Инфо-baza
144 0

Тепловая мощность формула расчета и сферы применения

Конспект «Количество теплоты. Удельная теплоёмкость»

Количество теплоты

Изменение внутренней энергии путём совершения работы характеризуется величиной работы, т.е. работа является мерой изменения внутренней энергии в данном процессе. Изменение внутренней энергии тела при теплопередаче характеризуется величиной, называемой количествоv теплоты.

Количество теплоты – это изменение внутренней энергии тела в процессе теплопередачи без совершения работы. Количество теплоты обозначают буквой Q.

Работа, внутренняя энергия и количество теплоты измеряются в одних и тех же единицах — джоулях (Дж), как и всякий вид энергии.

В тепловых измерениях в качестве единицы количества теплоты раньше использовалась особая единица энергии — калория (кал), равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 грамма воды на 1 градус Цельсия (точнее, от 19,5 до 20,5 °С). Данную единицу, в частности, используют в настоящее время при расчетах потребления тепла (тепловой энергии) в многоквартирных домах. Опытным путем установлен механический эквивалент теплоты — соотношение между калорией и джоулем: 1 кал = 4,2 Дж.

При передаче телу некоторого количества теплоты без совершения работы его внутренняя энергия увеличивается, если тело отдаёт какое-то кол-во теплоты, то его внутренняя энергия уменьшается.

Читайте также: Коэффициент использования светового потока: методы расчета

Если в два одинаковых сосуда налить в один 100 г воды, а в другой 400 г при одной и той же температуре и поставить их на одинаковые горелки, то раньше закипит вода в первом сосуде. Таким образом, чем больше масса тела, тем большее количество тепла требуется ему для нагревания. То же самое и с охлаждением.

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела зависит еще и от рода вещества, из которого это тело сделано. Эта зависимость количества теплоты, необходимого для нагревания тела, от рода вещества характеризуется физической величиной, называемой удельной теплоёмкостью вещества.

Удельная теплоёмкость

Удельная теплоёмкость – это физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества для нагревания его на 1 °С (или на 1 К). Такое же количество теплоты 1 кг вещества отдаёт при охлаждении на 1 °С.

Удельная теплоёмкость обозначается буквой с. Единицей удельной теплоёмкости является 1 Дж/кг °С или 1 Дж/кг °К.

Значения удельной теплоёмкости веществ определяют экспериментально. Жидкости имеют большую удельную теплоёмкость, чем металлы; самую большую удельную теплоёмкость имеет вода, очень маленькую удельную теплоёмкость имеет золото.

Поскольку кол-во теплоты равно изменению внутренней энергии тела, то можно сказать, что удельная теплоёмкость показывает, на сколько изменяется внутренняя энергия 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 °С. В частности, внутренняя энергия 1 кг свинца при его нагревании на 1 °С увеличивается на 140 Дж, а при охлаждении уменьшается на 140 Дж.

Количество теплоты Q, необходимое для нагревания тела массой m от температуры t1°С до температуры t2°С, равно произведению удельной теплоёмкости вещества, массы тела и разности конечной и начальной температур, т.е.

Q = c m (t2 — t1)

По этой же формуле вычисляется и количество теплоты, которое тело отдаёт при охлаждении. Только в этом случае от начальной температуры следует отнять конечную, т.е. от большего значения температуры отнять меньшее.

Конспект урока «Количество теплоты. Удельная теплоёмкость».

Следующая тема: «Уравнение теплового баланса».

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость

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%.

Читайте также: Как добыть водород в домашних условиях: генератор своими руками для получения вещества из воды

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.

Из формулы понятно, что для повышения мощности надо увеличить количество радиаторов отопления и площадь теплоотдачи. Уменьшив же поверхность контакта с внешней средой, минимизируют потери температуры в помещении. Чем массивнее стена здания, тем меньше будет утечка тепла.

Баланс отопления помещений

Подготовка проекта любого объекта начинается с теплотехнического расчёта, призванного решить задачу обеспечения сооружения отоплением с учётом потерь из каждого помещения. Сведение баланса помогает узнать, какая часть тепла сохраняется в стенах здания, сколько уходит наружу, объём потребной выработки энергии для обеспечения комфортного климата в комнатах.

Определение тепловой мощности необходимо для решения следующих вопросов:

  1. высчитать нагрузку отопительного котла, которая обеспечит обогрев, горячее водоснабжение, кондиционирование воздуха и функционирование системы проветривания;
  2. согласовать газификацию здания и получить технические условия на подключение к распределительной сети. Для этого потребуются объёмы годового расхода горючего и потребность в мощности (Гкал/час) тепловых источников;
  3. выбрать оборудование, необходимое для отопления помещений.

Не забываем про соответствующую формулу

Из закона сохранения энергии следует, что в ограниченном пространстве с постоянным температурным режимом должен соблюдаться тепловой баланс: Q поступлений — Q потерь = 0 или Q избыточное = 0, или Σ Q = 0. Постоянный микроклимат поддерживается на одном уровне в течение отопительного периода в зданиях социально значимых объектов: жилых, детских и лечебных учреждениях, а также на производствах с непрерывным режимом работы. Если потери тепла превышают поступление, требуется отапливать помещения.

Зачем нужен расчет мощностного показателя

Мощность котла выбирают по предполагаемому количеству приборов, которые придется обслуживатьПотребность в определении мощности объясняется тем, что основные характеристики котла зависят от следующих факторов:

  • особенности конструкции и назначение отапливаемого объекта;
  • размеры и форма каждого помещения;
  • общее число жильцов;
  • месторасположение на карте страны.

Расчетная мощность теплопередачи используется для определения параметров котельного оборудования, планируемого к установке именно в этом помещении. Будущий котел должен обладать производительностью, достаточной для его обогрева даже в самые холодные зимние дни. Также важно предусмотреть возможность согласованного подключения агрегата к магистральному трубопроводу. Проведенные расчеты помогут определиться с его длиной и типоразмером труб, а также с типом радиаторов и параметрами циркуляционного насоса.

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).

Читайте также: Как увеличить число киловатт на участок?

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.

Необходимые характеристики

Главным узлом в отопительном котле является теплообменникРасчет тепловой мощности очень важен, так как его результаты необходимы для определения параметров выбираемого образца отопительного оборудования. К последним традиционно относятся:

  • электрическая мощность агрегата для энергозависимых моделей;
  • эффективность преобразования (или КПД котла);
  • производительность, определяемая как количество тепла, формируемое устройством в единицу времени.

Модели котлов, подключаемых к электросети, относятся к оборудованию с потребляемой мощностью системы отопления, приводимой к количеству сжигаемого твердого или газообразного топлива. Для независимых от электричества образов этот параметр определяется напрямую – без перерасчета на затраченную электроэнергию.

Эффективность работы любого отопительного агрегата в значительной мере зависит от правильности выбора узла, обеспечивающего преобразование тепловой энергии (теплообменника). Грамотное решение этого вопроса позволяет получить требуемую теплопроизводительность и комфортно чувствовать себя в доме даже в самые морозные дни.

Избытки по тепловой мощности нежелательны, поскольку в этом случае часть расходуемых средств тратится впустую.

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.

Расчет тепловой мощности котла

Тепловая мощность котла или нескольких котлов (работающих совместно) подбирается с учётом всех возможных потерь тепла обогреваемого здания.

Мощность котла (в грубом варианте) состоит из следующих составляющих:

  • Тепловая мощность требуемая на полную компенсацию максимальных теплопотерь здания;
  • Мощность на обогрев помещения в которой расположена котельная установка.
  • Если котельная расположена в отдельно стоящем здании то к общей мощности котельной установки добавляется требуемая мощность на компенсацию теплопотерь в трубопроводах которые расположены между отапливаемым зданием и помещением котельной.
  • Если в функции котельной установки входит приготовление горячей воды то к общей требуемой мощности добавляется тепловая нагрузка требуемая на нагрев воды для системы ГВС. При этом, на сегодняшний день, при применении современных изоляционных материалов в строительстве домов иногда делает эту тепловую нагрузку преобладающей, по сравнению с тепловой нагрузкой требуемую на другие нужды.
  • Требуемая тепловая мощность на другие потребители (вентиляция, подогрев бассейна, подогрев наружных площадок и тд.)

Требуемая тепловая мощность на обогрев здания, помещения котельной и теплопотерь наружных трубопроводов определяется на основаниитеплового расчёта

(расчёт теплопотерь) и является основной для выбора мощности системы отопления.

При обеспечении тепловой тепловой энергией контура приготовления горячей воды

следует учесть все факторы влияющие на нормальный режим обеспечения горячей водой потребителей для получения наиболее надёжного, эффективного и экономичного варианта. Это может быть режим водопотребления, конструктивные особенности водонагревателя и котельной установки, требуемые объёмы горячей воды и тд. Например в частном домостроении в связи с малыми объёмами потребления горячей воды часто применяют переменный режим работы котельной установки между отоплением помещений и приготовлением горячей воды. Что позволяет существенно снизить мощность котлов а следовательно и затраты на оборудование и последующую эксплуатацию системы отопления.

При наличии в системе отопления дополнительных контуров их теплопотребление учитывается надбавкой к отопительной мощности в размере максимального значения теплопотребления каждого контура. Тепловая мощность на приготовления горячей воды в зданиях с значительным потреблением горячей воды (бани, сауны, парикмахерские и тд.) обязательно включается как дополнительная тепловая нагрузка.

При выборе тепловой мощности котельной установки с атмосферными горелками следует учитывать сезонные колебания давления газа. При снижении давления газа мощность газового котла резко падает. Желательно при выборе тепловой мощности газового котла учесть полутора кратное превышение паспортной мощности котла. При этом рекомендуют, для предотвращения преждевременного выхода из строя котла постоянно работающего с максимальной тепловой нагрузкой, в любом случае предусматривать при выборе 30% запас.

При применении в системе проточных водонагревателей значительных объёмов приготовления горячей воды мощность котельной установки не может быть меньше мощности потребляемой водонагревателем при максимальном водопотреблении горячей воды. Если мощность требуемая на отопление превышает теплопотребление проточного водонагревателя то достаточно пятидесяти процентной надбавки от мощности требуемой для приготовления горячей воды.

В случае применения котельных установок с переменным режимом обеспечения теплопотребления контура ГВС и отопления (двухконтурный котел) следует учесть что производительность по ГВС установки обычно указывается из расчёта что на приготовление горячей воды используется вся мощность установки. При этом на время приготовления горячей воды отключается теплоснабжение требуемое на нужды системы отпления. При незначительном водопотреблении горячей воды этот фактор не сильно сказывается на климатических условиях в отапливаемых помещениях за счёт тепловой инерции конструкций здания. Но при значительных превышениях этого условия лучше предусмотреть как минимум двух кратное превышение мощности установки. Окончательный вариант следует принять при точном тепловом расчёте и подробном анализе особенностей эксплуатации инженерных систем здания.

Читайте также: Как правильно выбрать аккумулятор для легкового автомобиля

Расчет потребляемой мощности системы отопления

Эффективность работы отопительного оборудования напрямую связана с показателем тепловой мощности. От нее зависит комфортность и уют в помещении, обогреваемом посредством газа, дров или электричества. Поэтому пользователю важно знать, что собой представляет эта физическая величина и как она рассчитывается в каждом конкретном случае.

  1. Определение понятия тепловой мощности
  2. Необходимые характеристики
  3. Факторы, влияющие на потребность в тепле
  4. Для прибора (батареи отопления)
  5. Зачем нужен расчет мощностного показателя
  6. Расчет тепловой мощности
  7. Более точный тепловой расчет

Теплопоступления от электрических печей.

Эти теплопоступления рассчитывают как долю от установочной электрической мощности Nуст., указываемой в каталоге (иногда эту величину называют «мощность холостого хода»).

Максимальные теплопоступления имеют место от прогретой, находящейся в режиме стационарной теплопередачи, печи. В этот период электрическая мощность будет расходоваться на восполнение тепловых потерь печи и, именно её назвали мощностью холостого хода.

Для определения тепловыделений в помещение от электрических печей существует несколько способов:

по мощности холостого хода Nxx, кВт

Qэлектрических печей = 1000 Nx.x., Вт;

по доле П% от номинальной электрической мощности печи, расходуемой на тепловые потери печью:

Qэлектрических печей = 1000 (П/100)Nуст, Вт.

Если указанные величины неизвестны, ориентировочно теплопоступления можно определить по назначению печи.

Далее в таблице указаны значения величин тепловыделений в Вт на 1 кВт установочной мощности для печей различного назначения.

Тип электрической печиЗначение α
Камерные, шахтные, методические200
Колокольные130
Муфельные150
Печи-ванные400
Печи, без указания типа250

Теплопоступления определяют как:

Qэлектрических печей = α × Nуст, кВт

где: Nуст – установочная электрическая мощность печи, кВт.

Для чего нужен тепловой расчет?

Как умудрялись обходиться без тепловых расчётов строители прошлого?Сохранившиеся купеческие дома показывают, что всё делалось просто с запасом: окна поменьше, стены – потолще. Получалось тепло, но экономически не выгодно.

Теплотехнический расчёт позволяет строить наиболее оптимально. Материалов берётся ни больше – ни меньше, а ровно столько, сколько нужно. Сокращаются габариты строения и расходы на его возведение.

Вычисление точки росы позволяет строить так, чтобы материалы не портились как можно дольше.

Для определения необходимой мощности котла также не обойтись без расчётов. Суммарная мощность его складывается из затрат энергии на обогрев комнат, нагрев горячей воды для хозяйственных нужд, и способности перекрывать теплопотери от вентиляции и кондиционирования. Прибавляется запас мощности, на время пиковых холодов.

При газификации объекта требуется согласование со службами. Рассчитывается годовой расход газа на отопление и общая мощность тепловых источников в гигакалориях.

Нужны расчёты при подборе элементов отопительной системы. Обсчитывается система труб и радиаторов – можно узнать, какова должна быть их протяжённость, площадь поверхности. Учитывается потеря мощности при поворотах трубопровода, на стыках и прохождении арматуры.

Теплопоступления от технологического оборудования cтоловой.

где: КО — коэффициент одновременности работы теплового оборудования; для столовых КО — 0,8 для ресторанов и кафе КО — 0,7NМ — мощность установленного модулированного технологического оборудования, кВт.

Характеристика теплового оборудования предприятия общественного питания.

Тепловое оборудованиеГабариты оборудованияУстановочная мощность единицы оборудования, кВтКоэффициент загрузки оборудования КЗ
Секционное модулированное оборудование
Плиты: ПЭСМ — 4ш840 x 840 x 86018,65
ПЭСМ — 2к420 x 840 x 8603,8,65
Сковороды:
СЭСМ — 0.51470 x 840 x 86013,65
СЭСМ — 0.2
Фритюрница ФЭСМ — 2
Котел КПЭСМ — 2420 x 840 x 8607,5,65
Шкаф ШЖЭСМ — 21050 x 840 x 860 840 x 800 x 15008,6 3,8,30 0,65

NН — установленная электрическая мощность не модулированного технологического оборудования, кВт;

Тепловое оборудованиеГабариты оборудованияУстановочная мощность единицы оборудования, кВтКоэффициент загрузки оборудования КЗ
Не модулированное оборудования
Варочный котел емкость, л:
405,3
606,8,3
1258,5,3
Кипятильник емкость, л:
20010,3
1008,3,3
253,3,3

NР — установочная мощность электрического оборудования в раздаточном проеме, кВт;

Тепловое оборудованиеГабариты оборудованияУстановочная мощность единицы оборудования, кВтКоэффициент загрузки оборудования КЗ
Оборудование, расположенное в раздаточном проеме
Тепловая стойка СРТЭСМ1470 x 840 x 8602,0,50
Мармит МЭСМ-50840 x 840 x 8604,0,50

КЗ — коэффициент загрузки оборудования (см. таблицу);К1 — коэффициент эффективности приточно-вытяжных локализирующих устройств для модулированного оборудования — 0,75;К2 — коэффициент эффективности локализирующих устройств для немодулированного оборудования: для приточно-вытяжных локализирующих устройств — 0,75; для завес — 0,45.

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).

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.

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.

Читайте также: Что такое конденсатор и как он работает?

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.

Количество тепла, выделяемое одним человеком, определяется исходя из следующих выражений:

количество явного тепла

количество полного тепла

Количество тепла и влаги, выделяемое взрослыми мужчинами

ПоказателиКоличество тепла, Вт, и влаги, г/ч, выделяемых мужчинами при температуре воздуха в помещении, °С
101520253035
В состоянии покоя
Тепло:
явное14012090604010
полное165145120959595
Влага3030405075115
При легкой работе
Тепло:
явное15012010065405
полное180160150145145145
Влага405575115150200
При работе средней тяжести
Тепло:
явное200165130955010
полное290290290290290290
Влага135185240295355415

Примечание. Женщины выделяют 85%, а дети 75% тепла и влаги по сравнению с мужчинами.

Категории работ от вида деятельности.

Категории работЭнергозатраты, ВтВиды работ
Легкие (категория I) IаIбНе более 174 Не более 139 До 174Производимые сидя, и сопровож- дающиеся незначительными физическими напряжениями. Производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением
Средней тяжести(категория II) IIа IIб175-290 175-232 233-290Связанные 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 290Связанные 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.

Точные расчеты мощности и расхода тепла для жилых помещений

Уровень и качество утепления зависят от качества работ и архитектурных особенностей помещений ми всего дома. Бо́льшая часть тепловых потерь (до 40%) при отоплении здания происходит через поверхность наружных стен, через окна и двери (до 20%), а также через кровлю и пол (до 10%). Оставшиеся 30% тепла могут уходить из дома через вентиляционные отверстия и каналы.

Для получения уточненных результатов применяют следующие справочные коэффициенты:

  1. Q1 – используется при расчетах для помещений с окнами. Для ПВХ окон с двухкамерными стеклопакетами Q1=1, для окон с однокамерным остеклением Q1 =1,27, для трехкамерного окна Q1 =0,85;
  2. Q2 – используется при расчетах коэффициента утепления внутренних стен. Для пенобетона Q2 = 1, для бетона Q2 – 1,2, для кирпича Q2= 1,5;
  3. Q3 применяется при расчетах соотношений площадей пола и оконных проемов. Для 20% площади остекления стены коэффициент Q3 = 1, для 50% остекления Q3 принимается, как 1,5;
  4. Значение коэффициента Q4 варьируется в зависимости от минимальной уличной температуры за весь годовой отопительный период. При наружной температуре -200C Q4 = 1, далее — для каждых 50C в ту или иную сторону добавляют или отнимают 0,1;
  5. Коэффициент Q5 применяется при расчетах, учитывающих общее количество стен здания. При одной стене в расчетах Q5 = 1, при 12-х и 3-х стенах Q5 = 1,2, для 4-х стен Q5 = 1,33;
  6. Q6 используют, если при расчетах потерь тепла учитывается функциональное назначение помещения под той комнатой, для которой делаются вычисления. Если наверху находится жилой этаж, то коэффициент Q6 = 0,82, если отапливаемый или утепленный чердак, то Q6 — 0,91, для холодного чердачного помещения Q6 = 1;
  7. Параметр Q7 колеблется в зависимости от высоты потолков обследуемого помещения. При высоте потолка ≤ 2,5 м коэффициент Q7 = 1,0, если потолок выше 3-х м, то Q7 принимается, как 1,05.

После определения всех необходимых поправок проводят расчет тепловой мощности и тепловых потерь в отопительной системе для каждого отдельно взятого помещения по следующей формуле:

  • Qi = q х Si х Q1 х Q2 х Q3 х Q4 х Q5 х Q6 х Q7, где:
  • q =100 Вт/м²;
  • Si – площадь обследуемого помещения.

Результаты параметров будут увеличиваться при применении коэффициентов ≥ 1, и уменьшаться, если Q1- Q7 ≤1. После расчетов конкретного значения результатов расчетов для конкретного помещения можно рассчитать общую тепловую мощность частного автономного отопления по следующей формуле:

Q = Σ х Qi, (i = 1…N), где: N – общее количество помещений в здании.

jsnip.ru

Порядок расчета установлен СНиП 2.04.05-91, который введен в действие с 1 октября 1996 г.

Расчетная тепловая мощность С. О. определяется по формуле:

Q = Q1 b1b2 + Q2 – Q3 (1)

Где Q1 – расчетные тепловые потери здания, кВт;

b1 – коэффициент дополнительного теплового потока, устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетной величины принимается по табл. 1 (изменяется от 1,02 до 1,14)

b2 – коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами, расположенными у наружных ограждений при отсутствии теплозащитных кранов, принимаемый по табл. 2 (от 1,01 до 1,07).

Q2 – потери теплоты, кВт, трубопроводами, проходящими в неотапливаемых помещениях;

Q3 – тепловой поток, кВт, регулярно поступающий от освещения, оборудования и людей, который следует учитывать в целом на систему отопления здания. Для жилых домов величину Q3 следует учитывать из расчета 0,01 кВт на 1м2 общей площади.

При расчетах тепловой мощности С. О. производственных зданий необходимо дополнительно учитывать расход теплоты на нагревание материалов, оборудования и транспортных средств.

Расчетные тепловые потери Q1, кВт, определяются по формуле:

Q1 = (Qа + Qв), (2)

Где Qа – тепловой поток, кВт, через ограждающие конструкции;

Qв – потери теплоты, кВт, на нагревание вентиляционного воздуха.

Величины Qа и Qв рассчитываются для каждого отапливаемого помещения.

Тепловой поток Qа, кВт, рассчитывается для каждого элемента ограждающей конструкции по формуле:

Qа = (в – tн)(1 + -3,

Где А – расчетная площадь ограждающей конструкции, м2

R – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2оС/Вт, которое должно определяться по СНиП II-3-79** (кроме полов на грунте) с учетом установленных нормативов минимального теоретического сопротивления ограждений. Для полов на грунте и стен, расположенных ниже уровня земли, сопротивление теплопередаче следует определять по зонам шириной 2 м параллельным наружным стенам, по формуле:

Rп = Rс +,

Где Rс – сопротивление теплопередаче, м2оС/Вт, принимаемое равным 2,1для 1 зоны, 4,3 – для второй, 8,6 – ля третьей зоны и 14,2 для оставшейся площади пола;

— толщина утепляющего слоя, м, учитываемая при коэффициенте теплопроводности утеплителя < 1,2 Вт/(м2 оС);

tв – расчетная температура внутреннего воздуха, оС, принимаемая согласно требованиям норм проектирования зданий различного назначения с учетом повышения V в зависимости от высоты помещения;

tн – расчетная температура наружного воздуха, оС, принимаемая по данным приложения 8, или температура воздуха смежного помещения, если его температура более чем на 3оС отличается от температуры помещения, для которого рассчитывают теплопотери;

n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху и определяемый по СНиП II-3-79**.

— добавочные потери теплоты в долях от основных потерь, учитываемые:

а) для наружных вертикальных и наклонных ограждений, ориентированных на направления, откуда в январе дует ветер со скоростью, превышающей 4,5 м/с с повторяемостью не менее 15% согласно СНиП 2.01.01-82, в размере 0,05 при скорости ветра до 5 м/с и в размере 0,10 при скорости 5 м/с и более; при типовом проектировании добавочные потери следует учитывать в размере 0,05 для всех помещений;

б) для наружных вертикальных и наклонных ограждений многоэтажных зданий в размере 0,20 для первого и второго этажей; 0,15 – для третьего; 0,10 – для четвертого этажа зданий с числом этажей 16 и более; для 10 – 15-этажных зданий добавочные потери следует учитывать в размере 0,10 для первого и второго этажей и 0,05 – для третьего этажа.

Потери теплоты QВ, кВт, рассчитываются для каждого отапливаемого помещения, имеющего одно или большее количество окон или балконных дверей в наружных стенах, исходя из необходимости обеспечения подогрева отопительными приборами наружного воздуха в объеме однократного воздухообмена в час по формуле:

QВ = 0,337 АП h (tВ– tH) 10-3,

Где АП – площадь пола помещения, м2

h – высота помещения от пола до потолка, м, но не более 3,5.

Помещения, из которых организована вытяжная вентиляция с объемом вытяжки, превышающим однократный воздухообмен в час, должны, как правило, проектироваться с приточной вентиляцией подогретым воздухом. При обосновании допускается обеспечивать подогрев наружного воздуха отопительными приборами в отдельных помещениях при объеме вентиляционного воздуха не превышающем двух объемов в час.

В помещениях, для которых нормами проектирования зданий установлен объем вытяжки менее однократного воздухообмена в час, величину QВ следует рассчитывать как расход теплоты на нагревание воздуха в объеме нормируемого воздухообмена от температуры tH до температуры tВ, оС.

Потери теплоты QВ, кВт, на название наружного воздуха, проникающего во входные вестибюли (холлы) и лестничные клетки через открывающиеся в холодное время наружные двери при отсутствии воздушно-тепловых завес следует рассчитывать по формуле:

QВ = 0,7 В (Н 0,8Р) (tВ– tH) 10-3, (6)

Где Н – высота здания, м;

Р – количество людей, находящихся в здании;

В – коэффициент, учитывающий количество входных тамбуров. При одном тамбуре (две двери) В=1,0, при двух тамбурах (три двери) В=0,6.

Расчет теплоты на нагревание наружного воздуха, проникающего через двери отапливаемых незадымляемых лестничных клеток с поэтажными выходами на лоджии следует вести по формуле (6) при Р=0, принимая для каждого этажа значение Н, равное расстоянию, м, от середины двери рассчитываемого этажа до перекрытия лестничной клетки.

При расчете теплопотерь входных вестибюлей, лестничных клеток и цехов воздушно-тепловыми завесами; помещений, оборудованных действующей постоянно в течение рабочего времени приточной вентиляцией с подпором воздуха. А также при расчете потерь теплоты через летние и запасные наружные двери и ворота величину QВ учитывать не следует.

Потери теплоты QВ, кВт, на нагревание воздуха, врывающегося через наружные ворота, не оборудованные воздушно-тепловыми завесами, следует рассчитывать с учетом скорости ветра, принимаемой по обязательному приложению 8, к времени открытия ворот.

Расчет потери теплоты на нагревание инфильтрующегося через неплотности ограждающих конструкций воздуха выполнять не требуется.

5. Потери теплоты Q2 = q l 10-3, (7)

где l – длина участков теплоизолированных трубопроводов различных диаметров, прокладываемых в неотапливаемых помещениях;

q – нормированная линейная плотность теплового потока термоизолированного трубопровода, принимаемая по п. 3.23. При этом толщина теплоизоляционного слоя из, м, трубопроводов должна рассчитываться по формулам:

из = 0,5 d (В – l) (8)

lnB = {(tср/q – 0.1)/[(d 0.1)]}, (9)

где d – наружный размер трубопровода, м;

— теплопроводность теплоизоляционного слоя, Вт/(м2 оС).

tср – средняя за отопительный сезон разность температур теплоносителя и окружающего воздуха.

6. Величину расчетного годового теплопотребления системой отопления здания Qгод, ГДж, следует рассчитывать по формуле:

Qгод = 0,086 Q S a в с/ (tВ– tH), (10)

Где S – количество градусо-суток отопительного периода, принимаемое по приложению 8;

а – коэффициент, равный 0,8, который необходимо учитывать, если система отопления оборудована приборами автоматического уменьшения тепловой мощности в рабочее время;

в – коэффициент, равный 0,9, который необходимо учитывать, если более 75% отопительных приборов оборудованы автоматическими терморегуляторами;

с – коэффициент, равный 0,95, который необходимо учитывать, если на абонентском вводе системы отопления установлены приборы автоматического пофасадного регулирования.

7. Определенные расчетом величины тепловой мощности Q и максимального годового теплопотребления Qгод, отнесенные к 1 м2 общей (для жилых домов) или полезной (для общественных зданий) площади, не должны превышать нормативных контрольных значений, приведенных в обязательном приложении 25.

8. Расход теплоносителя G, кг/ч. в системе отопления следует определять по формуле:

G= 3,6 103 Q/ (С t ), (11)

Где С – удельная теплоемкость воды, принимаемая равной 4,2 кДж/(кг оС);

t – разность температур, оС, теплоносителя на входе в систему и на выходе из нее;

Q – тепловая мощность системы, кВт, определяемая по формуле (1) с учетом бытовых тепловыделений Q3.

Расход теплоносителя в двухтрубных системах отопления, оборудованных индивидуальными автоматическими терморегуляторами, рассчитанный по формуле (11), должен приниматься с коэффициентом 1,1.

9. Расчетную тепловую мощность Qпр, кВт, каждого отопительного прибора следует определять по формуле:

Qпр = Qа + Qв + Qвн – 0,9 Qтр – Qэп, (12)

Где Qа, Qв следует рассчитывать в соответствии с п.п.2 – 4 настоящего приложения;

Qвн – потери теплоты, кВт, через внутренние стены, отделяющие помещения, для которого рассчитывается тепловая мощность отопительного прибора, от смежного помещения, в котором возможно эксплуатационное понижение температуры при регулировании. Величину Qвн следует учитывать только при расчете тепловой мощности отопительных приборов, на подводках к которым проектируются автоматические терморегуляторы. При этом для каждого помещения следует рассчитывать теплопотери Qвн только через одну внутреннюю стену при разности температур между внутренними помещениями 8оС;

Qтр – тепловой поток, кВт, от неизолированных трубопроводов отопления, прокладываемых в помещении;

Qэп – тепловой поток, кВт, регулярно поступающий в помещение от электрических приборов, освещения, технического оборудования, коммуникаций, материалов и других источников. При расчете тепловой мощности отопительных приборов жилых, общественных и административно-бытовых зданий величину Qэп учитывать не следует.

Величина бытовых тепловыделений учитывается для всего здания в целом при расчетах тепловой мощности системы отопления и общего расхода теплоносителя.

Расчетная тепловая мощность отопительных приборов в двухтрубных системах отопления, оборудованных индивидуальными автоматическими терморегуляторами, рассчитанная по формуле (12), должна приниматься с коэффициентом 1,1.

studopedia.ru

Преимущества и недостатки

Как и любая бытовая техника, тепловентиляторы имеют свои плюсы и минусы.

ДостоинстваНедостатки
Быстрый нагревОтносительно высокая шумность обусловленная работой вентилятора
Высокая теплоотдачаНевысокая мощность при обычном вентилировании помещения без нагрева сравнимая с маломощным настольным вентилятором
Небольшие габариты и весМодели с проволочным нихромом сжигают кислород
Простота в эксплуатацииВозможно появление неприятного запаха при первом применении после длительного простоя — отгорает пыль
Мобильность (за исключением стационарных моделей)
Возможность установки в любом помещении

Энергопотребление подобных устройств сложно отнести к какой-либо категории т.к. если брать отдельно тепловентилятор и использовать его круглосуточно, он «сожжёт» много электроэнергии. Нет такого обогревающего устройства, которое бы потребляло мало электричества все приборы, будь то конвектор, электробатарея, обычный обогреватель или сплит-система очень «прожорливы».

Расчет в Excel прикладной задачи.

В жизни бывает часто необходимо сделать быстрый оценочный расчет, чтобы понять – имеет ли смысл продолжать изучение темы, делая проект и развернутые точные трудоемкие расчеты. Сделав за несколько минут расчет даже с точностью ±30%, можно принять важное управленческое решение, которое будет в 100 раз более дешевым и в 1000 раз более оперативным и в итоге в 100000 раз более эффективным, чем выполнение точного расчета в течение недели, а то и месяца, группой дорогостоящих специалистов…

Считаем расход теплоты по квадратуре

Для приблизительной прикидки отопительной нагрузки обычно используется простейший тепловой расчет: берется площадь здания по наружному обмеру и умножается на 100 Вт. Соответственно, потребление тепла дачным домиком 100 м² составит 10000 Вт или 10 кВт. Результат позволяет подобрать котел с коэффициентом запаса 1.2—1.3, в данном случае мощность агрегата принимается равной 12.5 кВт.

Мы предлагаем выполнить более точные вычисления, учитывающие расположение комнат, количество окон и регион застройки. Итак, при высоте потолков до 3 м рекомендуется использовать следующую формулу:

Расчет ведется для каждого помещения отдельно, затем результаты суммируются и умножаются на региональный коэффициент. Расшифровка обозначений формулы:

  • Q – искомая величина нагрузки, Вт;
  • Sпом – квадратура комнаты, м²;
  • q – показатель удельной тепловой характеристики, отнесенный к площади помещения, Вт/м²;
  • k – коэффициент, учитывающий климат в районе проживания.

В приближенном подсчете по общей квадратуре показатель q = 100 Вт/м². Подобный подход не учитывает расположение комнат и разное количество световых проемов. Коридор, находящийся внутри коттеджа, потеряет гораздо меньше тепла, чем угловая спальня с окнами той же площади. Мы предлагаем принимать величину удельной тепловой характеристики q следующим образом:

  • для помещений с одной наружной стеной и окном (или дверью) q = 100 Вт/м²;
  • угловые комнаты с одним световым проемом – 120 Вт/м²;
  • то же, с двумя окнами – 130 Вт/м².

Как правильно подбирать значение q, наглядно показано на плане здания. Для нашего примера расчет выглядит так:

Q = (15.75 х 130 + 21 х 120 + 5 х 100 + 7 х 100 + 6 х 100 + 15.75 х 130 + 21 х 120) х 1 = 10935 Вт ≈ 11 кВт.

Как видите, уточненные вычисления дали другой результат – по факту на отопление конкретного домика 100 м² израсходуется на 1 кВт тепловой энергии больше. Цифра учитывает расход теплоты на подогрев наружного воздуха, проникающего в жилище сквозь проемы и стены (инфильтрацию).

Содержание

Расчет тепловой мощности

Для расчета необходимой тепловой мощности нужно взять следующую формулу:P=V•∆T•K

  • гдеР– это значение внесистемной единицы измерения количества работы и энергии (ккал/час);
  • V– расчетный объем обогреваемого помещения, которое вычисляется перемножением длины на ширину и на высоту помещения, измеряемое в транскрипции как м 3 ;
  • ΔT– это разница температуры между нужной (достигаемой) температурой прогреваемого помещения и внешней климатической температурой (°C);
  • К– коэффициент теплового рассеивания, это условное значения тепловой потери (рассеивания), которое характеризует прогреваемое помещение по значениям: K=0,1-0,5 Утепленное помещение с гидробарьерными и паробарьерными изоляционными материалами. К таким помещениям можно отнести парильные помещения (бани, сауны), термопроизводственные помещения, камеры и хранилища. Очень хорошая теплоизоляция.
  • K=0,6-0,9 Улучшенная конструкция, кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшое число окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала. Хорошая теплоизоляция.
  • K=1,0-1,9 Стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей. Средняя теплоизоляция.
  • K=2,0-2,9 Упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши. Небольшая теплоизоляция.
  • K=3,0-4,0 Упрощенная деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа. Без теплоизоляции.

В окончании расчетов Вы получите значение вккал/час

. Чтобы перевести это значение вкВт, просто разделите это значение на 860 и получите требуемую мощность в КВт.

Добавить комментарий