничиваются цифрами в 7-8 кВт на кв. метр.

Согласно упрощенной схеме расчетов каждые 10 м² эксплуатируемой площади в северных регионах и районах средней полосы должны обеспечиваться поставкой 1 кВт тепловой мощности. Эту цифру, индивидуальную для каждого строения, умножают на коэффициент 1,15, тем самым создают запас тепловой мощности на случай непредвиденных потерь.

Однако такие оценки довольно грубые, к тому же в них не учитываются качества, особенности материалов, использующихся при строительстве дома, климатические условия и другие факторы, влияющие на тепловые расходы.

Если в возведении дома использовались современные строительные материалы теплопроводность которых низкая, то и теплопотери конструкции будут меньшими, а значит, тепловая мощность потребуется меньшая.

Если взять тепловое оборудование, генерирующее мощность, превышающую необходимую, то появится избыток тепла, который обычно компенсируют с помощью вентиляции. В этом случае появляются дополнительные финансовые расходы.

Если для СВО подобрано оборудование малой мощности, то в помещении будет ощущаться дефицит тепла, поскольку устройство не сможет генерировать нужно количество энергии, из-за чего потребуется приобретать дополнительные тепловые установки.

Тепловые затраты здания зависят от:

• строения ограждающий элементов (стен, потолков и др), их толщины;
• площади отапливаемой поверхности;
• ориентированности относительно сторон света;
• минимальной температуры за окном в регионе, городе на протяжении 5 зимних дней;
• продолжительности отопительного сезона;
• процессов инфильтрации, вентиляции;
• бытовых теплопоступлений;
• расхода тепла на бытовые нужды.

Грамотно рассчитать потери тепла невозможно без учета инфильтрации и вентиляции, существенно влияющих на количественную составляющую. Инфильтрация — естественный процесс перемещения воздушных масс, который происходит во время движения людей по помещению, открытия окон для проветривания и других бытовых процессов.

Вентиляция — специально установленная система, через которую происходит подача воздуха, причем воздух может заходить в помещение с меньшей температурой.

Тепло поступает в помещение не только через систему обогрева, но и через нагревающиеся электроприборы, лампы накаливания, людей. Важно учитывать также расходы тепла на обогрев холодных предметов, принесенных с улицы, одежды.

Перед выбором оборудования для СВО, проектированием системы отопления важно с высокой точность рассчитать теплопотери дома. Сделать это можно с помощью бесплатной программы Valtec. Чтобы не вникать в тонкости приложения, можно использовать математические формулы, которые дают высокую точность расчетов.

Для расчета общих тепловых потерь Q жилища необходимо вычислить тепловые затраты ограждающих конструкций Q_org.k, расходы энергии на вентиляцию и инфильтрацию Q_v, учесть бытовые расходы Q_t. Потери измеряются и записываются в Вт.

Для вычисления общих теплозатрат Q используют формулу:

Q = Q_org.k + Q_v — Q_t

Далее рассмотрим формулы для определения тепловых затрат:

Q_org.k , Q_v,  Q_t.

Определение теплопотерь ограждающих конструкций

Через ограждающие элементы дома (стены, двери, окна, потолок и пол) выходит наибольшее количество тепла. Для определения Q_org.k необходимо отдельно рассчитать теплопотери, которые несет каждый элемент конструкции.

То есть Q_org.k рассчитывается по формуле:

Q_org.k = Q_pol + Q_st + Q_okn + Q_pt + Q_dv

Чтобы определить Q каждого элемента дома, необходимо узнать его строение и коэффициент теплопроводности или коэффициент теплосопротивления, который указывают в паспорте материала.

Расчет тепловых потерь происходит для каждого однородного слоя ограждающего элемента. Например, если стена состоит из двух разнородных слоев (утеплителя и кирпичной кладки), то расчет производится отдельно для утеплителя и для кирпичной кладки.

Вычисляют тепловые расходы слоя с учетом желаемой температуры в помещении по выражению:

Q_st = S × (t_v — t_n) × B × l/k

В выражении переменные имеют следующий смысл:

• S — площадь слоя, м²;
• t_v – желаемая температура в доме, °С; для угловых комнат температура берется на 2 градуса выше;
• t_n  —  средняя температура наиболее холодной 5-дневки в регионе, °С;
• k — коэффициент теплопроводности материала;
• B – толщина каждого слоя ограждающего элемента, м;
• l– табличный параметр, учитывает особенности теплозатрат для ОК, расположенных в разных сторон света.

Если в стене, для которой производится расчет, встроены окна или двери, то при расчете Q из общей площади ОК необходимо вычесть площадь окна или двери, поскольку расходы их тепла будут иными.

Коэффициент теплосопротивления высчитывается по формуле:

D = B/k

Формулу тепловых потерь для отдельно взятого слоя можно представить в виде:

Q_st = S × (t_v — t_n) × D × l

На практике для вычисления Q пола, стен или потолков отдельно рассчитывают коэффициенты D каждого слоя ОК, суммируют их и подставляют в общую формулу, что упрощает процесс расчетов.

Учет расходов инфильтрации и вентиляции

В помещение из системы вентиляции может поступать воздух низкой температуры, который существенно влияет на теплопотери. Общая формула для этого процесса выглядит так:

Q_v = 0.28 × L_n × p_v × c × (t_v — t_n)

В выражении буквенные символы имеют значение:

• L_n – расход поступающего воздуха, м³/ч;
• p_v — плотность воздуха в помещении при заданной температуре, кг/м³;
• t_v – температура в доме, °С;
• t_n —  средняя температура наиболее холодной 5-дневки в регионе, °С;
• c — теплоемкость воздуха, кДж/(кг*°C).

Параметр L_n берется из технических характеристик системы вентиляции. В большинстве случаев приточный воздухообмен обладает удельным расходом 3 м³/ч, исходя из чего L_n вычисляется по формуле:

L_n = 3 × S_pol

В формуле S_pol — площадь пола, м².

Плотность воздуха в помещении p_v определяется выражением:

p_v = 353/273+t_v

Здесь t_v – заданная температура в доме, измеряется в °С.

Теплоемкость с является постоянной физической величиной и равна 1.005 кДж/(кг× °С).

Неорганизованная вентиляция, или инфильтрация, определяется по формуле:

Q_i = 0.28 × ∑G_h × c × (t_v — t_n) × k_t

В уравнении:

• G_h — расход воздуха через каждое ограждение, является табличным значением, кг/ч;
• k_t — коэффициент влияния теплового воздушного потока, берется из таблицы;
• t_v , t_n — заданные температуры внутри помещения и снаружи, °С.

При открытии дверей происходят наиболее значительные теплопотери воздуха, поэтому, если вход оборудован воздушно-тепловыми завесами, их также следует учесть.

Для расчета тепловых потерь дверей используется формула:

Q_ot.d = Q_dv × j × H

В выражении:

• Q_dv — расчетные теплопотери наружных дверей;
• H — высота здания, м;
• j — табличный коэффициент, зависящий от типа дверей и их месторасположения.

Если в доме присутствует организованная вентиляция или инфильтрация, то расчеты производятся по первой формуле.

Поверхность ограждающих элементов конструкции может быть неоднородна — на ней могут встречаться щели, неплотности, через которые проходит воздух. Эти тепловые потери считаются незначительными, но их также возможно определить. Сделать это можно исключительно программными методами, поскольку произвести вычисления некоторых функций без использования приложений невозможно.

Бытовые поступления тепла

Через электрические приборы, тело человека, лампы в помещение приходит дополнительное тепло, которое тоже учитывают при расчетах тепловых потерь.

Опытным путем установлено, что такие поступления не могут превышать отметку 10 Вт на 1 м². Поэтому формула вычисления может иметь вид:

Q_t = 10 × S_pol

В выражении S_pol — площадь пола, м².

Основная методика расчета СВО

Основной принцип работы любой СВО заключается в передаче тепловой энергии через воздух путем охлаждения теплоносителя. Основные ее элементы — теплогенератор и теплопровод.

Воздух в помещение подается уже нагретым до температуры t_r, чтобы поддерживать желаемую температуру t_v. Поэтому количество аккумулируемой энергии должно равняться общим теплопотерям здания, то есть Q. Имеет место равенство:

Q = E_ot × c × (t_v — t_n)

В формуле E — расход нагретого воздуха кг/с для отапливания помещения. Из равенства можем выразить E_ot:

E_ot = Q/ (c × (t_v — t_n))

Напомним, что теплоемкость воздуха с=1005 Дж/(кг×К).

По формуле определяют исключительно количество подаваемого воздуха, используемого только для отопления только в рециркуляционных системах (далее — РСВО).

Если СВО используют в качестве вентиляции, то количество подаваемого воздуха вычисляют следующим образом:

• Если количество воздуха для отопления превышает количество воздуха для вентиляции или равно ему, то берут во внимание количество воздуха для отопления, а систему выбирают прямоточной (далее — ПСВО) или с частичной рециркуляцией (далее — ЧРСВО).
• Если количество воздуха для отопления меньше количества воздуха, необходимого для вентиляции, то принимают во внимание только количество воздуха, необходимого для вентиляции, внедряют ПСВО (иногда — ЧРСВО), а температуру подаваемого воздуха вычисляют по формуле: t_r = t_v + Q/c × E_vent.

В случае превышения показателем t_r допустимых параметров, следует увеличить количество вводимого через вентиляцию воздуха.

Если в помещении есть источники постоянного тепловыделения, то температуру подаваемого воздуха уменьшают.

Для отдельно взятого помещения показатель t_r  может оказаться разным. Технически реализовать идею подачи разной температуры в отдельно взятые помещения возможно, но намного проще подавать во все комнаты воздух одинаковой температуры.

В этом случае общую температуру t_r  берут той, которая оказалась наименьшей. Тогда количество подаваемого воздуха вычисляют по формуле, определяющей E_ot.

Далее определим формулу для расчета объема поступающего воздуха V_ot при температуре его нагревания t_r:

V_ot = E_ot/p_r

Ответ записывается в м³/ч.

Однако воздухообмен в помещении V_p будет отличаться от величины V_ot, поскольку определять его необходимо исходя из внутренней температуры t_v:

V_ot = E_ot/p_v

В формуле для определения V_p и V_ot показатели плотности воздуха p_r и p_v (кг/м³) вычисляются с учетом температуры нагретого воздуха t_r и температуры в помещении t_v.

Подаваемая температура в помещении t_r должна быть выше t_v. Это уменьшит количество подаваемого воздуха и позволит сократить габариты каналов систем с естественным движением воздуха или снизить расходы электричества в случае, если используется механическое побуждение для циркуляции нагретой воздушной массы.

Традиционно предельная температура приходящего в помещение воздуха при его подаче на высоте, превышающей отметку 3.5 м, должна составлять 70 °С. Если воздух подается на высоте менее 3.5 м, то его температура обычно приравнивается к 45 °С .

Для жилых помещений высотой 2.5 м допустимый температурный предел 60 °С. При установке температуры выше атмосфера теряет свои свойства и непригодна для вдыхания.

Если воздушно-тепловые завесы располагаются у внешних ворот и проемах, выходящих наружу, то допускается температура входящего воздуха 70 °С , для завес, находящихся в наружных дверях, до 50 °С.

На подаваемую температуры влияют способы подачи воздуха, направление струи (вертикально, по наклону, горизонтально и др.). Если в помещении постоянно находятся люди, то температуру подаваемого воздуха следует уменьшить до 25 °С.

После осуществления предварительных вычислений, можно определять необходимые теплозатраты на нагрев воздуха.

Для РСВО тепловые затраты Q₁ рассчитываются по выражению:

Q₁ = E_ot × (t_r — t_v) × c

Для ПСВО расчет Q₂ производится по формуле:

Q₂ = E_vent × (t_r — t_v) × c

Расход тепла Q₃ для ЧРСВО находится по уравнению:

Q₃ = [E_ot × (t_r — t_v) + E_vent × (t_r — t_v)]× c

Во всех трех выражениях:

• E_ot и E_vent — расход воздуха в кг/с на отопление (E_ot) и вентиляцию (E_vent);
• t_n — температура наружного воздуха в °С.

Остальные характеристики переменных прежние.

В ЧРСВО количество рециркуляционного воздуха определяется по формуле:

E_rec = E_ot — E_vent

Переменная E_ot выражает количество смешанного воздуха, нагретого до температуры t_r.

В ПСВО с естественным побуждением есть особенность — количество движущегося воздуха меняется в зависимости от температуры снаружи. Если наружная температура падает, то давление системы возрастает. Это ведет к увеличению поступающего воздуха в дом. Если же температура повышается, то происходит обратный процесс.

Также в СВО, в отличие от систем вентиляции, воздух перемещается с меньшей и меняющейся плотностью по сравнению с плотностью воздуха, окружающего воздуховоды.

Из-за этого явления происходят следующие процессы:

1. Поступая из генератора, воздух, проходя воздуховоды, заметно охлаждается во время передвижения
2. При естественном движении количество поступающего в помещении воздуха с течением отопительного сезона меняется.

Вышеперечисленные процессы не учитываются, если в СВО для циркуляции воздуха используются вентиляторы, также она имеют ограниченную длину и высоту.

Если же система имеет множество разветвлений, достаточно протяженная, а здание большое и высокое, то необходимо сократить процесс охлаждения воздуха в воздуховодах, уменьшить перераспределение воздуха, поступающего под влиянием естественного циркуляционного давления.

Чтобы контролировать процесс охлаждения воздуха, выполняют тепловой расчет воздуховодов. Для этого необходимо установить начальную температуру воздуха и уточнить его расход с помощью формул.

Для вычисления теплового потока Q_ohl через стенки воздуховода, длина которого равна l, используют формулу:

Q_ohl = q₁ × l

В выражении величина q₁ обозначает тепловой поток, проходящий через стенки воздуховода длиной 1 м. Параметр вычисляется по выражению:

q₁ = k × S₁ × (t_sr — t_v) = (t_sr — t_v)/D₁

В уравнении D₁ — сопротивление теплопередачи от нагретого воздуха со средней температурой t_sr через площадь S₁ стенок воздуховода длиной 1 м в помещении при температуре t_v.

Уравнение теплового баланса выглядит таким образом:

q₁l = E_ot × c × (t_nach — t_r)

В формуле:

• E_ot — количество воздуха, необходимого для отопления помещения, кг/ч;
• c — удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг °С);
• t_nac — температура воздуха в начале воздуховода, °С;
• t_r — температура выпускаемого в помещение воздуха,°С.

Уравнение теплового баланса позволяет установить начальную температуру воздуха в воздуховоде по заданной конечной температуре и, наоборот, узнать конечную температуру при заданной начальной, а также определить расход воздуха.

Температуру t_nach также можно найти по формуле:

t_nach = t_v + ((Q + (1 — η) × Q_ohl)) × (t_r — t_v)

Здесь η — часть от Q_ohl, поступающая в помещение, в расчетах берется равной нулю. Характеристики остальных переменных были названы выше.

Уточненная формула расхода горячего воздуха будет выглядеть так:

Eot = (Q + (1 — η) × Q_ohl)/(c × (t_sr — t_v))

Все буквенные значения в выражении определялись выше. Перейдем к рассмотрению примера расчета воздушного отопления для конкретного дома.

Пример расчета теплопотерь дома

Рассматриваемый дом располагается в городе Кострома, где температура за окном в наиболее холодную пятидневку достигает -31 градусов, температура грунта — +5 °С. Желаемая температура в помещении — +22 °С.

Рассматривать будем дом со следующими габаритами:

• ширина — 6.78 м;
• длина — 8.04 м;
• высота — 2.8 м.

Величины будут использоваться для вычисления площади ограждающих элементов.

Стены здания состоят из:

• газобетона толщиной В=0.21 м, коэффициентом теплопроводности k=2.87;
• пенопласта В=0.05 м, k=1.678;
• облицовочного кирпича В=0.09 м, k=2.26.

При определении k следует использовать сведения из таблиц, а лучше — информацию из технического паспорта, поскольку состав материалов разных производителей может отличаться, следовательно, иметь разные характеристики.

Пол дома состоит из следующий слоев:

• песка, В=0.10 м, k=0.58;
• щебня, В=0.10 м, k=0.13;
• бетона, В=0.20 м, k=1.1;
• утеплителя эковаты, B=0.20 м, k=0.043;
• армированной стяжки, В=0.30 м k=0.93.

В приведенном плане дома пол имеет одинаковое строение по всей площади, подвальное помещение отсутствует.

Потолок состоит из:

• минеральной ваты, В=0.10 м, k=0.05;
• гипсокартона, B=0.025 м, k= 0.21;
• сосновых щитов, В=0.05 м, k=0.35.

У потолочного перекрытия выходов на чердак нет.

В доме окон всего 8, все они двухкамерные с К-стеклом, аргоном, показатель D=0.6. Шесть окон имеют габариты 1.2×1.5 м, одно — 1.2×2 м, одно — 0.3×0.5 м. Двери имеют габариты 1×2.2 м, показатель D по паспорту равен 0.36.

Вычисление тепловых потерь стен

Расчет тепловых потерь будем производить для каждой стены в отдельности.

Для начала найдем площадь северной стены:

S_sev = 8.04 × 2.8 = 22.51

На стене отсутствуют дверные проемы и оконные отверстия, поэтому в расчетах будем использовать это значение S.

Исходя из состава стены, найдем ее общее теплосопротивление, равное:

D_s.sten = D_gb + D_pn + D_kr

Для нахождения D воспользуемся формулой:

D = B/k

Тогда, подставив исходные значения, получим:

D_s.sten = 0.21/2.87 + 0.05/1.678 + 0.09/2.26 = 0.14

Для подсчетов используем формулу:

Q_st = S × (t_v — t_n) × D × l

Учитывая, что коэффициент l для северной стены равен 1.1, получим:

Q_sev.st = 22.51 × (22 + 31) × 0.14 × 1.1 = 184

В южной стене располагается одно окно площадью:

S_ok3 = 0.5 × 0.3 = 0.15

Поэтому в расчетах из S южной стены необходимо вычесть S окна, чтобы получить максимально точные результаты.

S_yuj.s = 22.51 — 0.15 = 22.36

Параметр l для южного направления равен 1. Тогда:

Q_sev.st = 22.36 × (22 + 31) × 0.14 × 1 = 166

Для восточной, западной стены уточняющий коэффициент l=1.05, поэтому достаточно вычислить площадь поверхности ОК без учета S окон и двери.

S_ok1 = 1.2 × 1.5 × 6 = 10.8

S_ok2 = 1.2 × 2 = 2.4

S_d = 1 × 2.2 = 2.2

S_zap+vost = 2 × 6.78 × 2.8 — 2.2 — 2.4 — 10.8 = 22.56

Тогда:

Q_zap+vost = 22.56 × (22 + 31) × 0.14 × 1.05 = 176

В конечном итоге, общая Q стен равна сумме Q всех стен, то есть:

Q_sten = 184 + 166 + 176 = 526

Итого, тепло уходит через стены в количестве 526 Вт.

Теплопотери через окна и двери

В плане дома видно, что двери и 7 окон выходят на восток и запад, следовательно, параметр l=1.05. Общая площадь 7 окон, учитывая вышеизложенные вычисления, равна:

S_okn = 10.8 + 2.4 = 13.2

Для них Q, с учетом того, что D=0.6, будет рассчитываться так:

Q_ok4 = 13.2 × (22 + 31) × 0.6 × 1.05 = 630

Вычислим Q южного окна (l=1).

Q_ok5 = 0.15 × (22 + 31) × 0.6 × 1 = 5

Для дверей D=0.36, а S=2.2, l=1.05, тогда:

Q_dv = 2.2 × (22 + 31) × 0.36 × 1.05 = 43

Суммируем полученные теплопотери и получим:

Q_ok+dv = 630 + 43 + 5 = 678

Далее определим Q для потолка и пола.

Расчет теплопотерь потолка и пола

Для потолка и пола l=1. Рассчитаем их площадь.

S_pol = S_pot = 6.78 × 8.04 = 54.51

Учитывая состав пола, определим общее D.

D_pol = 0.10/0.58 + 0.10/0.13 + 0.2/1.1 + 0.2/0.043 + 0.3/0.93 =61

Тогда тепловые потери пола с учетом того, что температура земли равна +5, равны:

Q_pol = 54.51 × (21 — 5) × 6.1 × 1 = 5320

Рассчитаем общее D потолка:

D_pot = 0.10/0.05 + 0.025/0.21 + 0.05/0.35 = 2.26

Тогда Q потолка будет равно:

Q_pot = 54.51 × (22 + 31) × 2.26 = 6530

Общие теплопотери через ОК будут равны:

Q_ogr.k = 526 + 678 +6530 + 5320 = 13054

Итого, теплопотери дома будут равны 13054 Вт или почти 13 кВт.

Вычисление теплопотельпотерь вентиляции

В помещении работает вентиляция с удельным воздухообменом 3 м³/ч, вход оборудован воздушно-тепловым навесом, поэтому для расчетов достаточно воспользоваться формулой:

Q_v = 0.28 × L_n × p_v × c × (t_v — t_n)

Рассчитаем плотность воздуха в помещении при заданной температуре +22 градуса:

p_v = 353/(272 + 22) = 1.2

Параметр L_n равен произведению удельного расхода на площадь пола, то есть:

L_n = 3 × 54.51 = 163.53

Теплоемкость воздуха с равна 1.005 кДж/(кг× °С).

Учитывая все сведения, найдем Q вентиляции:

Q_v = 0.28 × 163.53 × 1.2 × 1.005 × (22 + 31) = 3000

Итого тепловые расходы на вентиляцию составят 3000 Вт или 3 кВт.

Бытовые тепловые поступления

Поступления бытового характера вычисляются по формуле.

Q_t = 10 × S_pol

То есть, подставляя известные значения, получим:

Q_t = 54.51 × 10 = 545

Подводя итоги, можно увидеть, что общие теплопотери Q дома будут равны:

Q = 13054 + 3000 — 545 = 15509

Возьмем в качестве рабочего значения Q=16000 Вт или 16 кВт.

Примеры расчетов для СВО

Пусть температура подаваемого воздуха (t_r) — 55 °С, желаемая температура в помещении (t_v) — 22 °С, теплопотери дома (Q) — 16000 Вт.

Определение количества воздуха для РСВО

Для определения массы подаваемого воздуха при температуре t_r используется формула:

E_ot = Q/(c × (t_r — t_v)) 

Подставляя в формулу значения параметров, получим:

E_ot = 16000/(1.005 × (55 — 22)) = 483

Объемное количество подаваемого воздуха рассчитывается по формуле:

V_ot = E_ot /p_r,

где:

p_r = 353/(273 + t_r)

Для начала вычислим плотность p:

p_r = 353/(273 + 55) = 1.07

Тогда:

V_ot = 483/1.07 = 451.

Воздухообмен в помещении определяется по формуле:

Vp = E_ot /p_v

Определим плотность воздуха в помещении:

p_v = 353/(273 + 22) = 1.19

Подставляя значения в формулу, получим:

V_p = 483/1.19 = 405

Таким образом, воздухообмен в помещении равен 405 м³ за час, а объем подаваемого воздуха должен быть равен 451 м³ за час.

Расчет количества воздуха для ЧРСВО

Для вычисления количества воздуха для ЧРСВО возьмем полученные сведения из предыдущего примера, а также t_r = 55 °С,  t_v = 22 °С; Q=16000 Вт. Количество воздуха, необходимого для вентиляции, E_vent=110 м³/ч. Расчетная наружная температура t_n=-31 °С.

Для расчета ЧРСВО используем формулу:

Q₃ = [E_ot × (t_r — t_v) + E_vent × p_v × (t_r — t_v)] × c

Подставляя значения, получим:

Q₃ = [483 × (55 — 22) + 110 × 1.19 × (55 — 31)] × 1.005 = 27000

Объем рециркуляционного воздуха составит 405-110=296 м³ в ч. Дополнительный расход тепла равен 27000-16000=11000 Вт.

Определение начальной температуры воздуха

Сопротивление механического воздуховода D=0.27 и берется из его технических характеристик. Длина воздуховода вне отапливаемого помещения l=15 м. Определено, что Q=16 кВт, температура внутреннего воздуха равна 22 градуса, а необходимая температура для отопления помещения равна 55 градусам.

Определим E_ot по вышеизложенным формулам. Получим:

E_ot = 10 × 3.6 × 1000/ (1.005 × (55 — 22)) = 1085

Величина теплового потока q₁ составит:

q₁ = (55 — 22)/0.27 = 122

Начальная температура при отклонении η = 0 составит:

t_nach = 22 + (16 × 1000 + 137 × 15) × (55 — 22)/ 1000 × 16 = 60

Уточним среднюю температуру:

t_sr = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

Тогда:

Q_otkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

С учетом полученных сведений найдем:

t_nach = 22 + (16 × 1000 + 1972) × (55 — 22)/(1000 × 16) = 59

Из этого следует вывод, что при движении воздуха теряется 4 градуса тепла. Чтобы уменьшить потери тепла, необходимо теплоизолировать трубы. Также рекомендуем вам ознакомиться с другой нашей статьей, в которой подробно описывается процесс обустройства системы воздушного отопления.

Выводы и полезное видео по теме

Информативное видео о расчетах СВ средствами программы Ecxel:

Доверять расчеты СВО необходимо профессионалам, ведь только специалисты обладают опытом, соответствующими знаниями, учтут все нюансы при вычислениях.

Возникли вопросы, нашли неточности в приведенных вычислениях или хотите дополнить материал ценными сведениями? Оставляйте, пожалуйста, свои комментарии в расположенном ниже блоке.

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.

---

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

Температурный график отопления

Опубликовано 26 Мар 2014
Рубрика: Теплотехника | 82 комментария

Компьютеры уже давно и успешно работают не только на столах офисных работников, но и в системах управления производственными и технологическими процессами. Автоматика успешно управляет параметрами систем теплоснабжения зданий, обеспечивая внутри них…

…заданную необходимую температуру воздуха (иногда для экономии меняющуюся в течение суток).

Но автоматику необходимо грамотно настроить, дать ей исходные данные и алгоритмы для работы! В этой статье рассматривается оптимальный температурный график отопления – зависимость температуры теплоносителя водяной системы отопления при различных температурах наружного воздуха.

Эта тема уже рассматривалась в статье о водяном отоплении. Здесь мы не будем рассчитывать теплопотери объекта, а рассмотрим ситуацию, когда эти теплопотери известны из предшествующих расчетов или из данных фактической эксплуатации действующего объекта. Если объект действующий, то лучше взять значение теплопотерь при расчетной температуре наружного воздуха из статистических фактических данных предыдущих лет эксплуатации.

В упомянутой выше статье для построения зависимостей температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха решается численным методом система нелинейных уравнений. В этой статье будут представлены «прямые» формулы для вычисления температур воды на «подаче» и на «обратке», представляющие собой аналитическое решение задачи.

Предложенный далее расчет в Excel можно выполнить также в программе OOo Calc из пакета Open Office.

О цветах ячеек листа Excel, которые применены для форматирования в статьях, можно прочесть на странице «О блоге».

Расчет в Excel температурного графика отопления.

Итак, при настройке работы котла и/или теплового узла от температуры наружного воздуха системе автоматики необходимо задать температурный график.

Возможно, правильнее датчик температуры воздуха разместить внутри здания и настроить работу системы управления температурой теплоносителя от температуры внутреннего воздуха. Но часто бывает сложно выбрать место установки датчика внутри из-за разных температур в различных помещениях объекта или из-за значительной удаленности этого места от теплового узла.

Рассмотрим пример. Допустим, у нас имеется объект – здание или группа зданий, получающие тепловую энергию от одного общего закрытого источника теплоснабжения – котельной и/или теплового узла. Закрытый источник – это источник, из которого запрещен отбор горячей воды на водоснабжение. В нашем примере будем считать, что кроме прямого отбора горячей воды отсутствует и отбор тепла на нагрев воды для горячего водоснабжения.

Для сравнения и проверки правильности расчетов возьмем исходные данные из вышеупомянутой статьи «Расчет водяного отопления за 5 минут!» и составим в Excel небольшую программу расчета температурного графика отопления.

Исходные данные:

1. Расчетные (или фактические) теплопотери объекта (здания) Q_р в Гкал/час при расчетной температуре наружного воздуха t_нр записываем

в ячейку D3: 0,004790

2. Расчетную температуру воздуха внутри объекта (здания) t_вр в °C вводим

в ячейку D4: 20

3. Расчетную температуру наружного воздуха t_нр  в °C заносим

в ячейку D5: -37

4. Расчетную температуру воды на «подаче» t_пр  в °C вписываем

в ячейку D6: 90

5. Расчетную температуру воды на «обратке» t_ор  в °C вводим

в ячейку D7: 70

6. Показатель нелинейности теплоотдачи примененных приборов отопления n записываем

в ячейку D8: 0,30

7. Текущую (интересующую нас) температуру наружного воздуха t_н  в °C заносим

в ячейку D9: -10

Значения в ячейках D3 – D8 для конкретного объекта записываются один раз и далее не меняются. Значение в ячейке D8 можно (и нужно) изменять, определяя параметры теплоносителя для различной погоды.

Результаты расчетов:

8. Расчетный расход воды в системе G_р в т/час вычисляем

в ячейке D11: =D3*1000/(D6-D7) =0,239

G_р=Q_р*1000/(t_пр— t_ор)

9. Относительный тепловой поток q определяем

в ячейке D12: =(D4-D9)/(D4-D5) =0,53

q=(t_вр— t_н)/(t_вр— t_нр)

10. Температуру воды на «подаче» t_п в °C рассчитываем

в ячейке D13: =D4+0,5*(D6-D7)*D12+0,5*(D6+D7-2*D4)*D12^(1/(1+D8)) =61,9

t_п=t_вр+0,5*(t_пр–t_ор)*q+0,5*(t_пр+t_ор-2*t_вр)*q^(1/(1+n))

11. Температуру воды на «обратке» t_о в °C вычисляем

в ячейке D14: =D4-0,5*(D6-D7)*D12+0,5*(D6+D7-2*D4)*D12^(1/(1+D8)) =51,4

t_о=t_вр-0,5*(t_пр–t_ор)*q+0,5*(t_пр+t_ор-2*t_вр)*q^(1/(1+n))

Расчет в Excel температуры воды на «подаче» t_п и на «обратке» t_о для выбранной температуры наружного воздуха t_н выполнен.

Сделаем аналогичный расчет для нескольких различных наружных температур и построим температурный график отопления. (О том, как строить графики в Excel можно прочитать здесь.)

Произведем сверку полученных значений температурного графика отопления с результатами, полученными в статье «Расчет водяного отопления за 5 минут!» — значения совпадают!

Итоги.

Практическая ценность представленного расчета температурного графика отопления заключается в том, что он учитывает тип установленных приборов и направление движения теплоносителя в этих приборах. Коэффициент нелинейности теплоотдачи n, оказывающий заметное влияние на температурный график отопления у разных приборов различный:

у чугунных радиаторов n=0,15…0,30 (зависит от способа подключения);

у конвекторов n=0,30…0,35 (зависит от марки прибора).

Для любых приборов отопления коэффициент нелинейности теплоотдачи n можно найти в технической документации заводов-изготовителей.

По величине относительного теплового потока q можно понять, что, например, при температуре наружного воздуха t_н=-8 °С в нашем примере котел или система должны работать на 50% номинальной мощности для поддержания в помещении температуры внутреннего воздуха t_вр=+20 °С.

Используя температурный график отопления, можно быстро выполнить экспресс-аудит системы и понять есть недогрев «подачи» или перегрев «обратки», а так же оценить величину расхода теплоносителя.

Конечно, теплопотери здания зависят от переменных в течение суток и месяцев силы ветра, влажности воздуха, инсоляции, однако главнейшим влияющим фактором все-таки на 90…95% является температура наружного воздуха.

Ссылка на скачивание файла: temperaturnyy-grafik-otopleniya (xls 26,0KB).

Другие статьи автора блога

На главную

Статьи с близкой тематикой

Отзывы