Что такое тепловая нагрузка: Расчет тепловой нагрузки на отопление здания, пример и формулы

по укрупненным показателям и другие

Для обогрева помещения требуются отопительные приборы соответствующей мощности. Расчет тепловой нагрузки на отопление здания позволяет точно установить, какой мощности котел потребуется, какой величины радиаторы нужно ставить и какая схема отопления будет наиболее эффективной. При вычислениях учитывают много факторов.

Содержание

1. Понятия тепловой нагрузки
2. Факторы, влияющие на ТН
3. Характеристики объекта для расчета
4. Виды тепловых нагрузок
5. Сезонные нагрузки
6. Постоянные тепловые
7. Сухое тепло
8. Скрытое тепло
9. Методики расчета тепловой нагрузки на отопление здания
10. Вычисление теплопотерь с использованием укрупненных показателей
11. Определение теплоотдачи отопительно-вентиляционного оборудования
12. Вычисление значений с учетом различных элементов ограждающих конструкций

Понятия тепловой нагрузки

Расчет теплопотерь проводят отдельно для каждой комнаты в зависимости от площади или объема

Обогрев помещения – это компенсация теплопотерь. Сквозь стены, фундамент, окна и двери тепло постепенно выводится наружу. Чем ниже температура на улице, тем быстрее происходит передача тепла наружу. Чтобы поддерживать внутри здания комфортную температуру, устанавливают обогреватели. Их производительность должна быть достаточно высокой, чтобы перекрыть теплопотери.

Тепловую нагрузку определяют как сумму теплопотерь здания, равную необходимой мощности отопления. Рассчитав сколько и как дом теряет тепла, узнают мощность отопительной системы. Суммарной величины недостаточно. Комната с 1 окном теряет меньше тепла, чем помещение с 2 окнами и балконом, поэтому показатель рассчитывают для каждой комнаты отдельно.

При вычислениях обязательно учитывают высоту потолка. Если она не превышает 3 м, выполняют расчет по величине площади. Если высота от 3 до 4 м, расход считают по объему.

Факторы, влияющие на ТН

Теплоизоляция — внутренняя или наружная — значительно снижает теплопотери

На потерю тепла влияет множество факторов:

• Фундамент – утепленный вариант удерживает тепло в доме, неутепленный пропускает до 20%.
• Стена – у пористого бетона или деревобетона пропускная способность намного ниже, чем у кирпичной стены. Красный глиняный кирпич лучше удерживает тепло, чем силикатный. Важна и толщина перегородки: у стены из кирпича толщиной в 65 см и пенобетона толщиной в 25 см одинаковый уровень теплопотерь.
• Утепление – теплоизоляция существенно меняет картину. Внешнее утепление пенополиуретаном – лист толщиной в 25 мм – равно по эффективности второй кирпичной стене толщиной в 65 см. Отделка пробкой внутри – лист в 70 мм – заменяет 25 см пенобетона. Специалисты не зря утверждают, что эффективное отопление начинается с правильного утепления.
• Крыша – скатная конструкция и утепленный чердак снижают потери. Плоская крыша из железобетонных плит пропускает до 15% тепла.
• Площадь остекления – показатель теплопроводности у стекла очень велик. Какими бы герметичными ни были рамы, сквозь стекло тепло уходит. Чем больше окон и чем больше их площадь, тем выше тепловая нагрузка на здание.
• Вентиляция – уровень теплопотерь зависит от производительности устройства и частоты использования. Система рекуперации позволяет несколько уменьшить потери.
• Разница между температурой на улице и внутри дома – чем она больше, тем выше нагрузка.
• Распределение тепла внутри здания – влияет на показатели для каждой комнаты. Помещения внутри здания остывают меньше: при расчетах комфортной температурой здесь считают величину в +20 С. Торцевые комнаты остывают быстрее – нормальной температурой здесь будет +22 С. На кухне достаточно нагревать воздух до +18 С, так как здесь много других источников тепла: плита, духовка, холодильник.

При расчетах тепловой нагрузки многоквартирного дома учитывают материал, толщину и утепление перегородок и перекрытий.

Характеристики объекта для расчета

Для дома с большими стеклопакетами нужно более интенсивное отопление

Тепловая нагрузка на отопление и потеря тепла дома – не одно и то же. Техническое здание нет надобности отапливать так же интенсивно, как жилые помещения. Прежде чем приступать к расчетам, устанавливают следующее:

• Назначение объекта – жилой дом, квартира, школа, спортивный зал, магазин. Требования по обогреву разные.
• Особенности архитектуры – это размеры оконных и балконных проемов, устройство крыши, наличие чердаков и подвалов, этажность здания и прочее.
• Нормы температурного режима – для жилых комнат и офиса они разные.
• Назначение помещения – параметр важен для производственных сооружений, так как для каждого цеха или даже участка требуется разный температурный режим.
• Конструкция внешних ограждений – наружных стен и крыши.
• Уровень техобслуживания – наличие горячего водоснабжения уменьшает теплопотери, интенсивно работающая вентиляция повышает.
• Число людей, постоянно пребывающих в доме – например, воздействует на показатели температуры и влажности.
• Количество точек забора теплоносителя – чем их больше, тем значительнее теплопотери.
• Другие особенности – например, наличие бассейна, сауны, оранжереи или число часов, когда в здании находятся люди.

При вычислении теплопотерь в магазине или в пункте общественного питания учитывают количество оборудования, выделяющего тепло – витрин, холодильников, кухонной техники.

Виды тепловых нагрузок

При расчетах учитывают средние сезонные температуры

Тепловые нагрузки носят разный характер. Есть некоторый постоянный уровень теплопотерь, связанный с толщиной стены, конструкцией кровли. Есть временные – при резком снижении температуры, при интенсивной работе вентиляции. Расчет всей тепловой нагрузки учитывает и это.

Сезонные нагрузки

Так называют теплопотери, связанные с погодой. Сюда относят:

• разницу между температурой наружного воздуха и внутри помещения;
• скорость и направление ветра;
• количество солнечного излучения – при высокой инсоляции здания и большом количестве солнечных дней даже зимой дом охлаждается меньше;
• влажность воздуха.

Сезонную нагрузку отличает переменный годовой график и постоянный суточный. Сезонная тепловая нагрузка – это отопление, вентиляция и кондиционирование. К зимним относят 2 первых вида.

В формулах используют не кратковременные резкие изменения температуры и влажности – максимальные, а усредненные: значения, наблюдаемые за 5 самых холодных дней из 5 самых холодных зим за 50 лет.

Постоянные тепловые

Промышленное холодильное оборудование выделяет большое количество тепла

К круглогодичным относят горячее водоснабжение и технологические аппараты. Последние имеет значение для промышленных предприятий: варочные котлы, промышленные холодильники, пропарочные камеры выделяют гигантское количество тепла.

В жилых зданиях нагрузка на горячее водоснабжение становится сравнима с отопительной нагрузкой. Величина эта мало изменяется в течение года, но сильно колеблется в зависимости от времени суток и дня недели. Летом расход ГСВ уменьшается на 30%, так как температура воды в холодном водопроводе выше на 12 градусов, чем зимой. В холодное время года потребление горячей воды растет, особенно в выходные дни.

Сухое тепло

Комфортный режим определяется температурой воздуха и влажностью. Эти параметры рассчитывают, руководствуясь понятиями сухого и скрытого тепла. Сухое – это величина, измеряемая специальным сухим термометром. На нее воздействует:

• остекление и дверные проемы;
• солнце и тепловые нагрузки на зимнее отопление;
• перегородки между комнатами с разной температурой, полы над пустым пространством, потолки под чердаками;
• трещины, щели, зазоры в стенах и дверях;
• воздуховоды вне отапливаемых зон и вентиляция;
• оборудование;
• люди.

Полы на бетонном фундаменте, подземные стены при расчетах не учитываются.

Скрытое тепло

Влажность помещения повышает температуру внутри

Этот параметр определяет влажность воздуха. Источником выступает:

• оборудование – нагревает воздух, снижает влажность;
• люди – источник влажности;
• потоки воздуха, проводящие сквозь трещины и щели в стенах.

Обычно вентиляция не влияет на сухость помещения, однако есть исключения.

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.

Современные котлы оборудуются регуляторами мощности. Это устройства, которые поддерживают производительность на установленном уровне, но предупреждают скачки и провалы во время работы. На использование энергоресурсов существуют лимиты: при превышении установленного значения плата за газ или электричество увеличивается. РТН ограничивает расход энергии топлива.

Суммарная нагрузка для тепловых нагрузок

Суммарная нагрузка для тепловых нагрузок

Опция распределения Суммарная нагрузка (Total Load) в диалоговом окне Тепловая нагрузка (Heat Load) используется для распределения тепловой нагрузки по длине, площади или объему объекта, при котором интеграл нагрузки в выбранном объекте равен суммарному предварительно заданному значению.

Creo Simulate распределяет нагрузку следующим образом.

• Нагрузка на единицу измерения длины для кромок или кривых

• Нагрузка на площадь поверхности для поверхностей

• Нагрузка на единицу измерения объема для объемов

Наиболее характерные возможности этой опции распределения:

• При использовании такого метода распределения суммарная тепловая нагрузка остается неизменной даже при изменении длины, площади либо объема объекта в ходе исследования конструкции в целях оптимизации или настройки чувствительности.

Если выбрано несколько объектов, в Creo Simulate созданная нагрузка будет применена к каждому из объектов.

• Можно применить тепловую нагрузку к нескольким поверхностям. В этом случае нагрузка распределяется в Creo Simulate таким образом, чтобы на все поверхности приходилась тепловая нагрузка, пропорциональная площади поверхности.

• Суммарная нагрузка по разным объектам рассчитывается в Creo Simulate следующими способами (где Q = тепловой поток):

Объект	Вычисление суммарной нагрузки
кромки, балки	Q/длина дуги объекта
кривые	Q/сумма длин кромок, лежащих на кривой
оболочки, грани, 2D-пластины	Q/площадь объекта
поверхности	Q/сумма площадей оболочек, граней или 2D-пластин на поверхности
Объемы, компоненты	Q/объем объекта

Для 2D-моделей плоской деформации и ассиметричных 2D-моделей нагрузка на кривую, кромку или 2D-оболочку определяет физическую нагрузку на площадь.

Такое количество нагрузки вводится на поверхность, представленную кривой, кромкой или 2D-оболочкой.

Аналогичным образом нагрузка на твердое 2D-тело определяет физическую внутреннюю генерацию тепла. Этот тип нагрузки вводится для тела, которое представляет данное твердое 2D-тело.

Вернуться к разделу О тепловых нагрузках или Определение тепловых нагрузок.

Было ли это полезно?

Что такое тепловая нагрузка?

`;

Промышленность

Факт проверен

Пол Скотт

Дата последнего изменения: 14 ноября 2022 г.

Тепловая нагрузка — расчетная тепловая величина, используемая для определения размера кондиционера, необходимого для эффективного регулирования температуры в здании или помещении. По сути, термин «тепловая нагрузка» относится к количеству тепла, которое должно быть удалено из любого помещения за определенный период для удовлетворения требований пользователя. Эта тепловая характеристика зданий или отдельных помещений является продуктом многочисленных структурных, экологических и эксплуатационных факторов, которые необходимо учитывать. Очень немногие отдельные помещения будут иметь одинаковые тепловые характеристики, поэтому расчеты тепловой нагрузки в идеале должны выполняться для каждого отдельного помещения с кондиционированием воздуха. Расчет тепловой нагрузки можно выполнить вручную с использованием таблиц известных значений или с помощью программного обеспечения для расчета тепловой нагрузки.

Тепловые характеристики любого помещения представляют собой сложную комбинацию многих факторов. Расположение помещения, его использование, количество людей, которые его используют, а также количество и тип бытовой техники в помещении — все это играет роль. Редко два одинаковых помещения, даже если они непосредственно примыкают друг к другу, приводят к одинаковой нагрузке. Например, спальня, в которой проживают трое детей, каждый со своим компьютером, будет иметь другую тепловую нагрузку, чем идентичная спальня одного молодого человека, находящегося по соседству. Это было бы особенно заметно, если бы в одну из комнат попадал прямой солнечный свет большую часть дня.

Материалы, использованные при строительстве помещения, количество окон и дверей в помещении, а также преобладающие погодные условия играют важную роль в определении тепловых нагрузок.

Единственным крупнейшим источником тепла в любой области является солнечная радиация. Получает ли площадь прямой солнечный свет и как долго каждый день являются важными переменными при расчете тепловой нагрузки. Также большую роль играет количество наружных дверей и окон. Материалы, использованные в конструкции, и тип изоляции также имеют решающее значение.

На тепловые нагрузки также влияет количество людей, постоянно проживающих в помещении. Количество и тип электроприборов, постоянно работающих в помещении, также являются важными частями расчета.

Если помещение используется в качестве склада, тип и количество хранимых материалов, а также материалы, в которых они хранятся, должны быть включены в любые оценки притока тепла. Это особенно важно при расчете тепловой нагрузки для морозильных камер и холодильных камер.

Расчеты тепловой нагрузки могут выполняться вручную или с помощью программных приложений. Для ручных оценок требуются таблицы, в которых перечислены известные средние значения тепловой задержки часто встречающихся переменных. Тепловые нагрузки выражены в британских тепловых единицах (БТЕ), и каждый элемент на диаграмме имеет свою подпись БТЕ.

Они складываются, чтобы получить общую оценку BTU для помещения и кондиционера с выбранной подходящей мощностью. Это позволяет точно согласовать блоки отопления и кондиционирования воздуха с требованиями применения, тем самым предотвращая переоценку или недооценку систем.

Вам также может понравиться

Рекомендуется

КАК ПОКАЗАНО НА:

Что такое теплоприток, тепловая нагрузка, теплопотери?

В системе HVAC приток тепла — это процесс добавления тепла к воздуху. Тепловая нагрузка – это общее количество тепла, которое необходимо отвести от помещения для поддержания заданной температуры. Потеря тепла происходит при переносе тепла из одной области в другую.

3 основных способа передачи тепла

Существует три основных способа передачи тепла:

1. Теплопроводность возникает, когда тепло передается через твердый материал, такой как стена или пол.
2. Конвекция происходит, когда тепло передается движением жидкостей, таких как воздух или вода.
3. Излучение возникает при передаче тепла посредством электромагнитных волн, таких как инфракрасные волны.

Величина теплопередачи, которая имеет место, будет зависеть от разницы температур между двумя областями, а также от типа материала, который осуществляет передачу. Например, через металл тепло передается быстрее, чем через дерево. Кроме того, тепло будет передаваться из горячей области в холодную быстрее, чем из холодной области в горячую.

Расчет тепловой нагрузки

Расчет тепловой нагрузки используется для определения количества охлаждения или обогрева, необходимого для поддержания желаемой температуры в помещении. Эти расчеты учитывают конкретные условия помещения, такие как размер, изоляция и количество людей. Понимая тепловую нагрузку помещения, инженеры могут спроектировать систему HVAC, размер которой соответствует пространству и обеспечит комфортную температуру круглый год.

Теплоприток и теплопотери в зданиях

Здания получают тепло от солнечного света, проводимости через стены и внутренних источников тепла, таких как люди и электрооборудование. Здания теряют тепло за счет теплопроводности в холодную погоду. Величина притока или потери тепла будет зависеть от конкретных условий здания, таких как изоляция, размер и ориентация.

Потери тепла = формула теплопритока

Теплопотери здания можно рассчитать по следующей формуле:

Q = U x A x ΔT

Где:

• Q – потери тепла в БТЕ в час.
• U – общий коэффициент теплопередачи.
• A – площадь ограждающей конструкции в квадратных футах.
• ΔT – разница температур внутри и снаружи здания.

Приток тепла от здания можно рассчитать по следующей формуле:

Q = 1,1 x U x A x ΔT

Где:

• Q — прирост тепла в БТЕ в час.
• U — общий коэффициент теплопередачи.
• A — площадь ограждающей конструкции здания в квадратных футах.

Является ли тепловая нагрузка такой же, как потери тепла?

Нет, тепловая нагрузка – это общее количество тепла, которое необходимо удалить из помещения для поддержания заданной температуры. Потеря тепла происходит при переносе тепла из одной области в другую.

Ссылки по теме

Расчет теплопотерь, теплопритока и холодопроизводительности

Основы тепловых потерь, теплопритока

Расчет тепловой нагрузки

Рассмотрение тепловых потерь/теплопритока

Расчет тепловых потерь

Точный расчет отопительной и холодильной нагрузки Программное обеспечение и рекомендации Mr.