Расчет теплового потока и расхода теплоносителя в системе водяного отопления

Система отопления предназначена для создания в помещениях здания в холодный период года температурной обстановки, комфортной для человека и отвечающей гигиеническим и технологическим требованиям.

Температурная обстановка в помещении зависит от тепловой мощности системы отопления, а также от расположения обогревающих устройств, теплозащитных свойств наружных ограждений, интенсивности других источников поступления и потерь теплоты.

В жилых зданиях при определении тепловой мощности системы отопления учитывают теплопотери через ограждающие конструкции, больший из расходов тепла на нагревание наружного воздуха, поступающего в помещение вследствие инфильтрации или для компенсации нормативного воздухообмена, а также бытовые теплопоступления в размере, регламентируемом СНБ 4.02.01–03.

Расчетная тепловая мощность системы отопления жилого дома Qот определяется суммой потерь теплоты отапливаемых помещений по формуле:

(1)

где Q4 – расчетные суммарные потери теплоты отапливаемого помещения, Вт, определяемые по формуле

(2)

где ∑ Qосн – сумма основных потерь теплоты (с учетом добавочных) через ограждающие конструкции здания (наружные стены, окна, балконные двери, полы, перекрытие и крышу, наружные двери), Вт;

Qи – сумма добавочных потерь теплоты на инфильтрацию, Вт;

Qб – сумма бытовых тепловыделений, поступающих в помещения, Вт;

η1 – коэффициент, принимаемый по табл. 1 в зависимости от способа регулирования системы отопления.

Таблица 1. Значение коэффициента η1

Система отопления и способ регулирования η1
1. Электроотопление с индивидуальным регулированием 0,85
2. Водяное отопление с индивидуальными автоматическими терморегуляторами у отопительных приборов 0,80
3. Водяное отопление с местным регулированием по температуре внутреннего воздуха помещения-представителя 0,60
4. Водяное отопление с местной системой регулирования по температуре наружного воздуха («следящая система регулирования») 0,40
5. Водяное отопление без регулирования, печное отопление 0,20

Расчетный тепловой поток отопительных приборов отапливаемого помещения (Q1, Вт) следует определять по формуле:

(3)

где Q4 – то же, что в формуле (1);

Q3 – часть расчетных потерь теплоты, возмещаемых поступлением теплоты от трубопроводов, проходящих в отапливаемом помещении, Вт;

β1 – коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетных значений, принимаемый по табл. 2;

β2 – коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами, расположенными у наружных ограждений, принимаемый по табл. 3.

Таблица 2. Значение коэффициента β1

Шаг номенклатурного ряда отопительных приборов, Вт β1
120 1,02
150 1,03
180 1,04
210 1,06
240 1,08
300 1,13

Для отопительных приборов помещения с номинальным тепловым потоком более 2 300 Вт следует принимать вместо коэффициента β1 коэффициент β1′ , определяемый по формуле

(4)

Шаг номенклатурного ряда отопительного прибора следует определять как произведение номинальной плотности теплового потока на площадь поверхности нагрева секции или панели.

Таблица 3. Значение коэффициента β2

Отопительный прибор β2 при установке прибора
у наружной стены,

в том числе под световым проемом

у остекления светового проема
Радиатор:

чугунный секционный

1,02 1,07
стальной панельный 1,04 1,10

Значение расчетного теплового потока отопительного прибора Q1 является основной исходной величиной для дальнейшего теплового расчета и подбора требуемого отопительного прибора.

Если значениями β1 и β2 можно предварительно задаться для большинства проектируемых типов систем водяного отопления, то значение Q3 зависит от ряда конструктивных и геометрических параметров проектируемой системы отопления (рис. 1).

Схема распределения тепловых потоков в отапливаемом помещении

Рис. 1. Схема распределения тепловых потоков в отапливаемом помещении

Однако из практики проектирования следует отметить, что при скрытой прокладке теплопроводов насосной системы отопления (в штрабах, в полу) можно принять Q3 = 0, а при открытой прокладке величина Q3 = (0,10…0,15) Q4, что позволяет задаться Q3 = 0,15 Q4, исключая, таким образом, вероятность необоснованного завышения расчетной тепловой нагрузки участка теплопровода.

Расход теплоносителя в системе, ветви или стояке системы отопления (G, кг/ч) следует определять по формуле:

(5)

где Qуч – расчетный тепловой поток, обеспечиваемый теплоносителем системы, ветви, стояка или расчетного участка, Вт;

с – удельная теплоемкость воды, равная 4,2 кДж/(кг · °С);

Δt – разность температур теплоносителя на входе и выходе из системы, ветви или стояка, °С.