Расчет систем обогрева

Для того, чтобы выбрать оборудование для конкретного объекта, необходимо рассчитать тепловые потери. Мощность оборудования должна быть не меньше величины чистых тепловых потерь. Тип оборудования подбирается исходя из следующих условий: экономическое обоснование (затраты энергопотребления), вида обогревательной системы, паспортных данных на конкретный тип и лабораторных исследований (желательно).

Все приведенные ниже вспомогательные таблицы помогут в расчетах, а сводная таблица для расчета поможет собрать необходимые параметры объекта.

Тепловые потери.

Существуют два вида тепловых потерь из здания: потери путем теплопроводности через стены, потолок, окна, двери и пол и потери через систему вентиляции.

Потери путем теплопроводности:

Pт = k * F * (tкомн. - tmin), где

к - коэффициент теплопередачи через данную ограждающую поверхность, Вт/м2 .°C;

F - площадь данной поверхности, м2;

tкомн. - температура воздуха в помещении, °C;

tmin - наиболее низкая температура наружного воздуха для данной местности, °C.

Суммируя тепловые потери через каждую из ограждающих поверхностей мы получаем полные теплопотери путем теплопроводности (Pполн ).

Потери через вентиляцию:

Pв = q * c * r * (tкомн.-tmin), где

q - поступление наружного воздуха, м3/с;

с - удельная теплоемкость воздуха, Дж/кг . °C;

к - плотность воздуха, кг/м3;

а - коэфиициент утилизации тепла. Вносится в правую

часть уравнения в виде (1-а) в случае действующей системы утилизации тепла (0<a<1).

Коэффициенты теплопроводности могут быть найдены из таблиц и диаграмм или рассчитаны, если известны конструкционные материалы.

Общие тепловые потери рассчитываются как:

Р = Pполн + Pв

Величина чистых тепловых потерь:

P = Pобщ - Qвнутр, где

Qвнутр. - мощность внутренних источников тепловыделения.

Мощность обогревательного оборудования должна быть не меньше величины чистых тепловых потерь.

Энергопотребление.

Аналогично расчетам тепловых потерь затраты энергии расчитываются для каждого вида ограждающих конструкций и вентиляции для дневного и ночного режимов.Энергопот-ребление представляет собой произведение потребляемой мощности на продолжительность работы.

Поскольку текущая потребляемая мощность будет изменяться от 0 до Pмакс в зависимости от погодных факторов, расчет производится по осред-ненной величине мощности, которая вычисляется по формуле:

P = k * F * (tкомн. - tср., где

k, F и tкомн. - те же величины, что и при расчете тепловых потерь;

tср - среднегодовая температура.

Таким образом, потребление энергии составит:

Е = Р * m, где

m = [(часы/24) * (дни/7) * 8760 ] - продолжительность работы системы обогрева (час/ год).

Таким образом чистое энергопотребление составит:

Еобщ = Е + Евент - Евнутр, где

вклад вентиляции (Евент) и внутренних источников (Евнутр) рассчитываются аналогично (Е).

Годовые затраты расчитываются по формуле:

Еобщ * тариф (руб/кВтчас).

Таблицы и диаграммы для расчетов.

Основные переменные для расчета электрических параметров.

U - рабочее напряжение, В: для пост. тока и однофазного переменного тока между двумя проводниками, для 3-фазного переменного тока между двумя фазами (не между фазой и нейтралью).

Uф- напряжение между фазой и нейтралью для трех-фазной сети.

Расчет систем обогрева3= 1,73

I - сила тока, А

Iф - фазовая сила тока, А

R - сопротивление, Ом

Р - мощность, Вт.

Расчет систем обогрева

Классы защиты для электрических материалов
IP, первая цифраЗащита от проникновения твердых посторонних частиц
0(без защиты)
1диаметр > 50 мм
2диаметр > 12,5 мм
3диаметр > 2,5 мм
4диаметр > 1,0 мм
5пылезащищенное
6пыленепроницаемое
 
IP, вторая цифраЗащита от проникновения воды
0(без защиты)
1падающие вертикально капли
2падающие капли (15°наклон)
3водяная пыль
4брызги
5струи
6мощные струи
7временное погружение
8постоянное погружение
Выбор кабелей и проводов
Подводящий кабель открытый или в трубеСоединительный кабель
Площадь, мм2Предохранитель, АПлощадь мм2Предохранитель, AРабочий ток, A
1,5100,75610
2,51611010
420   
6251,51616
10352,52520
166343225
258064035
35100106363
50125   
70160   
95200   
120250   
150250   
185315   
240315   
300400   
400500   
Справочная таблица
Сила тока при различных мощностях и напряжениях
Мощность кВтНапряжение
127/1230/1400/1230/3400/3500/3
1,07,854,342,502,511,461,16
1,18,654,782,752,761,591,27
1,29,455,223,003,021,731,39
1,310,25,653,253,271,881,50
1,411,06,093,503,522,021,62
1,511,86,523,753,772,171,73
1,612,66,964,004,022,311,85
1,713,47,394,254,272,461,96
1,814,27,834,504,522,602,08
1,915,08,264,754,782,752,20
2,015,88,705,005,032,892,31
2,217,39,675,505,533,182,54
2,318,110,05,755,783,322,66
2,418,910,46,006,033,472,77
2,620,511,36,506,533,763,01
2,822,012,27,007,034,053,24
3,023,613,07,507,544,343,47
3,225,213,98,008,044,623,70
3,426,814,88,508,544,913,93
3,628,415,79,000,055,204,15
3,829,916,59,509,555,494,39
4,031,1517,410,010,055,784,62
4,535,419,611,2511,316,505,20
5,039,421,712,5012,577,235,78
5,543,323,913,7513,827,956,36
6,047,326,115,015,18,676,94
6,551,228,316,2516,39,397,51
7,055,030,417,501 /,610,18,09
7,559,032,618,7518,810,88,67
8,063,034,820,020,111,69,25
8,567,037,021,2521,412,39,83
9,071,039,122,522,613,010,4
9,575,041,323,7523,913,711,0
10,078,543,525,025,114,511,6

Для мощностей от 0,1 до 1кВт значение силы тока следует умножать на 0,1. Для мощностей от 10 до 100 кВт значение силы тока следует умножать на 10

Эквиваленты энергии
Объем и средаЭнергоемкость [МВт.час]
1 м3 нефти8,0
1 нм3 жидкого пропана0,022
1 нм3 природного газа0,009
1 нм3 газа0,004
1 кг газоль пропана0,087
1 кг природного газа0,007
1 кг городского газа0,003

МатериалЗначение k [Вт/м2.°C]
СТЕНЫ 
1 кирпич 12 см1,8
1 + 1/2 кирпич 18 см1,1
Блок из легкого бетона 20 см0,8
Блок из легкого бетона 30 см0,6
Бетон 15 см2,8
Бетон с 5 см изоляцией0,8
Бетон с 10 см изоляцией0,4
Стена с обивкой 5 см изоляцией0,8
Стена с обивкой 10 см изоляцией0,4
Стена с обивкой 15 см изоляцией0,3
Конструкции 0,3
КРЫША 
Бетон 15 см2,8
Бетон с 5 см изоляцией0,8
Бетон с 10 см изоляцией0,4
Легкий бетон 20 см0,8
Легкий бетон 30 см0,6
Стальной лист без изоляции4,0
Стальной лист с 5 см изоляцией0,8
Стальной лист с 10 см изоляцией0,6
Стальной лист с 25 см изоляцией0,2
Новое здание0,2
ОКНА 
1 -стекло5,0
2-стекло3,0
3-стекло2,0
3-стекло изолированное1,8
Климатические данные для России и соседних государств
МестоСреднегодовая температура воздуха, 0CСреднегодовая скорость ветра на высоте 10 м, м/с
Санкт-Петербург и область4,43,6
Нижегородская область4,3-
Москва и область4,9-
Центрально-Черноземный район6,14,0
Татарстан4,0-
Пензенская область5,0-
Астраханская область9,9-
Краснодарский край10,2-
Дагестан8,1-
Свердловская область1,2-
Челябинская область2,2-
Оренбургская область4,4-
Омская область1,33,8
Томская область-0,63,0
Новосибирская область1,0-
Кемеровская область0,8-
Алтайский край2,6-
Читинская область-3,7-
Чукотка-9,34,1
Камчатка-1,24,4
Киевская область7,6-
Прибалтийские республики6,25,0
Закавказский район7,9-
Узбекистан11,3-
Туркменистан13,1-
Киргизия6,6-
Таджикистан8,7-
Казахстан6,04,1
Белорусия6,33,4
Молдавия8,93,9
Внутренние источники тепла
Рабочее местоПол, Вт/м2Вт/чел
Магазин15 
Кафетерий15 
Офис10-20200
Спортзал10 
Булочная30 
Горячий цех50-70 
Гараж15 
Мастерская20 
Машиностроительный завод50 
Сварочная мастерская25 


Объем подаваемого воздуха.

Следующая формула может быть использована для расчета объема подаваемого воздуха:
Q = q * Fпола * 3,6 или Q = n * Vздания, где
q - объем воздуха [литр/см2]; n - кратность воздухообмена в час; Fпола - площадь поверхности пола в здании [м2];

Тип помещениял/см 2л/с на человекаОборот/час
Магазин5,0 4-5
Кафетерий7,0 6,0
Общественное здание3,0 3,0
Офис 15-201-2
Школа5,0 4-5
Спортивный зал4,0 2,0
Булочная8,0 6,0
Слесарные помещения40,0 10-15
Гараж3,0 3,0
Завод5,0 5,0
Цеха резки и сварки5,0 5,0
Комната для курения6,0 8,0
Комната без курения4,0 6,0
Мин. необходимая0,35 прибл. 0,5

Расчет коэффициентов теплопередачи.

k - характеризует теплоизоляционные свойства элементов здания. Следующее уравнение может быть использовано для расчета k:

Расчет систем обогрева


R - термическое сопротивление [м2*°C/Вт];

R - характеризует теплоизоляционные свойства материала или элемента здания;

Rвнутр. - термическое сопротивление от воздуха в помещении к внутренней поверхности стены [м2*°C/Вт];

Rнaр. - тепловое сопротивление от наружного воздуха к наружной поверхности стены[м2*°C/Вт];

d1, d2, ....dn - толщина материала [м];A,

Расчет систем обогрева - коэффициент теплопроводности [Вт/м*°C].


Температурные градиенты при полной мощности
Обогрев теплым воздухом2,5°C/м
Обогрев тепловыми вентиляторами2,5°C/м
Обогрев конвекторами1,7°C/м
Обогрев радиаторами1,2°C/м
Обогрев инфракрасными приборами0,2-0,4°С/м
Обогрев пола0,1°C/м
Термическое сопротивление R
МатериалЗначение R [м2.0C/Вт]
Потери на теплопередачу
внутренние и внешние
 
Rвнутр. + Rнар.0,17
Стена подвала под землей 1-2 метра 1,0
Под полом на земле0,7
Под полом на земле2,0
Коэффициент теплопроводности l для различных материалов
МатериалЗначения l [Вт/м0C]
Необработанный камень2,4-3,6
Известковый песчаник
Бетон1,7
Шлаковый бетон0,6
Кирпич и пустотелый бетон0,6
Цементный раствор 1,0
Плита ДСП0,14
Штукатурка0,22
Клееная фанера0,13
Древесное волокно0,08
Минеральная шерсть0,045
Ячеистый пластик0,04


наши проекты
  • АПИК
  • Университет климата
  • Выставка «Мир климата»
  • АПИК-тест