Тепловий баланс будівлі і розрахунок потужності радіаторів опалення
Отже, виходячи з попередніх статей стало ясно, що комфортні параметри внутрішнього повітря в приміщеннях в зимовий період залежать безпосередньо від того чи відповідає потужність системи опалення будівлі кількості втрат тепла. В усталеному режимі будівлі все тепловтрати повинні бути рівні потужності системи опалення. Це і називається тепловим балансом будівлі.
Тепловий баланс будівлі
Якщо в приміщенні є багато джерел виділення тепла (тепловиділення від великої кількості людей, від сонячної радіації чи інших процесів, що супроводжуються виділенням тепла), то дані показники також повинні бути враховані в тепловому балансі будівлі.
Але, як правило, в умовах континентального клімату для житлових будівель цими показниками нехтують, встановлюючи системи автоматики на системи опалення будівлі або термостатичні вентиля на прилади опалення. Цими заходами можна підтримувати постійну температуру в приміщеннях незалежно від коливань температури зовнішнього повітря або внутрішніх теплових збурень. У виробничих або адміністративних будівлях такі теплопоступления зазвичай компенсуються системами вентиляції.
Підсумковий тепловий баланс будівлі визначається наступним чином:
Тепловий баланс будівлі визначається за максимальним значенням втрат тепла в зимовий період року при мінімальних розрахункових температурах зовнішнього повітря, вологості і швидкості вітру для конкретного регіону будівництва. Всі розрахункові параметри регламентуються в нормативній документації, а, зокрема, в СНиП 23-01-99 «Будівельна кліматологія».
Для розглянутого прикладу тепловтрати будівлі, а саме навантаження на систему опалення, можуть значно відрізнятися по кожному приміщенню, тому використання питомих показників, розрахованих раніше носить чисто інформаційний характер. На практиці слід виконати точний теплотехнічний розрахунок.
Отже, тепловий баланс для приміщення площею 8,12 м? виглядає наступним чином:
Розрахунок і підбір радіаторів опалення.
Радіатори або конвектори є головними елементами опалювальної системи, так як їх основною функцією є передача тепла від теплоносія повітрю в приміщенні або поверхонь кімнати. Потужність радіаторів при цьому повинна чітко відповідати теплових втрат по приміщеннях. З попередніх розділів циклу статей видно, що укрупнено потужність радіаторів можна визначити за питомими показниками по площі чи обсягу кімнати.
Так, для опалення приміщення в 20 м? з одним вікном потрібно в середньому встановити прилад опалення потужністю 2 кВт, а якщо врахувати невеликий запас на поверхню в розмірі 10-15%, то потужність радіатора складе 2,2 кВт орієнтовно. Цей метод підбору радіаторів є досить грубим, оскільки не враховує багато важливих особливостей і будівельних характеристик будівлі. Більш точним є підбір радіаторів на підставі теплотехнічного розрахунку житлового будинку, який виконується спеціалізованими проектними організаціями.
Основним параметром для підбору типорозміру приладу опалення є його теплова потужність. А у випадку з секційними алюмінієвими або біметалічними радіаторами вказується потужність однієї секції. Найбільш часто використовуваними в системах опалення радіаторами є прилади з міжосьовим відстанню 350 або 500 мм, вибір яких ґрунтується насамперед на конструкції вікна і позначці підвіконня щодо фінішного підлогового покриття.
Потужність 1 секції
радіатора
по паспорту, Вт
Площа кімнати, м2
У технічному паспорті на прилади опалення виробники вказують теплову потужність стосовно до будь-яких температурних умов. Стандартними є параметри теплоносія 90-70 ° C, в разі низькотемпературного опалення теплову потужність слід коригувати відповідно до коефіцієнтів, зазначених у технічній документації.
У цьому випадку потужність приладів опалення визначається наступним чином:
T є середньою величиною між температурою виходу та повернення теплоносія і визначається за формулою:
Паспортними даними є потужність радіатора Q і температурний напір, певні в стандартних умовах. Твір коефіцієнтів k * A є величиною постійною і визначається в першу чергу для стандартних умов, а потім можна підставити в формулу для визначення фактичної потужності радіатора, який буде працювати в системі опалення з параметрами, що відрізняються від прийнятих.
Для каркасного будинку, що розглядається як приклад з товщиною ізоляції 150 мм, підбір радіатора для приміщення площею 8,12 м2 буде виглядати наступним чином.
Раніше ми визначили, що питомі тепловтрати для кутового приміщення з урахуванням інфільтрації 125 Вт / м2, значить, потужність радіатора повинна становити не менше 1 015 Вт, а з запасом в 15% 1 167 Вт.
Для установки доступний радіатор потужністю 1,4 кВт при параметрах теплоносія 90/70 градусів, що відповідає температурному напору? T = 60 градусів. Планована система опалення буде працювати на параметрах води 80/60 градусів (? T = 50) Отже, щоб упевнитися в тому, що радіатор зможе повністю перекрити тепловтрати приміщення необхідно визначити його фактичну потужність.
Для цього, визначивши значення k * A = -1400 / 60 = 23,3 Вт / град, визначаємо фактичну потужність Qфакт = 23,3 * 50 = тисячі сто шістьдесят сім Вт, що повністю задовольняє необхідної теплової потужності приладу опалення, який повинен бути встановлений в даному приміщенні .
Вплив способів підключення і місця установки на тепловіддачу радіаторів
При розрахунку фактичної потужності радіаторів слід знати, що тепловіддача приладів також залежить і від способу розміщення. Фактична потужність, отримана в результаті розрахунків, показує яка кількість тепла радіатор віддасть при розрахункових параметрах теплоносія, грамотної схемою підключення, збалансованій системі опалення, а також при установці відкрито на стіні або під вікном без використання декоративних екранів.
Як правило, віконні прорізи є будівельними елементами з максимальними втратами тепла незалежно від кількості камер та інших енергоефективних показників. Тому радіатори опалення прийнято розміщувати в просторі під вікном. В такому випадку радіатор, нагріваючи повітря в зоні установки, створює якусь душірующего завісу уздовж вікна, спрямовану вгору приміщення і дозволяє відсікати потік холодного повітря. При змішуванні холодного повітря з теплими потоками від радіатора виникають конвективні потоки в приміщенні, які дозволяють збільшити швидкість прогрівання.
Ще однією вимогою збільшити ефективність обігріву кімнати є підбір габариту радіатора щодо ширини віконного отвору. Довжину радіатора рекомендується підбирати не менше половини ширини віконного отвору. В іншому випадку буде велика ймовірність утворення холодних зон в безпосередній близькості до вікна і буде помітно знижена конвективна складова обігріву приміщення.
Якщо в будинку є велика кількість кутових кімнат, то слід розміщувати таку кількість приладів опалення, дорівнює кількості зовнішніх огороджувальних конструкцій.
Наприклад, для приміщення 1-го поверху розглянутого як приклад житлового будинку площею 8, 12 м2 слід передбачати по 2 радіатора. Один розташовується під віконними конструкціями, другий або у протилежної вікна чи у глухої стіни, але в максимальному наближенні до кута приміщення. Таким чином, буде дотриманий максимально рівномірний прогрів всіх кімнат.
Якщо система опалення будинку проектується по вертикальній схемі, то прокладку стояків для підводки до радіаторів кутових кімнат слід проводити безпосередньо в кутових стиках стін. Це дозволить додатково прогрівати зовнішні будівельні конструкції і запобігти відсиріванню і псування оздоблювальних матеріалів в кутах.
У разі установки радіаторів під вікнами з використанням додаткових декоративних елементів (екранів, широких підвіконь) або установки в нішах для розрахунку фактичної потужності опалювальних приладів необхідно користуватися наступними поправочними коефіцієнтами:
- Вузький підвіконня не перекриває радіатор по глибині, але лицьова панель приладу опалення закрита декоративним екраном (відстань між стіною і екраном не менше 250 мм) - Ккорр = 0,9.
- Широкий підвіконня повністю перекриває глибину радіатора, декоративний екран закриває лицьову панель (відстань між стіною і екраном не менше 250 мм), але в верхній частині залишена щілину, що дорівнює 100 мм по вертикалі - Ккорр = 1,12.
- Широкий підвіконня повністю перекриває радіатор по глибині, додаткові декоративні конструкції відсутні - Ккорр = 1,05.
З розглянутих вище варіантів установки приладів опалення видно, що для того щоб рівень конвекції ні знижений слід залишати повітряні зазори з усіх боків приладів опалення. Мінімальними відстанями від фінішного рівня підлогового покриття і від підвіконня до приладу опалення повинно становити не менше 100 мм, а зазор між стіною і задньою поверхнею радіатора не менше 30 мм.
Способи підключення приладів опалення і варіанти підведення трубопроводу, що подає також впливають на кінцеву потужність і тепловіддачу радіатора.
Розрізняють одностороннє підключення радіаторів до систем опалення і різнобічний, коли трубопроводи підводять до приладу з протилежних сторін. Односторонній спосіб є найбільш економічним і зручним з точки зору подальшої експлуатації приладів опалення. Підключення радіаторів з різних сторін трохи збільшує їх тепловіддачу, але на практиці цей метод застосовують при установці опалювальних приладів більше 15-ти секцій або при підключенні декількох радіаторів в зв'язці.
Знімання тепла від радіаторів залежить також і від точки підведення трубопроводу, що подає. При підключенні за схемою «зверху-вниз», коли гаряча вода підводиться до верхнього патрубка, а обратка до нижнього, теплопередача від радіатора збільшується. При підключенні «знизу-вгору» тепловий потік знижується, при цьому прогрів радіаторів здійснюється нерівномірно, а типорозмір приладів повинен бути значно збільшений для досягнення розрахункової потужності.