Тепловой расчет на примере средней школы

Тепловой расчет системы отопления: формулы, справочные данные и конкретный пример

Тепловой расчёт системы отопления большинству представляется легким и не требующим особого внимания занятием. Огромное количество людей считают, что те же радиаторы нужно выбирать исходя из только площади помещения: 100 Вт на 1 м.кв. Всё просто. Но это и есть самое большое заблуждение. Нельзя ограничиваться такой формулой. Значение имеет толщина стен, их высота, материал и многое другое. Конечно, нужно выделить час-другой, чтобы получить нужные цифры, но это по силам каждому желающему.

Исходные данные для проектирования системы отопления

Чтобы произвести расчет расхода тепла на отопление, нужен, во-первых, проект дома.

План дома позволяет получить практически все исходные данные, которые нужны для определения теплопотерь и нагрузки на отопительную систему

Он должен содержать внутренние и наружные размеры каждого помещения, окон, наружных дверных проёмов. Внутренние двери остаются без внимания, поскольку на тепловые потери они не оказывают никакого влияния.

Во-вторых, понадобятся данные о расположении дома по отношению к сторонам света и районе строительства – климатические условия в каждом регионе свои, и то, что подходит для Сочи, не может быть применено к Анадырю.

В-третьих, собираем информацию о составе и высоте наружных стен и материалах, из которых изготовлены пол (от помещения до земли) и потолок (от комнат и наружу).

После сбора всех данных можно приступать к работе. Расчет тепла на отопление можно выполнить по формулам за один-два часа. Можно, конечно, воспользоваться специальной программой от компании Valtec.

Для расчёта теплопотерь отапливаемых помещений, нагрузки на систему отопления и теплоотдачи от отопительных приборов в программу достаточно внести только исходные данные. Огромное количество функций делают её незаменимым помощником и прораба, и частного застройщика

Она значительно всё упрощает и позволяет получить все данные по тепловым потерям и гидравлическому расчету системы отопления.

Формулы для расчётов и справочные данные

Расчет тепловой нагрузки на отопление предполагает определение тепловых потерь(Тп) и мощности котла (Мк). Последняя рассчитывается по формуле:

Мк=1,2* Тп, где:

• Мк – тепловая производительность системы отопления, кВт;
• Тп – тепловые потери дома;
• 1,2 – коэффициент запаса (составляет 20%).

Двадцатипроцентный коэффициент запаса позволяет учесть возможное падение давления в газопроводе в холодное время года и непредвиденные потери тепла (например, разбитое окно, некачественная теплоизоляция входных дверей или небывалые морозы). Он позволяет застраховаться от ряда неприятностей, а также даёт возможность широкого регулирования режима температур.

Как видно из этой формулы мощность котла напрямую зависит от теплопотерь. Они распределяются по дому не равномерно: на наружные стены приходится порядка 40% от общей величины, на окна – 20%, пол отдаёт 10%, крыша 10%. Оставшиеся 20% улетучиваются через двери, вентиляцию.

Плохо утеплённые стены и пол, холодные чердак, обычное остекление на окнах — всё это приводит к большим потерям тепла, а, следовательно, к увеличению нагрузки на систему отопления. При строительстве дома важно уделить внимание всем элементам, ведь даже непродуманная вентиляция в доме будет выпускать тепло на улицу

Материалы, из которых построен дом, оказывают самое непосредственное влияние на количество потерянного тепла. Поэтому при расчётах нужно проанализировать, из чего состоят и стены, и пол, и всё остальное.

В расчётах, чтобы учесть влияние каждого из этих факторов, используются соответствующие коэффициенты:

• К1 – тип окон;
• К2 – изоляция стен;
• К3 – соотношение площади пола и окон;
• К4 – минимальная температура на улице;
• К5 – количество наружных стен дома;
• К6 – этажность;
• К7 – высота помещения.

Для окон коэффициент потерь тепла составляет:

• обычное остекление – 1,27;
• двухкамерный стеклопакет – 1;
• трёхкамерный стеклопакет – 0,85.

Естественно, последний вариант сохранит тепло в доме намного лучше, чем два предыдущие.

Правильно выполненная изоляция стен является залогом не только долгой жизни дома, но и комфортной температуры в комнатах. В зависимости от материала меняется и величина коэффициента:

• бетонные панели, блоки – 1,25-1,5;
• брёвна, брус – 1,25;
• кирпич (1,5 кирпича) – 1,5;
• кирпич (2,5 кирпича) – 1,1;
• пенобетон с повышенной теплоизоляцией – 1.

Чем больше площадь окон относительно пола, тем больше тепла теряет дом:

Энергосбережение в школе

Энергосбережение – деятельность (практическая, научная, организационная, информационная), направленная на рациональное и экономное использование преобразованной и первичной энергии и природных энергоресурсов.

Энергосбережение в школе и в других зданиях – наиболее дешевый и чистый экологически «источник» энергии. Это экономия электроэнергии, которая основана на применении энергосберегающих технологий, призванных сократить потери электроэнергии.

Если рассматривать энергию с точки зрения философии, то энергия является общей количественной мерой взаимодействия и движения всех видов материи. Энергия не образуется из ничего и никуда не исчезает, она может лишь преобразовываться из одной формы в другую. Значит, энергия подчиняется закону сохранения, и сберечь ее нельзя.

Тем не мене, термин «энергосбережения» активно применяется в мировой практике – «Energy Conservation», «Energy Saving», «Energieeinsparen». В данное понятие вкладывается общий смысл. Например, сокращение удельного расхода топлива в твердом виде на единицу выработанного 1 кВт в час в общем виде приводит к экономии топлива, содержащегося в недрах земли, которое в дальнейшем будет израсходование с той же целью, тем самым этот энергоресурс сохраняется на определенное время. Именно в данном понимании применяется термин «энергосбережение».

Рассмотрим на примере как можно организовать мероприятия по энергосбережению в средней школе.

Ключевой целью энергосбережения в школе является увеличение значений экономических показателей образовательного учреждения, улучшение условий технического функционирования посредством повышения эффективности расходования энергии на один рубль оказываемых услуг, сокращение финансовой нагрузки на бюджет через сокращение платежей за электроэнергию и тепло.

Энергосбережение в школе – это совокупность трех видов мероприятии:

— мониторинг потребления энергетических ресурсов;

— регулирование расхода носителя тепла;

— повышение мотивации участников.

Рынок переполнен современными системами вентиляции и регулирования, утеплителями. Но до сих пор нет системы, которая, не дожидаясь увеличения тарифов, способствовала бы снижению потребления энергетических ресурсов. Все потому, что не задействован основной элемент системы энергосбережения – мотивация! Только одновременное действие всех трех элементов дает положительный результат. Внедрение этих мероприятий часто оказывается дорогим и трудоемким, а срок окупаемости составляет больше срока службы самого здания, где установлено это оборудование.

Чтобы работа в данном направлении проводилась эффективно, главное – научить учащихся школы беречь и сохранять энергию дома, в школе, только тогда ребята осознают это в полной мере и в будущем смогут совершить прорыв в энергосбережении на своих рабочих местах, а значит – в стране.

Энергосбережение в школе

Во многих школах сегодня проводят основные энергосберегающие мероприятия. Старые деревянные окна меняют на пластиковые. Средняя потеря тепла через деревянные окна составляет около 45%, что в пересчете на школу означает около 136 Гкал в год, температура воздуха в кабинетах в зимнее время составляет +9 +11°С, что не соответствует СанПин.

По этой причине обучающиеся часто заболевают и пропускают уроки, т.е. недополучают знания. Старые деревянные двери заменяют в некоторых школах на пластиковые и металлические утепленные двери.

В школах, где установлены приборы учета, постоянно отслеживается расходование энергоресурсов.

Экономия электроэнергии: замена обычных ламп на энергосберегающие лампы

Энергосберегающие лампы расходуют в 5 раз меньше электрической энергии, чем лампы ДРЛ, ЛОН и ДРВ, не теряя при этом установленной светопередачи.

Для установки энергосберегающей лампы не требуется дополнительного оборудования. В готовую лампу встроена вся электронная комплектация, в том числе пускорегулирующее устройство.

КЛЛ (компактная люминесцентная лампа) характеризуется высокой степенью светопередачи, достигающей 87 Rа, что соответствует нормативам, которые действуют на территории РФ. Частота мерцания энергосберегающей лампы равняется примерно 20000 Герц. Эти лампы рекомендованы для применения в больницах, учебных заведениях, на промышленных и производственных предприятиях.

Значительную часть затрат организации в области жилищно-коммунальных услуг составляют расходы на электроэнергию.

Уровень и качество энергоэффективности освещения внутри здания и прилегающих территорий часто не соответствует современным требованиям.

Замена недостаточно эффективных ламп, в том числе ламп накаливания в системах освещения школ даст возможность реализовать потенциал энергосбережения.

Мероприятия, нацеленные на энергосбережение в школе в системе электроснабжения, внутреннем и наружном освещении:

— замена не достаточно эффективных источников света в целях освещения прилегающих территорий и помещений на энергоэкономичные;

— оборудование здания приборами учета;

— использование современного энергоэффективного оборудования;

— установка систем автоматического контроля и регулирования работы оборудования.

Мероприятия в области энергосбережения в водоснабжении:

— внедрение приборов учета воды;

— установка в перспективе смесителя с фотоэлементом, т.к. энергосбережение является не только экономией тепла, но и воды, для доставки которой требуется много электроэнергии (до 70% стоимости). Мытье рук с применением бесконтактного смесителя требует 1 л воды, а не 6, которые необходимы для традиционного крана.

Экономия тепла

Одним из главных приемов по оптимизации платежей за обеспечение теплом является установка узлов учета носителей энергии (теплосчетика) с использованием систем автоматического регулирования. В школах на узлах управления устанавливаются ультразвуковые СПТ 943, например, с автоматическим устройством. На тепловой счетчик возлагается не только расчет получаемого тепла и теплоносителя, но также и регистратора режима потребления тепла. Это возможно благодаря наличию архива среднесуточных, среднечасовых значений затрат тепловой энергии, температуры обратной и прямой воды, теплоносителя. Фиксация данных параметров позволяет поставщикам и абонентам тепловой энергии контролировать свойства теплоносителя и соответствие их договорным значениям.

Даже хорошо отрегулированный учет потребления горячей воды и тепла не полностью использует возможности снижения затрат на потребление тепла. Дело в том, что в школе люди находится только в рабочее время. Именно в этом время необходим нормальный отопительный режим. В остальное время (выходные дни, ночное время) не обязательно поддерживать температуру в помещениях около 18-20 градусов, достаточно 10-14, что поможет значительно сэкономить тепло и сократить затраты. Но в холодные дни зимнего периода здание остывает очень быстро, а греется медленнее, поэтому снижать температуру в ночное время не всегда рационально. Но добиться энергосбережения в школе на 10-22% можно, например, в межсезонье (завершение и начало отопительного сезона).

Выводы

Школа является одним из ключевых инструментов воспитания экономного отношения к запасам у молодого поколения, а решение вопроса энергоэффективности в школах имеет большое значение.

Мы видим, что без установки учитывающих приборов невозможно использовать эффективно мероприятия по экономии тепла. Какие бы ни проводились мероприятия, без приборов учета организация по снабжению энергией будет предъявлять по-прежнему к оплате те же счета, т.е. «по расчету». С установкой тепловых счетчиков в школах наблюдается экономия финансовых средств в 30%. Также необходима замена счетчиков электроэнергии и воды.

Важно предусмотреть следующие мероприятия по энергосбережению в школе:

— система отслеживания расходов энергетических ресурсов и совершенствование энергобаланса;

— организация контроля и учета по рациональному использованию, лимитированию и нормированию энергоресурсов;

— организация энергетических обследований для определения нерационального расходования энергоресурсов;

— разработка и осуществление акций по энергосбережению в школе.

И необходимо помнить: гораздо лучше сэкономить одну единицу энергии, чем создать новую. Сберегая энергию дома или в школе, мы сокращаем потери энергии при ее транспортировке и производстве.

Таким образом, не только школа, но и каждое образовательное учреждение может существенно сокращать расходы энергии, а обучающиеся могут лично участвовать в программе энергосбережения, что даст возможность сформировать в их сознании представление о важности процесса энергосбережения.

Расчет тепловых нагрузок на отопление, методика и формула расчета

Тепловые нагрузки систем теплоснабжения

• нагрузку на конструкцию теплоснабжения;
• нагрузку на систему обогрева пола, если она планируется к установке в доме;
• нагрузку на систему естественной и/или принудительной вентиляции;
• нагрузку на систему горячего водоснабжения;
• нагрузку, связанную с различными технологическими нуждами.

Характеристики объекта для расчета тепловых нагрузок

• назначение и тип объекта недвижимости. Для расчета важно знать, какое здание будет обогреваться — жилой или нежилой дом, квартира (прочитайте также: «Квартирный прибор учета тепловой энергии»). От типа постройки зависит норма нагрузки, определяемая компаниями, поставляющими тепло, а, соответственно, расходы на теплоснабжение;
• архитектурные особенности. Во внимание принимаются габариты таких наружных ограждений, как стены, кровля, напольное покрытие и размеры оконных, дверных и балконных проемов. Немаловажными считаются этажность здания, а также наличие подвалов, чердаков и присущие им характеристики;
• норма температурного режима для каждого помещения в доме. Подразумевается температура для комфортного пребывания людей в жилой комнате или зоне административной постройки (прочитайте: «Тепловой расчет помещения и здания целиком, формула тепловых потерь»);
• особенности конструкции наружных ограждений, включая толщину и тип стройматериалов, наличие теплоизоляционного слоя и используемая для этого продукция;
• назначение помещений. Эта характеристика особо важна для производственных зданий, в которых для каждого цеха или участка необходимо создать определенные условия относительно обеспечения температурного режима;
• наличие специальных помещений и их особенности. Это касается, например, бассейнов, оранжерей, бань и т.д.;
• степень техобслуживания. Наличие/отсутствие горячего водоснабжения, централизованного отопления, системы кондиционирования и прочего;
• количество точек для забора подогретого теплоносителя. Чем их больше, тем значительнее тепловая нагрузка, оказываемая на всю отопительную конструкцию;
• количество людей, находящихся в здании или проживающих в доме. От данного значения напрямую зависят влажность и температура, которые учитываются в формуле вычисления тепловой нагрузки;
• прочие особенности объекта. Если это промышленное здание, то ими могут быть, количество рабочих дней на протяжении календарного года, число рабочих в смену. Для частного дома учитывают, сколько проживает в нем людей, какое количество комнат, санузлов и т.д.

Расчет нагрузок тепла

• степень теплопотерь наружных ограждений;
• мощность, необходимая для подогрева теплоносителя;
• количество тепловой энергии, требуемое для нагрева воздуха для принудительной приточной вентиляции;
• тепло, которое нужно для подогрева воды в бане или бассейне;
• возможное дальнейшее расширение обогревательной системы. Это может быть создание отопления в мансарде, на чердаке, в подвале или в различных пристройках и строениях. Читайте также: «Как сделать отопление мансарды – популярные варианты обогрева».

Особенности расчета тепловых нагрузок

Методы вычисления тепловых нагрузок

• вычисление теплопотерь с использованием укрупненных показателей;
• определение теплоотдачи установленного в здании отопительно-вентиляционного оборудования;
• вычисление значений с учетом различных элементов ограждающих конструкций, а также добавочных потерь, связанных с нагревом воздуха.

Укрупненный расчет тепловой нагрузки

• α – поправочный коэффициент, учитывающий климатические особенности конкретного региона, где строится здание (применяется в том случае, когда расчетная температура отличается от 30 градусов мороза);
• q0 — удельная характеристика теплоснабжения, которую выбирают, исходя из температуры самой холодной недели на протяжении года (так называемой «пятидневки»). Читайте также: «Как рассчитывается удельная отопительная характеристика здания – теория и практика»;
• V – наружный объем постройки.

Виды тепловых нагрузок для расчетов

1. Сезонные нагрузки, имеющие следующие особенности:

— им присущи изменения в зависимости от температуры окружающего воздуха на улице;
— наличие отличий в величине расхода тепловой энергии в соответствии с климатическими особенностями региона местонахождения дома;
— изменение нагрузки на отопительную систему в зависимости от времени суток. Поскольку наружные ограждения имеют теплостойкость, данный параметр считается незначительным;
— расходы тепла вентиляционной системы в зависимости от времени суток.