Удельная отопительная характеристика здания является очень важным техническим параметром. Ее расчет необходим для выполнения проектно-строительных работ, кроме того, знание этого параметра не помешает и потребителю, так как он влияет на сумму оплаты за тепловую энергию. Ниже мы рассмотрим, что такое удельная отопительная характеристика и как она рассчитывается.
Понятие удельной тепловой характеристики
Прежде чем ознакомиться с расчетами, определимся с основными терминами. Итак, удельная тепловая характеристика здания для отопления – это значение наибольшего теплового потока, который необходим для обогрева дома. При расчете данного параметра, дельту температур, т.е. разницу между комнатной и уличной температурой, принято брать за один градус.
По сути, данный показатель определяет энергоэффективность строения.
Средние параметры определяются нормативной документацией, такой как:
- Строительные правила и рекомендации;
- СНиПы и пр.
Любое отклонение от обозначенных норм в любую сторону, позволяет получить представление об энергетической эффективности отопительной системы. Расчет параметра осуществляется по СНиП и другим действующим методикам.
Методика расчета
Тепловая удельная характеристика строений бывает:
- Фактической – для получения точных показателей применяется тепловизионное обследование строения.
- Расчетно-нормативной – определяется при помощи таблиц и формул.
Ниже подробней рассмотрим особенности расчета каждого типа.
Совет! Для получения тепловой характеристики дома можно обратиться к специалистам. Правда, цена подобных расчетов может быть существенной, поэтому целесообразней их выполнить самостоятельно.
На фото — тепловизор для обследования зданий
Расчетно-нормативные показатели
Расчетные показатели можно получить по следующей формуле:
q зд = + +n 1 * + n 2), где:
Надо сказать, что данная формула не единственная. Удельные отопительные характеристики зданий могут определяться по местным строительным нормам, а также определенным методикам саморегулируемых организаций и пр.
Расчет фактической теплохарактеристики осуществляется по следующей формуле
В данной формуле основу составляют фактические параметры:
Следует отметить, что данное уравнение отличается простотой, в результате чего его часто используют при расчетах. Однако, оно имеет серьезный недостаток, который влияет на точность получаемых расчетов. А именно – учитывает разницу температур в помещениях здания.
Чтобы получить своими руками более точные данные, можно применять расчеты с определением расхода тепла по:
- Показателям потерь тепла через различные строительные конструкции;
- Проектной документации.
- Укрупненным показателям.
Саморегулирующие организации обычно используют собственные методики.
В них учитываются следующие параметры:
- Архитектурные и планировочные данные;
- Год постройки дома;
- Поправочные коэффициенты температуры уличного воздуха в период отопительного сезона.
Кроме того, фактическая удельная отопительная характеристика жилых зданий должна определяться с учетом потерь тепла в трубопроводах, проходящих через «холодные» помещения, а также расходов на кондиционирование вентиляцию. Эти коэффициенты можно узнать в специальных таблиц СНиП.
Вот, пожалуй, и вся основная инструкция по определению удельного теплового параметра.
Класс энергоэффективности
Удельная теплохарактеристика служит основой для получения такого показателя как класс энергоэффективности дома. Последние годы класс энергоэффективности должен определяться в обязательном порядке для жилых многоквартирных домов.
Определение данного параметра осуществляется на основе следующих данных:
- Отклонение фактических показателей и расчетно-нормативных данных. Причем первые можно получить как расчетным, так и практическим путем, т.е. при помощи тепловизионного обследования.
- Климатические особенности местности.
- Нормативные данные, которые должны в себя включать сведения о расходах на отопление, а также .
- Тип здания.
- Технические характеристики использованных строительных материалов.
Каждый класс имеет определенные значения расхода энергоресурсов на протяжении года. Класс энергоэффективности должен быть отмечен в энергетическом паспорте дома.
Вывод
Удельная отопительная характеристика зданий является важным параметром, который зависит от ряда факторов. Как мы выяснили, определить ее можно самостоятельно, что в дальнейшем позволит .
Из видео в этой статье можно почерпнуть некоторую дополнительную информацию по данной теме.
Все здания и сооружения, независимо от типа и классификации, имеют определенные технико-эксплуатационные параметры, которые обязательно должны быть зафиксированы в соответствующей документации. Одним из самых важных показателей считается удельная тепловая характеристика, которая оказывает прямое влияние на размеры оплаты за потребленную тепловую энергию и позволяет определить класс энергоэффективности конструкции.
Удельной отопительной характеристикой принято называть значение максимального теплового потока, который необходим для обогрева конструкции при разнице между внутренней и наружной температурой, равной одному градусу Цельсия. Усреднённые показатели определяются строительными нормами, рекомендациями и правилами. При этом любого характера отклонения от нормативных величин позволяют говорить об энергетической эффективности отопительной системы.
Удельная тепловая характеристика может быть как фактической, так и расчетной. В первом случае для получения максимально приближенных к действительности данных необходимо обследовать здание с использованием тепловизионной аппаратуры, а во втором – показатели определяются с помощью таблицы удельной отопительной характеристики здания и специальных расчетных формул.
С недавних пор определение класса энергетической эффективности является обязательной процедурой для всех жилых домов. Такая информация должна быть включена в энергетический паспорт строения, поскольку каждый класс имеет установленный минимум и максимум расхода энергоресурсов в течение года.
Чтобы определить класс энергетической эффективности сооружения, необходимо уточнить следующую информацию:
- тип сооружения или здания;
- строительные материалы, которые были использованы в процессе строительства и отделки здания, а также их технические параметры;
- отклонение фактических и расчетно-нормативных показателей. Фактические данные могут быть получены расчетным или практическим путем. При проведении расчетов необходимо учитывать климатические особенности конкретной местности, кроме того, нормативные данные должны включать в себя информацию о расходах на кондиционирование, теплоснабжение и вентиляцию.
Повышение энергоэффективности многоэтажного здания
Расчетные данные, в большинстве случаев, говорят о низкой энергетической эффективности многоквартирного жилья. Когда речь идет о повышении этого показателя необходимо четко понимать, что сократить расходы на отопление можно только путем проведения дополнительной термоизоляции, которая поможет сократить теплопотери. Снизить потери тепловой энергии в жилом многоквартирном доме, конечно, можно, однако решение этой задачи будет весьма трудоемким и дорогостоящим процессом.
К основным методам повышения энергетической эффективности многоэтажного здания можно отнести следующее:
- устранение мостиков холода в строительных конструкциях (улучшение показателей на 2-3%);
- установка оконных конструкций на лоджиях, балконах и террасах (эффективность методики 10-12%);
- использование микросистем микровентиляции;
- замена окон современными многокамерными профилями с энергосберегающими стеклопакетами;
- приведение к норме площади остекленных конструкций;
- повышение термического сопротивления строительной конструкции путем отделки подвальных и технических помещений, а также облицовки стен с применением высокоэффективных термоизоляционных материалов (повышение энергосбережения на 35-40%).
Дополнительной мерой по повышению энергетической эффективности жилого многоэтажного дома может стать проведение жильцами энергосберегающих процедур в квартирах, например:
- установка термостатов;
- монтаж теплоотражающих экранов;
- монтаж приборов учета тепловой энергии;
- установка алюминиевых радиаторов;
- монтаж системы индивидуального теплоснабжения;
- сокращение расходов на вентилирование помещений.
Как улучшить энергетическую эффективность частного дома?
Повысить класс энергетической эффективности частного дома можно, используя различные методики. Комплексный подход к решению этой проблемы позволит получить превосходные результаты. Размеры статьи расходов на отопление жилого дома, прежде всего, определяются особенностями системы теплоснабжения. Индивидуальное строительство жилья практически не предусматривает подключение частных домов к централизованным системам теплоснабжения, поэтому вопросы отопления в этом случае решаются с помощью индивидуальной котельной. Сократить расходы поможет установка современного котельного оборудования, которое отличается высоким КПД и экономичной работой.
В большинстве случаев для теплоснабжения частного дома используются газовые котлы, однако такой вид топлива не всегда целесообразен, особенно для местности не прошедшей газификацию. При выборе отопительного котла важно учитывать особенности региона, доступность топлива и эксплуатационных расходов. Не менее важным с экономической точки зрения для будущей системы отопления станет наличие дополнительного оборудования и опций для котла. Сэкономить топливо поможет установка терморегулятора, а также ряда других приборов и датчиков.
Для циркуляции теплоносителя в автономных системах теплоснабжения преимущественно используется насосное оборудование. Несомненно, оно должно быть качественным и надежным. Однако следует помнить, что на работу оборудования для принудительной циркуляции теплоносителя в системе будет приходиться порядка 30-40% общих затрат электроэнергии. При выборе насосного оборудования следует отдавать предпочтение моделям, имеющим класс энергетической эффективности «А».
Эффективность использования терморегуляторов заслуживает отдельного внимания. Принцип работы прибора заключается в следующем: с помощью специального датчика он определяет внутреннюю температуру помещения и в зависимости от полученного показателя отключает или включает насос. Температурный режим и порог срабатывания устанавливается жильцами дома самостоятельно. Главным преимуществом использования терморегулятора является отключение циркуляционного оборудования и нагревателя. Таким образом, жильцы получают существенную экономию и комфортный микроклимат.
Увеличить фактические показатели удельной тепловой характеристики дома помогут также установка современных пластиковых окон с энергосберегающими стеклопакетами, термоизоляция стен, защита помещений от сквозняков и т.д. Следует отметить, что эти меры помогут увеличить не просто цифры, но и повысить комфорт в доме, а также сократить эксплуатационные расходы.
Тепловой баланс помещения.
Назначение – комфортные условия или технологический процесс.
Выделяемая теплота людьми - испарение с поверхности кожи и легких, конвекция и излучение. Интенсивность т/отд конвекцией определяется температурой и подвижностью окружающего воздуха, лучеиспускания - температурой поверхностей ограждений. Температурная обстановка зависит: тепловая мощность СО, расположение обогревателей, теплофиз. свойств наружных и внутренних ограждений, интенсивности других источников поступления (освещение, быт.техника) и потерь теплоты. Зимой – теплопотери через наружные ограждения, нагревание наружного воздуха, проникающего через неплотности ограждений, холодных предметов, вентиляция.
Технологические процессы могут быть связаны с испарением жидкостей и другими процессами, сопровождаемыми затратами теплоты и с выделением теплоты (конденсация влаги, химические реакции и пр.).
Учет всех перечисленных - тепловой баланс помещений здания, определении дефицита или избытка теплоты. В расчет принимают период технологического цикла с наименьшими тепловыделениями (возможные максимальные тепловыделения учитывают при расчете вентиляции), для бытовых – с наибольшими теплопотерями. Тепловой баланс составляют для стационарных условий. Не стационарность тепловых процессов, происходящих при отоплении помещений, учитывают специальными расчетами на основе теории теплоустойчивости.
Определение расчетной тепловой мощности системы отопления.
Расчётная тепловая мощность СО - составление теплового баланса в обогреваемых помещениях при расчетной температуре наружного воздуха tн.р, = средней температуре наиболее холодной пятидневкис обеспеченностью 0,92 tн.5и определяемой для конкретного района строительства по нормам СП 131.13330.2012. Изменение текущей теплопотребности - изменение поступления тепла в приборы, путём изменения температуры и (или) количества перемещающегося в системе отопления теплоносителя - эксплуатационным регулированием.
В установившемся (стационарном) режиме потери равны поступлениям теплоты. Теплота поступает в помещение от людей, технологического и бытового оборудования, источников искусственного освещения, от нагретых материалов, изделий, в результате воздействия на здание солнечной радиации. В производственных помещениях могут осуществляться технологические процессы, связанные с выделением теплоты (конденсация влаги, химические реакции и пр.).
Для определения расчётной тепловой мощности системы отопления Qот составляет баланс расходов теплоты для расчётных условий холодного периода года в виде
Qот = dQ = Qогр + Qи(вент) ± Qт(быт)
где Qогр - потери теплоты через наружные ограждения; Qи(вент) - расход теплоты на нагревание поступающего в помещение наружного воздуха; Qт(быт) - технологические или бытовые выделения или расход теплоты.
Q быт =10*F пол (F пол – ж.комнаты); Q вент = 0,3* Q огр. =Σ Q осн. *Σ(β+1);
Q осн. =F*k*Δt*n; где F- s огр.конструкций, k – коэфф.тепопередачи; k=1/R;
n – коэфф., положение нар. огр.констр. к наруж.воздуху (1-вертикальные, 0,4-пол, 0,9-потолок)
β – доб.теплопотери, 1)по отношению к сторонам света: С, В, СВ, СЗ =0,1, З, ЮВ = 0,05, Ю, ЮЗ=0.
2)для полов = 0,05 при t нар. <-30; 3) от входной двери = 0,27*h.
Годовые затраты теплоты на отопление зданий.
В холодное время года в помещении для поддержания заданной температуры должно существовать равенство между количеством теряемого и поступающего тепла.
Годовой расход тепла на отопление
Q 0год = 24·Q ocp ·n, Гкалл/год
n- продолжительность отопительного периода, суток
Q ocp - среднечасовой расход тепла за отопительный период на отопление
Q ocp = Q 0 ·(t вн - t ср.о)/(t вн - t р.о), Гкал/ч
t вн - усреднённая расчетная температура внутри отапливаемых помещений, °C
t ср.о - средняя температура наружного воздуха за рассматриваемый период для данной местности, °C
t р.о - расчетная температура наружного воздуха для отопления, °C.
Удельная тепловая характеристика здания
Является показателем теплотехнической оценки конструктивно-планировочных решений и тепловой эффективности здания - q уд
Для здания любого назначения, определяется по формуле Ермолаева Н.С.: Вт/(м 3 0 С)
Где Р – периметр здания, м;
А – площадь здания, м 2 ;
q – коэффициент, учитывающий остекление (отношение площади остекления к площади ограждения);
φ 0 = q 0 = 
k ок, k ст, k пт, k пл – соответственно коэффициенты теплопередачи окон, стен, потолков, полов, Вт/(м* 0 С), принимаемые по данным теплотехнического расчета;
Н – высота здания, м.
Значение удельной тепловой характеристики здания сравнивается с нормативной тепловой характеристикой на отопление q 0 .
Если значение q уд отличается от нормативного q 0 не более чем на 15%, то здание отвечает теплотехническим требованиям. В случае большего превышения сравниваемых значений необходимо объяснить возможную причину и наметить меры повышения тепловой характеристики здания.
Для оценки теплотехнических показателей принятого конструктивно-планировочного решения расчет потерь теплоты ограждениями здания заканчивают определениемудельной тепловой характеристики здания
q уд = Q с о / (V н (t в 1 – t н Б)) (3.15)
где Q с о - максимальный тепловой поток на отопление здания, подсчитанный по (3.2), с учетом потерь на инфильтрацию, Вт; V н - строительный объем здания по наружному обмеру, м 3 ; t в 1 - средняя температура воздуха в отапливаемых помещениях.
Величина q уд , Вт/(м 3 · о С) равна теплопотерям 1 м 3 здания в ваттах при разности температур внутреннего и наружного воздуха в 1 °С.
Рассчитанную q уд сравнивают с показателями для аналогичных зданий (прил. 2). Она не должна быть выше справочных q уд , иначе возрастают первоначальные затраты и эксплуатационные расходы на отопление.
Удельную тепловую характеристику здания любого назначения, можно определить по формуле Н. С. Ермолаева
q уд = P/S + 1/H(0,9 k пт = 0,6 k пл) (3.16)
где Р - периметр здания, м; S - площадь здания,м 2 ; Н - высота здания, м; φ о - коэффициент остекления (отношение площади остекления к площади вертикальных наружных ограждений); k ст , k ок, k пт , k пл - коэффициенты теплопередачи стен, окон, перекрытия верхнего этажа, пола нижнего этажа.
Для лестничных клеток q уд обычно принимают с коэффициентом 1,6.
Для гражданских зданий q уд ориентировочно определяют
q уд =1,163 ((1+2d)F+S)/V н, (3.17)
где d - степень остекления наружных стен здания в долях единицы; F - площадь наружных стен,м 2 ;S - площадь здания в плане, м 2 ; V н - строительный объем здания по наружному обмеру, м 3 .
Для зданий массовой жилой застройки ориентировочно определяют
q уд =1,163(0,37+1/Н), (3.18)
где Н - высота здания, м.
Энергосберегающие мероприятия (табл. 3.3) должны быть обеспечены работами по утеплению зданий при капитальных и текущих ремонтах.
Таблица 3.3. Укрупненные показатели максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м 2 общей площади q o , Вт
| Этажность жилой постройки | Характеристика здания | Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления t н Б, о С | |||||||
| -5 | -10 | -15 | -20 | -25 | -30 | -35 | -40 | ||
| Для постройки до 1985 года | |||||||||
| 1-2 | Без учета внедрения энергосберегающих мероприятий | ||||||||
| 3-4 | |||||||||
| 5 и более | |||||||||
| 1-2 | С учетом внедрения энергосберегающих мероприятий | ||||||||
| 3-4 | |||||||||
| 5 и более | |||||||||
| Для постройки после 1985 года | |||||||||
| 1-2 | По новым типовым проектам | ||||||||
| 3-4 | |||||||||
| 5 и более |
Использование удельной тепловой характеристики.
На практике необходима ориентировочная тепловая мощность системы отопления для определения тепловой мощности источника теплоты (котельной, ТЭЦ), заказа оборудования и материалов, определения годового расхода топлива, расчета стоимости системы отопления.
Ориентировочная тепловая мощность системы отопления Q c.o , Вт
Q c.o = q уд Vн (t в 1 – t н Б)а, (3.19)
где q уд - справочная удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м 3 · о С), прил. 2; а - коэффициент местных климатических условий, прил. 2 (для жилых и общественных зданий).
Ориентировочные теплопотери помещений определяют по (3.19). При этом q уд принимается с поправочным коэффициентом, учитывающим планировочное расположение и этаж (табл. 3.4.)
Таблица 3.4. Поправочные коэффициенты к q уд
Влияние объемно-планировочных и конструктивных решений здания на микроклимат и тепловой баланс помещений, а также тепловую мощность системы отопления.
Из (3.15)-(3.18) видно, что на q уд влияют объем здания, степень остекления, этажность, площади наружных ограждений и их теплозащита. q уд зависит так же от формы здания и района строительства.
Здания малого объема, узкие, сложной конфигурации, с увеличенным периметром обладают повышенной тепловой характеристикой. Уменьшенные тепловые потери имеют здания с формой кубу. Наименьшие теплопотериу шарообразных сооружений того же объема (минимальная наружная площадь). Район строительства определяет теплозащитные свойства ограждений.
Архитектурная композиция здания должна иметь наивыгоднейшую форму в теплотехническом отношении, минимальную площадь наружных ограждений, правильную степень остекления (термическое сопротивление наружных стен в 3 раза больше остекленных проемов).
Следует отметить, что q уд можно снизить использованием высокоэффективных и дешевых утеплителей для наружных ограждений.
При отсутствии данных о типе застройки и наружном объеме зданий максимальные теплозатраты на отопление и вентиляцию определяют:
Тепловой поток, Вт, на отопление жилых и общественных зданий
Q′ о мах = q о F (1 + k 1) (3.20)
Тепловой поток, Вт, на вентиляцию общественных зданий
Q′ v мах = q о k 1 k 2 F (3.21)
где q о - укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м 2 общей площади (табл. 3.3); F - общая площадь жилых зданий, м 2 ; k 1 и k 2 - коэффициенты теплового потока на отопление и вентиляцию общественных зданий (k 1 = 0,25; k 2 = 0,4 (до 1985 г.), k 2 = 0,6 (после 1985 г.)).
Фактическая (установочная) тепловая мощность систем отопления с учетом бесполезных потерь теплоты (теплопередача через стенки теплопроводов, проложенных в неотапливаемых помещениях, размещение отопительных приборов и труб у наружных ограждений)
Q′ с. о = (1…1,15)Q с. о (3.22)
Теплозатраты на вентиляцию жилых зданий, без приточной вентиляций, не превышают 5...10% теплозатрат на отопление и учитываются в значении удельной тепловой характеристики здания q уд .
Контрольные вопросы. 1. Какими исходными данными необходимо располагать для определения теплопотерь помещением? 2. По какой формуле рассчитываются теплопотери помещениями? 3. В чем особенность расчета теплопотерь через полы и подземные части стен? 4. Что понимают под добавочными теплопотерями и как они учитываются? 5. Что такое инфильтрация воздуха? 6. Какие могут быть теплопоступления в помещения и как они учитываются в тепловом балансе помещения? 7. Запишите выражение для определения тепловой мощности системы отопления. 8. В чем смысл удельной тепловой характеристики здания и как она определяется? 9. Для чего используется удельная тепловая характеристика здания? 10. Как влияют объемно-планировочные решения зданий на микроклимат и тепловой баланс помещений?11. Как определяется установочная мощность системы отопления здания?