Расчёт удельного расхода тепловой энергии на отопление жилых и общественных зданий за отопительный период

Что это такое – удельный расход тепла на отопление? В каких величинах измеряется удельный расход тепловой энергии на отопление здания и, главное, откуда берутся его значения для расчетов? В этой статье нам предстоит познакомиться с одним из основных понятий теплотехники, а заодно изучить несколько смежных понятий. Итак, в путь.

Осторожно, товарищ! Вы входите в дебри теплотехники.

Что это такое

Определение

Определение удельного расхода тепла дается в СП 23-101-2000. Согласно документу, так называется количество тепла, нужное для поддержания в здании нормируемой температуры, отнесенное к единице площади или объема и к еще одному параметру – градусо-суткам отопительного периода.

Для чего используется этот параметр? Прежде всего – для оценки энергоэффективности здания (или, что то же самое, качества его утепления) и планирования затрат тепла.

Собственно, в СНиП 23-02-2003прямо говорится: удельный (на квадратный или кубический метр) расход тепловой энергии на отопление здания не должен превышать приведенных значений. Чем лучше теплоизоляция, тем меньше энергии требует обогрев.

Градусо-сутки

Как минимум один из использованных терминов нуждается в разъяснении. Что это такое – градусо-сутки?

Это понятие прямо относится к количеству тепла, необходимому для поддержания комфортного климата внутри отапливаемого помещения в зимнее время. Она вычисляется по формуле GSOP=Dt*Z, где:

• GSOP – искомое значение;
• Dt – разница между нормированной внутренней температурой здания (согласно действующим СНиП она должна составлять от +18 до +22 С) и средней температурой самых холодных пяти дней зимы.
• Z – длина отопительного сезона (в сутках).

Как несложно догадаться, значение параметра определяется климатической зоной и для территории России варьируются от 2000 (Крым, Краснодарский край) до 12000 (Чукотский АО, Якутия).

Зима в Якутии.

Единицы измерения

В каких величинах измеряется интересующий нас параметр?

• В СНиП 23-02-2003 используются кДж/(м2*С*сут) и, параллельно с первой величиной, кДж/(м3*С*сут).
• Наряду с килоджоулем могут использоваться другие единицы измерения тепла – килокалории (Ккал), гигакалории (Гкал) и киловатт-часы (КВт*ч).

Как они связаны между собой?

• 1 гигакалория = 1000000 килокалорий.
• 1 гигакалория = 4184000 килоджоулей.
• 1 гигакалория = 1162,2222 киловатт-часа.

На фото – теплосчетчик. Приборы учета тепла могут использовать любые из перечисленных единиц измерения.

Факторы, влияющие на тепловую нагрузку

• Материал и толщина стен. К примеру, стена из кирпича в 25 сантиметров и стена из газобетона в 15 сантиметров способны пропустить разное количество тепла.
• Материал и структура крыши. Например, теплопотери плоской крыши из железобетонных плит значительно отличаются от теплопотерь утепленного чердака.
• Вентиляция. Потеря тепловой энергии с отработанным воздухом зависит от производительности вентиляционной системы, наличия или отсутствия системы рекуперации тепла.
• Площадь остекления. Окна теряют больше тепловой энергии по сравнению со сплошными стенами.
• Уровень инсоляции в разных регионах. Определяется степенью поглощения солнечного тепла наружными покрытиями и ориентацией плоскостей зданий по отношению к сторонам света.
• Разность температур между улицей и помещением. Определяется тепловым потоком через ограждающие конструкции при условии постоянного сопротивления теплопередаче.

Нормированные параметры

Они содержатся в приложениях к СНиП 23-02-2003, таб. 8 и 9. Приведем выдержки из таблиц.

Для одноквартирных одноэтажных отдельностоящих домов

Для многоквартирных домов, общежитий и гостиниц

Обратите внимание: с увеличением количества этажей норма расхода тепла уменьшается. Причина проста и очевидна: чем больше объект простой геометрической формы, тем больше отношение его объема к площади поверхности. По той же причине удельные расходы на отопление загородного дома уменьшаются с увеличением отапливаемой площади.

Обогрев единицы площади большого дома обходится дешевле, чем маленького.

Вычисления

Точное значение потерь тепла произвольным зданием вычислить практически невозможно. Однако давно разработаны методики приблизительных расчетов, дающих в пределах статистики достаточно точные средние результаты. Эти схемы вычислений часто упоминается как расчеты по укрупненным показателям (измерителям).

Наряду с тепловой мощностью часто возникает необходимость рассчитать суточный, часовой, годичный расход тепловой энергии или среднюю потребляемую мощность. Как это сделать? Приведем несколько примеров.

Часовой расход тепла на отопление по укрупненным измерителям вычисляется по формуле Qот=q*a*k*(tвн-tно)*V, где:

• Qот – искомое значение к килокалориях.
• q – удельная отопительная величина дома в ккал/(м3*С*час). Она ищется в справочниках для каждого типа зданий.

Удельная отопительная характеристика привязана к размерам, возрасту и типу здания.

• а – коэффициент поправки на вентиляцию (обычно равен 1,05 – 1,1).
• k – коэффициент поправки на климатическую зону (0,8 – 2,0 для разных климатических зон).
• tвн – внутренняя температура в помещении (+18 – +22 С).
• tно – уличная температура.
• V – объем здания вместе с ограждающими конструкциями.

Чтобы вычислить приблизительный годовой расход тепла на отопление в здании с удельным расходом в 125 кДж/(м2*С*сут) и площадью 100 м2, расположенном в климатической зоне с параметром GSOP=6000, нужно всего-то умножить 125 на 100 (площадь дома) и на 6000 (градусо-сутки отопительного периода). 125*100*6000=75000000 кДж, или примерно 18 гигакалорий, или 20800 киловатт-часов.

Чтобы пересчитать годичный расход в среднюю тепловую мощность отопительного оборудования, достаточно разделить его на длину отопительного сезона в часах. Если он длится 200 дней, средняя тепловая мощность отопления в приведенном выше случае составит 20800/200/24=4,33 КВт.

Распределение тепловой нагрузки

При водяном отоплении максимальная тепловая мощность котла должна равняться сумме тепловой мощности всех устройств отопления в доме. На распределение устройств отопления влияют следующие факторы:

• Площадь помещения и высота потолка;
• Расположение внутри дома. Угловыми и торцевыми помещениями теряется больше тепла, чем помещениями, расположенными в середине здания;
• Удаленность от источника тепла;
• Желаемая температура в комнатах.

СНиП рекомендует следующие значения:

• Жилые комнаты в середине дома – 20 градусов;
• Угловые и торцевые жилые комнаты – 22 градуса. При этом за счет более высокой температуры не промерзают стены;
• Кухня – 18 градусов, поскольку в ней имеются собственные источники тепла – газовые или электрические плиты и пр.
• Ванная комната – 25 градусов.

При воздушном отоплении тепловой поток, который поступает в отдельное помещение, зависит от пропускной способности воздушного рукава. Зачастую простейшим способом его регулировки является подстройка положения решеток вентиляции с контролем температуры вручную.

При системе отопления, где применяется распределительный источник тепла (конвектора, теплые полы, электрообогреватели и т.д.), необходимый режим температуры устанавливается на термостате.

Энергоносители

Как своими руками вычислить затраты энергоносителей, зная расход тепла?

Достаточно знать теплотворную способность соответствующего топлива.

Проще всего вычислить расход электроэнергии на отопление дома: он в точности равен произведенному прямым нагревом количеству тепла.

Электрокотел преобразует в тепло всю потребляемую электроэнергию.

Так, средняя мощность электрического котла отопления в последнем рассмотренном нами случае будет равна 4,33 киловатта. Если цена киловатт-часа тепла равна 3,6 рубля, то в час мы будем тратить 4,33*3,6=15,6 рубля, в день – 15*6*24=374 рубля и так далее.

Владельцам твердотопливных котлов полезно знать, что нормы расхода дров на отопление составляют около 0,4 кг/КВт*ч. Нормы расхода угля на отопление вдвое меньше – 0,2 кг/КВт*ч.

Уголь обладает достаточно высокой теплотворной способностью.

Таким образом, чтобы своими руками подсчитать среднечасовой расход дров при средней тепловой мощности отопления 4,33 КВт, достаточно умножить 4,33 на 0,4: 4,33*0,4=1,732 кг. Та же инструкция действует для других теплоносителей – достаточно лишь залезь в справочники.

Расчет тепловой нагрузки

Необходимость соблюдения всех стандартов безопасности и надежности крайне важна при проектировке объектов, однако не менее важным является и расчет тепловой нагрузки здания.

Зачем нужен расчет тепловой нагрузки при проектировании здания

Данная операция позволит узнать, сколько топлива необходимо отопительной системе для работы, грамотно определиться с источником тепла и рассчитать теплопотери по всей системе. Сразу стоит отметить, что расчет тепловой нагрузки на отопление позволяет узнать, какую теплоту дают все отопительные приборы. Вся эта информация разрешает сэкономить большие суммы в сравнении с отопительными системами, расчет которых выполнен неграмотно.

Прежде всего, стоит определиться с тем, какие объекты отопления должны подвергаться расчету. К таким объектам относятся:

• Система общего отопления;
• Напольный обогрев (при его наличии);
• Вентиляционные приборы;
• Система нагрева воды;
• Прочие объекты, требующие подключения к отопительной системе, например, бассейны.

Помимо этого, на расчет тепловой нагрузки могут повлиять и самые мелкие предметы и объекты, на которых возможна потеря тепла.

Порядок проведения расчета

Нужно отметить, что все производимые расчеты необходимо выполнять в соответствии с ГОСТом и строительными нормами. Для всех систем имеется общий список параметров, которые обязательно нужно рассчитать. Такими параметрами являются:

1. Потери тепла на наружных ограждениях. Данный параметр позволяет подобрать оптимальную температуру для каждого помещения;
2. Количество мощности, которая пойдет на систему горячего водоснабжения;
3. Если нужна установка дополнительной вентиляционной системы, то расчет необходимого для нагрева циркулирующего в ней воздуха тепла также обязателен;
4. При наличии бассейна или бани производится расчет количества тепла, требуемого для обогрева этих объектов;
5. В случае, если в дальнейшем планируется расширение отопительной системы, то расчет тепловой нагрузки здания также должен быть проведен.

Крайне важным также является знание того, как распределяются потоки тепла по помещению для каждого обогревательного объекта

Важность данных знаний заключается в том, что позволяет максимально точно подобрать необходимые для отопительной системы элементы

Ключевые моменты каждого из типа тепловой нагрузки

Строители разделяют несколько видов нагрузок. Каждый вид имеет свои особенности, которые необходимо разобрать.

Прежде всего, выделяют сезонную нагрузку. Ее особенностью является то, что на протяжении года температурные режимы вне помещения изменяются, а тепловые расходы рассчитываются в зависимости от климатических условий места, где расположено здание.

На втором месте стоит расчет тепловой нагрузки на отопление в течение года. Так как большинству отечественных построек свойственна именно данная нагрузка, то изменения на протяжении года не критичны, однако в летнее время нагрузка становится меньшей примерно на 30 процентов.

Существуют еще два параметра, которые также должны быть учтены при расчете – скрытое и сухое тепло. Первый параметр характеризует потери тепла при конденсации и прочих испарениях. Расчет на сухое тепло проводится с учетом количества окон, дверей, параметров вентиляционной системы и возможных потерь на щелях стен.

Преимущества обращения к профессионалам при расчете тепловых нагрузок

Безусловно, провести расчет тепловой нагрузки возможно и самостоятельно, однако это большой риск, так как велика вероятность допустить ошибку. Множество различных параметров, необходимость учета потерь на всех возможных объектах отопления и общая сложность всех расчетов способна отпугнуть неопытного человека. Именно в таких случаях необходима помощь опытного специалиста. Наша компания способна произвести максимально точный расчет и в кратчайшие сроки подобрать самое оптимальное оборудование, при этом стоимость и качество приятно порадуют.

Обращайтесь за консультацией по указанным на сайте телефонам или онлайн.