Тепловая мощность: эффективность нагревателей и определение, расчёт баланса отопления и формулы, рекомендации

Факторы

Для помещения

1. Что влияет на потребность квартиры, комнаты или дома в тепле?

При расчетах учитываются:

Объем. От него зависит количество воздуха, нуждающегося в нагреве;

Чем объемнее помещение, тем больше тепла нужно для поддержания постоянной температуры в нем.

• Качество утепления. Оно зависит от теплоизоляции стен, площади и количества дверей и окон, а также от структуры остекления окон. Скажем, одинарное остекление и тройной стеклопакет будут сильно различаться по количеству теплопотерь;
• Климатическая зона. При неизменных качестве утепления и объеме помещения разность температур между улицей и комнатой будет линейно связана с количеством теряющегося через стены и перекрытия тепла. При неизменных +20 в доме потребность дома в тепле в Ялте при температуре 0С и в Якутске при -40 будет различаться ровно втрое.

Зима в Якутске.

Для прибора

1. Чем определяется тепловая мощность радиаторов отопления?

Здесь действует три фактора:

• Дельта температур — перепад между теплоносителем и окружающей средой. Чем он больше, тем выше мощность;
• Площадь поверхности. И здесь тоже наблюдается линейная зависимость между параметрами: чем больше площадь при неизменной температуре, тем больше тепла она отдает окружающей среде за счет прямого контакта с воздухом и инфракрасного излучения;

Оребрение увеличивает поверхность теплообмена с воздухом.

Теплопроводность материала прибора. Оно играет особенно важную роль при большой площади оребрения: чем выше теплопроводность, тем более высокую температуру будут иметь края ребер, тем сильнее они нагреют контактирующий с ними воздух.

Необходимые характеристики

При определении тепловой мощности для отопительной системы, следует учитывать многие характеристики жилища, среди которых:

Схема монтажа системы отопления.

тип и величина объекта (квартира, загородный дом с двумя, тремя или четырьмя этажами, коттедж и т.д.); архитектурная часть (берутся во внимание размеры полов, наружных стен, крыши, дверных и оконных проемов); температурные режимы, присутствующие в каждой комнате жилища (по умолчанию можно использовать СНиПы 2.04.05-91); конструкции полов, крыши и наружных стен (типы используемых материалов, толщина утепляющих прослоек и т.д.); функциональное назначение имеющихся помещений (жилые и нежилые); специальные данные (продолжительность отопительного сезона, количество проживаемых человек и т.д.); количество точек, предназначенных для разбора теплой воды. При расчетах специалисты настоятельно рекомендуют учитывать все эти параметры

Ведь только тогда удастся получить наиболее четкие результаты, относительно величины тепловой мощности для системы отопления вашего дома

При расчетах специалисты настоятельно рекомендуют учитывать все эти параметры. Ведь только тогда удастся получить наиболее четкие результаты, относительно величины тепловой мощности для системы отопления вашего дома

Однако нередко при расчетах берут во внимание только часть из них, но при этом прибавляют от 10 до 25% к полученной мощности

Факторы, влияющие на потребность в тепле

Тепловая мощность зависит от площади помещения, климата региона, степени утепления здания

К основным факторам, определяющим потребность в тепловой энергии для помещения, относят:

• полный объем нагреваемых пространств;
• тип и качество утеплительного материала;
• климатическая зона, в которой располагается здание.

От объема помещения зависит количество воздушного пространства, нуждающегося в обогреве. Чем объемнее отапливаемое помещение, тем больше тепла потребуется для поддержания нужного микроклимата. При одинаковой высоте потолков (порядка 2,5 метров) обычно применяется упрощенный расчет, при котором за основу берется площадь комнаты.

О качестве утепления судят по способам теплоизоляции стен, а также по площади и комплекту окон и дверей. Учитывается также вид остекления – простой и тройной стеклопакет различны по тепловым потерям. Влияние климатического фактора сказывается при прочих равных условиях и учитывается как разность температур на улице и в комнате, где установлен котел.

Для прибора (батареи отопления)

Степень теплопроводности металлов – из некоторых изготавливают радиаторы

При рассмотрении факторов, влияющих на мощность нагрева радиаторов отопления, выделяются три основных:

• показатель, соответствующий разнице нагрева теплоносителя и окружающей воздушной среды – с его повышением увеличивается тепловая мощность;
• площадь поверхности, отдающей тепло;
• теплопроводность используемого материала.

В этом случае наблюдается та же линейная зависимость: с увеличением поверхности батареи возрастает и величина тепловой отдачи. По этой причине многие современные отопительные радиаторы дополняются специальными алюминиевыми ребрами, повышающими общую теплоотдачу.

Методики расчета тепловой нагрузки на отопление здания

Чтобы рассчитать необходимую тепловую нагрузку, данные о нормах температуры и влажности берут из ГОСТ и СНиП. Там же есть сведения о коэффициентах теплопередачи разных материалов и конструкций. При расчетах обязательно учитывают паспортные данные радиаторов, отопительного котла, другого оборудования.

В вычисления включают:

• поток тепловой энергии радиатора – максимальное значение;
• максимальный расход за 1 час при работе отопительной системы;
• тепловые затраты за сезон.

Приблизительное значение дает соотношение расчетных данных с площадью дома или комнат. Однако такой подход не учитывает конструкционные особенности здания.

Вычисление теплопотерь с использованием укрупненных показателей

Формула расчета теплопотерь

Метод применяют, когда точные характеристики здания невозможно установить. Чтобы рассчитать тепловую нагрузку, используют формулу.

Qот= α*qо*V*(tв-tн.р); где:

• q° – удельный тепловой показатель строения по проекту или стандартной таблице. Для зданий разного назначения – жилой многоквартирный дом, гараж, лаборатория – он разный.
• а – поправочный коэффициент, разный для разных климатических зон.
• Vн – внешний объем строения, м³.
• Tвн и Tнро – температура внутри дома и снаружи.

Метод позволяет рассчитать показатели для всей постройки и для каждой зоны или комнаты. Однако формула не включает данные о теплопроводности материалов, из которых построен дом, а показатели для дерева, пенобетона и камня сильно отличаются.

Определение теплоотдачи отопительно-вентиляционного оборудования

Примерная мощность батарей исходя из площади комнат

Чтобы получить более достоверный результат, используют расчет по стенам и окнам и дополнительно вычисляют тепловую нагрузку вентиляции. Расчеты производят в несколько этапов:

• рассчитывают площадь стен и остекления;
• вычисляют сопротивление теплопередачи, используя данные справочника;
• рассчитывают коэффициент по типу утеплителя – данные тоже есть в строительном справочнике, можно уточнить в паспорте изделий;
• вычисляют уровень теплопотерь через окна;
• расчетные величины умножают на сумму температур (внутри и снаружи здания) и получают суммарный расход тепла.

Расчет тепловой вентиляционной нагрузки выполняют по формуле Qv=c*m*(Tv-Tn), где:

• Qv – расход тепла вентиляцией;
• с – теплоемкость воздуха;
• m – масса воздуха: в среднем для нормальной вентиляции необходим объем воздуха, равный утроенной квадратуре комнаты; массу получают, умножив величину на плотность воздуха;
• Tv-Tn – разница между внешней и внутренней температурой.

Общий показатель получают, просуммировав расчетные теплопотери здания и потери через вентиляцию.

Вычисление значений с учетом различных элементов ограждающих конструкций

Обследование зданий тепловизором позволяет отыскать утечки тепла, влажные места в комнатах

Если для расчетов использовать теоретические данные – показатели по теплопотерям каждого материала – результат все равно оказывается не совсем точным. В вычислениях невозможно учесть количество и величину трещин и зазоров, работу освещения и прочее.

Самый точный результат обеспечивает тепловизионное обследование здания. Выполняется процедура в темное время суток, при выключенном освещении. Рекомендуют убрать на время ковры и мебель, чтобы не искажать показания.

Обследование выполняют в 3 этапа:

• с помощью тепловизора изучают помещение изнутри, тщательно обследуют углы и стыки;
• измеряют потери снаружи – так учитываются все особенности материалов и архитектуры;
• данные прибора переносят в компьютер, рассчитывают результат.

По итогам обследования составляют рекомендации: по утеплению, реконструкции, выбору отопительных приборов.

Что такое теплопотери помещения

Любое помещение имеет определенные теплопотери. Тепло выходит из стен, окон, полов, дверей, потолка, поэтому задача газового котла – компенсировать количество выходящего тепла и обеспечить определенную температуру в помещении. Для этого необходима определенная тепловая мощность.

Опытным путем установлено, что наибольшее количество тепла уходит через стены (до 70%). Через крышу и окна может выходить до 30% тепловой энергии, через систему вентиляции – до 40%. Наименьшие теплопотери у дверей (до 6%) и пола (до 15%)

На теплопотери дома влияют следующие факторы.

Расположение дома. Каждый город имеет свои климатические особенности. В расчетах теплопотерь необходимо учитывать критическую отрицательную температуру, характерную для региона, а также среднюю температура и продолжительность отопительного сезона (для точных расчетов с использованием программы). Расположения стен относительно сторон света. Известно, что в северной стороне располагается роза ветров, поэтому теплопотери стены, находящейся в этой области, будут наибольшими. В зимнее время с западной, северной и восточной стороны дует с большой силой холодный ветер, поэтому теплопотери этих стен будут выше. Площадь отапливаемого помещения. От размеров помещения, площади стен, потолков, окон, дверей зависит количество уходящего тепла. Теплотехника строительных конструкций. Любой материал имеет свой коэффициент теплового сопротивления и коэффициент теплоотдачи – способности пропускать через себя определенное количество тепла. Чтобы их узнать, необходимо воспользоваться табличными данными, а также применить определенные формулы. Информацию о составе стен, потолков, полов, их толщине можно найти в техническом плане жилья. Оконные и дверные проемы. Размер, модификация двери и стеклопакетов. Чем больше площадь оконных и дверных проемов, тем выше теплопотери

Важно учитывать характеристики установленных дверей и стеклопакетов при расчетах. Учет вентиляции

Вентиляция всегда существует в доме независимо от наличия искусственной вытяжки

Через открытые окна происходит проветривание помещения, движение воздуха создается при закрытии и открытии входных дверей, хождении людей из комнаты в комнату, что способствует уходу теплого воздуха из помещения, его циркуляции.

Зная вышеперечисленные параметры, можно не только вычислить тепловые потери дома и определить мощность котла, но и выявить места, нуждающиеся в дополнительном утеплении.

Расчет пропускной способности труб.

Для точных и профессиональных расчетов необходимо использовать следующие показатели:

• Материал, из которого изготовлены трубы и другие элементы системы;
• Длина трубопровода
• Количество точек водопотребления (для системы подачи воды)

Наиболее популярные способы расчета:

1. Формула. Достаточно сложная формула, которая понятна лишь профессионалам, учитывает сразу несколько значений

Основные параметры, которые принимаются во внимание – материал труб (шероховатость поверхности) и их уклон

2. Таблица. Это более простой способ, по которому каждый желающий может определить пропускную способность трубопровода. Примером может послужить инженерная таблица Ф. Шевелева, по которой можно узнать пропускную способность, исходя из материала трубы.

3. Компьютерная программа. Одну из таких программ легко можно найти и скачать в сети Интернет. Она разработана специально для того, чтоб определить пропускную способность для труб любого контура. Для того что узнать значение, необходимо ввести в программу исходные данные, такие как материал, длина труб, качество теплоносителя и т.д.

Следует сказать, что последний способ, хоть и является самым точным, не подходит для расчетов простых бытовых систем. Он достаточно сложен, и требует знания значений самых различных показателей. Для расчета простой системы в частном доме лучше воспользоваться таблицами.

Что такое тепловой расчет?

Если говорить просто, тепловой расчёт помогает точно узнать, сколько тепла хранит и теряет здание, и сколько энергии должно вырабатывать отопление, чтобы поддерживать в жилье комфортные условия.

Оценивая теплопотери и степень теплоснабжения, учитываются следующие факторы:

1. Какой это объект: сколько в нём этажей, наличие угловых комнат, жилой он или производственный и т. д.
2. Сколько человек будет «обитать» в здании.
3. Важная деталь – это площадь остекления. И размеры кровли, стен, пола, дверей, высота потолков и т. д.
4. Какова продолжительность отопительного сезона, климатические характеристики региона.
5. По СНиПам определяют нормы температур, которые должны быть в помещениях.
6. Толщина стен, перекрытий, выбранные теплоизоляторы и их свойства.

Могут учитываться и другие условия и особенности, например, для производственных объектов считаются рабочие и выходные дни, мощность и тип вентиляции, ориентация жилья по сторонам света и др.

Учетные приборы для домов и квартир

Специальный прибор позволяет точно подсчитывать тарифы за водоснабжение, электричество, газ и тепло. Пользователям разрешается устанавливать теплосчетчик для фиксации расходов тепловой энергии. Устройство производит измерение в Гкал/ч, кВт/ч и кДж/ч. На сегодняшний день популярны.

Крыльчатые счетчики

Крыльчатый счетчик эффективно работает при температуре ниже 22 градусов

Счетчик имеет вид механизма с перпендикулярным расположением оси вращения. Модель характеризуется низкой чувствительностью, что позволяет точно измерять тепловые затраты. Регуляторы подходят для помещений с хорошей теплоизоляцией, температурными показателями в +26 градусов. Крыльчатый аппарат при функциях корректировки температуры до +22 градусов считает минимум Гкал.

Преимущества:

• недорогая стоимость;
• запитка от батареек;
• простота использования;
• точность замеров.

Минусы:

• риск поломок вследствие гидроудара;
• быстрый износ механизма;
• повышение давления в системе;
• при заклинивании крыльчатки водопоток не пропускается.

Приборы с регистраторами скачков

Электронные приборы стоят дороже, но точнее считают гигакалории

Импульсный аппарат производит удаленное снятие показаний с 2-16 каналов, поэтому подходит для частного или многоквартирного дома. Учет и передача данных производится на ЖК-монитор, через разъемный интерфейс, на ноутбук или компьютер при помощи сетевого кабеля, через GSM-сеть.

Сценарий, по которому нужно измерить показания, задает пользователь. Ультразвуковые приборы могут подключаться к системе водо-, газоснабжения, являются частью АСКУЭ или совмещаются с системой «умный дом».

Преимущества:

• множество вариантов для общедомовых и частных измерений;
• возможность интеграции в несколько учетных систем;
• прочность за счет отсутствия подвижных узлов;
• красивый внешний вид и компактность;
• защита от пыли и влаги – счетчик можно поставить на кухне или на улице;
• прочный корпус;
• функции самодиагностики неполадок;
• обширная коммуникация;
• выполнение со съемным вычислительным блоком или без него;
• период между проверками – 6 лет, между заменами – 10 лет.

Минусы:

• высокая стоимость;
• коммуникационные возможности зависят от специфики выхода;
• затраты на приобретение расходомеров, датчиков давления, модулей ДУ для приборов базовой комплектации.

Рассчитываем для квартиры

Математические операции для квартирного отопления следуют по тому же принципу: 10 квадратных метров – это расход в 1 киловатт тепла. Но расчёт осуществляется по иным показателям:

1. Есть ли над или под квартирой помещение без отопления. Если есть квартира по соседству с отоплением, учитываем показатель 0,7. Если имеется помещение без отопления, изменения в расчёт не вносим. Если устроено подвальное или чердачное помещение, действует показатель 0,9.
2. Внешние стены (количество стен, смотрящих наружу). Так, к примеру, для угловой квартиры нужно большее количество тепла. Если устроена только одна наружная стена, то используем в расчете цифру 1,1. Если уже 2 стены, то цифру 1,2. Три – 1,3. И так далее.

Это главные места, где нагретый воздух покидает жилое помещение.

1. Качество и материалы окон. Если сооружены стеклопакеты, без арифметических изменений можно обойтись. Если – давние конструкции из дерева, полученное значение умножаем на 1,2.

Развитие мощности также происходит при приобретении котла с двумя контурами. Расчёт осуществляется по тем же схемам.

Расчет тепловой мощности: формула

Рассмотрим формулу и приведем примеры, как произвести расчет для зданий с разным коэффициентом рассеивания.

Vx(дельта)TxK= ккал/ч (тепловая мощность), где:

• Первый показатель «V» – объем рассчитываемого помещения;
• Дельта «Т» – разница температур – это та величина, которая показывает насколько градусов внутри помещения теплее, чем снаружи;
• «К» – коэффициент рассеивания (его еще называют «коэффициент пропускания тепла»). Величина берется из таблицы. Обычно цифра колеблется от 4 до 0,6.

Примерные величины коэффициента рассеивания для упрощенного расчёта

• Если это неутепленный металлопрофиль или доска то «К» будет = 3 – 4 единицы.
• Одинарная кирпичная кладка и минимальное утепление – «К» = от 2 до 3-ёх.
• Стена в два кирпича, стандартное перекрытие, окна и
• двери – «К» = от 1 до 2.
• Самый теплый вариант. Стеклопакеты, кирпичные стены с двойным утеплителем и т. п. – «К» = 0,6 – 0,9.

Более точный расчет можно произвести, высчитывая точные размеры отличающихся по свойствам поверхностей дома в м2 (окна, двери и т. д.), производя расчёт для них отдельно и складывая получившиеся показатели.

Точные расчеты тепловой нагрузки

Значение теплопроводности и сопротивление теплопередачи для строительных материалов

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

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

R=d/λ

Расчет по стенам и окнам

Сопротивление теплопередачи стен жилых зданий

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

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

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

Фактически тепловые потери через стены составят:

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

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

124*(22+15)= 4,96 кВт/час

Расчет по вентиляции

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

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

Суммируя все полученные показатели можно найти общие тепловые потери дом:

4,96+1,11=6,07 кВт/час

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

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

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

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

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

Расчёт количества секций отопительных приборов

Система отопления не будет эффективной, если не рассчитать оптимальное количество секций радиаторов. Неправильный расчёт приведёт к тому, что комнаты будут обогреваться неравномерно, котёл будет работать на пределе возможностей или, наоборот, «вхолостую» растрачивая топливо.

Некоторые владельцы домов считают: чем больше батарей, тем лучше. Однако, при этом удлиняется путь теплоносителя, который постепенно охлаждается, а значит, последние комнаты в системе рискуют остаться без тепла. Принудительная циркуляция теплоносителя, отчасти, решает эту проблему. Но нельзя упускать из виду мощность котла, который может просто «не потянуть» систему.

Чтобы рассчитать количество секций, понадобятся следующие значения:

• площадь отапливаемой комнаты (плюс смежной, где нет радиаторов);
• мощность одного радиатора (указана в технической характеристике);

принять во внимание, что на 1 кв. м. жилой площади потребуется 100 Вт мощности для средней полосы России (согласно требованиям СНиПа)

жилой площади потребуется 100 Вт мощности для средней полосы России (согласно требованиям СНиПа).

Площадь комнаты умножают на 100 и полученную сумму делят на параметры мощности устанавливаемого радиатора.

Пример для комнаты в 25 кв. метров и мощности радиатора 120 Вт: (20х100)/185=10,8=11

Эта самая простая формула, при не стандартной высоте комнат или их сложной конфигурации используются другие значения.

Как правильно рассчитать отопление в частном доме, если мощность радиатора по каким-то причинам неизвестна? По умолчанию берётся средне статическая мощность в 200 Вт. Можно брать средние значения определённых типов радиаторов. Для биметаллических эта цифра составляет — 185 Вт, для алюминиевых — 190 Вт. У чугунных значение значительно ниже — 120 Вт.

Если расчёт ведётся для угловых помещений, то полученный результат можно смело умножать на коэффициент 1,2.

Расчет тепловой мощности котельной

Потребители обслуживаются котельными следующих типов:

• местные (для одного или нескольких домов);
• квартальные (для домов целого квартала);
• районные (крупные сооружения).

Все котельные могут отапливаться следующими видами топлива:

• твердым (древесиной, торфом, углем);
• газообразным;
• жидким (мазутом, нефтью, маслом, соляркой);
• комбинированным.

Использование твердого топлива требует оснащения котельных особыми колосниками, пропускающими золу. Древесина должна быть сухая, для сушки дров используются навесы. Лучше использовать дрова лиственных пород, т.к. хвойные поленья засоряют дымоходы продуктами горения.

Тепловую энергию для данного вида топлива рассчитывают так: на 1 м² площади здания должно приходиться 100 Вт/ч. Для дома площадью 100 м² мощность равна 10 кВт. Зная количество дней, в которые производится отопление, можно подсчитать общую тепловую мощность.

Котельные могут работать на сжиженном и магистральном газе. Для газовых котельных действуют особые требования укладки труб для обеспечения работы котлов (обвязки). Простейший вариант расчета мощности отопительного газового оборудования — 1 кВт энергии на 10 м² площади. Кроме этого, учитывают площадь помещения, его расположение в той или иной климатической зоне, теплопотери отапливаемого строения. Точные расчеты могут выполнить специалисты-теплотехники. Они же помогут определить расход топлива за необходимый промежуток времени.

Выделяемая тепловая энергия считается в мегаваттах (мВт) или гигакалориях (Гкал).

В комбинированных котельных в качестве топлива используются:

• газ и солярка;
• газ и мазут;
• газ и нефть;
• газ и отработанное масло.

Приоритетное и второстепенное топливо определяет владелец котельной. От выбранного вида теплоносителя зависит тип котлов.

При устройстве и эксплуатации отопительных котельных малой мощности для подсчета тепловой энергии учитывается несколько факторов:

• износ отапливаемых зданий;
• степень их утепленности;
• размеры окон и дверей.

При эксплуатации в зданиях появляются места утечки тепла, которые можно найти с помощью тепловизора. При невозможности заделки этих мест увеличивают мощность котельной установки на 30% и более.

Преимущества и недостатки

Преимущество термоэлектрических станций в том, что они могут устанавливаться рядом с центрами потребления, что снижает затраты на установку распределительных сетей. Кроме того, они не зависят от природных факторов, таких как гидроэлектростанции и ветряные электростанции.

Однако они также являются вторым по величине производителем парниковых газов. Его основные воздействия – выбросы загрязняющих газов, ухудшающих качество воздуха, и нагревание речной воды.

Установки этого типа различаются по типу используемого топлива. В таблице ниже мы показываем преимущества и недостатки основных видов топлива, используемых сегодня.

Тип растения	Преимущества	Недостатки
Угольный термоэлектрический	• Высокая производительность. • Низкие затраты на топливо и строительство.	• Выбрасывает больше всего парниковых газов. • Выбрасываемые газы вызывают кислотные дожди. • Загрязнение вызывает проблемы с дыханием.
Термоэлектрический природный газ	• Меньшее местное загрязнение по сравнению с углем • Низкая стоимость строительства	• Высокий уровень выбросов парниковых газов. • Очень большой разброс стоимости топлива (связанный с ценой на нефть).
Термоэлектрическая биомасса	• Низкие затраты на топливо и строительство. • Низкие выбросы парниковых газов.	• Возможность вырубки лесов для выращивания растений, которые будут давать биомассу. • Спор о земельном пространстве с производством продуктов питания
Термоядерный	• Практически отсутствуют выбросы парниковых газов • Высокая производительность	• Высокая стоимость • Производство радиоактивных отходов • Последствия аварий очень серьезны

Упражнения «Источники энергии» (с обратной связью).

Расчет тепловой мощности

Для оценки тепловой энергии существует формула определения мощности через количество теплоты: N = Q/Δ t, где Q – это количество теплоты, выраженное в джоулях, а Δ t – время выделения энергии в секундах.

При оценочных расчетах также используется специальный коэффициент (КПД), указывающий на объем израсходованного тепла. Он находится как отношение полезной энергии к мощности тепловых потерь и выражается в процентах.

Более точный тепловой расчет

Грамотный выбор нагревательного оборудования возможен лишь после ознакомления с порядком расчета тепловой мощности, требуемой в каждом конкретном случае. Формула, используемая для его точного определения, выглядит так: P=V∆TK= ккал/час:

• V – объем обогреваемого помещения, измеряемый в метрах кубических.
• ∆Т – разница между температурой воздуха вне и внутри помещения.
• К – коэффициент потерь тепла.

Последняя величина зависит от материала стен. На основании проведенных специалистами измерений для неутепленной деревянной конструкции она составляет 3,0-4,0. Точные значения К для различных вариантов утепления приведены ниже:

• Для зданий из одинарной кирпичной кладки и с упрощенными конструкциями окон и крыши (так называемая «простая» теплоизоляция) К=2,0-2,9.
• Утепление среднего качества (К=1,0-1,9). Это типовая конструкция, под которой понимается двойная кладка, крыша с обычной кровлей, ограниченное количество окон.
• Высококачественное утепление (К=0,6-0,9), предполагающее кирпичные стены с усиленной теплоизоляцией, малое число окон со сдвоенными рамами, прочное основание пола и крышу с надежными теплоизоляторами.

В качестве примера будет рассмотрен точный расчет мощности для нагреваемого помещения объемом 5 х 16 х 2,5 = 200 метров кубических. ∆Т определяется как разница показателя снаружи -20 °С и внутри помещения +25 °С. Принимается вариант со средней удельной теплоизоляцией (К=1-1,9). По усредненным условиям эксплуатации берем 1,7. Рассчитываем: 200 х 45 х 1,7 = 15 300 ккал\час. Исходя из того, что 1 кВт = 860 ккал\час, в итоге имеем: 15 300\860 = 17,8 кВт.

Что такое тепловой расчет?

Если говорить просто, тепловой расчёт помогает точно узнать, сколько тепла хранит и теряет здание, и сколько энергии должно вырабатывать отопление, чтобы поддерживать в жилье комфортные условия.

Оценивая теплопотери и степень теплоснабжения, учитываются следующие факторы:

1. Какой это объект: сколько в нём этажей, наличие угловых комнат, жилой он или производственный и т. д.
2. Сколько человек будет «обитать» в здании.
3. Важная деталь – это площадь остекления. И размеры кровли, стен, пола, дверей, высота потолков и т. д.
4. Какова продолжительность отопительного сезона, климатические характеристики региона.
5. По СНиПам определяют нормы температур, которые должны быть в помещениях.
6. Толщина стен, перекрытий, выбранные теплоизоляторы и их свойства.

Могут учитываться и другие условия и особенности, например, для производственных объектов считаются рабочие и выходные дни, мощность и тип вентиляции, ориентация жилья по сторонам света и др.

Эффективность нагревателей

Мощность — это физическое определение скорости передачи или потребления энергии. Она равна отношению количества работы за определённый промежуток времени к этому периоду. Нагревательные устройства характеризуются по расходу электричества в киловаттах.

Для сопоставления энергий различного рода введена формула тепловой мощности: N = Q / Δ t, где:

1. Q — количество теплоты в джоулях;
2. Δ t — интервал времени выделения энергии в секундах;
3. размерность полученной величины Дж / с = Вт.

В этом видео вы узнаете, как рассчитать количество теплоты:

Для оценки эффективности работы нагревателей используют коэффициент, указывающий на количество израсходованного по назначению тепла — КПД. Определяется показатель делением полезной энергии на затраченную, является безразмерной единицей и выражается в процентах. По отношению к разным частям, составляющим окружающую среду, КПД нагревателя имеет неравные значения. Если оценивать чайник как нагреватель воды, его эффективность составит 90%, а при использовании его в качестве отопителя комнаты коэффициент возрастает до 99%.

Объяснение этому простое: из-за теплообмена с окружением часть температуры рассеивается и теряется. Количество утраченной энергии зависит от проводимости материалов и других факторов. Можно рассчитать теоретически мощность тепловых потерь по формуле P = λ × S Δ T / h. Здесь λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м × К); S — площадь участка теплообмена, м²; Δ T — перепад температур на контролируемой поверхности, град. С; h — толщина изолирующего слоя, м.

Сравнительные выводы

Как показывает приведенная таблица сравнения теплоотдачи радиаторов отопления, самыми эффективными в плане мощности являются биметаллические нагреватели. Напомним, что они представляют собой алюминиевый оребренный корпус с находящимся внутри прочным сварным каркасом из металлических трубок для протока теплоносителя. По всем параметрам этот вид нагревателей пригоден для установки как в теплосетях высотных домов, так и в частных коттеджах. Единственный их недостаток – высокая стоимость. Немного ниже теплоотдача алюминиевых радиаторов, хотя они легче и дешевле биметаллических. По испытательному и рабочему давлению приборы из алюминия также можно ставить в зданиях любой этажности, но при условии: наличии индивидуальной котельной с узлом водоподготовки. Дело в том, что алюминиевый сплав подвержен воздействию электрохимической коррозии от некачественного теплоносителя, свойственного центральным сетям. Радиаторы из алюминия лучше устанавливать в отдельных системах.

Резко отличаются от других чугунные радиаторы. теплоотдача которых значительно ниже при большой массе и емкости секций. Казалось бы, при таком сравнении им не найдется применения в современных системах обогрева. Тем не менее традиционные «гармошки» МС-140 продолжают пользоваться спросом, их главный козырь – долговечность и стойкость к коррозии. И действительно, серый чугун, из которого методом литья изготавливаются МС-140, спокойно служит до 50 лет и более, при этом теплоноситель может быть каким угодно.

Кроме того, обычная чугунная батарея обладает большой тепловой инерцией в силу своей массивности и вместительности. Это значит, что при отключении котла радиатор остается теплым еще долгое время. Что же касается рабочего давления, то нагреватели из чугуна не могут похвастать высокой прочностью. Приобретать их для сетей с высоким давлением воды рискованно.