Как рассчитываются тепловые потери

Расчет теплопотерь: методики, формулы, пример

Первый шаг в организации отопления частного дома — расчет теплопотерь.

Цель этого расчета — выяснить, сколько тепла уходит наружу сквозь стены, полы, кровлю и окна (общее название — ограждающие конструкции) при самых суровых морозах в данной местности.

Зная, как рассчитать теплопотери по правилам, можно получить довольно точный результат и приступить к подбору источника тепла по мощности.

Базовые формулы

Чтобы получить более-менее точный результат, необходимо выполнять вычисления по всем правилам, упрощенная методика (100 Вт теплоты на 1 м² площади) здесь не подойдет. Общие потери теплоты зданием в холодное время года складываются из 2 частей:

теплопотерь через ограждающие конструкции;
потерь энергии, идущей на нагрев вентиляционного воздуха.

Базовая формула для подсчета расхода тепловой энергии через наружные ограждения выглядит следующим образом:

Q = 1/R х (tв — tн) х S х (1+ ∑β). Здесь:

Q — количество тепла, теряемого конструкцией одного типа, Вт;
R — термическое сопротивление материала конструкции, м²°С / Вт;
S — площадь наружного ограждения, м²;
tв — температура внутреннего воздуха, °С;
tн — наиболее низкая температура окружающей среды, °С;
β — добавочные теплопотери, зависящие от ориентации здания.

Термическое сопротивление стен либо кровли здания определяется исходя из свойств материала, из которого они сделаны, и толщины конструкции. Для этого используется формула R = δ / λ, где:

λ — справочное значение теплопроводности материала стены, Вт/(м°С);
δ — толщина слоя из этого материала, м.

Если стена возведена из 2 материалов (например, кирпич с утеплителем из минваты), то термическое сопротивление рассчитывается для каждого из них, а результаты суммируются. Уличная температура выбирается как по нормативным документам, так и по личным наблюдениям, внутренняя — по необходимости. Добавочные теплопотери — это коэффициенты, определенные нормами:

Когда стена либо часть кровли повернута на север, северо-восток или северо-запад, то β = 0,1.
Если конструкция обращена на юго-восток или запад, β = 0,05.
β = 0, когда наружное ограждение выходит на южную или юго-западную сторону.

Порядок выполнения вычислений

Чтобы учесть все тепло, уходящее из дома, необходимо сделать расчет теплопотерь помещения, причем каждого по отдельности. Для этого производятся замеры всех ограждений, соседствующих с окружающей средой: стен, окон, крыши, пола и дверей.

Окна и двери измеряются по проему, который они заполняют.

По результатам замеров рассчитывается площадь каждой конструкции и подставляется в первую формулу (S, м²). Туда же вставляется значение R, полученное делением толщины ограждения на коэффициент теплопроводности строительного материала. В случае с новыми окнами из металлопластика величину R вам подскажет представитель фирмы-установщика.

В качестве примера стоит провести расчет теплопотерь через ограждающие стены из кирпича толщиной 25 см, площадью 5 м² при температуре окружающей среды -25°С.

Предполагается, что внутри температура составит +20°С, а плоскость конструкции обращена к северу (β = 0,1). Сначала нужно взять из справочной литературы коэффициент теплопроводности кирпича (λ), он равен 0,44 Вт/(м°С).

Затем по второй формуле вычисляется сопротивление передаче тепла кирпичной стены 0,25 м:

R = 0,25 / 0.44 = 0,57 м²°С / Вт

Чтобы определить теплопотери помещения с этой стенкой, все исходные данные надо подставить в первую формулу:

Q = 1 / 0,57 х (20 — (-25)) х 5 х (1 + 0,1) = 434 Вт = 4.3 кВт

Если в комнате имеется окно, то после вычисления его площади следует таким же образом определить теплопотери сквозь светопрозрачный проем. Такие же действия повторяются относительно полов, кровли и входной двери. В конце все результаты суммируются, после чего можно переходить к следующему помещению.

Учет тепла на подогрев воздуха

Выполняя расчет теплопотерь здания, важно учесть количество тепловой энергии, расходуемой системой отопления на подогрев вентиляционного воздуха. Доля этой энергии достигает 30% от общих потерь, поэтому игнорировать ее недопустимо. Рассчитать вентиляционные теплопотери дома можно через теплоемкость воздуха с помощью популярной формулы из курса физики:

Qвозд = cm (tв — tн). В ней:

Qвозд — тепло, расходуемое системой отопления на прогрев приточного воздуха, Вт;
tв и tн — то же, что в первой формуле, °С;
m — массовый расход воздуха, попадающего в дом снаружи, кг;
с — теплоемкость воздушной смеси, равна 0.28 Вт / (кг °С).

Здесь все величины известны, кроме массового расхода воздуха при вентиляции помещений. Чтобы не усложнять себе задачу, стоит согласиться с условием, что воздушная среда обновляется во всем доме 1 раз в час.

Тогда объемный расход воздуха нетрудно посчитать путем сложения объемов всех помещений, а затем нужно перевести его в массовый через плотность.

Поскольку плотность воздушной смеси меняется в зависимости от его температуры, нужно взять подходящее значение из таблицы:

Температура воздушной смеси, ºС	— 25	— 20	— 15	— 10	— 5		+ 5	+ 10
Плотность, кг/м3	1,422	1,394	1,367	1,341	1,316	1,290	1,269	1,247

Пример. Необходимо просчитать вентиляционные теплопотери здания, куда поступает 500 м³ в час с температурой -25°С, внутри поддерживается +20°С. Сначала определяется массовый расход:

m = 500 х 1,422 = 711 кг/ч

Подогрев такой массы воздуха на 45°С потребует такого количества теплоты:

Qвозд = 0.28 х 711 х 45 = 8957 Вт, что примерно равно 9 кВт.

По окончании расчетов результаты тепловых потерь сквозь наружные ограждения суммируются с вентиляционными теплопотерями, что дает общую тепловую нагрузку на систему отопления здания.

Представленные методики вычислений можно упростить, если формулы ввести в программу Excel в виде таблиц с данными, это существенно ускорит проведение расчета.

Источник: http://pikucha.ru/otoplenie/proektirovanie/raschet-teplopoter.html

Простой расчет теплопотерь зданий

Ниже приведен довольно простой расчет теплопотерь зданий, который, тем не менее, поможет достаточно точно определить мощность, требуемую для отопления Вашего склада, торгового центра или другого аналогичного здания. Это даст возможность еще на стадии проектирования предварительно оценить стоимость отопительного оборудования и последующие затраты на отопление, и при необходимости скорректировать проект.

Куда уходит тепло? Тепло уходит через стены, пол, кровлю и окна. Кроме того тепло теряется при вентиляции помещений. Для вычисление теплопотерь через ограждающие конструкции используют формулу:

Q = S * T / R,

где

Q – теплопотери, Вт

S – площадь конструкции, м2

T – разница температур между внутренним и наружным воздухом, °C

R – значение теплового сопротивления конструкции, м2•°C/Вт

Схема расчета такая – рассчитываем теплопотери отдельных элементов, суммируем и добавляем потери тепла при вентиляции. Все.

Предположим мы хотим рассчитать потери тепла для объекта, изображенного на рисунке. Высота здания 5…6 м, ширина – 20 м, длинна – 40м, и тридцать окон размеров 1,5 х 1,4 метра. Температура в помещении 20 °С, внешняя температура -20 °С.

Считаем площади ограждающих конструкций:

пол: 20 м * 40 м = 800 м2

кровля: 20,2 м * 40 м = 808 м2

окна: 1,5 м * 1,4 м * 30 шт = 63 м2

стены: (20 м + 40 м + 20 м + 40м) * 5 м = 600 м2 + 20 м2 (учет скатной кровли) = 620 м2 – 63 м2 (окна) = 557 м2

Теперь посмотрим тепловое сопротивление используемых материалов

Значение теплового сопротивления можно взять из таблицы тепловых сопротивлений или вычислить исходя из значения коэффициента теплопроводности по формуле:

R = d / ?

где

R – тепловое сопротивление, (м2*К)/Вт

? – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м2*К)

d – толщина материала, м

Значение коэффициентов теплопроводности для разных материалов можно посмотреть здесь.

пол: бетонная стяжка 10 см и минеральная вата плотностью 150 кг/м3. толщиной 10 см.

R (бетон) = 0.1 / 1,75 = 0,057 (м2*К)/Вт

R (минвата) = 0.1 / 0,037 = 2,7 (м2*К)/Вт

R (пола) = R (бетон) + R (минвата) = 0,057 + 2,7 = 2,76 (м2*К)/Вт

кровля: кровельные сэндвич панели из минеральной ваты толщиной 15 см

R (кровля) = 0.15 / 0,037 = 4,05 (м2*К)/Вт

окна: значение теплового сопротивления окон зависит от вида используемого стеклопакета
R (окна) = 0,40 (м2*К)/Вт для однокамерного стекловакета 4–16–4 при ?T = 40 °С

стены: стеновые сэндвич панели из минеральной ваты толщиной 15 см
R (стены) = 0.15 / 0,037 = 4,05 (м2*К)/Вт

Посчитаем тепловые потери:

Q (пол) = 800 м2 * 20 °С / 2,76 (м2*К)/Вт = 5797 Вт = 5,8 кВт

Q (кровля) = 808 м2 * 40 °С / 4,05 (м2*К)/Вт = 7980 Вт = 8,0 кВт

Q (окна) = 63 м2 * 40 °С / 0,40 (м2*К)/Вт = 6300 Вт = 6,3 кВт

Q (стены) = 557 м2 * 40 °С / 4,05 (м2*К)/Вт = 5500 Вт = 5,5 кВт

Получаем, что суммарные теплопотери через ограждающие конструкции составят:

Q (общая) = 5,8 + 8,0 + 6,3 + 5,5 = 25,6 кВт / ч

Теперь о потерях на вентиляцию

Для нагрева 1 м3 воздуха с температуры – 20 °С до + 20 °С потребуется 15,5 Вт.

Q(1 м3 воздуха) = 1,4 * 1,0 * 40 / 3,6 = 15,5 Вт, здесь 1,4 – плотность воздуха (кг/м3), 1,0 – удельная теплоёмкость воздуха (кДж/(кг К)), 3,6 – коэффициент перевода в ватты.

Осталось определиться с количеством необходимого воздуха. Считается, что при нормальном дыхании человеку нужно 7 м3 воздуха в час.

Если Вы используете здание как склад и на нем работают 40 человек, то вам нужно нагревать 7 м3 * 40 чел = 280 м3 воздуха в час, на это потребуется 280 м3 * 15,5 Вт = 4340 Вт = 4,3 кВт.

А если у Вас будет супермаркет и в среднем на территории находится 400 человек, то нагрев воздуха потребует 43 кВт.

Итоговый результат:

Для отопления предложенного здания необходима система отопления порядка 30 кВт/ч, и система вентиляции производительностью 3000 м3 /ч с нагревателем мощность 45 кВт/ч.

Источник: http://www.econel.ru/raschet-teplopoter-zdaniy/

Калькулятор расчета теплопотерь

Калькулятор теплопотерь предназначен для расчета примерного количества тепла, теряемого помещением через ограждающие конструкции в единицу времени в самую холодную пятидневку выбранного населенного пункта (по актуализированной редакции СП 131.13330.2012).

Информация актуальна на 2018 год.

Данные расчеты являются достаточно приблизительными, так как невозможно учесть абсолютно все факторы, влияющие на тепловые потери, а полученные результаты необходимо проверять экспериментально, для подтверждения расчетов.

Ошибки в конструкции стен так же могут значительным образом повлиять на фактические теплопотери.

Например, образование конденсата внутри стеновой конструкции может значительно увеличить теплопроводность теплоизолирующего материала в зимний период.

Также на общие теплопотери влияют разность наружной и внутренней температур, солнечная радиация, атмосферные осадки, ветра и другие факторы. Моделирование процессов тепловых потерь целого здания является актуальной проблемой. Зная теплопотери здания, можно переходить к выбору мощности и вариантов системы отопления.

Для снижения тепловых потерь здания необходимо использовать максимально эффективные теплоизоляционные материалы.

Особенно стоит уделить внимание кровле, так как именно через нее наружу уходит наибольшее количество тепла из помещения.

Для поддержания комфортного внутреннего микроклимата, а так же снижения финансовых затрат на отопление, необходимо соблюдать правильный баланс утепления всех ограждающих конструкций.

Примерное минимальное качество утепления наружных стен

Хорошее:

~ 300 мм Дерево + 100 мм Полистирол/Каменная Вата~ 500 мм Газо- и пенобетон~ 300 мм Газо- и пенобетон + 100 мм Полистирол/Каменная Вата~ 400 мм Керамзитобетон + 100 мм Полистирол/Каменная Вата~ 250 мм Кирпич + 200 мм Полистирол/Каменная Вата

Среднее:

~ 300 мм Дерево + 50 мм Полистирол/Каменная Вата~ 400 мм Газо- и пенобетон~ 300 мм Газо- и пенобетон + 50 мм Полистирол/Каменная Вата~ 200 мм Керамзитобетон + 100 мм Полистирол/Каменная Вата~ 250 мм Кирпич + 100 мм Полистирол/Каменная Вата

Плохое:

~ 200 мм Дерево~ 200 мм Газо- и пенобетон~ 100 мм Газо- и пенобетон + 120 мм Кирпич~ 300 мм Керамзитобетон~ 250 мм Кирпич

Общие сведения по результатам расчетов

Теплопотери помещения

– Общее количество тепла, измеряемое в Ваттах, которое теряет расчетное помещение в единицу времени через ограждающие конструкции.

Удельные теплопотери помещения

– Теплопотери помещения отнесенные к его площади

Температура воздуха наиболее холодных суток
Температура воздуха наиболее холодной пятидневки
Продолжительность отопительного сезона
Средняя температура воздуха отопительного сезона

Для более точного расчета обязательно обратитесь к квалифицированным специалистам в вашем регионе!

Калькулятор работает в тестовом режиме.

Источник: http://stroy-calc.ru/raschet-teplopoteri

Расчет тепловых потерь

Тепловой сетью называют систему соединенных методом сварки трубопроводов, по которым вода или пар доставляет тепло жителям.

Трубы должны быть непроницаемыми и изготовленными из прочных материалов, выдерживать повышенное давление и температуры, обладать низкой степенью изменения формы. Внутри трубы должны быть гладкими, а стенки — обладать термической устойчивостью и сохранением тепла, вне зависимости от изменения характеристик окружающей среды.

Классификация систем теплоснабжения

Существует классификация систем теплоснабжения по различным признакам:

По мощности — различаются по дальности транспортировки тепла и количеству потребителей. Местные системы теплоснабжения находятся в одном или соседних помещениях. Нагрев и передача тепла воздуху объединены в одно устройство и располагаются в печи. В централизованных системах один источник обеспечивает обогрев нескольких помещений.
По источнику тепла. Выделяют районное теплоснабжение и теплофикацию. В первом случае источником отопления является котельная, а при теплофикации тепло обеспечивает ТЭЦ.
По виду теплоносителя выделяют водяные и паровые системы.

Теплоноситель, нагреваясь в котельной или ТЭЦ, переносит теплоту к приборам отопления и водоснабжения в зданиях и жилых домах.

Водяные тепловые системы бывают одно- и двухтрубными, реже — многотрубными.

В многоквартирных домах наиболее часто применяют двухтрубную систему, когда по одной трубе горячая вода поступает в помещения, а по другой трубе, отдав температуру, возвращается к ТЭЦ или котельной. Подразделяют открытые и закрытые водяные системы. При открытом типе теплоснабжения горячую воду потребители получают из подающей сети.

Если вода используется в полном объеме, применяют однотрубную систему. При закрытом водоснабжении теплоноситель возвращается к источнику тепла.

Системы централизованного теплоснабжения должны соответствовать следующим требованиям:

санитарно-гигиеническим — теплоноситель не оказывает неблагоприятного воздействия на условия помещений, обеспечивая среднюю температуру приборов нагрева в районе 70-80 градусов;
технико-экономическим — пропорциональное соотношение цены трубопровода к расходу топлива для обогрева;
эксплуатационным — наличие постоянного доступа для обеспечения регулировки уровня тепла в зависимости от температуры окружающей среды и времени года.

Прокладывают теплосети над и под землей, учитывая особенности местности, технические условия, температурные режимы эксплуатации, бюджет проекта.

https://www.youtube.com/watch?v=QnsoSvKnuKw

Выбирая территорию для прокладки теплопровода, нужно учитывать безопасность, а также предусмотреть возможность быстрого доступа к сети в случае аварии или ремонта. С целью обеспечения надежности, сети теплоснабжения не прокладывают в общих каналах с газопроводами, трубами, проводящими кислород или сжатый воздух, в которых давление превышает 1,6 МПа.

Тепловые потери в тепловых сетях

Чтобы оценить эффективность работы теплоснабжающей сети применяют методики, учитывающие коэффициент полезного действия, который является показателем соотношения полученной энергии к затраченной. Соответственно, КПД будет выше в случае снижения потерь системы.

Источниками потерь могут выступать участки теплопровода:

производитель тепла — котельная;
трубопровод;
потребитель энергии или объект обогрева.

Типы тепловых трат

Для каждого участка характерен свой тип тепловых трат. Рассмотрим каждый из них подробнее.

Котельная

В ней установлен котел, который преобразует топливо и передает тепловую энергию теплоносителю.

Любой агрегат теряет часть вырабатываемой энергии по причине недостаточного сгорания топлива, выхода тепла через стенки котла, проблем с продувкой.

В среднем, используемые на сегодняшний день котлы имеют КПД 70-75%, тогда как более новые котлы будут обеспечивать коэффициент 85% и процент потерь у них существенно ниже.

Дополнительное влияние на растраты энергии оказывают:

отсутствие своевременной наладки режимов котла (потери возрастают на 5-10%);
несоответствие диаметра сопел горелок нагрузке теплового агрегата: снижается теплоотдача, топливо сгорает не до конца, потери увеличиваются в среднем на 5%;
недостаточно частая чистка стенок котла — появляется накипь и отложения, эффективность работы уменьшается на 5%;
отсутствие контролирующих и регулировочных средств — измерителей пара, счетчиков электроэнергии, датчиков тепловой нагрузки, — или их неверная настройка уменьшают коэффициент полезности на 3-5%;
трещины и повреждения стенок котла снижают КПД на 5-10%;
использование устаревшего насосного оборудования уменьшает затраты котельной по ремонту и обслуживанию.

Потери в трубопроводах

Эффективность работы теплотрассы определяют следующие показатели:

КПД насосов, с помощью которых теплоноситель двигается по трубам;
качество и способ укладки теплопровода;
правильные настройки тепловой сети, от которых зависит распределение тепла;
протяженность трубопровода.

При грамотном проектировании тепловой трассы нормативные потери тепловой энергии в тепловых сетях составят не более 7%, даже если потребитель энергии будет располагаться от места производства топлива на расстоянии 2 км. Фактически на сегодняшний день на данном участке сети теплопотери могут достигать 30 и более процентов.

Потери объектов потребления

Определить лишние траты энергии в отапливаемом помещении можно при наличии прибора учета или счетчика.

Причинами такого рода потерь могут быть:

неравномерное распределение отопления по помещению;
уровень обогрева не соответствует погодным условиям и времени года;
отсутствие рециркуляции горячего водоснабжения;
отсутствие датчиков контроля температуры на бойлерах горячей воды;
загрязнение труб или наличие внутренних утечек.

Расчет тепловых потерь в тепловых сетях

Методики, по которым производится расчет потерь тепловой энергии в тепловых сетях, указаны в Приказе Министерства энергетики Российской Федерации от 30.12.2008 года «Об утверждении порядка определения нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии, теплоносителя» и методических указаниях СО 153-34.20.523-2003, Часть 3.

Скачать приказ, и рассчитать потери теплоносителя в тепловых сетях можно здесь.

Если теплоносителем является вода, к потерям относят утечки по причине негерметичности трубопроводов. Годовые нормативные значения рассчитывают следующим методом:

а – установленная правилами тех.эксплуатации электросетей средняя норма утечки теплоносителя за год;

Vгод – среднегодовой объем теплопроводов эксплуатируемой сети;

nгод – длительность работы трубопроводов в год;

mут.год – средние потери теплоносителя по причине утечки за год.

Объем трубопровода за год рассчитывают по следующей формуле:

Vот и Vл – емкость в сезон отопления и во время неотопительного сезона;

nот и nл – длительность работы теплосети в отопительный и неотопительный сезон.

Для паровых теплоносителей формула следующая:

Pп – плотность пара при средних показателях температуры и давления носителя тепла;

Vп.год – средний объем парового провода тепловой сети за год.

Таким образом мы рассмотрели как можно рассчитать теплопотери и раскрыли понятия тепловых потерь.

Источник: https://okommunalke.ru/voprosy/raschet-teplovyh-poter

Расчет потерь тепла в тепловых сетях

Различают два вида потерь в тепловых сетях: с тепловыделением и от утечек теплоносителя, которые определяются конструкцией сети, ее состоянием и условиями эксплуатации.

Потери с тепловыделением. Существующие нормы потерь тепла в трубопроводах определяются значениями среднегодовых температур теплоносителя и окружающей среды.

Значения удельных потерь тепла при максимальных и других заданных температурах теплоносителя и соответствующей температуре окружающей среды определяют по формуле (4.1)

q1 = , ккал/(ч м), (4.1)

где q1норм — нормы потери тепла на 1 м теплопровода в зависимости от диаметра, способа прокладки и теплоносителя (определяются по прил. 5 и 6) при среднегодовой температуре теплоносителя tcp, ккал/(ч м);

q1 – удельные потери тепла 1 м теплопровода при заданной температуре теплоносителя t, ккал/(ч м);

tокр. ср. г – среднегодовая температура окружающей среды, при которой заданы нормы потерь тепла, °С;

tокр. ср – фактическая среднегодовая температура окружающей среды, °С.

При подземных прокладках в непроходных каналах температура окружающей среды принимается равной температуре воздуха в канале.

При подземной бесканальной прокладке температура окружающей среды равна температуре грунта на глубине заложения трубопровода. При надземной прокладке температура окружающей среды равна температуре наружного воздуха.

Температурный расчетный (максимальный) график подачи теплоносителя от ЦТП и котельных для прямых и обратных магистралей равен соответственно:

tподтн рас = 95 °С и tобртн рас = 70 °С.

Температурный график среднегодовых температур подачи теплоносителя для прямых и обратных магистралей равен соответственно:

tподтн ср = 59 °С и tобртн ср = 47 °С.

Для трубопроводов надземной прокладки температура окружающей среды, при которой заданы нормы потерь тепла, равна среднегодовой температуре окружающей среды за отопительный период.

Для трубопроводов подземной прокладки в непроходных каналах температура окружающей среды, при которой заданы нормы потерь тепла, принимается равной:

tпкокр. ср. г =

Для трубопроводов подземной не канальной прокладки температура, при которой заданы нормы потерь тепла, равна среднегодовой температуре грунта и составляет для средней полосы России (на глубине 0,8 м):

tпбокр. ср. г = °С.

Расчетные (минимальные) температуры окружающей среды равняются:

для трубопроводов надземной прокладки

tнокр.рас = -31 °С

для трубопроводов подземной прокладки в непроходных каналах

tнокр.ср = 40 °С; tпкокр. рас =

для трубопроводов подземной бесканальной прокладки

tпбокр.рас = 1 °С

(средняя зимняя температура грунта на глубине 0,8 м).

С учетом вышеизложенного, формулы для определения потерь тепла тепловыделением приведены в прил. 7.

Для расчета максимальных часовых потерь используются максимальные удельные потери q1макс, для расчета средних часовых потерь -средние удельные потери qlcp.

Таким образом, исходными данными для расчета потерь тепла тепловыделением рассматриваемых сетей являются удельные потери тепла и суммарные длины участков трасс с учетом способов прокладки.

Потери тепла с утечкой теплоносителя. Среднечасовая величина утечки за год принимается равной 0,25% от объема воды в трубопроводах тепловой сети и присоединенных к ним местных систем отопления зданий.

Расчетная (максимальная) часовая величина утечки, учитывая возможные колебания в течение года в зависимости от режима работы системы, принимается равной 0,5% от всего объема теплоносителя. Объем воды в трубопроводах тепловой сети определяется в зависимости от их протяженности и диаметра по сводной специфики.

Удельный объем воды в трубопроводах в зависимости от диаметра приведен в прил. 8. Для трубопровода с другим диаметром удельный объем можно определить по выражению

V1тр =, м3/км, (4.2)

Ду – условный диаметр, мм.

Удельный объем воды в системах отопления зданий по всему объекту на 1 Гкал/ч суммарного расчетного расхода тепла принимается равным:

для жилых районов – 30 м ;

для промышленных предприятий – 15 м3.

Годовые потери тепла с тепловыделением и утечкой за отопительный сезон, Гкал, рассчитываются по формуле

= ( +) tот 20 10-6 (4.3)

где tот – продолжительность отопительного сезона.

Источник: https://students-library.com/library/read/3962-rascet-poter-tepla-v-teplovyh-setah

Расчет теплопотерь дома через ограждающие конструкции и инженерные коммуникации

Проектирование системы отопления «на глазок» с большой вероятностью может привести либо к неоправданному завышению расходов на ее эксплуатацию, либо к недогреву жилища.

Чтобы не случилось ни того ни другого, необходимо в первую очередь грамотно выполнить расчет теплопотерь дома.

И только на основании полученных результатов подбирается мощность котла и радиаторов. Наш разговор пойдет о том, каким способом производятся эти вычисления и что при этом нужно учитывать.

Авторы многих статей сводят расчет теплопотерь к одному простому действию: предлагается умножить площадь отапливаемого помещения на 100 Вт. Единственное условие, которое при этом выдвигается, относится к высоте потолка — она должна составлять 2,5 м (при других значениях предлагается вводить поправочный коэффициент).

На самом деле такой расчет является настолько приблизительным, что полученные с его помощью цифры можно смело приравнивать к «взятым с потолка». Ведь на удельную величину теплопотерь влияет целый ряд факторов: материал ограждающих конструкций, наружная температура, площадь и тип остекления, кратность воздухообмена и пр.

Теплопотери дома

Более того, даже для домов с различной отапливаемой площадью при прочих равных условиях ее значение будет разным: в маленьком доме — больше, в большом — меньше. Так проявляется закон квадрата-куба.

Поэтому владельцу дома крайне важно освоить более точную методику определения теплопотерь. Такой навык позволит не только подобрать отопительное оборудование с оптимальной мощностью, но и оценить, к примеру, экономический эффект от утепления. В частности, можно будет понять, превзойдет ли срок службы теплоизолятора период его окупаемости.

Первое, что необходимо сделать исполнителю — разложить общие теплопотери на три составляющие:

потери через ограждающие конструкции;
обусловленные работой вентиляционной системы;
связанные со сбросом нагретой воды в канализацию.

Рассмотрим каждую из разновидностей подробно.

Расчет теплопотерь

Вот как следует производить вычисления:

Теплопотери через ограждающие конструкции

Для каждого материала, входящего в состав ограждающих конструкций, в справочнике или предоставленном производителем паспорте находим значение коэффициента теплопроводности Кт (единица измерения — Вт/м*градус).

Для каждого слоя ограждающих конструкций определяем термическое сопротивление по формуле: R = S/Кт, где S – толщина данного слоя, м.

Для многослойных конструкций сопротивления всех слоев нужно сложить.

Определяем теплопотери для каждой конструкции по формуле Q = (A / R) *dT,

Где:

А — площадь ограждающей конструкции, кв. м;
dT — разность наружной и внутренней температур.
dT следует определять для самой холодной пятидневки.

Теплопотери через вентиляцию

Для этой части расчета необходимо знать кратность воздухообмена.

В жилых зданиях, возведенных по отечественным стандартам (стены являются паропроницаемыми), она равна единице, то есть за час должен обновиться весь объем воздуха в помещении.

В домах, построенных по европейской технологии (стандарт DIN), при которой стены изнутри застилаются пароизоляцией, кратность воздухообмена приходится увеличивать до 2-х. То есть за час воздух в помещении должен обновиться дважды.

Теплопотери через вентиляцию определим по формуле:

Qв = (V*Кв / 3600) * р * с * dT,

Где

V — объем помещения, куб. м;
Кв — кратность воздухообмена;
Р — плотность воздуха, принимается равной 1,2047 кг/куб. м;
С — удельная теплоемкость воздуха, принимается равной 1005 Дж/кг*С.

Приведенный расчет позволяет определить мощность, которую должен иметь теплогенератор системы отопления. Если она оказалась слишком высокой, можно сделать следующее:

понизить требования к уровню комфорта, то есть установить желаемую температуру в наиболее холодный период на минимальной отметке, допустим, в 18 градусов;
на период сильных холодов понизить кратность воздухообмена: минимально допустимая производительность приточной вентиляции составляет 7 куб. м/ч на каждого обитателя дома;
предусмотреть организацию приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором.

Заметим, что рекуператор полезен не только зимой, но и летом: в жару он позволяет сэкономить произведенный кондиционером холод, хотя и работает в это время не столь эффективно, как в мороз.

Правильнее всего при проектировании дома выполнить зонирование, то есть назначить для каждого помещения свою температуру исходя из требуемого комфорта.

К примеру, в детской или комнате пожилого человека следует обеспечить температуру порядка 25-ти градусов, тогда как для гостиной будет достаточно и 22-х.

На лестничной площадке или в помещении, где жильцы появляются редко либо имеются источники тепловыделения, расчетную температуру можно вообще ограничить 18-ю градусами.

Очевидно, что цифры, полученные в данном расчете, актуальны только для очень короткого периода — самой холодной пятидневки. Чтобы определить общий объем энергозатрат за холодный сезон, параметр dT нужно вычислять с учетом не самой низкой, а средней температуры. Затем нужно выполнить следующее действие:

W = ((Q + Qв) * 24 * N)/1000,

Где:

W — количество энергии, требующейся для восполнения теплопотерь через ограждающие конструкции и вентиляцию, кВт*ч;
N — количество дней в отопительном сезоне.

Однако, данный расчет окажется неполным, если не будут учтены потери тепла в канализационную систему.

Теплопотери через канализацию

Для приема гигиенических процедур и мытья посуды жильцы дома греют воду и произведенное тепло уходит в канализационную трубу.

Но в данной части расчета следует учитывать не только прямой нагрев воды, но и косвенный — отбор тепла осуществляет вода в бачке и сифоне унитаза, которая также сбрасывается в канализацию.

Исходя из этого, средняя температура нагрева воды принимается равной всего 30-ти градусам. Теплопотери через канализацию рассчитываем по следующей формуле:

Qк = (Vв * T * р * с * dT) / 3 600 000,

Где:

Vв — месячный объем потребления воды без разделения на горячую и холодную, куб. м/мес.;
Р — плотность воды, принимаем р = 1000 кг/куб. м;
С — теплоемкость воды, принимаем с = 4183 Дж/кг*С;
dT — разность температур. Учитывая, что вода на входе зимой имеет температуру около +7 градусов, а среднюю температуру нагретой воды мы условились считать равной 30-ти градусам, следует принимать dT = 23 градуса.
3 600 000 — количество джоулей (Дж) в 1-м кВт*ч.

Рассчитаем теплопотери 2-этажного дома высотой 7 м, имеющего размеры в плане 10х10 м.

Стены имеют толщину 500 мм и выстроены из теплой керамики (Кт = 0,16 Вт/м*С), снаружи утеплены минеральной ватой толщиной 50 мм (Кт = 0,04 Вт/м*С).

В доме имеется 16 окон площадью по 2,5 кв. м.

Наружная температура в самую холодную пятидневку составляет -25 градусов.

Средняя наружная температура за отопительный период — (-5) градусов.

Внутри дома требуется обеспечить температуру +23 градуса.

Потребление воды — 15 куб. м/мес.

Продолжительность отопительного периода — 6 мес.

Определяем теплопотери через ограждающие конструкции (для примера рассмотрим только стены)

Термическое сопротивление:

основного материала: R1 = 0,5 / 0,16 = 3,125 кв. м*С/Вт;
утеплителя: R2 = 0,05/0,04 = 1,25 кв. м*С/Вт.

То же для стены в целом: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 кв. м*С/Вт.

Определяем площадь стен: А = 10 х 4 х 7 – 16 х 2,5 = 240 кв. м.

Теплопотери через стены составят:

Qс = (240 / 4.375) * (23 – (-25)) = 2633 Вт.

Аналогичным образом рассчитываются теплопотери через крышу, пол, фундамент, окна и входную дверь, после чего все полученные значения суммируются. Термическое сопротивление дверей и окон производители обычно указывают в паспорте на изделие.

Обратите внимание на то, что при расчете теплопотерь через пол и фундамент (при наличии подвала) разность температур dT будет намного меньшей, так как при ее вычислении учитывается температура не воздуха, а грунта, который зимой является гораздо более теплым.

Теплопотери через вентиляцию

Определяем объем воздуха в помещении (для упрощения расчета толщина стен не учитывается):

V = 10х10х7 = 700 куб. м.

Принимая кратность воздухообмена Кв = 1, определяем теплопотери:

Qв = (700 * 1 / 3600) * 1,2047 * 1005 * (23 – (-25)) = 11300 Вт.

Вентиляция в доме

Теплопотери через канализацию

С учетом того, что жильцы потребляют 15 куб. м воды в месяц, а расчетный период составляет 6 мес., теплопотери через канализацию составят:

Qк = (15 * 6 * 1000 * 4183 * 23) / 3 600 000 = 2405 кВт*ч

Оценка полного объема энергозатрат

Для оценки всего объема энергозатрат за отопительный период необходимо пересчитать теплопотери через вентиляцию и ограждающие конструкции с учетом средней температуры, то есть dT составит не 48, а только 28 градусов.

Тогда средняя мощность потерь через стены составят:

Qс = (240 / 4.375) * (23 – (-5)) = 1536 Вт.

Предположим, что через крышу, пол, окна и двери дополнительно теряется в среднем 800 Вт, тогда совокупная средняя мощность теплопотерь через ограждающие конструкции составит Q = 1536 + 800 = 2336 Вт.

Средняя мощность теплопотерь через вентиляцию составит:

Qв = (700 * 1 / 3600) * 1,2047 * 1005 * (23 – (-5)) =6592 Вт.

Тогда за весь период на отопление придется затратить:

W = ((2336 + 6592)*24*183)/1000 = 39211 кВт*ч.

К этой величине нужно прибавить 2405 кВт*ч потерь через канализацию, так что общий объем энергозатрат за отопительный период составит 41616 кВт*ч.

Если в качестве энергоносителя используется только газ, из 1-го куб. м которого удается получить 9,45 кВт*ч тепла, то его понадобится 41616 / 9,45 = 4404 куб. м.

Видео на тему

Источник: https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/raschet-sistem-otopleniya/raschet-teplopoter-doma.html

Тепловой расчет системы отопления: 16 данных для вычисления

Расчет теплопотерь дома – необходимый этап при проектировании системы отопления. Выполняется по сложным формулам. Некорректно выполненный расчет же ведет к недостаточной обогреваемости помещения (если показатели теплопотерь занижены) или же к переплатам за систему и за отопление (если показатели завышены).

Расчет теплоснабжения должен быть выполнен на высшем уровне

Исходные данные для расчета теплопотерь дома

Чтобы провести расчет корректно, Вам нужно располагать базовым набором данных. Только с ними возможно работать.

Отапливаемая площадь (потребуется Вам и в дальнейшем для расчета объема обогреваемого воздуха);
План этажей здания (задействуется в т.ч. при определении мест установки отопительных узлов);
Разрез здания (иногда не требуется);
Тип климата местности учитывается при расчете. Узнать можно из СНБ – 2. 04. 02 – 2000 «Строительная климатология». Полученный коэффициент учитывается при расчете;
Географическое положение строения, расположение отапливаемого объема относительно севера, юга, запада и востока;
Стройматериалы, из которых выполнены стены и пол;
Строение ограждающих конструкций (стен, пола). Нужен профиль с перечислением слоев материалов, их расположения и толщины;
Коэффициент теплопередачина каждый вид стройматериала, удельный вес стройматериала и т.п.;
Вид и конструкция дверей из помещения, их профиль, разрез;
Материалы, из которых выполнены двери с выяснением удельной плотности каждого, расположение и толщина слоев и коэффициента теплопроводности. Т.е. требуется та же информация, что и для материалов стен;
Расчет тепловой мощности системы отопления невозможен без информации по окнам, при их наличии. Требуется учесть их размеры, геометрию, тип стеклопакета, иногда – материалы. Также может потребоваться профиль и данные, аналогичные дверям;
Данные о крыше: строение, тип, высота, профиль с перечислением типа материалов и толщины, положения слоев. Характеристики стройматериалов – теплопроводность, количество и т.д.;
Высота подоконника. Она считается как расстояние от поверхности верхнего слоя пола (не облицовки, а чистого слоя) до нижней стороны доски;
Присутствие либо отсутствие батарей отопления;
При наличии «теплого пола» – его профиль, стройматериал покрытия над коммуникациями с перечислением толщины слоев, их расположения, коэффициента теплопроводности и др.;
Стройматериал и вид трубопровода.

Определяемые данные для стен жилого дома

На следующем этапе проводится определение температурного режима помещения. Он проводится путем периодического замера температур. Определяются желаемые температуры, которые нужно поддерживать. Выбирается схема отопления и предполагаемые (либо желаемые) места установки стояков. Определяется источник теплоснабжения.

https://www.youtube.com/watch?v=SN7dOrToAD8

Когда ведется расчёт теплопотерь, важную роль также играет архитектура здания, в частности, его форма и геометрия. С 2003 года в СНиП учитывается показатель формы строения. Он вычисляется как отношение площади оболочки (стен, пола и потолка) к тому объему, который она окружает. До 2003 года параметр не учитывался, что вело к тому, что энергия существенно перерасходовалась.

Ход работ: вычисления процента допустимых теплопотерь для загородного дома из бруса, бревна, кирпича, панелей

Прежде чем приступать непосредственно к работам, исполнитель проводит некоторые натурные изыскания на объекте. Помещение обследуется и замеряется, учитываются пожелания и информация от заказчика. Этот процесс предполагает определенные действия:

Натурное измерение помещений;
Спецификация их по данным заказчика;
Изучение обогревательной системы при ее наличии;
Идеи по усовершенствованию или исправлению погрешности в отоплении (в имеющейся системе);
Изучение системы подачи горячей воды;
Разработка идей по ее задействованию для обогрева или уменьшения теплопотери (например, с использование оборудования Valtec (Валтек);
Расчет теплопотерь и иные, необходимые для разработки плана системы отопления.

После проведения этих этапов, исполнитель предоставляет необходимую техдокументацию. В нее входит поэтажные планы, профили, где отображен каждый отопительный прибор и общее устройство системы, материалы по специфике и типу используемого оборудования.

Расчеты: откуда наибольшие теплопотери в каркасном утепленном доме и как их снизить с помощью прибора

Наиболее важный процесс в проектировании обогрева – расчеты будущей системы. Ведется расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции, определяются дополнительные потери и поступления тепла, определяется необходимое количество обогревательных приборов выбранного типа и т.д. Расчет коэффициента теплопотерь дома должен делать опытный человек.

Уравнение теплового баланса играет важную роль в определении теплопотерь и разработки способов их компенсации. Формула теплового баланса приведена ниже:

Формула теплового баланса дает не самые точные показатели, потому применяется редко.

Основное значение, которое используется при вычислении – тепловая нагрузка на обогреватели. Для ее определения используются значения потерь тепла и мощности обогревательного котла. Формула тепловой мощности позволяет рассчитать то количество тепла, которое будет вырабатывать система обогрева, имеет вид:

Теплопотери объема ( ) умножаются на 1.2. Это запасной тепловой коэффициент – константа, помогающая компенсировать некоторые теплопотери, носящие случайный характер (длительное открытие дверей или окон и др.).

Рассчитать потери тепла достаточно сложно. В среднем, различные ограждающие конструкции способствуют потери разного количества энергии.

10 % теряется сквозь крышу, 10% — сквозь пол, фундамент, 40% — стены, по 20% — окна и плохая изоляция, система вентиляции и др. Удельная тепловая характеристика различных материалов неодинакова.

Потому в формуле прописаны коэффициенты, позволяющие учесть все нюансы. Таблица ниже показывает значения коэффициентов, необходимые, чтобы провести расчёт количества теплоты.

Формула потерь тепла следующая:

Считайте правильно и будет у вас дома тепло

Пример расчета коэффициента теплопотерь в частном доме: формула успеха

Формула расчёта тепла на отопление помещения легко применима к любому зданию. В качестве примера рассмотрим гипотетическое здание с простым остеклением, деревянными стенами и соотношением окна – пол равным 20%. Он расположен в умеренном климатическом поясе, где минимальная температура снаружи – 25 градусов.

Имеет 4 стены, высотой по 3 м. Над отапливаемым помещением находится холодный чердак. Значение коэффициентов выясняется по таблице К1 – 1,27, К2 – 1,25, К3 – 1, К4 – 1,1, К5 – 1,33, К6 – 1, К7 – 1,05. Площадь помещения составляет 100 кв.м. Формула уравнения теплового баланса не сложная и под силу каждому человеку.

Так как известна формула количество тепла, необходимое для отоплении помещения, можно рассчитать следующим образом:

Тп = 100*100*1,27*1,25*1*1,1*1,33*1*1,05 = 24386,38 Вт = 24,386 кВт

И чтобы провести расчёт тепловой энергии на отопление формула мощности котла используется следующим образом:

Мк = 1,2*24,386 = 29,2632 кВт.

На дальнейших этапах определяется количество необходимых отопительных элементов и нагрузка на каждый из них, а также расход энергии на обогрев. Расчет теплопотерь дома в наше время экономии очень актуален.

Источник: http://trubexpert.ru/heating/teplovoj-raschet-sistemy-otopleniya-16-dannyx-dlya-vychisleniya/

Расчет тепловых потерь дома

Главная > Статьи > Коммуникации > Отопление

Сегодня при повышении цен на газ уже многие люди задаются вопросом энергосбережения собственного жилища. Самые большие затраты – это отопление дома. А чтобы отопление было эффективным нужно свести к минимуму тепловые потери наших домов.

Если взглянуть на дом через тепловую камеру, тогда картина становится очень ужасающей. Очень большие тепловые потери происходят через окна, стены, крышу и пол наших домов.

Чем же обусловлены тепловые потери?

Чем больше разница температур между помещением и улицей, тем больше тепловые потери. Чтобы сократить потерю тепла необходимо увеличить сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций. Чтобы рассчитать необходимое сопротивление теплопередачи, воспользуемся формулой:

Rт=ΔТ/q,

где q – тепловые потери одного квадратного метра ограждающей конструкции (Вт/м2);

ΔТ – разница температур между улицей и помещением (°С).

Сопротивление теплопередачи большинства материалов можно посмотреть в таблице:

Если стена вашего дома состоит из нескольких материалов, перечисленных в таблице, тогда просто просуммируйте их значения. Однако, не все так просто, как показалось на первый взгляд. На самом деле обычная однослойная стена имеет три слоя сопротивления теплопередачи:

материал стены;
воздушный слой наружной поверхности стены;
воздушный слой внутренней поверхности стены.

Чтобы произвести расчет сопротивления теплопередачи всех трех слоев необходимо использовать ряд сложных формул. К нашему облегчению, в строительных справочниках все уже подсчитано с учетом всех слоев.

При расчетах тепловых потерь необходимо учитывать расположение дома или квартир. Так стена с обветриваемой стороны здания теряет тепла больше, чем межквартирная стена. Также тепловые потери увеличиваются, если помещение находится на первом или последнем этажах здания.

Обратите внимание на то, что самые большие тепловые потери происходят через окна. Очень наглядно все показано в таблице:

Как видно из таблицы, конструкция окна имеет очень большое значение при расчете тепловых потерь дома.

Чтобы упростить наши расчеты существует еще таблицы:

Пример расчета:

Угловая комната в многоквартирном доме на первом этаже.

Размер комнаты – 5х4 м.

Высота – 3 м.

Стены из деревянного бруса 180 мм.

Внутренняя отделка – гипсокартон и обои.

Два окна размером 1,5х1,5 м.

Пол деревянный.

Так как комната угловая, тогда производим расчет двух наружных стен. Рассчитываем суммарную площадь всех поверхностей:

Sстен=(5+4)х3-2х1,5х1,5=60-4,5=55,5 м2;

Sокон=2х1,5х1,5=4,5 м2;

Sпола=5х4=20 м2;

Sпотолка=5х4=20 м2.

Рассчитаем тепловые потери:

Qстен= Sстенх62=55,5х62=3441 Вт;

Qокон=Sоконх135=4,5х135=607,5 Вт;

Qпола=Sполах35=20х35=700 Вт;

Qпотолка=Sпотолках27=20х27=540 Вт;

Q=Qстен+Qокон+Qпола+Qпотолка=5288,5 Вт либо 5,3 кВт.

Это тепловые потери комнаты в самые холодные дни.

Если же для вас сложно производить расчеты, используя вышеуказанные таблицы, тогда можно воспользоваться калькулятором. Этот калькулятор позволит вам понять: соответствует ли конструкция вашей стены ГОСТам.

Источник: https://expertsamostroy.ru/raschet-teplovykh-poter-doma

Расчет нормативных потерь тепла через изоляцию трубопроводов тепловых сетей

УДК 332.872.4; 658.264 РАСЧЕТ НОРМАТИВНЫХ ПОТЕРЬ ТЕПЛА ЧЕРЕЗ ИЗОЛЯЦИЮ ТРУБОПРОВОДОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

В.Ф Бадах1, А.Д. Кузнецова2

Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики (СПбГУСЭ),

191015, Санкт-Петербург, ул. Кавалергардская, 7

Аннотация – Проведен анализ возможности измерения потерь в тепловых сетях. Предложен способ совершенствования существующей структуры норм потерь через изоляцию трубопроводов путем учета их удельной (на один метр длины трубопровода) теплопроводности. Даны рекомендации по расчёту нормативных потерь тепла через изоляцию трубопроводов тепловых сетей.

Ключевые слова: тепловые сети, нормативные потери тепла; изоляция трубопроводов.

CALCULATION OF STANDARD LOSSES OF HEAT THROUGH ISOLATION OF

PIPELINES OF THERMAL NETWORKS

V. F.Badah, A.D. Kuznetsova

St.-Petersburg state university of service and economy (SPbSUSE), 191015, St.-Petersburg, streetKavalergardsky,7, lit. A Summary – the analysis of possibility of measurement of losses in thermal networks is carried out.

The way of perfection of existing structure of norms of losses through isolation of pipelines by their account specific (on one meter of length of the pipeline) is offered heat conductivity.

Recommendations about calculation of standard losses of heat through isolation of pipelines of thermal networks are made. Keywords: thermal networks, standard losses of heat; isolation of pipelines.

За последние годы проведения энергоаудита на теплоснабжающих предприятиях ЖКХ Ленинградской области возникло много вопросов, замечаний и предложений по применению «Порядка расчета и обоснования нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии», утв. Приказом Мин-промэнерго России от 4 октября 2005 г.

№ 265, (далее – Приказ 265) и сменившей его «Инструкции по организации в Минэнерго России работы по расчету и обоснованию нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии», утв. приказом Минэнерго России от 30 декабря 2008 года № 325 (далее -Приказ №325).

Все затрагиваемые вопросы рассматриваются в рамках нижеприведённых нормативных документов [1 -8].

Измерение потерь тепловой энергии в сетях теплоснабжения

Потери тепловой энергии через изоляцию трубопроводов тепловой сети технически неизбежны. В современных российских условиях большая часть по-

требителей не имеет приборы учета тепла, поэтому отпущенная (продаваемая) им тепловая энергия определяется как разница между измеренной на источнике отпущенной тепловой энергией и потерями в тепловой сети.

Потери в тепловых сетях в небольших городах при малоэтажной застройке могут достигать 10-20 и более процентов от тепла, отпущенного с источника. Поэтому определение потерь в тепловых сетях является чрезвычайно важной задачей.

Технической базой для определения фактических потерь все упомянутые методики называют испытания по РД

34.09.255-97. Суть этих испытаний состоит в выделении из тепловой сети циркуляционного кольца без подключенных потребителей, прокачке по этому кольцу теплоносителя в течении времени, необходимого для установления стационарного режима, и измерении температур в начале (^) и в конце ^2) (при выходе теплоносителя с источника и возврате на него).

Поскольку все потребители отключены от циркуляционного кольца, падение температуры теплоносителя на кольце будет связано только с потерями тепла через изоляцию трубопроводов циркуляционного кольца. Измерив Дt = t1

– t2 и расход теплоносителя, можно эти потери рассчитать.

РД 34.09.255-97 имеет ряд ограничений (п.2.4.2):

1. Разница средней температуры теплоносителя и окружающей среды должна равняться среднегодовой для данной сети.

2. Понижение температуры теплоносителя на кольце должно быть не менее 8 оС.

3. Понижение температуры теплоносителя на каждом участке с одинаковыми диаметром трубопровода и видом прокладки должно быть не менее 2 оС.

4. Минимальная сумма материальных характеристик испытываемых участков должна составлять не менее 20% материальной характеристики всей сети.

Ограничение №2 делает испытания невыполнимыми. При типичном температурном графике 95/70 в хорошо отрегулированной сети разница температур в подающем (95 оС) и обратном (70 оС) трубопроводах составляет 25 оС при расчетной температуре наружного воздуха, равной, например для Ленинградской области, -29 оС.

При среднегодовой (как требует ограничение №1) температуре наружного воздуха, которая для Ленинградской области может равняться (2-4) оС, Дt по температурному графику 95/70 будет менее 10 оС.

И это при подключенной нагрузке, когда охлаждение теплоносителя происходит вследствие и потерь в тепловой сети, и использования тепла потребителями. Поэтому даже при создании циркуляционного кольца из всех трубопроводов сети и отключении всех потребителей, Дt будет еще меньше (пропорционально величине потерь).

Даже при больших потерях в 20 % от отпуска в сеть Дt будет меньше 2 оС, что нарушает ограничение №2 и тем более ограничение №3.

Выполнение ограничения №4 вообще делает испытания бессмысленными. Ведь измерение фактических потерь

тепла на 20% трубопроводов равносильно инвентаризации (а измерение потерь тепла и есть инвентаризация продукции теплоснабжающей организации) только 20% склада.

Авторы РД 34.09.255-97 основывались, видимо, на пункте «Испытания на тепловые потери», приведенном на странице 374 монографии Соколова Е.Я. «Теплофикация и тепловые сети» – М. 1999 г.

Согласно этому пункту тепловые потери через изоляцию испытуемого участка с температурами воды ^ на входе и 12 на выходе равны

О = V ' р ср -12), ккал (1)

где: V – объемный расход воды, м /с; р -плотность воды, (~ 1000 кг/м3); ср – теплоемкость воды (~ 1 ккал/кг).

Использовав примерную величину скорости воды в тепловых сетях и=^$~ 1м/с, где S – площадь сечения трубы (м2), и нормативы удельных (на 1 м длины) потерь тепла q = Q / L, ккал/м*ч изолированными трубопроводами надземной прокладки, приведенных в таблице 4.5 Приказа №325, оценим, каково будет падение температуры воды Дt = ^ ^ на

трубопроводах нескольких диаметров длиной L по 100 метров, и на какой длине Ьгреб. произойдет падение температуры в 2 оС, указанное в ограничении №3. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1. Падение температуры воды At на 100 м и расстояние Ьтреб., на котором At = 2 оС_________________________

Dy S q Дt (Ь=100 м) сч ^ 1 1 ^ о

мм 2 м ккал/м*ч оС м

100 0,0079 16 0,056 3555

200 0,033 24 0,020 9900

400 0,135 42 0,0086 23143

800 0,502 71 0,0039 50907

Из таблицы 1 следует, что падение температуры в результате потерь тепла через изоляцию на трубопроводе Dy = 400 мм длиной 100 метров составит всего

0,0086 оС. Измерить такое падение температуры невозможно. А для того, чтобы падение температуры превышало 2 оС, как требуется по РД 34.09.255097, длина трубопровода должна равняться 23143

метрам. Таких отрезков в сетях теплоснабжения не бывает.

Вывод очевиден: на реальных сетях невозможно определить потери через изоляцию, измеряя температуру воды в начале и конце трубопровода.

Тем не менее требование к теплоснабжающим организациям проводить испытания на тепловые потери по РД

34.09.255-97 присутствует во многих нормативных документах. Считаем такую ситуацию далее нетерпимой. Нет ничего для коррупции лучше, чем существование законов, которые нельзя выполнить.

Единственным способом измерить фактические потери в тепловых сетях является балансовый метод, по которому потери в сетях определяются как разность измеренной тепловой энергии, отпущенной с источника, и измеренным количеством тепловой энергии, полученной КАЖДЫМ потребителем. Но это возможно только тогда, когда КАЖДЫЙ потребитель будет иметь приборы учета тепловой энергии.

В настоящее время ЕДИНСТВЕННЫМ способом определить потери через изоляцию трубопроводов является расчет на основе норм тепловых потерь изолированными трубопроводами.

Кстати, пункт 2.8 СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети» гласит: «Потери теплоты в тепловых сетях следует определять РАСЧЕТОМ с учетом тепловых потерь через изолированные поверхности трубопроводов и со среднегодовыми утечками теплоносителя».

Очевидно, что такой расчет достаточно приблизителен. Поэтому важно в существующей методике расчета исправить ошибки, устранить неопределенности, сделать методику более понятной и удобной для использования.

Нормы плотности теплового потока через поверхность изоляции трубопроводов

Метод расчета потерь тепла через изоляцию трубопроводов систем теплоснабжения основан на использовании норм плотности теплового потока через поверхность изоляции трубопроводов. Эти нормы требуют для каждого диаметра проектировать такую изоляцию, кото-

рая обеспечит при предполагаемых среднегодовых температурах теплоносителя потери тепла через изоляцию не выше, чем определенная норма. Со временем требования к снижению потерь через изоляцию трубопроводов ужесточились, поэтому появлялись новые редакции норм.

В настоящее время существуют четыре редакции: для трубопроводов, спроектированных в 1959-1990 годах (далее -Нормы 1); для трубопроводов, спроектированных в 1990-1998 годах (далее -Нормы 2); для трубопроводов, спроектированных в 1998-2003 годах (далее -Нормы 3) и для трубопроводов проектируемых с 2004 года (далее – Нормы 4). Из таблиц 1.1-4.

6 Приказа №265 видим, что каждая редакция норм имеет структуру, отличную от других. Это чрезвычайно затрудняет использование норм при расчете потерь тепла в системах теплоснабжения.

Рассмотрим эти затруднения более подробно.

Нормы потерь тепла через изоляцию трубопроводов при бесканальной прокладке

В таблице 2 приведены все четыре нормы для двухтрубной прокладки в непроходных каналах и надземной прокладки трубопроводов с диаметрами Бу 100 мм и Бу 400 мм.

Из графиков, построенных на основе таблицы 2 (рис.1), видно, что нормы постоянно снижались со временем, причем особенно резко в 1990 году.

Однако в Нормах 1 и Нормах 3 нормы для трубопроводов бесканальной прокладки такие же, как и для трубопроводов при прокладке их в непроходных каналах. В то же время в Нормах 2 и Нормах 4 нормы для трубопроводов бес канальной прокладки на 50 – 70% превышают нормы для трубопроводов, проложенных в непроходных каналах (таблицу 3).

Считаем, что при расчете потерь в трубопроводах бесканальной прокладки, введенных в эксплуатацию в 1959 – 1990 и 1998 – 2003 годах должны использоваться показатели, полученные на основе Норм 2 и 4 в тех же пропорциях, что и соответствующие нормы для трубопро-

водов, проложенных в непроходных каналах (рис.2).

_________Таблица 2. Нормы тепловых потерь изолированными водяными теплопроводами

Диаметр трубопроводов Нормы1 (1959- 1990) Нормы 2 (1990-1998) Нормы 3 (1998-2003) Нормы 4 (с 2004 г.)

наружный условный ккал/м*ч ккал/м*ч Нормы2/ Нормы1 ккал/м*ч Нормы3/ Нормы1 ккал/м*ч Нормы 4/ Нормы1

двухтрубная прокладка в непроходных каналах Дt = (;под. + іобр.) – ігрунта = 65оС

108 100 88 50 0,57 43 0,49 34 0,39

426 400 203 99 0,49 84 0,41 83 0,41

один трубопровод надземнай прокладки Дінадз. = і – інар.возд. = 95оС

108 100 55 43 0,78 30 0,55 29 0,53

426 400 128 105 0,82 72 0,56 72 0,56

Нормы 2 и 3 взяты при работе в год более 5000 часов

Таблица 3. Сравнение норм потерь тепла изолированными водяными трубопроводами при двухтрубной прокладке в непроходных каналах и при бесканальной укладке

Дt = 0лод. + іобр.) / 2 – ігрунта = 65 оС, работа в год более 5000 часов

Условный диаметр Вид прокладки Нормы1 (1959- 1990) Нормы 2 (19901998) Нормы 3 (19982003) Нормы 4 (с 2004 г.)

мм ккал/м*ч

100 канальная 88 50 43 34

бесканальная 88 86 43 50

бесканальная (предложение) 151 86 74 50

400 канальная 203 99 84 83

бесканальная 203 158 84 127

бесканальная (предложение) 324 158 134 127

Сравнение норм потерь тепла изолированными водяными трубопроводами при двухтрубной прокладке в непроходных каналах и бесканально а) трубопроводы 0у=100мм

Рисунок 2. Нормы тепловых потерь для трубопроводов, проложенных в непроходных каналах

Совместный или раздельный учет в подающем и обратном трубопроводах

Приказ №265 требует учитывать потери через изоляцию для трубопроводов подземной прокладки совместно для подающего и обратного трубопроводов. В Нормах 1 и Нормах 4 приведены показатели именно суммарные для подающего и обратного трубопроводов.

Однако в Нормах 2 и Нормах 3 приведены показатели отдельно для подающего и отдельно для обратного трубопроводов, что конечно удобнее, поскольку иногда диаметры подающего и обратного трубопроводов не одинаковы, в одном канале могут быть проложены три и более трубопроводов и так далее.

Суммарные показатели в Нормах 1 и Нормах 4 могут быть разделены между подающем и обратным трубопроводами в тех же пропорциях, что и в Нормах 2 и Нормах 3.

Температурный напор

Нормы потерь тепла через изоляцию трубопроводов взяты из СНиП

Источник: https://cyberleninka.ru/article/n/raschet-normativnyh-poter-tepla-cherez-izolyatsiyu-truboprovodov-teplovyh-setey