Системы теплых полов
Если речь идет о водяном теплом полу, в отличие от электрического аналога, в качестве нагревательного контура в нем используются металлические трубы, хотя, их стали применять в последнее время все реже.
Главная причина снижения спроса на водяной теплый пол заключается в постепенном изнашивании стальных труб, снижении просвета в них. Кроме того, имеет значение и способ монтажа – сварные швы выполнить сможет далеко не каждый, а резьбовое соединение грозит утечкой теплоносителя через некоторое время. Естественно, никому не понравится результат утечки воды из системы в полу со стяжкой – будет затоплен потолок нижнего этажа или подвала, а перекрытие постепенно придет в негодность.
По этим причинам на замену стальным трубам в теплых водяных полах сначала пришли металлопластиковые змеевики, фитинги на которые крепились за пределами стяжки, а в настоящее время предпочитают армированный полипропилен.
Такому материалу присуще незначительное тепловое расширение, а при грамотной укладке и эксплуатации они могут прослужить не один десяток лет. Как вариант, используют и другие полимерные материалы.
Видео описание
О необходимости выполнения точного расчета тепловых потерь рассказывает специалист в этом видеоматериале:
Расчет тепловых потерь через стены и крышу
Чтобы рассчитать тепло, которое теряет здание через конкретную строительную конструкцию, используется особая формула. Перед ее применением вычисляется площадь наружного ограждения постройки (A, м²), определяется нормативная температура внутри помещения и ее минимальное значение на улице за самый холодный пятидневный период в году для местности, где построен дом. В формуле также используется сопротивление передачи тепла строительной внешней конструкции. Этот параметр обычно обозначается буквой R и измеряется м²*℃/Вт.
Формула вычисления потерь тепла через крышу и стены Источник ppt-online.org
Как рассчитать мощность котла
На конечную мощность установки зависит целый ряд факторов. Усреднено принимают потолки до 3-х метров высотой. В этом случае расчет сводится к соотношению 1 кВт на 10 м2, при климате характерном для средних полос. Однако для точного расчета учтите следующий ряд факторов:
- состояние окон, дверей и пола, наличие щелей на них;
- из чего выполнены стены;
- наличие дополнительного утепления;
- как дом освещается солнцем;
- климатические условия;
Если у вас в помещении дует со всех щелей, то вам и 3-х кВт на 10 м2 может не хватить. Путь к энергосбережению лежит в использовании качественных материалов и соблюдении всех технологий строительства.
Не следует брать котел с большим запасом, это приведет к высокому потреблению электроэнергии и финансовым расходам. Запас должен быть 10% или 20%.
На итоговую мощность влияет и принцип работы. Посмотрите на сравнительную таблицу, она вам наверняка поможет:
Точные расчеты тепловой нагрузки
Значение теплопроводности и сопротивление теплопередачи для строительных материалов
Но все же этот расчет оптимальной тепловой нагрузки на отопление не дает требуемую точность вычисления. Он не учитывает важнейший параметр – характеристики здания. Главной из них является сопротивление теплопередачи материал изготовления отдельных элементов дома – стен, окон, потолка и пола. Именно они определяют степень сохранения тепловой энергии, полученной от теплоносителя системы отопления.
Что же такое сопротивление теплопередачи (R )? Это величина, обратная теплопроводности (λ ) – возможности структуры материала передавать тепловую энергию. Т.е. чем больше значение теплопроводности – тем выше тепловые потери. Для расчета годовой нагрузки на отопление воспользоваться этой величиной нельзя, так как она не учитывает толщину материала (d ). Поэтому специалисты используют параметр сопротивление теплопередачи, который вычисляется по следующей формуле:
Расчет по стенам и окнам
Сопротивление теплопередачи стен жилых зданий
Существуют нормированные значения сопротивления теплопередачи стен, которые напрямую зависят от региона, где расположен дом.
В отличие от укрупненного расчета нагрузки на отопление сначала нужно вычислить сопротивление теплопередачи для наружных стен, окон, пола первого этажа и чердака. Возьмем за основу следующие характеристики дома:
- Площадь стен – 280 м². В нее включены окна – 40 м² ;
- Материал изготовления стен – полнотелый кирпич (λ=0.56 ). Толщина наружных стен – 0,36 м. Исходя из этого рассчитываем сопротивление телепередачи — R=0.36/0.56= 0,64 м²*С/Вт ;
- Для улучшения теплоизоляционных свойств был установлен наружный утеплитель – пенополистирол толщиной 100 мм. Для него λ=0,036. Соответственно R=0,1/0,036= 2,72 м²*С/Вт ;
- Общее значение R для наружных стен равно 0,64+2,72= 3,36 что является очень хорошим показателем теплоизоляции дома;
- Сопротивление теплопередачи окон — 0,75 м²*С/Вт (двойной стеклопакет с заполнением аргоном).
Фактически тепловые потери через стены составят:
(1/3,36)*240+(1/0.75)*40= 124 Вт при разнице температуры в 1°С
Температурные показатели возьмем такие же, как и для укрупненного вычисления нагрузки на отопление +22°С в помещении и -15°С на улице. Дальнейший расчет необходимо делать по следующей формуле:
Расчет по вентиляции
Затем необходимо вычислить потери через вентиляцию. Общий объем воздуха в здании составляет 480 м³. При этом его плотность примерно равна 1,24 кг/м³. Т.е. его масса равна 595 кг. В среднем за сутки (24 часа) происходит пятикратное обновление воздуха. В таком случае для вычисления максимальной часовой нагрузки для отопления нужно рассчитать тепловые потери на вентиляцию:
(480*40*5)/24= 4000 кДж или 1,11 кВт/час
Суммируя все полученные показатели можно найти общие тепловые потери дом:
Таким образом определяется точная максимальная тепловая нагрузка на отопление. Полученная величина напрямую зависит от температуры на улице. Поэтому для расчета годовой нагрузки на отопительную систему нужно учитывать изменение погодных условий. Если средняя температура в течение отопительного сезона составляет -7°С, то итоговая нагрузка на отопление будет равна:
(124*(22+7)+((480*(22+7)*5)/24))/3600)*24*150(дней отопительного сезона)=15843 кВт
Меняя температурные значения можно сделать точный расчет тепловой нагрузки для любой системы отопления.
К полученным результатам нужно прибавить значение тепловых потерь через крышу и пол. Это можно сделать поправочным коэффициентом 1,2 – 6,07*1,2=7,3 кВт/ч.
Полученная величина указывает на фактические затраты энергоносителя при работе системы. Существует несколько способов регулирования тепловой нагрузки отопления. Наиболее действенный из них – уменьшение температуры в комнатах, где нет постоянного присутствия жильцов. Это можно осуществить с помощью терморегуляторов и установленных датчиков температуры. Но при этом в здании должна быть установлена двухтрубная система отопления.
Для вычисления точного значения тепловых потерь можно воспользоваться специализированной программой Valtec. В видеоматериале показа пример работы с ней.
Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта
Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта
Уважаемая Ольга! Извините,что обращаюсь к Вам еще раз. Что-то у меня по Вашим формулам получается немыслимая тепловая нагрузка: Кир=0,01*(2*9,8*21,6*(1-0,83)+12,25)=0,84 Qот=1,626*25600*0,37*((22-(-6))*1,84*0,000001=0,793 Гкал/час По укрупненной формуле, приведенной выше, получается всего 0,149 Гкал/час. Не могу понять, в чем дело? Разъясните пожалуйста! Извините за беспокойство. Анатолий.
Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта
Как рассчитать мощность нагревателя
Главная Полезное Как рассчитать мощность нагревателя
Расчет мощности тэна, необходимой для поддержания заданной температуры в том или ином помещении,
рассмотрен в п.1 «Справочных данных».
1. Для проверки соответствия данных маркировки реальным параметрам
ТЭН необходимо проверить его сопротивление Омметром в горячем виде. В этом случае можно пренебречь различными коэффициентами. Р=U*U/R, где P — мощность, которую необходимо найти, Вт; U — рабочее напряжение, В; R — измеренное сопротивление тэн в горячем виде, Ом. Например: Напряжение в сети 220 Вольт, измеренное сопротивление равно 22 Ом. Тогда мощность тэна имеет значение: Р=220*220/22=2200 Вт=2.2 кВт.
2. Для расчета времени за которое тэн нагреет воду, используем формулу теплодинамики.
При этом для простоты будем считать, что окружающая среда, переходные процессы, емкость и т.д. не влияют на нашу систему ТЭН — жидкость: А=С(T1-T2)m, где А -работа, которую необходимо проделать, чтобы изменить температуру жидкости массой «m» с Т1 до Т2. С — удельная теплоемкость жидкости; и формулу работы электрического тока: А=Рt, где А — работа электрического тока, Р — мощность установки (в нашем случае — ТЭНов), Вт, t — время работы электрического тока, сек. Пример: За какое время тэн мощностью 2.0 кВт согреет воду массой 1.0 кг. с 20 до 80 градусов? Справочное данное: С для воды = 4200 Дж/кг*градус. С(Т1-Т2)m=Рt, отсюда t=C(T1-T2)m/P=4200*(80-20)*1.0/2000=126 секунд. Ответ: вода массой 1.0 кг нагреется тэном мощностью 2 кВт с 20 до 80 градусов за 2 минуты и 6 секунд.
3.Подбор обогревательного устройства с оптимальной мощностью.
Мощность обогревателя определяет его способность поддерживать определенную температуру в помещении. Вторая величина, от которой это зависит, — объем помещения. При этом есть одно условие — теплоизоляция помещения должна быть приемлемой для данной климатической зоны. Для стандартной высоты жилых помещений в России в 2.2-2.5 метра соотношение мощности к площади равна 1:10, т.е. нагреватель мощностью 1 кВт может обогреть помещение в 10 кв. метров. Если высота помещения превышает указанное выше значение, тогда необходимо использовать поправочный коэффициент. Например, если высот помещения 3 метра, тогда: К = 3 метра/2.5 метра=1,2. Т.е. в этом случает соотношение мощности прибора и отапливаемой площади будет 1,2 кВт : 10 квадратных метров.
4. Зависимость объема теплоносителя (жидкости) системы отопления от мощности.
Приблизительный расчет объема теплоносителя системы отопления можно произвести используя следующее соотношение: для отопительной системы с котлом мощностью 1кВт требуется 15 литров теплоносителя. Соответственно объем отопительной системы с котлом мощностью 10 кВт приблизительно составит 150 литров.+ Данные, полученные при таком подсчете объема теплоносителя в системе отопления, не учитывают особенностей конкретной отопительной системы и являются всего лишь приблизительными
Источник
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.
Теплопоступления от людей.
Они поступают в окружающую среду в виде явной и скрытой теплоты. Явное тепло отдаётся окружающей среде в результате конвективного и лучистого теплообмена. Скрытое тепло – представляет теплосодержание водяных паров, испаряющихся с поверхности тела и лёгких человека.
Полное количество, выделяемой человеком теплоты зависит, в основном, от степени тяжести выполняемой работы и в меньшей мере от температуры помещения и теплозащитных свойств одежды. С повышением интенсивности работы и температуры окружающего воздуха увеличивается доля тепла, передаваемого в виде скрытого тепла испарения. При температуре воздуха 34°С всё тепло, выработанное организмом, отдаётся путём испарения.
Показатели тепловыделений человека во внешнюю среду даны в таблице, приведённой далее.
В этой связи можно высказать несколько замечаний:
- вне зависимости от вида деятельности общее количество выделяемой телом тепловой энергии при низких температурах окружающей среды выше, чем при высоких температурах;
- при низких температурах окружающей среды значение явного (ощутимого) тепла значительно выше показателей скрытого тепла, и наоборот, при высоких температурах преобладает выделение скрытого тепла;
- при температурах, соответствующих комфортному состоянию (22 ± 2°С), при сидячем роде занятий, общее количество выделяемого тепла распределяется приблизительно в следующей пропорции:
60 — 65% явного тепла и 40 — 35% скрытого тепла.
С повышением физических нагрузок начинает преобладать выделение скрытого тепла.
Показатели выделения тепла человеком при различных температурах окружающей среды приведены на нижеследующем графике.
При расчёте поступления тепла от людей нужно принимать во внимание тот факт, что не всегда количество людей, заявленное в исходных данных, будет соответствовать одновременному их присутствию в данном помещении. Этот факт обосновывает применение коэффициента одновременности присутствия. Чтобы выполнить расчёт, соответствующий реальности, этот коэффициент принимают обычно в пределах от 0,9 до 0,95
В других случаях, например в гостиницах, ресторанах и т.п., такой коэффициент должен быть установлен на основании Технического задания Заказчика
Чтобы выполнить расчёт, соответствующий реальности, этот коэффициент принимают обычно в пределах от 0,9 до 0,95. В других случаях, например в гостиницах, ресторанах и т.п., такой коэффициент должен быть установлен на основании Технического задания Заказчика.
Количество тепла, выделяемое одним человеком, определяется исходя из следующих выражений:
количество явного тепла
количество полного тепла
Количество тепла и влаги, выделяемое взрослыми мужчинами
| Показатели | Количество тепла, Вт, и влаги, г/ч, выделяемых мужчинами при температуре воздуха в помещении, °С | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | |
| В состоянии покоя | ||||||
| Тепло: | ||||||
| явное | 140 | 120 | 90 | 60 | 40 | 10 |
| полное | 165 | 145 | 120 | 95 | 95 | 95 |
| Влага | 30 | 30 | 40 | 50 | 75 | 115 |
| При легкой работе | ||||||
| Тепло: | ||||||
| явное | 150 | 120 | 100 | 65 | 40 | 5 |
| полное | 180 | 160 | 150 | 145 | 145 | 145 |
| Влага | 40 | 55 | 75 | 115 | 150 | 200 |
| При работе средней тяжести | ||||||
| Тепло: | ||||||
| явное | 200 | 165 | 130 | 95 | 50 | 10 |
| полное | 290 | 290 | 290 | 290 | 290 | 290 |
| Влага | 135 | 185 | 240 | 295 | 355 | 415 |
Примечание. Женщины выделяют 85% , а дети 75% тепла и влаги по сравнению с мужчинами.
Категории работ от вида деятельности.
| Категории работ | Энергозатраты, Вт | Виды работ |
|---|---|---|
| Легкие (категория I) IаIб | Не более 174 Не более 139 До 174 | Производимые сидя, и сопровож- дающиеся незначительными физическими напряжениями. Производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением |
| Средней тяжести(категория II) IIа IIб | 175-290 175-232 233-290 | Связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких ( до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требуют определенного физического напряжения. Связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей ( до 10 кг) и сопровождаются умеренным напряжением. |
| Тяжелые (категория III) | Более 290 | Связанные с постоянным пере- движением, перемещением и перенос- кой значительных ( свыше 10 кг) тяжести и требующие больших физических усилий. |
1. Категория работ — разграничение работ по тяжести на основе энергозатрат организма. 2. Под рабочей зоной следует принимать пространство, ограниченное по высоте 2 м над уровнем пола, или площадку, на которой находятся места постоянного или непостоянного (временного) пребывания людей.
Дизельные пушки непрямого нагрева — особенности
Многотопливные пушки непрямого нагрева имеют одну отличительную особенность, а именно газоотвод.
В их конструкции присутствует дымовая труба. За счет этого в помещение поступает только теплый воздух, не содержащий в себе выхлопных газов.
Однако существуют определенные проблемы с выводом такой трубы. Придется запастись достаточным количеством гофрорукавов большого диаметра. Примерно 120-125мм. Причем занижать размер категорически не рекомендуется.
С подобными трудностями сталкиваются летом владельцы напольных кондиционеров.
Выводят трубы кто во что горазд.
Только для гофры теплопушки, придется еще использовать противопожарное уплотнение. Например асбест.
Работает пушка непрямого нагрева до 16 часов. Все также зависит от бака. Дизельные и другие твердотопливные варианты должны быть снабжены системами контроля пламени горелки.
Для этого камера сгорания контролируется специальным фотоэлементом.
При затухании огня, пушка автоматически отключается. Для защиты электрических цепей от КЗ, может быть встроен предохранитель.
Пушки непрямого нагрева со всеми подобными защитами уже можно применять в местах пребывания людей.
Но не забывайте, что при горении все равно сжигается кислород. Поэтому без хорошей вентиляции никак не обойтись. Разве что вы разместите агрегат на улице, и будете подавать в помещение только теплый воздух.
Когда нужно расставить все точки над “i”
Но возникает вполне резонный вопрос. «А как посчитать то, что невидимо и способно улетучится вмиг, буквально в форточку». Отчаиваться от этой борьбы с воздухом не стоит, оказывается, существуют вполне внятные математические расчёты полученных калорий на отопление.
Более того, все эти расчёты скрыты в официальных документах государственных коммунальных организаций. Как обычно в этих учреждениях, документов таких несколько, но основным является так и называемый «Правила учета тепловой энергии и теплоносителя». Именно он и поможет решить вопрос – как рассчитать гкал на отопление.
Собственно задача может решиться совсем просто и не понадобятся никакие расчёты, если у вас стоит счётчик не просто воды, а именно горячей воды. В показания подобного счётчика уже «забиты» данные по полученному теплу. Снимая показания, вы умножаете его на стоимостной тариф и получаете результат.
Основная формула
Ситуация усложняется, если такого счётчика у вас нет. Тогда придётся руководствоваться следующей формулой :
- Q — количество тепловой энергии;
- V – объём расхода горячей воды в кубических метрах или тоннах;
- T1 — температура горячей воды в градусах Цельсия. Точнее в формуле использовать температуру, но приведённую к соответствующему давлению, так называемую, «энтальгию». Но за неимением лучшего — соответствующего датчика, используем просто температуру, которая близка к энтальгии. Профессиональные узлы учёта тепла способны вычислять именно энтальгию. Часто эта температура не доступна для измерения, поэтому руководствуются константой «от ЖЭКА», которая может быть различна, но обычно составляет 60-65 градусов;
- T2 — температура холодной воды в градусах Цельсия. Данная температура берётся в трубопроводе холодной воды системы отопления. У потребителей нет, как правило, доступа к этому трубопроводу, поэтому принято брать постоянные рекомендуемые величины в зависимости от отопительного сезона. в сезон – 5 градусов; вне сезона – 15;
- Коэффциент “1000” позволяет избавиться от 10-разрядых чисел и получить данные в гигакалориях (а не просто в калориях).
Как следует из формулы, удобнее использовать закрытую систему отопления, в которую однажды заливается необходимый объём воды и в будущем её поступления не происходит. Но в этом случае вам запрещено пользоваться горячей водой из системы.
Новейшие разработки в области радиаторов в какой-то степени, может, и позволят вам сохранить тепло, но желание всё-таки всё посчитать не отпадёт все равно
Использование закрытой системы заставляет слегка усовершенствовать приведенную формулу, которая уже принимает вид :
Q = ( ( V1 * ( T1 – T ) ) — ( V2 * ( T2 – T ) ) ) / 1000
- V1 – расход теплоносителя в подающем трубопроводе, причём независимо от того, служит ли теплоносителем вода или пар;
- V2 — расход теплоносителя в обратном трубопроводе;
- T1 — температура теплоносителя на входе, в подающем трубопроводе;
- T2 — температура теплоносителя на выходе, в обратном трубопроводе;
- T — температура холодной воды.
Таким образом, формула состоит из разности двух сомножителей – первый выдает значение поступившего тепла в калориях, второй – значение тепла на выходе.
Полезный совет! Как видите, математики не много, но вычисления всё-таки проводить приходится. Вы, конечно, тут же можете броситься к своему калькулятору на мобильнике. Но советует вам создать несложные формулы в одной из самых известных компьютерных офисных программ – так называемом, табличном процессоре Microsoft Excel. входящим в пакет Microsoft Office. В Excel вы не только сможете всё быстро подсчитать, но и «поиграть» с исходными данными, смоделировать различные ситуации. Более того, Excel поможет вам с построением графиков получения – расхода тепла, а это «неубиенная» карта при будущем возможном разговоре с государственными органами.
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.