Как рассчитать тепловую нагрузку

Потери тепла в здании: расчет тепловой нагрузки

Каждый специалист по отоплению знает теорему «Чем больше тепла теряется из здания, тем больше энергии должно быть выделено, чтобы компенсировать теплопотерю. «Только баланс между подачей энергии и потерей тепла гарантирует, что температура в помещении в здании поддерживается на желаемом уровне“. На этой основе рассчитывается система отопления. Для этого необходимо определить тепловую нагрузку здания. А именно, тепловая нагрузка здания указывает, сколько тепла теряет здание.

Расчет тепловой нагрузки производится в соответствии со стандартом Системы отопления в зданиях – процедура расчета стандартной тепловой нагрузки. В расчет тепловой нагрузки входит множество факторов. Все они влияют на то, сколько энергии необходимо подавать в здание, чтобы компенсировать его удельные теплопотери.

Формула для расчета нагревательной нагрузки
ΦHL = ΦT + ΦV + ΦRH

Нагревательная нагрузка ΦHL рассчитывается из суммы потерь тепла при передаче ΦT и потерь тепла при вентиляции ΦV плюс дополнительная мощность нагрева ΦRH. Единица измерения ватт (Вт).

Однако при определении нагревательной нагрузки в здании необходимо действовать из комнаты в комнату. Пространственная нагревательная нагрузка ΦHL, i определяется формулой

ΦHL, i = ΦT, i + ΦV, i + ΦRH, i

рассчитанный. Затем вы суммируете отдельные значения нагревательной нагрузки помещений к общей нагревательной нагрузке здания.

ΦHL = ΣΦT, i + ΣΦV, i + ΣΦRH, i

Потеря теплопередачи

Потеря теплопередачи ΦT описывает потерю тепла по всем компонентам оболочки здания. При этом оцениваются все площади, граничащие либо с внешними, либо с менее отапливаемыми, либо с неотапливаемыми помещениями. Потери теплопередачи ΦT, i также рассчитываются на комнату. Формула такова:

Формула для расчета теплопотерь передачи
ΦT, i = (HT, ie + HT, iue + HT, ig + HT, ij) x (Θint, i – Θe)

При этом потери тепла передачи ΦT, i в помещении определяются путем умножения суммы отдельных коэффициентов потерь тепла передачи на разницу внутренней и наружной температур. Коэффициенты теплопотери передачи, в частности, являются:

HT, ie Коэффициент теплопотери передачи между отапливаемым помещением (i) и внешней средой (e) через оболочку здания.

HT, iue Коэффициент теплопотери передачи из отапливаемого помещения (i) во внешнюю среду (e) через неотапливаемое помещение (u).

HT ig Коэффициент теплопотери передачи Земли из отапливаемого помещения (i) в землю (g).

HT, ij Коэффициент теплопотери передачи отапливаемого помещения (i) в соседнее отапливаемое помещение (j), которое имеет отклоняющийся уровень температуры.

Θint, i обозначает стандартную внутреннюю температуру Θ отапливаемого помещения (i).

Θe обозначает стандартную температуру наружного воздуха.

Стандартная температура наружного воздуха описывает самую низкую температуру наружного воздуха, измеренную десять раз за 20 лет в течение двух дней подряд. Она зависит от конкретного региона.

Внутренние температуры могут быть выбраны в зависимости от приема тепла. Однако есть рекомендации:

Кухни, детские комнаты, жилые и спальные комнаты 20°C
Ванны 24°C
Подсобные помещения и коридоры 15°C
Экономия 30%. Подача тепла, поддерживающая температуру в помещении, называется нагревательной нагрузкой

Потеря тепла вентиляции

Потеря тепла при вентиляции ΦV описывает потерю тепла, возникающую в результате поведения вентиляции. Чтобы определить эту так называемую потерю теплоты вентиляции при расчете нагревательной нагрузки, необходимо знать, насколько сильно проветривается помещение. В то время как ценность в современных домах обычно определяется минимальной гигиенически необходимой заменой воздуха (проветриванием), в старых зданиях с протекающими окнами она часто определяется свободным и непроизвольным потоком.

Формула для расчета теплопотери
вентиляции ΦV = HV x (Θint-Θe)

Потеря тепла вентиляции ΦV, i определяется в помещении и зависит от расхода объема вентиляции через утечки или вентиляцию, а также от разницы температур изнутри наружу.

ΦV, i = HV, i x (Θint, i – Θe)

Таким образом, потеря тепла вентиляции ΦV, i в помещении возникает из:

HV, i Коэффициент теплопотери вентиляции

Θint, i Внутренняя температура отапливаемого помещения (i)

Θe Наружная температура

Дополнительная мощность нагрева

Дополнительная мощность нагрева при расчете тепловой нагрузки описывает мощность, которую система отопления должна обеспечить на короткое время для повторного нагрева после перерыва в отоплении. Многие системы отопления планируются с так называемым временем отключения. В этом случае нагреватели должны иметь запас мощности наготове.

Это необходимо для быстрого восстановления температуры в помещении до желаемого значения после перерыва в нагреве. Насколько велика должна быть так называемая мощность повторного нагрева при расчете тепловой нагрузки, помимо продолжительности перерыва в отоплении, зависит, прежде всего, от конструкции здания.

Формула для расчета дополнительной мощности нагрева
ΦRH = A x fRH

Дополнительная мощность нагрева ΦRH, i, как и все другие значения, также определяется пространственно, а затем распределяется до нагревательной нагрузки, необходимой в случае проектирования.

ΦRH, i = Ai x fRH

Этот упрощенный метод определения дополнительной мощности нагрева для отапливаемого помещения состоит из следующих значений:

Ai Площадь пола отапливаемого помещения (i).

fRH Поправочный коэффициент в зависимости от времени нагрева и предполагаемого снижения комнатной температуры в течение периода понижения.

Другие величины влияния на тепловую нагрузку здания

Расчет тепловой нагрузки заключается в суммировании всех тепловых потерь здания. Каковы потери на оболочку и вентиляцию, также зависит от многочисленных факторов, специфичных для здания. Наиболее важными из них являются:

U-значения оболочки здания
объем хранилища здания
Значение U является основой для расчета теплопотери при пропускании и указывает, сколько тепла проходит через квадратный метр детали при разнице температур в один градус Цельсия. Значение U должно быть определено для всех поверхностей, входящих в расчет.

Это, между прочим:

Наружные стены воздуха и земли
Окно
Наружные двери
Поверхности крыши
Потолки или полы в менее или неотапливаемых помещениях
Межкомнатные двери в менее или неотапливаемые помещения
Поэтому, чтобы также учитывать потери, связанные с конструкцией (так называемые тепловые мосты), значения U компонентов добавляются с надбавкой.

Значение U указано в энергетическом удостоверении личности в разделе «Энергетическое качество оболочки здания». Если нет энергетического удостоверения, для соответствующего процесса, например, используются значения U установленных материалов, составляющих оболочку здания, а также так называемые охлаждающие поверхности, возникающие в зависимости от размера и конструкции здания.

ВАЖНО: Так называемая упрощенная процедура расчета нагревательной нагрузки больше не действует
Для новых зданий расчет тепловой нагрузки является обязательным! Она абсолютно необходима со стороны правил присуждения и контракта на строительные услуги.

Те, кто хочет продвигать свою систему отопления, должны иметь возможность доказать, что расчет нагревательной нагрузки был выполнен с гидравлической регулировкой. 

Если расчет тепловой нагрузки не выполняется или просто выполняется неправильно, это может иметь негативные последствия для дома и домовладельцев. Вся система отопления может быть спроектирована в результате слишком большой или слишком маленькой тепловой мощности.

Слишком маленькая мощность отопления  приведет к большому снижению комфорта и, в худшем случае, к большой влажности. Слишком большой перегрев приводит к высоким расходам на отопление. В худшем случае котел отопления  работает неправильно.