Расчет тепловой энергии на отопление помещений
Расчет тепловых потерь является одним из самых важных документов, благодаря которому человек с легкостью может определить как суточное, так и годовое потребление тепла для какого-либо сооружения.
Схема радиаторов отопления.
При расчете тепловой энергии необходимо учитывать достаточно много факторов.
Схема вентиляционной системы отопления.
Во-первых, необходимо принимать во внимание тип сооружения – будь то частный дом, одноэтажное или, наоборот, многоэтажное сооружение или другой вид здания. Во-вторых, для проведения необходимых расчетов, необходимо учитывать еще и количество проживающих (работающих) в этом здании людей. Разумеется, что наряду с типом здания необходимо принимать во внимание еще и такие факторы, как его функциональное предназначение, а также конструкции крыши, стен и полов этого сооружения. Помимо этого учитываются габариты крыш, полов, стен и т.д. И последним фактором, на который необходимо обращать внимание, является температурный режим каждого отдельно взятого помещения в сооружении, где будет производиться расчет тепловой энергии, при этом расчеты никак не зависят от того, что будет потреблять котел в качестве топлива.
Если расчеты произвести верно, можно будет с легкостью определить мощность, которую должен иметь котел (его потребление материалов), подобрать необходимое оборудование и получить ТУ.
Расчеты энергии
В первом случае перед тем, как приобрести котел того или иного вида, необходимо произвести определенный тепловой расчет, исходя из которого можно будет подобрать котел, который будет работать наиболее эффективно, и вы сможете получить бесперебойное горячее водоснабжение и хороший обогрев всего сооружения целиком. Мощность будущей отопительной системы определяется достаточно легко. Она представляет собой сумму тепловых затрат на обогрев всего помещения и на другие нужды подобного рода.
Схема организации системы отопления двухэтажного частного дома.
Далеко не каждый котел сможет подойти, а это значит, что необходимо приобретать котел именно такой мощности, который будет работать даже при самых максимальных нагрузках, и при этом срок эксплуатации подобного оборудования не сократится.
Для того чтобы добиться необходимых результатов при выборе, необходимо обращать пристальное внимание на этот аспект. Примерно то же касается и выбора оптимального оборудования для отопления помещения в целом. Правильный расчет тепловой энергии не только позволит приобрести те приборы отопления, которые прослужат долго, но и даст возможность немного сэкономить на покупке, а значит, затраты на отопление помещения тоже могут снизиться.
Что касается получения ТУ и согласования на газификацию объекта, то расчет энергии в данном случае является основополагающим фактором. Подобного рода разрешения необходимо получать тогда, когда в качестве топлива предполагается использование природного газа под котел. Чтобы получить документацию такого рода, нужно предоставить показатели годового расхода топлива и сумму мощности отопительных источников (Гкал/час). Разумеется, что получить такую информацию можно только исходя из проведенного расчета тепловой энергии, а затем можно будет приобрести отопительный прибор, который помимо всего прочего сведет к минимуму затраты на отопление.
Вернуться к оглавлению
Первая и вторая формулы для расчета
Схема однотрубной системы отопления.
Основная формула, которую используют для расчета: Qгв=Gгв×(tгв – tхв)/1000= … Гкал, где Qгв является количеством тепловой энергии, Gгв – расход горячей воды, tгв – температура горячей воды, tхв – температура холодной воды (не учитывается количество затрат газа на отопление). Все температуры рассчитываются в данном случае в градусах Цельсия. Может быть использована формула Q т(кВт/час)=V×DT×K/860 (не учитывается количество затрат газа), где Qт – тепловая нагрузка на помещение, К – коэффициент расхода тепла всего сооружения, V – объем помещения, а DT – разница между температурами внутри сооружения и снаружи. Благодаря этим формулам количество расхода газа на отопление сможет определить каждый самостоятельно.
Коэффициент расхода тепла напрямую зависит от типа конструкции отапливаемого сооружения, а также от изоляции. Чтобы упростить расчеты, можно использовать следующие значения: К=0,6-0,9, если в помещении имеется сравнительно небольшое количество окон, устройство которых состоит из сдвоенных рам, стены с изоляцией, крыша из хорошего материала и др. Этот коэффициент отображает наивысшую степень теплоизоляции помещения. К=1-1,9 – в том случае, если сооружение, для которого производится расчет, имеет среднюю степень теплоизоляции, то есть небольшое количество окон, стены состоят из двойной кирпичной кладки и т.д. К=2-2,9 – используется, когда уровень теплоизоляции помещения низкий – конструкция состоит не из вышеперечисленных материалов, а из других, из-за чего количество расхода тепла увеличивается. Последний уровень коэффициента – от 3 до 4 – используется, если теплоизоляция полностью отсутствует либо очень плохая.
Расчет тепла снаружи и внутри дома необходимо в этом случае производить исходя из степени комфорта, которую можно будет получить, подключив необходимую тепловую установку.
Вернуться к оглавлению
Лучшая формула для расчета
Таблица примеров расчета воды радиаторов в системе отопления.
Стоит сказать о том, что ни первая, ни вторая формула не позволит человеку рассчитать различия между тепловыми потерями здания в зависимости от используемых в здании ограждающих конструкций и конструкций утепления. Для того чтобы наиболее точно произвести необходимые расчеты, должна быть использована несколько усложненная формула, благодаря которой можно будет избавиться от значительных затрат. Эта формула выглядит следующим образом: Qт(кВт/час)=(100 Вт/м2×S (м2)×К1×К2×К3×К4×К5×К6×К7)/1000 (не учитывается количество затрат газа на отопление).
К1 – коэффициент расхода тепловой энергии через окна, имеющий значения 0,85, 1, 1,27, которые будут меняться в зависимости от качества используемых окон и их утепления. К2 – количество расхода тепла через стены. Этот коэффициент имеет такие же показатели, как и в случае с потерей тепла через окна. Он может варьироваться в зависимости от теплоизоляции стен (плохая теплоизоляция – 1,27, средняя (при использовании специальных утеплителей) – 1, высокий уровень теплоизоляции имеет коэффициент 0,854). К3 – такой показатель, который определяет соотношение площадей как окон, так и пола (50% – 1,2, 40% – 1,1, 30% – 1,0, 20% – 0,9, 10% – 0,8), следующий коэффициент – температура снаружи помещения (К4=-35 градусов – 1,5; -25 градусов – 1,3; -20 градусов – 1,1; -15 градусов – 0,9; -10 градусов – 0,7).
К5 в данной формуле представляет собой такой коэффициент, который отображает количество стен, выходящих наружу (4 стены – 1,4; 3 стены – 1,3; 2 стены – 1,2; 1 стена – 1,1). К6 представляет тип теплоизоляции помещения, которое находится над тем, для которого производится этот расчет. Если оно обогревается, тогда коэффициент будет равен 0,8, если имеется теплая мансарда, тогда – 0,9, если это помещение никак не обогревается, коэффициент будет равен 1. И последний коэффициент, который применяется при расчете по этой формуле, обозначает высоту потолков в помещении. Если высота равна 4,5 метра, тогда коэффициент равен 1,2; 4 метра – 1,15; 3,5 метра – 1,1; 3 метра – 1,05; 2,5 метра – 1.
Вернуться к оглавлению
Подведение итогов
Итак, именно вторая формула является наиболее точной для проведения расчетов тепловой энергии на отопление (не учитывается количество затрат газа на отопление). Она имеет намного больше коэффициентов, что позволит наиболее точно определить все параметры мощности будущей системы отопления в помещении, благодаря которой затраты на отопление могут снизиться до минимума.
Таким образом, если все расчеты будут произведены верно и в соответствии с приведенными выше формулами, можно будет избежать лишних материальных затрат, а также и временных затрат, которые зависят от потребления, например, газа.
Значит, первая, вторая или третья формулы являются обязательными при расчете, так как именно благодаря им можно вычислить оптимальную мощность отопительной системы и свести количество материальных затрат к минимуму.
Как рассчитать потребление тепловой энергии в отопительных системах — Короли Воды и Пара на vc.ru
3353 просмотров
Как рассчитать потребление тепловой энергии в отопительных системах
В холодные времена года системы отопления обеспечивают как исправную работу оборудования, так и сохранение жизни и здоровья сотрудников.
Недостаточная работа системы отопления приводит к поломке оборудования и заболеваниям персонала. В то же время чрезмерное потребление тепла наносит убытки предприятию.
Поэтому, важно знать, как рассчитать потребление тепловой энергии.
Требования к отоплению производственных помещений
Перед тем как перейти к расчёту потребления тепловой энергии, разберём основные требования к отоплению:
- Отапливаться должны помещения, в которых находятся более 2 часов. За исключением складских помещений, где нет постоянных сотрудников;
- Отопление должно обеспечивать температуру 18-24 °С. Такая температура считается комфортной;
- Регулировка количества теплоты. Для этого в отопительных системах применяется. Например, в паровых системах отопления применяются регуляторы давления пара;
- Обеспечение взрыво- и пожаробезопасности. В установленной системе отопления должно быть учтено наличие или отсутствие на предприятии взрывоопасных веществ и химических соединений;
- Ремонтопригодность системы. Отопление должно исправно работать круглый год, а в случае поломки ― удобно ремонтироваться;
- Желательно совмещать отопление с вентиляцией.
Чтобы в помещение поступал чистый воздух и уходили неприятные запахи.
Чтобы в помещение поступал чистый воздух и уходили неприятные запахи.Требования к отоплению влияют на выбор отопительного оборудования. А значит, влияют и на потребление тепловой энергии, и на финальный расчёт.
Формула расчёта потребления тепловой энергии
Чтобы рассчитать потребление тепловой энергии на отопление, достаточно воспользоваться стандартной формулой:
Qт (кВт/час) =S *∆T *K/860, где
Qт ― необходимое количество теплоты;
V ― внутренний объём помещения, которое нужно отопить;
∆T ― разница между наружной и требуемой температурой;
K ― коэффициент потери тепла, зависит от теплоизоляции помещения;
860 ― коэффициент для получения ответа в кВт/час.
Виды систем отопления для производственных помещений
Следующим шагом является выбор подходящей системы отопления.
Не все системы отопления подходят к каждому предприятию одинаково хорошо. Нужно учитывать специфику производства.
Разберём основные виды отопительных систем и приведём примеры их использования:
Электрическое отопление
Принцип работы электрического отопления прост: преобразование электрической энергии в тепловую.
Приборы электрической системы отопления обладают высоким КПД (99%), но потребляют дорогую электрическую энергию и сильно сушат воздух.
Применение: в маленьких цеховых и складских помещениях. Допустимо использовать, как дополнительное отопление.
Инфракрасное отопление
Инфракрасное отопление работает с помощью тепловых излучателей. Излучатель состоит из трёх частей: генератора теплоты, нагревателя и теплоотдающей поверхности.
Инфракрасная система отопления не сушит воздух, но при этом потребляет дорогостоящую электроэнергию. Оборудование имеет ограничения по площади помещения.
Применение: в цеховых и складских помещениях с высокими потолками (до 500 м²)
Водяное отопление
Водяное отопление включает в себя целую отопительную систему, которая состоит из котельной, радиаторов отопления и проведённого трубопровода между ними.
Регулировка давления происходит при помощи редукционного клапана на воду.
Водяное отопление дешевле, чем электрическое, но при этом обладает КПД не более 30% и требует монтажа большой отопительной системы.
Применение: цеховые и складские помещения, в нерабочее время применяется в качестве «дежурного»
Паровое отопление
В котёл поступает топливо, которое сжигается. Тёплый воздух нагревает воду, которая закипает и преобразуется в пар. Пар перемещается по паропроводу, за счёт чего и происходит отопление помещений.
Паровое отопление эффективнее водяного и не требует установки габаритного оборудования. Однако, пар сильно нагревается, что требует правильной теплоизоляции паропровода. К тому же пар труднее регулировать.
Применение: цеховые и складские помещения, где нет легковоспламеняющихся и взрывоопасных предметов.
Как сократить расходы на отопление?
Из всех систем отопления для предприятия наиболее экономичным является паровое отопление.
Особенно в тех случаях, когда пар является частью технологического процесса.
Главный недостаток парового отопления ― сложность управления потоками пара. Решается эта проблема установкой редукционного узла.
Редукционный узел снижает давление поступающего пара до оптимального значения и поддерживает на таком уровне при любых перепадах, происходящих в теплообменнике.
КВиП занимается установкой редукционных узлов с сохранением рабочих параметров и стабильной работой после установки. Монтаж узла регулирования позволит приблизить потребление тепловой энергии на отопление до расчётных значений.
За подробной информацией и подбором оборудования обращайтесь к нашим специалистам любым удобным способом.
Подписывайтесь на наш Телеграм, там всегда много интересного и полезного.
Как рассчитать количество выделяемого тепла
Обновлено 12 февраля 2020 г.
Клэр Гиллеспи
Некоторые химические реакции выделяют энергию за счет тепла. Другими словами, они передают тепло окружающей среде.
Они известны как экзотермические реакции: «Экзо» относится к внешнему или внешнему, а «термический» означает тепло.
Некоторые примеры экзотермических реакций включают горение (горение), реакции окисления (ржавление) и реакции нейтрализации между кислотами и щелочами. Многие предметы повседневного обихода, такие как грелки для рук и самонагревающиеся банки для кофе и других горячих напитков, подвергаются экзотермическим реакциям.
TL;DR (слишком длинный; не читал)
Для расчета количества тепла, выделяющегося в результате химической реакции, используйте уравнение Q = mc ΔT , где Q — тепловая энергия. переданная (в джоулях), m – масса нагреваемой жидкости (в килограммах), c – удельная теплоемкость жидкости (джоуль на килограмм градусов Цельсия), ΔT — изменение температуры жидкости (градусы Цельсия).
Разница между теплом и температурой
Важно помнить, что температура и тепло — это не одно и то же. Температура — это мера того, насколько горячим является предмет, измеряемая в градусах Цельсия или Фаренгейта, а тепло — это мера тепловой энергии, содержащейся в объекте, измеряемая в джоулях.
При передаче тепловой энергии к объекту повышение его температуры зависит от:
- массы объекта
- вещество, из которого сделан объект
- количество энергии, приложенной к объекту
Чем больше тепловой энергии передается объекту, тем больше повышается его температура.
Удельная теплоемкость
Удельная теплоемкость ( c ) вещества – это количество энергии, необходимое для изменения температуры 1 кг вещества на 1 единицу температуры. Разные вещества имеют разную удельную теплоемкость, например, вода имеет удельную теплоемкость 4181 Дж/кг°С, кислород имеет удельную теплоемкость 918 Дж/кг °C, а удельная теплоемкость свинца составляет 128 Дж/кг °C.
Калькулятор тепловой энергии
формула теплоты:
Q = m × c × ΔT
Q – переданная энергия в джоулях, m m 10 – удельная масса вещества теплоемкость в Дж/кг градусов С, и ΔT — изменение температуры в градусах Цельсия в формуле удельной теплоемкости.
Калькулятор тепловыделения
Представьте, что 100 г кислоты смешали со 100 г щелочи, что привело к повышению температуры с 24°С до 32°С.
Уравнение реакции нейтрализации между кислотой и щелочь можно восстановить до:
H + + OH — —> h3O
Используемая формула: Q = mc ∆T
Масса = м = 100 г + 100 г / 1000 г на кг = 0,2 г (одна значащая цифра)
Удельная теплоемкость воды = c = 4,186 Дж/кг °C
Изменение температуры = ΔT = 24°C — 32°C = -8°C
Q = (0,2 кг) (4186 Дж/кг°C) (-8°C)
Q = -6688 Дж, что означает 6688 Дж выделяется тепло.
Как рассчитать время нагрева объекта
••• Sinhyu/iStock/GettyImages
Обновлено 4 июня 2018 г.
Автор Lee Johnson
Различные материалы нагреваются с разной скоростью, и вычисление времени, которое потребуется для повышения температуры объекта на заданную величину, является распространенной проблемой для студентов-физиков. Для его расчета необходимо знать удельную теплоемкость объекта, массу объекта, искомое изменение температуры и скорость, с которой к нему подводится тепловая энергия. Посмотрите этот расчет, выполненный для воды, чтобы понять процесс и то, как он рассчитывается в целом.
TL;DR (Too Long; Didn’t Read)
Calculate the heat ( Q ) required using the formula:
Q = mc ∆ T
Where m означает массу объекта, c обозначает удельную теплоемкость, а ∆ T представляет собой изменение температуры. Время ( t ) для нагрева объекта при подаче энергии мощностью P определяется по формуле:
T = Q ÷ P
Формула для количества тепловой энергии, необходимой для получения определенного изменения температуры:
Q = MC ∆ T
= MC ∆ T
= MC ∆ T
= MC .
Где m означает массу объекта, c — удельную теплоемкость материала, из которого он сделан, а ∆ T — изменение температуры. Сначала рассчитайте изменение температуры по формуле:
∆ T = конечная температура – начальная температура
Если вы нагреваете что-то от 10° до 50°, это дает: °
Обратите внимание, что хотя градусы Цельсия и Кельвина являются разными единицами измерения (и 0 °C = 273 K), изменение на 1 °C равно изменению на 1 K, поэтому в этой формуле они могут использоваться взаимозаменяемо.
Каждый материал имеет уникальную удельную теплоемкость, которая говорит вам, сколько энергии требуется для нагрева на 1 градус Кельвина (или 1 градус Цельсия) для определенного количества вещества или материала. Для определения теплоемкости вашего конкретного материала часто требуется обращаться к онлайн-таблицам (см. Ресурсы), но вот некоторые значения для c для обычных материалов, в джоулях на килограмм и на кельвин (Дж/кг·К):
Спирт (питьевой) = 2 400
Алюминий = 900
Висмут = 123
Латунь = 380 380
3
ICE (при -10 ° C) = 2,050
Стекло = 840
ЗОЛОТО = 126
Гранит = 790
ВЫСОВАНИЕ = 128
Меркурий = 140
Серебро = 233
Tungsten = 134
= 233
Tungsten = 134
.
4186
Цинк = 387
Выберите подходящее значение для вашего вещества. В этих примерах основное внимание будет уделено воде ( c = 4186 Дж/кг K) и свинцу ( c = 128 Дж/кг K).
Окончательная величина в уравнении равна м для массы объекта. Короче говоря, для нагрева большего количества материала требуется больше энергии. Например, представьте, что вы рассчитываете количество тепла, необходимое для нагрева 1 килограмма (кг) воды и 10 кг свинца на 40 К. Формула гласит:
Q = MC ∆ T
Таким образом, для воды. Пример:
Q = 1 кг × 4186 J/KG K × 407 K
= 167,440.4186 J/KG K × 40 K
= 167,440 × J/KG K × 40 K
= 167,440 x 9000 2 9000 3 9000 2 9000 2 9000 2 9000 2 9000 2 9000 2 9000 2 9000 2 9000 2 9000 2 9000 2 9000 2 9000 2 9000 2 9000 2 9000 2 9000 2 9000 2
. кДж
Таким образом, чтобы нагреть 1 кг воды на 40 К или 40 °С, требуется 167,44 кДж энергии (т.
е. более 167 000 Дж).
Для свинца:
Q = 10 кг × 128 Дж/кг K × 40 K
= 51 200 Дж
= 51,2 кДж
Итак, чтобы нагреть 10 кг свинца на 40 К или 40 °С, требуется 51,2 кДж (51 200 Дж) энергии. Обратите внимание, что для нагревания в десять раз большего количества свинца на то же количество требуется меньше энергии, потому что свинец легче нагревается, чем вода.
Мощность измеряет количество энергии, отдаваемой в секунду, что позволяет рассчитать время, необходимое для нагревания рассматриваемого объекта. Затраченное время ( t ) определяется как:
t = Q ÷ P
Где Q — тепловая энергия, рассчитанная на предыдущем шаге, а P — мощность в ваттах (Вт, т. е. джоулей в секунду). Представьте, что вода из примера нагревается чайником мощностью 2 кВт (2000 Вт). Результат из предыдущего раздела дает:
t = 167440 Дж ÷ 2000 Дж/с
= 83,72 с
Таким образом, требуется менее 84 секунд, чтобы нагреть 1 кг воды на 40 К с помощью 2 -кВт чайник.