Удельные тепловые нагрузки производственных зданий. Тепловая характеристика здания и расчет потребности в тепле на отопление по укрупненным измерителям

Удельная тепловая характеристика здания - один из важных технических параметров. Он обязательно должен содержаться в энергетическом паспорте. Расчет этих данных необходим для проведения проектно-строительных работ. Знание таких характеристик необходимо и потребителю тепловой энергии, так как они существенно влияют на сумму оплаты.

Понятие тепловой удельной характеристики

Тепловизионное обследование зданий

Прежде чем говорить о расчетах, необходимо определиться с основными терминами и понятиями. Под удельной характеристикой принято понимать значение наибольшего потока тепла, необходимого на обогрев здания или сооружения. При расчете удельных характеристик дельту температур (разницу между уличной и комнатной температурой) принято брать за 1 градус.

По сути, этот параметр определяет энергоэффективность здания. Средние показатели определяются нормативной документацией (строительными правилами, рекомендациями, СНиП и т.п.). Любое отклонение от нормы - независимо от того, в какую оно сторону - дает понятие об энергетической эффективности системы отопления. Расчет параметра ведется по действующим методикам и СНиП «Тепловая защита зданий».

Методика расчета

Может быть расчетно-нормативной и фактической. Расчетно-нормативные данные определяются с помощью формул и таблиц. Фактические данные тоже можно рассчитать, но точных результатов можно добиться только при условии тепловизионного обследования здания.

Расчетные показатели определяются по формуле:

В данной формуле за F 0 принята площадь здания. Остальные характеристики - это площадь стен, окон, пола, покрытий. R - сопротивление передаче соответствующих конструкций. За n берется коэффициент, изменяющийся в зависимости от расположения конструкции относительно улицы. Данная формула не является единственной. Тепловая характеристика может определяться по методикам саморегулируемых организаций, местным строительным нормам и т. п.

Расчет фактической характеристики определяется по формуле:

В этой формуле основными являются фактические данные:

• расход топлива за год (Q)
• продолжительность отопительного периода (z)
• средняя температура воздуха внутри (tint) и снаружи (text) помещения
• объем рассчитываемого сооружения

Это уравнение отличается простотой, поэтому используется очень часто. Тем не менее оно имеет существенный недостаток, снижающий точность расчетов. Этот недостаток заключается в том, что в формуле не учитывается разница температур в помещениях внутри рассчитываемого здания.

Для получения более точных данных можно использовать расчеты с определением расходов тепла:

• По проектной документации.
• По показателям теплопотерь через строительные конструкции.
• По укрупненным показателям.

С этой целью может применяться формула Н. С. Ермолаева:

Ермолаев предложил для определения фактической удельной характеристики зданий и сооружений использовать данные о планировочных характеристиках здания (p - периметр, S - площадь, H - высота). Отношение площади остекленных окон к стеновым конструкциям передается коэффициентом g 0 . Теплопередача окон, стен, полов, потолков также применяется в виде коэффициента.

Саморегулирующими организациями используются собственные методики. В них учитываются не только планировочные и архитектурные данные здания, но и год его постройки, а также поправочные коэффициенты температур уличного воздуха во время отопительного сезона. Также при определении фактических показателей нужно учитывать потери тепла в трубопроводах, проходящих по неотапливаемым помещениям, а также расходы на вентиляцию и кондиционирование. Эти коэффициенты берутся из специальных таблиц в СНиП.

Класс энергоэффективности

Данные об удельной теплохарактеристике являются основой для определения класса энергоэффективности зданий и сооружений. С 2011 года класс энергоэффективности в обязательном порядке должен определяться для многоквартирных жилых домов.

Для определения энергетической эффективности используются следующие данные:

• Отклонение расчетно-нормативных и фактических показателей. Причем последние могут быть получены как расчетным, так и практическим путем - с помощью тепловизионного обследования. Нормативные данные должны включать в себя сведения о расходах не только на отопление, но и на вентиляцию и кондиционирование. Обязательно учитываются климатические особенности местности.
• Тип здания.
• Использованные строительные материалы и их технические характеристики.

Каждый класс имеет установленные минимальные и максимальные значения расхода энергоресурсов в течение года. Класс энергоэффективности обязательно должен быть включен в энергетический паспорт дома.

Улучшение энергоэффективности

Нередко расчеты показывают, что энергоэффективность здания очень низка. Добиться ее улучшения, а значит, сократить расходы на отопление можно за счет улучшения теплоизоляции. Закон «Об энергосбережении» определяются методики улучшения энергоэффективности многоквартирных домов.

Основные методы

Пеноизол для утепления стен

• Повышение теплосопротивления стройконструкций. С этой целью может применяться облицовка стен, отделка технических этажей и перекрытий над подвальными помещениями теплоизоляционными материалами. Применение таких материалов дает повышение энергосбережения на 40%.
• Устранение в строительных конструкциях мостиков холода дадут «прирост» еще на 2–3%.
• Приведение площади остекленных конструкций в соответствие с нормативными параметрами. Может быть, полностью застекленная стена - это стильно, красиво, роскошно, но на теплосбережении сказывается далеко не лучшим образом.
• Остекление выносных строительных конструкций - балконов, лоджий, террас. Эффективность метода составляет 10–12%.
• Установка современных окон с многокамерными профилями и теплосберегающими стеклопакетами.
• Применение систем микровентиляции.

Жильцы тоже могут позаботиться о теплосбережении своих квартир.

Что могут сделать жильцы?

Хорошего эффекта позволяют добиться следующие способы:

• Установка алюминиевых радиаторов.
• Монтаж термостатов.
• Установка теплосчетчиков.
• Монтаж теплоотражающих экранов.
• Применение неметаллических труб в системах отопления.
• Монтаж индивидуального отопления при наличии технических возможностей.

Повысить энергоэффективность можно и другими способами. Один из самых эффективных - сокращение издержек на вентилирование помещения.

С этой целью можно использовать:

• Микропроветривание, устанавливаемое на окнах.
• Системы с подогревом поступающего извне воздуха.
• Регулирование подачи воздуха.
• Защита от сквозняков.
• Оснащение систем принудительной вентиляции двигателями с разными режимами работы.

Улучшение энергоэффективности частного дома

Теплый дом

Для повышения энергоэффективности многоквартирного дома задача реальная, но требует огромных затрат. В результате нередко она остается так и не решенной. Сократить теплопотери в частном доме значительно проще. Этой цели можно добиться разными методами. Подойдя к решению проблемы комплексно, нетрудно получить превосходные результаты.

В первую очередь затраты на отопление складываются из особенностей системы отопления. Частные дома крайне редко подключаются к центральным коммуникациям. В большинстве случаев они отапливаются индивидуальной котельной. Установка современного котельного оборудования, отличающегося экономичностью работы и высоким КПД, поможет сократить расходы на тепло, что не скажется на комфорте в доме. Лучший выбор - газовый котел.

Однако газ не всегда целесообразен для отопления. В первую очередь это касается местностей, где еще не прошла газификация. Для таких регионов можно подобрать другой котел исходя из соображений дешевизны топлива и доступности эксплуатационных расходов.

Не стоит экономить на дополнительном оборудовании, опциях для котла. Например, установка только одного терморегулятора способна обеспечить экономию топлива около 25%. Смонтировав ряд дополнительных датчиков и приборов можно добиться еще более существенного снижения расходов. Даже выбирая дорогостоящее, современное, «интеллектуальное» дополнительное оборудование, можно быть уверенным, что оно окупится в течение первого отопительного сезона. Сложив эксплуатационные затраты в течение нескольких лет, можно наглядно увидеть выгоды дополнительного «умного» оборудования.

Большинство автономных систем отопления строится с принудительной циркуляцией теплоносителя. С этой целью в сеть встраивается насосное оборудование. Без сомнения, такое оборудование должно быть надежным, качественным, но подобные модели могут быть весьма и весьма «прожорливыми». Как показала практика, в домах, где отопление имеет принудительную циркуляцию, 30% затрат на электроэнергию приходится именно на обслуживание циркуляционного насоса. При этом в продаже можно найти насосы, имеющие класс А энергоэффективности. Не будем вдаваться в подробности, за счет чего достигается экономичность такого оборудования, достаточно только сказать, что установка такой модели окупится уже в течение первых трех-четырех отопительных сезонов.

Электрический радиатор

Мы уже упоминали об эффективности использования терморегуляторов, но эти приборы заслуживают отдельного разговора. Принцип работы термодатчика очень прост. Он считывает температуру воздуха внутри обогреваемого помещения и включает/отключает насос при понижении/повышении показателей. Порог срабатывания и желаемый температурный режим устанавливается пользователем. В результате жильцы получают полностью автономную систему отопления, комфортный микроклимат, существенную экономию топлива за счет более продолжительных периодов отключения котла. Важное преимущество использования термостатов - отключение не только нагревателя, но и циркуляционного насоса. А это сохраняет работоспособность оборудования и дорогостоящие ресурсы.

Существуют и другие способы повышения энергоэффективности здания:

• Дополнительное утепление стен, полов с помощью современных теплоизоляционных материалов.
• Установка пластиковых окон с энергосберегающими стеклопакетами.
• Защита дома от сквозняков и т. д.

Все эти методы позволяют увеличить фактические теплохарактеристики здания относительно расчетно-нормативных. Такое увеличение - это не просто цифры, а составляющие комфорта дома и экономичности его эксплуатации.

Заключение

Расчетно-нормативная и фактическая удельная тепловая характеристика - важные параметры, используемые специалистами-теплотехниками. Не стоит думать, что эти цифры не имеют никакого практического значения для жильцов частных и многоквартирных домов. Дельта между расчетными и фактическими параметрами - основной показатель энергоэффективности дома, а значит, и экономичности обслуживания инженерных коммуникаций.

Для теплотехнической оценки конструктивно-планировочных решений и для ориентировочного расчета теплопотерь зданий пользуются показателем - удельная тепловая характеристика здания q.

Величина q, Вт/(м 3 *К) [ккал/(ч*м 3 *°С)], определяет средние теплопотери 1 м 3 здания, отнесенные к расчетной разности температур, равной 1°:

q=Q зд /(V(t п -t н)).

где Q зд - расчетные теплопотери всеми помещениями здания;

V - объем отапливаемой части здания до внешнему обмеру;

t п -t н - расчетная разность температур для основных помещений здания.

Величину q определяют в виде произведения:

где q 0 - удельная тепловая характеристика, соответствующая разности температур Δt 0 =18-(-30)=48°;

β t - температурный коэффициент, учитывающий отклонение фактической расчетной разности температур от Δt 0 .

Удельная тепловая характеристика q 0 может быть определена по формуле:

q0=(1/(R 0 *V))*.

Эту формулу можно преобразовать в более простое выражение, пользуясь приведенными в СНиП данными и приняв, например, за основу характеристики для жилых зданий:

q 0 =((1+2d)*Fс+F п)/V.

где R 0 - сопротивление теплопередаче наружной стены;

η ок - коэффициент, учитывающий увеличение теплопотерь через окна по сравнению с наружными стенами;

d - доля площади наружных стен, занятая окнами;

ηпт, ηпл -коэффициенты, учитывающие уменьшение теплопотерь через потолок и пол по сравнению с наружными стенами;

F c - площадь наружных стен;

F п - площадь здания в плане;

V - объем здания.

Зависимость удельной тепловой характерношки q 0 от изменения конструктивно-планировочного решения здания, объема здания V и относительного к R 0 тр сопротивления теплопередаче наружных стен β, высота здания h, степени остекления наружных стен d, коэффициента теплопередачи окон k он и ширины здания b.

Температурный коэффициент β t равен:

βt=0,54+22/(t п -t н).

Формула соответствует значениям коэффициента β t , которые обычно приводятся в справочной литературе.

Характеристикой q удобно пользоваться для теплотехнической оценки возможных конструктивно-планировочных решений здания.

Если в формулу подставить значение Q зд, то ее можно привести к виду:

q=(∑k*F*(t п -t н))/(V(t п -t н))≈(∑k*F)/V.

Величина тепловой характеристики, зависит от объема здания и, кроме того, от назначения, этажности и формы здания, площади и теплозащиты наружных ограждений, степени остекления здания и района строительства. Влияние отдельных факторов на величину q очевидно из рассмотрения формулы. На рисунке показана зависимость qо от различных характеристик здания. Реперной точке на чертеже, через которую проходят все кривые, соответствуют значения: q о =О,415 (0,356) для здания V=20*103 м 3 , шириной b=11 м, d=0,25 R o =0,86(1,0), k ок =3,48 (3,0); длиной l=30 м. Каждая кривая соответствует изменению одной из характеристик (дополнительные шкалы по оси абсцисс) при прочих равных условиях. Вторая шкала на оси ординат показывает эту зависимость в процентах. Из графика видно, что заметное влияние на qo оказывает степень остекленности d и ширина здания Ь.

График отражает влияние теплозащиты наружных ограждений на общие теплопотери здания. По зависимости qo от β {R o =β*R о.тр) можно сделать вывод, что при увеличении теплоизоляции стен тепловая характеристика уменьшается незначительно, тогда как при ее снижении qo начинает быстро возрастать. При дополнительной теплозащите оконных проемов (шкала k ок) заметно уменьшается qo, что подтверждает целесообразность увеличения сопротивления теплопередаче окон.

Величины q для зданий различных назначений и объемов приводятся в справочных пособиях. Для гражданских зданий эти значения изменяются в следующих пределах:

Потребность в тепле на отопление здания может заметно отличаться от величины теплопотерь, поэтому можно вместо q пользоваться удельной тепловой характеристикой отопления здания qот, при вычислении которой по верхней формуле числитель подставляют не теплопотери, а установочную тепловую мощность системы отопления Q от.уст.

Q от.уст =1,150*Q от.

где Q от - определяется по формуле:

Q от =ΔQ=Q orp +Q вент +Q тexн.

где Q orp - потери тепла через наружные ограждения;

Q вент - расход тепла на нагревание воздуха, поступающего в помещение;

Q тexн - технологические и бытовые тепловыделения.

Значения qот могут быть использованы для расчета потребности в тепле на отопление здания по укрупненным измерителям по следующей формуле:

Q= q от *V*(tп-t н).

Расчет тепловых нагрузок на системы отопления по укрупненным измерителям используют для ориентировочных подсчетов при определении потребности в тепле района, города, при проектировании центрального теплоснабжения и пр.

Если вы задумывались о том, какая эффективность вашей системы обогрева, то эта статья будет вам очень полезна, так как с помощью неё можно точно подсчитать главный её показатель – это удельная отопительная характеристика здания.

В статье будут приведены формулы, расписаны их составляющие и проведен анализ всей работы.

Что это за показатель

Удельная отопительная характеристика зданий показывает своим значением максимальный теплопоток на нужды обогрева постройки в условиях разности наружной и внутренней температур в один градус Цельсия .

Сама величина – это важный показатель энергоэффективности постройки, её отклонения от нормативных величин определяют уровень энергетической эффективности.

Зачастую удельная отопительная характеристика жилых зданий рассчитывается согласно нормам СНиП «Тепловая защита зданий», а также строительными нормами.

Методика расчета саморегулируемых организаций

Удельная отопительная характеристика жилых зданий рассчитывается согласно формуле:

Где:

• a –приравнивается к 1,66 ккал/м2 чµС,83 для n=6 – для построек которые введены в эксплуатацию до 1958 года;
• а – равно 1,72 ккал/м2,5 чµС для n=6 – для построек введенных в жилой фонд после 1985 года;
• V – объем здания, измеряется в кубических метрах;
• µ — поправочный коэффициент температуры наружного воздуха, находится в пределах 0,8 – 2,5.

Это уравнение аппроксимация, которую получили благодаря обработке статистических данных. Как можно заметить для построек, которые сданы в фон жилья до 1958 и после 1985 годов, берется одинаковое значение n=6. Отметим, что во втором случае значение больше чем в первом.

Важно. При одинаковых условиях построек, здания до 1958 года будут обладать меньшей нормативной характеристикой, чем дома после 1985 года.
Но практика показала, что первые существенно не отличаются показателем теплопотребления от вторых.

Многие специалисты предпочитают брать значения расположенные в строительных нормах.

Фактический показатель

Фактическая удельная тепловая отопительная характеристика здания находится по следующей формуле:

Где:

• Q – сумма за фактическое теплопотребление на нужды вентиляции и отопления за весь отопительный сезон; (См. также статью .)
• t В – внутренняя температура;
• t H – наружная температура;
• zф – фактическая длительность периода отопления в базовом году, измеряется в сутках;
• knm – коэффициент показывающий на потери тепла трубопроводами находящимися в помещениях которые не обогреваются. Обычно принимается 1,05, но в зависимости от случая может быть меньше, берется из СНиПа «Вентиляция отопление и кондиционирование».

Преимущество этого метода заключается в легком определении значений параметров, из которых состоит формула,инструкция их определения не требуется.

Недостатком является то, что уравнение не берет во внимание неоднородность внутренних температур воздушных масс внутри помещений разного назначения во всем здании.

Если нет раздельного учета расходов тепла, то его можно определить по:

1. Теплопотерям через внешние ограждающие конструкции;
2. Проекту;
3. Укрупненным значениям площади встроенных помещений к площади всего строения или же кубатуре помещений пропорционально кубатуре строения.

Формула Ермолаева

Известный в кругах теплоэнергетиков профессор Ермолаев, предложил свою формулу, благодаря которой находятся удельные отопительные характеристики зданий, отметим, что её можно найти и своими руками:

Где:

• Р – периметр постройки, размерность его в метрах;
• А – площадь дома, измеряется в квадратных метрах;
• Н – высота здания в метрах;
• g0 – коэффициент остекленения;
• kок – теплопередача окон;
• kст – тоже но стен;
• kпот – теплопередача потолков;
• kпол – тоже но полов.

Пример одного расчета

Вашему вниманию приведем расчет формулы, которой пользуются саморегулирующие организации. Удельная тепловая характеристика здания для отопления дома, построенного в 1950 году, в таком случае определяется так:

Решение проблем

Давайте рассмотрим ситуацию, когда вы правильно сделали расчет, но показатель эффективности предельно низкий или вы хотите его ещё более улучшить.

В таком случае вам стоит обратить внимание на:

• тепловую изоляцию строения . Сейчас много различных методов для утепления строений, это и сэндвич панели, и различные полипропиленовые щиты, устанавливаемые на каркасе, а также обычные смеси для отделки и штукатурки;

• механизмы регулировки подачи теплоносителя в зависимости от наружного воздуха . На рынке теплотехники таких механизмов огромное множество. Они состоят из наружного датчика (своеобразного термометра), который передает показания вычисляющему механизму (микрокомпьютеру), а тот уже в свою очередь выполняет регулировку арматуры;
• вполне возможно, что вам требуется заменить ваш источник теплоты и ввиду того что они морально устарели;
  
• возможно, вам поможет . Из-за того что система обогрева эксплуатируется с теплоносителем плохого качества, могут образовываться отложения в оборудовании и трубопроводах, которые приводят к плохой циркуляции теплоносителя.

Вывод

Мы привели формулы для самостоятельно расчета необходимых показателей, этими расчетами пользуются сами специалисты теплотехники. Надеемся, что вам статья будет полезна, но если что-то у вас получаться не будет, то не стоит огорчаться, обращайтесь к профессионалам, цена на такие расчеты невелика и занимает несколько часов, включая замеры. А в представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.