Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Расчет тепла на отопление: Неперехваченное исключение

Содержание

Расчет отопления в многоквартирном доме с 01 января 2019 года

Порядок расчета размера платы за отопление, который будет рассматриваться в данной статье, действует с 1 января 2019 года и является актуальным в 2020 и 2021 годах.

Особенностью действующих формул расчета можно назвать то, что в методиках расчета размера платы за отопление учитываются показания индивидуальных приборов учета тепловой энергии, не зависимо от того, сколько помещений в многоквартирном доме ими оборудовано (предыдущие методики расчета такую возможность исключали).

Кроме того, для помещений, в которых отсутствуют приборы отопления (радиаторы, батареи), или которые имеют собственные (индивидуальные) источники тепловой энергии, также появилась возможность производить оплату, учитывая то обстоятельство, что они по факту не потребляют поставляемую в многоквартирный дом тепловую энергию конкретно в своих помещениях.

При выборе той или иной формулы расчета размера платы за отопление необходимо учитывать следующее:

1. В течение какого периода происходит оплата за отопление в конкретном регионе РФ: в течение отопительного периода или в течение календарного года, то есть 12 месяцев.

2. Наличие либо отсутствие общедомового (коллективного) прибора учета тепловой энергии на многоквартирном доме.

3. Способ оборудования жилых помещений (квартир) и нежилых помещений (если они есть в доме) индивидуальными приборами учета на тепловую энергию (отопление) — наличие или их отсутствие.

4. Способ подачи тепловой энергии в многоквартирный дом, то есть в готовом виде по централизованным сетям или тепловая энергия производится с использованием оборудования, входящего в состав общего имущества многоквартирного дома — наличие или отсутствие централизованного теплоснабжения в доме.

Для удобства выбора той или иной формулы расчета мы разделили их на следующие категории: выберите нужные параметры и ознакомьтесь с порядком и примерами расчета платы за отопление.

Обратите внимание, что в статье будут использоваться следующие обозначения и понятия:

ИПУ — индивидуальный прибор учета;

ОДПУ — общедомовой (коллективный) прибор учета, установленный на многоквартирном доме;

Жилое помещение в многоквартирном доме — квартира;

Нежилое помещение в многоквартирном доме — это различные магазины, офисы, машино-места, подземные гаражи и автостоянки и так далее, расположенные в многоквартирном доме.

Методики и примеры расчета, представленные ниже, дают пояснение о порядке расчета размера платы за отопление для жилых помещений (квартир), расположенных в многоквартирных домах, имеющих

централизованные системы для подачи тепловой энергии — централизованную систему теплоснабжения.

Варианты расчета размера платы за отопление:

Расчет №1 Размер платы за отопление в жилом помещении (квартире), в многоквартирном доме не установлен ОДПУ тепловой энергии, оплата за отопление осуществляется в течение отопительного периода (формула 2(3)). Ознакомиться с порядком и примером расчета →

Расчет №2 Размер платы за отопление в жилом помещении (квартире), ОДПУ в многоквартирном доме не установлен ОДПУ тепловой энергии, оплата за отопление осуществляется в течение календарного года (12 месяцев) (формула 2(4)). Ознакомиться с порядком и примером расчета →

Расчет №3 Размер платы за отопление в жилом помещении (квартире), в многоквартирном доме

установлен ОДПУ, индивидуальные приборы учета тепловой энергии отсутствуют во всех жилых и нежилых помещениях, оплата за отопление осуществляется в течение отопительного периода (формула 3). Ознакомиться с порядком и примером расчета →

Расчет №3-1 Размер платы за отопление в жилом помещении (квартире), в многоквартирном доме установлен ОДПУ, индивидуальные приборы учета тепловой энергии отсутствуют во всех жилых и нежилых помещениях, оплата за отопление осуществляется равномерно в течение календарного года (12 месяцев) (формула 3). Ознакомиться с порядком и примером расчета →

Расчет №4 Размер платы за отопление в жилом помещении (квартире), в многоквартирном доме установлен ОДПУ, индивидуальные приборы учета установлены не во всех помещениях многоквартирного дома

, оплата за отопление осуществляется в течение отопительного периода (формула 3(1)). Ознакомиться с порядком и примером расчета →

Расчет №4-1Размер платы за отопление в жилом помещении (квартире), в многоквартирном доме установлен ОДПУ, индивидуальные приборы учета установлены не во всех помещениях многоквартирного дома, оплата за отопление осуществляется в течение календарного года (12 месяцев) (формула 3(1)). Ознакомиться с порядком и примером расчета →

Расчет №5 Размер платы за отопление в жилом помещении (квартире), в многоквартирном доме установлен ОДПУ, индивидуальные приборы учета установлены всех жилых и нежилых помещениях

многоквартирного дома (формула 3(3)). Ознакомиться с порядком и примером расчета →

Читайте также:

Тепловой расчет отопление — Система отопления

Эти узлы системы неоспоримо важны. Посему соответствие всех частей монтажа нужно осуществлять обдуманно. На этой вкладке ресурса мы постараемся найти и выбрать для дачи необходимые части отопления. Система обогревания насчитывает, батареи, развоздушки, увеличивающие давление насосы, крепежи, трубы, коллекторы терморегуляторы, бак для расширения котел, систему соединения. Конструкция обогрева коттеджа включает различные части.

Содержание

Как рассчитать тепловую нагрузку

Спросите у любого специалиста, как правильно организовать систему отопления в здании. При этом не важно — жилой это объект или промышленный. И профессионал ответит, что главное — это точно составить расчеты и грамотно выполнить проектирование. Речь, в частности, идет о расчете тепловой нагрузки на отопление. От этого показателя зависит объем потребления тепловой энергии, а значит, и топлива. То есть экономические показатели стоят рядом с техническими характеристиками.

Выполнение точных расчетов позволяет получить не только полный список необходимой для проведения монтажных работ документации, но и подобрать нужное оборудование, дополнительные узлы и материалы.

Тепловые нагрузки — определение и характеристики

Что обычно подразумевают под термином «тепловая нагрузка на отопление»? Это количество теплоты, которое отдают все приборы отопления, установленные в здании. Чтобы избежать лишних трат на производство работ, а также покупку ненужных приборов и материалов, и необходим предварительный расчет. С его помощью можно отрегулировать правила установки и распределения теплоты по всем помещениям, причем сделать это можно экономично и равномерно.

Но и это еще не все. Очень часто специалисты проводят расчеты, полагаясь на точные показатели. Они касаются размеров дома и нюансов строительства, где учитывается разнообразие элементов здания и их соответствие требованиям теплоизоляции и прочего. Именно точные показатели дают возможность правильно сделать расчеты и, соответственно, получить максимально приближенные к идеалу варианты распределения тепловой энергии по помещениям.

Но нередко случаются ошибки в расчетах, что приводит к неэффективной работе отопления в целом. Подчас приходится переделывать в ходе эксплуатации не только схемы, но и участки системы, что приводит к дополнительным расходам.

Какие же параметры влияют на расчет тепловой нагрузки в целом? Здесь необходимо разделить нагрузку на несколько позиций, куда входят:

  • Система центрального отопления .
  • Система теплый пол, если таковой установлен в доме.
  • Система вентиляции — как принудительной, так и естественной.
  • Горячее водоснабжение здания.
  • Ответвления на дополнительные бытовые нужды. К примеру, на сауну или баню, на бассейн или душ.

Основные характеристики

Профессионалы не упускают из виду ни одну мелочь, которая может повлиять на правильность расчета. Отсюда и достаточно больший список характеристик системы отопления, которые следует принимать во внимание. Вот только некоторые из них:

  1. Назначение объекта недвижимости или его тип. Это может быть жилое здание или промышленное. У поставщиков тепловой энергии есть нормы, которые распределяются по типу зданий. Именно они часто становятся основополагающими при проведении расчетов.
  2. Архитектурная часть здания. Сюда можно включить ограждающие элементы (стены, кровля, перекрытия, полы), их габаритные размеры, толщину. Обязательно учитываются всевозможные проемы — балконы, окна, двери и прочее. Очень важно принять во внимание наличие подвалов и чердаков.
  3. Температурный режим для каждого помещения в отдельности. Это очень важно, потому что общие требования к температуре в доме не дают точной картины распределения тепла.
  4. Назначение помещений. В основном это относится к производственным цехам, в которых необходимо более строгое соблюдение температурного режима.
  5. Наличие специальных помещений. К примеру, в жилых частных домах это могут быть бани или сауны.
  6. Степень технического оснащения. Учитывается наличие системы вентиляции и кондиционирования, горячего водоснабжения, тип используемого отопления.
  7. Количество точек, через которые проводится отбор горячей воды. И чем больше таких точек, тем большей тепловой нагрузке подвергается система отопления.
  8. Количество находящихся на объекте людей. От этого показателя зависят такие критерии, как влажность внутри помещений и температура.
  9. Дополнительные показатели. В жилых помещениях можно выделить количество санузлов, отдельных комнат, балконов. В промышленных зданиях — количество смен работающих, число дней в году, когда работает сам цех в технологической цепочке.

Что включают в расчет нагрузок

Схема отопления

Расчет тепловых нагрузок на отопление проводят еще на стадии проектирования здания. Но при этом обязательно учитывают нормы и требования различных стандартов.

К примеру, теплопотери ограждающих элементов здания. Причем в расчет берутся все помещения в отдельности. Далее, это мощность, которая необходима для нагрева теплоносителя. Приплюсуем сюда количество тепловой энергии, требующейся для нагрева приточной вентиляции. Без этого расчет будет не очень точным. Прибавим также энергию, которая затрачивается на обогрев воды для бани или бассейна. Специалисты обязательно принимают во внимание и дальнейшее развитие теплосистемы. Вдруг через несколько лет вам вздумается устроить в собственном частном доме турецкий хамам. Поэтому необходимо прибавить к нагрузкам несколько процентов — обычно до 10%.

Рекомендация! Рассчитывать тепловые нагрузки с «запасом» необходимо для загородных домов. Именно запас позволит в будущем избежать дополнительных финансовых затрат, которые часто определяются суммами в несколько нулей.

Особенности расчета тепловой нагрузки

Параметры воздуха, а точнее, его температура берутся из ГОСТов и СНиПов. Здесь же подбираются коэффициенты теплопередачи. Кстати, паспортные данные всех видов оборудования (котлы, радиаторы отопления и прочее) берутся в расчет обязательно.

Что обычно включают в традиционный расчет нагрузки тепла?

Если все эти расчеты соизмерить и сопоставить с площадью теплоотдачи системы в целом, то получится достаточно точный показатель эффективности обогрева дома. Но придется учитывать и небольшие отклонения. К примеру, снижение потребления тепла в ночное время. Для промышленных объектов также придется учитывать выходные и праздничные дни.

Методы определения тепловых нагрузок

Проектирование теплого пола

В настоящее время специалисты пользуются тремя основными способами расчета тепловых нагрузок:

  1. Расчет основных теплопотерь, где учитываются только укрупненные показатели.
  2. Учитываются показатели, основанные на параметрах ограждающих конструкций. Сюда обычно добавляются потери на нагрев внутреннего воздуха.
  3. Производится расчет всех систем, которые входят в отопительные сети. Это и отопление, и вентиляция.

Есть еще один вариант, который называется укрупненным расчетом. Его обычно применяют в том случае, когда отсутствуют какие-либо основные показатели и параметры здания, необходимые для стандартного расчета. То есть фактические характеристики могут отличаться от проектных.

Для этого специалисты используют очень простую формулу:

Q max от.=α x V x q0 x (tв-tн.р.) x 10 -6

α — это поправочный коэффициент, зависящий от региона строительства (табличная величина)

V — объем здания по наружным плоскостям

q0 — характеристика отопительной системы по удельному показателю, обычно определяется по самым холодным дням в году

Виды тепловых нагрузок

Тепловые нагрузки, которые используются в расчетах системы отопления и подборе оборудования, имеют несколько разновидностей. К примеру, сезонные нагрузки, для которых присущи следующие особенности:

  1. Изменение температуры снаружи помещений в течение всего отопительного сезона.
  2. Метеорологические особенности региона, где построен дом.
  3. Скачки нагрузки на систему отопления в течение суток. Этот показатель обычно проходит по категории «незначительные нагрузки», потому что ограждающие элементы предотвращают большое давление на отопление в целом.
  4. Все, что касается тепловой энергии, связанной с системой вентиляции здания.
  5. Тепловые нагрузки, которые определяются в течение всего года. Например, потребление горячей воды в летней сезон снижается всего лишь на 30-40%, если сравнивать его с зимним временем года.
  6. Сухое тепло. Эта особенность присуща именно отечественным отопительным системам, где учитывается достаточно большой ряд показателей. К примеру, количество оконных и дверных проемов, количество проживающих или находящихся постоянно в доме людей, вентиляция, воздухообмен через всевозможные щели и зазоры. Для определения этой величины используют сухой термометр.
  7. Скрытая тепловая энергия. Существует и такой термин, который определяется испарениями, конденсацией и так далее. Для определения показателя используют влажный термометр.

Регуляторы тепловых нагрузок

Программируемый контроллер, диапазон температур — 5-50 C

Современные отопительные агрегаты и приборы обеспечиваются комплектом разных регуляторов, с помощью которых можно изменять тепловые нагрузки, чтобы тем самым избежать провалов и скачков тепловой энергии в системе. Практика показала, что с помощью регуляторов можно не только снизить нагрузки, но и привести систему отопления к рациональному использованию топлива. А это уже чисто экономическая сторона вопроса. Особенно это относится к промышленным объектам, где за перерасход топлива приходится выплачивать достаточно большие штрафы.

Если же вы не уверены в правильности своих расчетов, то воспользуйтесь услугами специалистов.

Давайте рассмотрим еще пару формул, которые касаются разных систем. К примеру, системы вентиляции и горячего водоснабжения. Здесь вам потребуются две формулы:

Qв.=qв.V(tн.-tв.) — это касается вентиляции.

tн. и tв — температура воздуха снаружи и внутри

qв. — удельный показатель

V — внешний объем здания

Qгвс.=0,042rв(tг.-tх.)Пgср — для горячего водоснабжения, где

tг.-tх — температура горячей и холодной воды

r — плотность воды

в — отношение максимальной нагрузки к средней, которая определяется ГОСТами

П — количество потребителей

Gср — средний показатель расхода горячей воды

Комплексный расчет

В комплексе с расчетными вопросами обязательно проводят исследования теплотехнического порядка. Для этого применяют различные приборы, которые выдают точные показатели для расчетов. К примеру, для этого обследуют оконные и дверные проемы, перекрытия, стены и так далее.

Именно такое обследование помогает определить нюансы и факторы, которые могут оказать существенное влияние на теплопотери. К примеру, тепловизорная диагностика точно покажет температурный перепад при прохождении определенного количества тепловой энергии через 1 квадратный метр ограждающей конструкции.

Так что практические измерения незаменимы при проведении расчетов. Особенно это касается узких мест в конструкции здания. В этом плане теория не сможет точно показать, где и что не так. А практика укажет, где необходимо применить разные методы защиты от теплопотерь. Да и сами расчеты в этом плане становятся точнее.

Заключение по теме

Расчетная тепловая нагрузка — очень важный показатель, получаемый в процессе проектирования системы отопления дома. Если подойти к делу с умом и провести все необходимые расчеты грамотно, то можно гарантировать, что отопительная система будет работать отлично. И при этом можно будет сэкономить на перегревах и прочих затратах, которых можно просто избежать.

Источник: http://gidotopleniya.ru/montazh-otopleniya/raschet/raschet-teplovoj-nagruzki-na-otoplenie-kak-vypolnit-3563

Расчет тепловых потерь является одним из самых важных документов, благодаря которому человек с легкостью может определить как суточное, так и годовое потребление тепла для какого-либо сооружения.

При расчете тепловой энергии необходимо учитывать достаточно много факторов.

Схема вентиляционной системы отопления.

Во-первых, необходимо принимать во внимание тип сооружения — будь то частный дом, одноэтажное или, наоборот, многоэтажное сооружение или другой вид здания. Во-вторых, для проведения необходимых расчетов, необходимо учитывать еще и количество проживающих (работающих) в этом здании людей. Разумеется, что наряду с типом здания необходимо принимать во внимание еще и такие факторы, как его функциональное предназначение, а также конструкции крыши, стен и полов этого сооружения. Помимо этого учитываются габариты крыш, полов, стен и т.д. И последним фактором, на который необходимо обращать внимание, является температурный режим каждого отдельно взятого помещения в сооружении, где будет производиться расчет тепловой энергии, при этом расчеты никак не зависят от того, что будет потреблять котел в качестве топлива. Использование котла на газе, количество потребления топлива — все эти факторы имеют свое значение.

Если расчеты произвести верно, можно будет с легкостью определить мощность, которую должен иметь котел (его потребление материалов), подобрать необходимое оборудование и получить ТУ.

Расчеты энергии

В первом случае перед тем, как приобрести котел того или иного вида, необходимо произвести определенный тепловой расчет, исходя из которого можно будет подобрать котел. который будет работать наиболее эффективно, и вы сможете получить бесперебойное горячее водоснабжение и хороший обогрев всего сооружения целиком. Мощность будущей отопительной системы определяется достаточно легко. Она представляет собой сумму тепловых затрат на обогрев всего помещения и на другие нужды подобного рода.

Схема организации системы отопления двухэтажного частного дома.

Далеко не каждый котел сможет подойти, а это значит, что необходимо приобретать котел именно такой мощности, который будет работать даже при самых максимальных нагрузках, и при этом срок эксплуатации подобного оборудования не сократится. Для того чтобы добиться необходимых результатов при выборе, необходимо обращать пристальное внимание на этот аспект. Примерно то же касается и выбора оптимального оборудования для отопления помещения в целом. Правильный расчет тепловой энергии не только позволит приобрести те приборы отопления, которые прослужат долго, но и даст возможность немного сэкономить на покупке, а значит, затраты на отопление помещения тоже могут снизиться.

Что касается получения ТУ и согласования на газификацию объекта, то расчет энергии в данном случае является основополагающим фактором. Подобного рода разрешения необходимо получать тогда, когда в качестве топлива предполагается использование природного газа под котел. Чтобы получить документацию такого рода, нужно предоставить показатели годового расхода топлива и сумму мощности отопительных источников (Гкал/час). Разумеется, что получить такую информацию можно только исходя из проведенного расчета тепловой энергии, а затем можно будет приобрести отопительный прибор, который помимо всего прочего сведет к минимуму затраты на отопление. Использование природного газа в качестве топлива под котел сегодня является одним из наиболее популярных способов на отопление помещения.

Первая и вторая формулы для расчета

Схема однотрубной системы отопления.

Основная формула, которую используют для расчета: Qгв=Gгв×(tгв — tхв)/1000= … Гкал, где Qгв является количеством тепловой энергии, Gгв — расход горячей воды, tгв — температура горячей воды, tхв — температура холодной воды (не учитывается количество затрат газа на отопление). Все температуры рассчитываются в данном случае в градусах Цельсия. Может быть использована формула Qт (кВт/час)=V×DT×K/860 (не учитывается количество затрат газа), где Qт — тепловая нагрузка на помещение, К — коэффициент расхода тепла всего сооружения, V — объем помещения, а DT — разница между температурами внутри сооружения и снаружи. Благодаря этим формулам количество расхода газа на отопление сможет определить каждый самостоятельно.

Коэффициент расхода тепла напрямую зависит от типа конструкции отапливаемого сооружения, а также от изоляции. Чтобы упростить расчеты, можно использовать следующие значения: К=0,6-0,9, если в помещении имеется сравнительно небольшое количество окон, устройство которых состоит из сдвоенных рам, стены с изоляцией, крыша из хорошего материала и др. Этот коэффициент отображает наивысшую степень теплоизоляции помещения. К=1-1,9 — в том случае, если сооружение, для которого производится расчет, имеет среднюю степень теплоизоляции, то есть небольшое количество окон, стены состоят из двойной кирпичной кладки и т.д. К=2-2,9 — используется, когда уровень теплоизоляции помещения низкий — конструкция состоит не из вышеперечисленных материалов, а из других, из-за чего количество расхода тепла увеличивается. Последний уровень коэффициента — от 3 до 4 — используется, если теплоизоляция полностью отсутствует либо очень плохая.

Расчет тепла снаружи и внутри дома необходимо в этом случае производить исходя из степени комфорта, которую можно будет получить, подключив необходимую тепловую установку. Для определения коэффициента разницы между температурами принято использовать значения, которые определены СНиП 2. 04.05-91, а именно: +18 градусов Цельсия должно быть в общественных помещениях и в различных производственных помещениях, +12 градусов должны иметь складские помещения, +5 — гаражи и складские помещения, которым не нужно постоянное обслуживание.

Лучшая формула для расчета

Таблица примеров расчета воды радиаторов в системе отопления.

Источник: http://1poteply.ru/sistemy/raschyot-teplovoj-energii-na-otoplenie.html

Тепловой расчет для приборов отопления

Метод теплового расчета являет собой определение площади поверхности каждого отдельного отопительного прибора, который отдает в помещение тепло. Расчет тепловой энергии на отопление в данном случае учитывает максимальный уровень температуры теплоносителя, который предназначен для тех отопительных элементов, для которых и проводится теплотехнический расчет системы отопления. То есть, в случае если теплоноситель – вода, то берется средняя ее температура в отопительной системе. При этом учитывается расход теплоносителя. Точно также, в случае если теплоносителем является пар, то расчет тепла на отопление использует значение высшей температуры пара при определенном уровне давления в отопительном приборе.

Радиаторы – главный прибор отопления

Методика расчета

Чтобы осуществить расчет теплоэнергии на отопление, необходимо взять показатели теплопотребности отдельного помещения. При этом из данных следует вычесть теплоотдачу теплопровода, который расположен в данном помещении.

Площадь поверхности, отдающей тепло, будет зависеть от нескольких факторов – прежде всего, от типа используемого прибора, от принципа соединения его с трубами и от того, как именно он располагается в помещении. При этом следует отметить, что все эти параметры влияют также на плотность потока тепла, исходящего от прибора.

Теплооотдача приборов отопления

Расчет отопительных приборов системы отопления – теплоотдачу отопительного прибора Q можно определить по следующей формуле:

Однако воспользоваться ею можно только в том случае, если известен показатель поверхностной плотности теплового прибора qпр (Вт/м 2 ).

Отсюда же можно вычислить и расчетную площадь Ар. При этом важно понимать, что расчетная площадь любого отопительного прибора не зависит от типа теплоносителя.

в которой  Qnp – уровень требуемой для определенного помещения теплоотдачи прибора.

Тепловой расчет отопления учитывает, что для определения теплоотдачи прибора для определенного помещения используется формула:

при этом показатель Qп – это теплопотребность комнаты, Qтр – суммарная теплоотдача всех элементов отопительной системы, расположенной в комнате. Расчет тепловой нагрузки на отопление подразумевает, что сюда относится не только радиатор, но и трубы, которые к нему подведены, и транзитный теплопровод (если есть). В данной формуле µтр – коэффициент поправки, который предусматривает частичную теплоотдачу системы, рассчитанную на поддержание постоянной температуры в помещении. При этом размер поправки может колебаться в зависимости от того, как именно прокладывались трубы отопительной системы в помещении. В частности – при открытом методе – 0,9; в борозде стены – 0,5; вмурованные в бетонную стену – 1,8.

Источник: http://otoplenie-doma.org/raschet-teplovoj-energii-na-otoplenie.html

Тепловой расчёт системы отопления большинству представляется легким и не требующим особого внимания занятием. Огромное количество людей считают, что те же радиаторы нужно выбирать исходя из только площади помещения: 100 Вт на 1 м.кв. Всё просто. Но это и есть самое большое заблуждение. Нельзя ограничиваться такой формулой. Значение имеет толщина стен, их высота, материал и многое другое. Конечно, нужно выделить час-другой, чтобы получить нужные цифры, но это по силам каждому желающему.

Содержание

Исходные данные для проектирования системы отопления

Чтобы произвести расчет расхода тепла на отопление, нужен, во-первых, проект дома.

План дома позволяет получить практически все исходные данные, которые нужны для определения теплопотерь и нагрузки на отопительную систему

Он должен содержать внутренние и наружные размеры каждого помещения, окон, наружных дверных проёмов. Внутренние двери остаются без внимания, поскольку на тепловые потери они не оказывают никакого влияния.

Во-вторых, понадобятся данные о расположении дома по отношению к сторонам света и районе строительства – климатические условия в каждом регионе свои, и то, что подходит для Сочи, не может быть применено к Анадырю.

В-третьих, собираем информацию о составе и высоте наружных стен и материалах, из которых изготовлены пол (от помещения до земли) и потолок (от комнат и наружу).

После сбора всех данных можно приступать к работе. Расчет тепла на отопление можно выполнить по формулам за один-два часа. Можно, конечно, воспользоваться специальной программой от компании Valtec.

Для расчёта теплопотерь отапливаемых помещений, нагрузки на систему отопления и теплоотдачи от отопительных приборов в программу достаточно внести только исходные данные. Огромное количество функций делают её незаменимым помощником и прораба, и частного застройщика

Она значительно всё упрощает и позволяет получить все данные по тепловым потерям и гидравлическому расчету системы отопления.

Формулы для расчётов и справочные данные

Расчет тепловой нагрузки на отопление предполагает определение тепловых потерь(Тп) и мощности котла (Мк). Последняя рассчитывается по формуле:

  • Мк – тепловая производительность системы отопления, кВт;
  • Тп – тепловые потери дома;
  • 1,2 – коэффициент запаса (составляет 20%).

Двадцатипроцентный коэффициент запаса позволяет учесть возможное падение давления в газопроводе в холодное время года и непредвиденные потери тепла (например, разбитое окно, некачественная теплоизоляция входных дверей или небывалые морозы). Он позволяет застраховаться от ряда неприятностей, а также даёт возможность широкого регулирования режима температур.

Как видно из этой формулы мощность котла напрямую зависит от теплопотерь. Они распределяются по дому не равномерно: на наружные стены приходится порядка 40% от общей величины, на окна – 20%, пол отдаёт 10%, крыша 10%. Оставшиеся 20% улетучиваются через двери, вентиляцию.

Плохо утеплённые стены и пол, холодные чердак, обычное остекление на окнах — всё это приводит к большим потерям тепла, а, следовательно, к увеличению нагрузки на систему отопления. При строительстве дома важно уделить внимание всем элементам, ведь даже непродуманная вентиляция в доме будет выпускать тепло на улицу

Материалы, из которых построен дом, оказывают самое непосредственное влияние на количество потерянного тепла. Поэтому при расчётах нужно проанализировать, из чего состоят и стены, и пол, и всё остальное.

В расчётах, чтобы учесть влияние каждого из этих факторов, используются соответствующие коэффициенты:

  • К1 – тип окон;
  • К2 – изоляция стен;
  • К3 – соотношение площади пола и окон;
  • К4 – минимальная температура на улице;
  • К5 – количество наружных стен дома;
  • К6 – этажность;
  • К7 – высота помещения.

Для окон коэффициент потерь тепла составляет:

  • обычное остекление – 1,27;
  • двухкамерный стеклопакет – 1;
  • трёхкамерный стеклопакет – 0,85.

Естественно, последний вариант сохранит тепло в доме намного лучше, чем два предыдущие.

Правильно выполненная изоляция стен является залогом не только долгой жизни дома, но и комфортной температуры в комнатах.  В зависимости от материала меняется и величина коэффициента:

  • бетонные панели, блоки – 1,25-1,5;
  • брёвна, брус – 1,25;
  • кирпич (1,5 кирпича) – 1,5;
  • кирпич (2,5 кирпича) – 1,1;
  • пенобетон с повышенной теплоизоляцией – 1.

Чем больше площадь окон относительно пола, тем больше тепла теряет дом:

Источник: http://aqua-rmnt.com/otoplenie/raschety/teplovoj-raschet-sistemy-otopleniya.html

Смотрите также:
06 марта 2022 года

Расчет тепловой нагрузки на отопление

]]>

Подборка наиболее важных документов по запросу Расчет тепловой нагрузки на отопление (нормативно–правовые акты, формы, статьи, консультации экспертов и многое другое).

Судебная практика: Расчет тепловой нагрузки на отопление Открыть документ в вашей системе КонсультантПлюс:
Постановление Второго арбитражного апелляционного суда от 19. 11.2021 N 02АП-7458/2021 по делу N А28-13860/2020
Требование: О взыскании задолженности по оплате потребленной тепловой энергии.
Решение: Требование удовлетворено.В данном случае ответчик, опровергая презумпцию, что все принадлежащие ему помещения изначально были отапливаемыми, в нарушение статьи 65 Арбитражного процессуального кодекса Российской Федерации не представил доказательств (в том числе проектной документации на дом), подтверждающих, что часть помещений при постройке МКД конструктивно были спроектированы как неотапливаемые и что циркуляция воздуха в таких помещениях, смежных с отапливаемыми, в том числе при наличии транзитного трубопровода, проходящего через отдельные помещения, не предполагали возможности поддержания в них нормативной температуры. Технические паспорта на многоквартирный дом и помещение закусочной, справка КОГБУ «БТИ», документы о перепланировке помещений ответчика такие обстоятельства в данном конкретном случае не подтверждают; документы об осуществлении перепланировки не содержали расчета тепловых нагрузок и с Компанией не согласовывались.

Статьи, комментарии, ответы на вопросы: Расчет тепловой нагрузки на отопление
Открыть документ в вашей системе КонсультантПлюс:

Статья: Теплоснабжение: понятие, порядок учета, условия поставки
(Подготовлен для системы КонсультантПлюс, 2022)При неисправности ПУ или истечения срока поверки, для расчета берется среднесуточное количество тепловой энергии, теплоносителя, определенное по приборам учета за время штатной работы в отчетный период, приведенное к расчетной температуре наружного воздуха. При нарушении срока передачи данных ПУ — среднесуточное количество за предыдущий расчетный период. Если же такое значение высчитать невозможно, например, из-за отсутствия данных за прошлый период, иной отопительный сезон и т.п., то принимаются во внимание при расчете значения, установленные в договоре теплоснабжения — величина тепловой нагрузки, — количество тепловой энергии, которое может быть произведено и (или) передано по тепловым сетям за единицу времени (п. п. 118, 119, 121 Правил учета, п. 7 ст. 2 Закона о теплоснабжении).

Нормативные акты: Расчет тепловой нагрузки на отопление Федеральный закон от 27.07.2010 N 190-ФЗ
(ред. от 30.12.2021)
«О теплоснабжении»5. Проверка готовности к отопительному периоду теплоснабжающих организаций, теплосетевых организаций осуществляется в целях определения соответствия источников тепловой энергии и тепловых сетей требованиям, установленным правилами оценки готовности к отопительному периоду, наличия соглашения об управлении системой теплоснабжения, готовности указанных организаций к выполнению графика тепловых нагрузок, поддержанию температурного графика, утвержденного схемой теплоснабжения, соблюдению критериев надежности теплоснабжения, установленных техническими регламентами, а источников тепловой энергии также в целях подтверждения наличия нормативных запасов топлива. Теплоснабжающие организации и теплосетевые организации, кроме того, обязаны:

Расчет системы отопления

Владельцу отопительной сети бывает трудно найти вразумительный ответ, как сделать расчет домашнего отопления. Это происходит одновременно из-за большой сложности самого расчета, как такового, и вследствие предельной простоты получения искомых результатов, о чем обычно специалисты не любят распространяться, считая, что и так все понятно.

По большому счету сам процесс расчета нас интересовать не должен. Нам важно как-то получить правильный ответ на имеющиеся вопросы о мощностях, диаметрах, количествах… Какое оборудование применить? Ошибки здесь быть не должно, иначе произойдет двойная или тройная переплата. Как же правильно рассчитать систему отопления частного дома?

Почему большая сложность

Расчет системы отопления с допустимыми погрешностями под силу разве что лицензированной организации. Ряд параметров в бытовых условиях просто не определимы.

  • Сколько энергии теряется из-за обдува ветром? — а когда подрастет дерево рядом?
  • Сколько солнце загоняет энергии в окна? — а сколько будет, если окна не помыть полгода?
  • Сколько тепла уходит с вентиляцией? — а после образования щели под дверью из-за отсутствия замены уплотнителя?
  • Какая реальная влажность пенопласта на чердаке? — а зачем она нужна, после того как его подъедят мыши….

Во всех вопросах показана существующая динамика изменения теплопотерь с течением времени у любого дома. Зачем же тогда точность на сегодня? Но даже на текущий момент, нельзя в бытовых условиях высчитать точно параметры системы отопления исходя из теплопотерь.
Гидравлический расчет тоже сложный.

Как определить теплопотери

Известна некая формула, согласно которой теплопотери напрямую зависят от отапливаемой площади. При высоте потолка до 2,6 метра в самый холодный месяц в «нормальном» доме теряем 1 кВт с 10 м кв. Мощность отопления должна это перекрыть.

Реальные теплопотери частных домов чаще находятся в пределах от 0,5 кВт/10 м кв. до 2,0 кВт/10 м кв. Этот показатель характеризует энергосберегающие качества дома в первую очередь. И меньше зависит от климата, хоть его влияние остается значительным.

Какие удельные теплопотери будут у дома, кВт/10 м кв.?

  • 0,5 – энергосберегающий дом
  • 0,8 – утепленный
  • 1,0 – утепленный «более-менее»
  • 1,3 – слабая теплоизоляция
  • 1,5 – без утепления
  • 2,0 – холодные тонкие материалы, имеются сквозняки.

Общие теплопотери для дома можно узнать умножив приведенное значение на отапливаемую площадь, м. Но это все нас интересует для определения мощности теплогенератора.

Расчет мощности котла

Недопустимо принимать мощность котла исходя из теплопотерь больше чем 100 Вт/м кв. Это значит отапливать (засорять) природу. Теплосберегающий дом (50 вт/м кв.) делается, как правило, по проекту, в котором расчет системы отопопления произведен. Для других домов принимается 1кВт/10 м кв., и не больше.

Если дом не соответствует названию «утепленный», особенно для умеренного и холодного климата, значит он должен быть приведен в такое состояние, после чего уже подбирается отопление по тому же расчету – 100 Вт на метр квадратный.

Расчет мощности котла выполняется по следующей формуле – теплопетери умножить на 1,2,
где 1,2 – резерв мощности, обычно используемый для нагрева бытовой воды.
Для дома 100 м кв. – 12 кВт или чуть больше.

Расчеты показывают, что для не автоматизированного котла резерв может быть и 2,0, тогда топить нужно аккуратно (без закипания), но можно быстрее разогревать дом при наличии и мощного циркуляционного насоса. А если в схеме имеется теплоаккумулятор то и 3,0 – допустимые реалии по теплогенерации. Но не окажутся ли они неподъемными по цене? Об окупаемости оборудования речь уже не идет, только об удобстве пользования…

Послушаем эксперта, он расскажет, как лучше подобрать котел на твердом топливе для дома, и какую мощность принять…

При выборе твердотопливного котла

  • Стоит рассматривать только твердотопливные котлы классической конструкции, как надежные, простые и дешевые и лишенные недостатков бочкообразных устройств под названием «длительного горения» …В обычном твердотопливном котле верхняя загрузочная камера всегда даст немного дыма в помещение. Более предпочтительны котлы с фронтальной камерой загрузки, особенно, если они установлены в жилом доме.
  • Чугунные котлы требуют защиту от холодной обратки, боятся залпового вброса холодной воды, например, при включении электричества. Качественную схему нужно предусмотреть заранее.
  • Защита от холодной обратки также желательна для любого вида котла, чтобы не образовывался агрессивный конденсат на теплообменнике, при его температуре ниже 60 град.
  • Твердотопливный котел желательно брать повышенной мощности, например, двухратной мощности от требуемой. Тогда не нужно будет постоянно стоять у маломощного котла и подбрасывать дрова, чтобы он развил нужную мощность. Процесс при не интенсивном горении будет на порядок комфортнее…
  • Желательно приобретать котел с подачей вторичного воздуха, для дожига СО при неинтенсивном горении. Повышаем КПД и комфортность топки.

Распределение мощности по дому

Генерируемая котлом мощность должна равномерно разойтись по всему дому, не оставить холодных зон. Равномерный прогрев здания будет обеспечен, если мощность установленных радиаторов в каждой комнате будет компенсировать ее теплопотери.

Суммарная мощность всех радиаторов должна быть немного большей чем у котла. В дальнейшем мы будем исходить из следующих расчетов.

Во внутренних комнатах радиаторы не устанавливаются, возможен лишь теплый пол.

Чем длиннее наружные стены комнаты и чем больше в них площадь остекления, тем больше она теряет тепловой энергии. В комнате с одним окном к обычной формуле расчета теплопотерь по площади применяется поправочный коэффициент (приблизительно) 1,2.
С двумя окнами – 1,4, угловая с двумя окнами – 1,6, угловая с двумя окнами и длинными наружными стенами – 1,7, например.

Вычисление мощности и выбор параметров устанавливаемых радиаторов

Производители радиаторов указывают паспортную тепловую мощность своих изделий. Но мелко-неизвестные при этом завышают данные как хотят (чем мощнее – лучше купят), а крупные указывают значения для температуры теплоносителя 90 град и др., которые редко бывают в реальной отопительной сети.

Поэтому принято считать, что в среднем секция радиаторов (500 мм между патрубками вне зависимости от дизайна, материала) будет реально, без перегрева котла, отдавать тепловую мощность около 150 Вт.

Тогда обычный 10 секционный радиатор из магазина – принимается как 1,5 кВт. Угловая комната с двумя окнами площадью 20 м кв. должна терять энергии 3 кВт (2кВт умножить на коэффициент 1,5). Следовательно, под каждым окном в данной комнате нужно разместить
минимум по 10 секций радиатора – по 1,5 кВт.

Для полноценной системы отопления желательно не учитывать мощность теплого пола – радиаторы должны справиться сами. Но чаще удешевляют радиаторную сеть в 2 – 4 раза, — только лишь для доп. подогрева и создания тепловых завес. Как совмещать радиаторы с теплым полом

В чем особенность гидравлического расчета

Если котел уже подобран исходя из площади, то почему бы не подобрать подобным методом насос и трубы, тем более, что шаг градации их параметров намного больше, чем мощности у котлов. Грубый подбор в магазине ближайшего большего параметра не требует точнейших расчетов, если сеть типична и компактна и применяются стандартизированное оборудование – циркуляционные насосы, радиаторы и трубы для отопления.

Так для дома площадью 100 м кв. предстоит выбрать насос 25/40, и трубы 16 мм (внутренний диаметр) для группы радиаторов до 5 шт. и 12 мм для подключения 1 — 2 шт. радиаторов. Как бы мы не старались усовершенствовать свой гидравлический расчет, ничего другого выбрать не придется…
Для дома площадью 200 м кв. – соответственно насос 25/60 и трубы от котла 20 мм (внутренний д.) и далее по разветвлениям как указано выше….

Для совершенно не типичных большой протяженности сетей (котельная находится на большом расстоянии от дома) действительно лучше рассчитать гидравлическое сопротивление трубопровода, исходя из обеспечения доставки необходимого количества теплоносителем по мощности и подобрать особенный насос и трубы согласно расчета…

Подбор параметров насоса для отопления дома

Конкретнее о выборе насоса для котла в доме на основе тепловых гидравлических расчетов. Для обычных 3-х скоростных циркуляционных насосов, выбираются следующие их типоразмеры:

  • для площади до 120 м кв. – 25-40,
  • от 120 до 160 – 25-50,
  • от 160 до 240 – 25-60,
  • до 300 – 25-80.

Но для насосов под электронным управлением Grundfos рекомендует чуть увеличивать типоразмер, так как эти изделия умеют вращаться слишком медленно поэтому не будут излишними на малых площадях. Для линейки Grundfos Alpha рекомендованы производителем следующие параметры выбора насоса.

Вычисление параметров труб

Существуют таблицы по подбору диаметра труб, в зависимости от подключенной тепловой мощности. В таблице приведены количество тепловой энергии в ваттах, (под ним количество теплоносителя кг/мин), при условии:
— на подаче +80 град, на обратке +60 град, воздух +20 град.

Понятно, что через металлопластиковую трубу диаметром 12 мм (наружный 16 мм) при рекомендуемой скорости в 0,5 м/сек пройдет примерно 4,5 кВт. Т.е. мы можем подключить этим диаметром до 3 радиаторов, во всяком случае отводы на один радиатор будем делать только этим диаметром.

Далее трубой 16 мм (20 мм наружный), при той же скорости можем подключить радиаторы до 7,2 кВт – до 5 радиаторов без проблем…

20 мм (25 мм наружный) – почти 13 кВт – магистраль от котла для небольшого дома – или этаж до 150 м кв.

Следующий диаметр 26 мм (32 металлопластик наружный) – более 20 кВт применяется уже редко в главных магистралях. Устанавливают меньший диаметр, так как это участки трубопровода обычно короткие, скорость можно увеличивать, вплоть до возникновения шума в котельной, игнорируя небольшое повышение общего гидравлического сопротивления системы, как не значительное…

Выбор полипропиленовых труб

Полипропиленовые трубы для отопления более толстостенные. И стандартизация по ним идет по наружному диаметру. Минимальный наружный диаметр 20 мм. При этом внутренний у трубы PN25 (армированная стекловолокном, для отопления, макс. +90 град) будет приблизительно 13,2 мм.

В основном применяются диаметры наружные 20 и 25 мм, что грубо приравнивается по передаваемой мощности к металлопластику 16 и 20 мм (наружный) соответственно.

Полипропилен 32 м и 40 мм применяются реже на магистралях больших домов или в особых каких-то проектах (самотечное отопление, например).

  • Стандартные наружные диаметры полипропиленовых труб РN25 — 20, 25, 32, 40 мм.
  • Соответствующий внутренний диаметр — 13,2, 16,6, 21,2, 26,6 мм

Таким образом на основании теплотехнического и гидравлического расчетов мы выбрали диаметры трубопроводов, в данном случае из полипропилена. Ранее мы рассчитали мощность котла для конкретного дома, мощность каждого радиатора в каждой комнате, и подобрали необходимые характеристики насоса твердотопливного котла для всего этого хозяйства, — т.е. создали полный расчет системы отопления дома.

Расчет потребности тепла и топлива | Инженеришка.Ру | enginerishka.ru

Рассмотрим расчет для присоединенной расчетной тепловой нагрузки. Мы имеем следующие исходные данные для расчета:

1) Расчетная температура наружного воздуха tН = —280С (по СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»).

2) Средняя температура наружного воздуха за отопительный период tНСР = —3,10С (по СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»).

3) Продолжительность отопительного периода n0=214 суток (по СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»).

4) Внутренняя температура помещений tВН = 180С (по МДК 4-05.2004 «Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения»).

5) Присоединенная расчетная нагрузка на отопление QОТ = 1,06 Гкал/ч

6) Присоединенная нагрузка на вентиляцию QВЕНТ = 0,76 Гкал/ч

7) Присоединенная нагрузка на горячее водоснабжение QГВСMAX = 1,39 Гкал/ч

8) Температура холодной воды на вводе в котельной в летний и зимний период tХВ = 50С

9) Температура горячей воды в системе горячего водоснабжения tГВС = 600С

10) Коэффициент полезного действия котла nКОТЛА = 0,92 (по техническому паспарту котла).

11) Расход тепла на собственные нужды котельной nС.Н. = 0,995

12) Потери тепла в тепловых сетях nТ.С. = 0,96

Годовой расход тепла на отопление

Годовой расход тепла на отопление QОТГОД (Гкал/год) зданий при круглосуточной работе определяется по формуле:

QОТГОД = QОТСР*n0*24 = QОТ*((tВНtНСР)/(tВНtН))*n0*24 = 1,06*214*((18—(—3,1))/(18—(—28))*24 = 2497,21 Гкал/год

Годовой расход тепла на вентиляцию

Годовой расход тепла на вентиляцию общественных зданий QВЕНТГОД (Гкал/год) определяется по формуле:

QВЕНТГОД =QВЕНТСР*n0*z =QВЕНТ*((tВНtНСР)/(tВНtН. ВЕНТ))*n0*z = 0,76*214*((18—(—3,1))/(18—(—15))*16=1663,86 Гкал/год

z — усредненное за отопительный период число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течении суток, ч (при отсутствии данных принимаем z = 16 ч.).

Годовой расход тепла на горячее водоснабжение

Годовой расход тепла на горячее водоснабжение QГВСГОД (Гкал/год) определяется по формуле:

QГВСГОД=QГВС ЛЕТНСР.Н.+QГВС ЗИМНСР.Н.=(350n0)*QГВССР*24+24*QГВССР*n0 = (350—214)*1,39*24+24*1,39*214 = 11676 Гкал/год

Годовой расход потребляемого тепла

QПОТРЕБГОД=QОТГОД+QВЕНТГОД+QГВСГОД = 2497,21+1663,86+11676 = 15837,07 Гкал/год

Количества тепла, вырабатываемого котлами в год с учетом собственных нужд и потерь в тепловых сетях

QВЫРАБГОД = QПОТРЕБГОД / (nС. Н.*nТ.С.) = 15837,07 / (0,995*0,96) = 16579,85 Гкал/год

Годовой объем природного газа

VГАЗ = QВЫРАБГОД / (nX*QНР) = 16579,85*106/(0,92*7600) = 2,37 млн.м3/год

Формула расчета отопления для радиаторов

Сколько энергии нужно для обогрева всего дома и отдельных помещений в нем? От этих параметров будет зависеть мощность вашей системы отопления. Ошибки в расчетах быть не должно — иначе придется либо мерзнуть зимой, либо переплачивать за ненужное тепло.

На фото:

Для чего нужен тепловой расчет?

Для определения мощности источника тепла. Рассчитать отопление — значит определить мощность отопительной системы, т. е. понять, какие тепловые затарты потребуются на обогрев вашего дома. Применительно к водяным системам отопления этот параметр означает эффективную мощность водогрейного устройства (котла), к электрическим — суммарную тепловую мощность конвекторов, к воздушному отоплению — мощность воздухонагревателя. В конечном итоге, от мощности нагревательного устройства будет зависеть и денежный расчет за отопление.

Исходные данные

Общая формула расчета отопления: знать площадь комнат и высоту потолков. Считается, что для обогрева 10 кв. м площади хорошо утепленного дома с высотой потолков 250-270 см нужен 1 кВт энергии. Таким образом, для дома площадью 200 кв. м понадобится мощность 20 кВт. Но это лишь максимально упрощенная формула, дающая приблизительное представление о количестве необходимого тепла.

Помещения без радиаторов также включают в расчет. Воздух в таких помещениях (коридоры, подсобки) все равно будет прогреваться «пассивно», за счет отопления в комнатах с радиаторами.

Поправки к общей формуле

Климатические особенности. Их рекомендуют учитывать, если вы хотите сделать не приблизительный, а более точный расчет отопления. Например, в Подмосковье для отопления 10 кв. м площади требуется в среднем 1,2-1,5 кВт, в северных районах — 1,5-2 кВт, в южных — 0,7-0,8 кВт.

Что еще влияет на расчет тепловой мощности?

Различные факторы, которые нельзя игнорировать. Это, например, наличие чердака и подвала, количество окон (они увеличивают теплопотери), тип окон (у пластиковых стеклопакетов теплопотери минимальные), нестандартная высота потолка, количество наружных стен в помещении (чем их больше, тем больше нужно энергии на прогрев), материал, из которого сделан дом и т.п. Каждый такой фактор добавляет к общей формуле расчета корректирующий коэффициент.

Примеры различных коэффициентов:

  • Коэффициент потери тепла через окна: 1,27 (обычное окно), 1,0 (окно с двойным стеклопакетом), 0,85 (окно с тройным стеклопакетом)
  • Теплоизоляция стен: плохая теплоизоляция 1,27, хорошая теплоизоляция 0,85.
  • Соотношение площади окон и площади пола: 30% — 1, 40% — 1,1, 50% — 1,2.
  • Количество наружных стен: 1,1 (одна стена), 1,2 (две стены), 1,3 (три стены), 1,4 (четыре стены).
  • Верхнее помещение: холодный чердак — 1, теплый чердак — 0,9, отапливаемая мансарда — 0,8.
  • Высота потолков: 3 метра — 1,05; 3,5 метра — 1,1; 4 метра — 1,15; 4,5 метра — 1,2.

Что делать с полученным результатом?

Добавить еще 20%. Или, что то же самое, умножить полученный результат на 1,2. Это нужно, чтобы у обогревательного устройства был запас и оно не работало на пределе своих возможностей.

На фото: радиатор Logatrend K-Profil от компании Buderus.

Как посчитать количество радиаторов обогрева?

Узнать количество энергии, необходимое для обогрева данной комнаты. Для этого пользуетесь формулой, которую мы разбирали выше. Затем делите результат на рабочую мощность одной секции выбранного вами радиатора (этот параметр указан в техпаспорте). Он зависит от материала, из которого сделан радиатор и температуры системы. В результате получаете количество секций радиатора, необходимых для обогрева данной комнаты.

Доверять ли собственным силам?

Лучше обратиться в специальную фирму. Наиболее точный расчет необходимой тепловой мощности для вашего дома сделают профессионалы. Можно воспользоваться онлайн калькуляторами, которые есть на сайтах многих компаний. Чем больше параметров запрашивает у вас калькулятор, тем точнее будет его расчет.


В статье использованы изображения: kermi.com, buderus.ru


3.12: Расчеты энергии и теплоемкости

Цели обучения

  • Чтобы связать теплопередачу с изменением температуры.

Тепло — знакомое нам проявление передачи энергии. Когда мы прикасаемся к горячему предмету, энергия течет от горячего предмета к нашим пальцам, и мы воспринимаем эту поступающую энергию как «горячий» предмет. И наоборот, когда мы держим кубик льда в ладонях, энергия течет из нашей руки в кубик льда, и мы воспринимаем эту потерю энергии как «холод». В обоих случаях температура предмета отличается от температуры нашей руки, поэтому можно сделать вывод, что разность температур является конечной причиной теплопередачи.

Удельная теплоемкость вещества может быть использована для расчета изменения температуры данного вещества при нагревании или охлаждении. Уравнение, связывающее теплоту \(\left( q \right)\) с удельной теплоемкостью \(\left( c_p \right)\), массой \(\left( m \right)\) и изменением температуры \(\ слева( \Delta T \right)\) показано ниже.

\[q = c_p \times m \times \Delta T\]

Тепло, которое либо поглощается, либо выделяется, измеряется в джоулях. Масса измеряется в граммах. Изменение температуры определяется выражением \(\Delta T = T_f — T_i\), где \(T_f\) — конечная температура, а \(T_i\) — начальная температура.

Каждое вещество имеет характеристическую удельную теплоемкость, которая выражается в единицах кал/г•°C или кал/г•K, в зависимости от единиц, используемых для выражения Δ T . \text{o} \text{C} \right)\)»> 0.233

направление теплового потока не показано в тепле = mc Δ T . Если энергия уходит в объект, то полная энергия объекта увеличивается, а значения теплоты Δ T положительны. Если энергия исходит от объекта, то полная энергия объекта уменьшается, а значения теплоты и Δ T отрицательны.

Пример \(\PageIndex{1}\)

\(15,0 \: \text{g}\) кусок металлического кадмия поглощает \(134 \: \text{J}\) тепла, поднимаясь из \(24.\текст{о} \текст{С}\]

Пример \(\PageIndex{2}\)

Какое количество теплоты передается при нагревании бруска металлического железа массой 150,0 г с 25,0°С до 73,3°С? Каково направление теплового потока?

Раствор

Мы можем использовать теплоту = mc Δ T для определения количества теплоты, но сначала нам нужно определить Δ T . Поскольку конечная температура железа составляет 73,3°C, а начальная температура составляет 25,0°C, Δ T будет следующим:

Δ T = T окончательная T начальная = 73. \circ C) = 782\: кал}\]

Обратите внимание, что единицы грамм и °C сокращаются алгебраически, остается только единица калорий, которая является единицей тепла. Поскольку температура железа увеличивается, энергия (в виде тепла) должна течь в металл.

Упражнение \(\PageIndex{1}\)

Какое количество теплоты передается при охлаждении бруска металлического алюминия массой 295,5 г со 128,0°С до 22,5°С? Каково направление теплового потока?

Ответить
Тепло покидает алюминиевый блок.

Пример \(\PageIndex{2}\)

Образец красновато-коричневого металла массой 10,3 г выделил 71,7 кал тепла при снижении его температуры с 97,5°C до 22,0°C. Чему равна удельная теплоемкость металла? Можете ли вы определить металл по данным в таблице \(\PageIndex{1}\)?

Раствор

Вопрос дает нам теплоту, конечную и начальную температуры и массу образца. Значение Δ T следующее:

Δ T = T конечное T начальное = 22. \circ C)}}\)

c = 0,0923 кал/г•°C

Это значение удельной теплоемкости очень близко к значению, указанному для меди в таблице 7.3.

Упражнение \(\PageIndex{2}\)

Кристалл хлорида натрия (NaCl) массой 10,7 г имеет начальную температуру 37,0°C. Какова конечная температура кристалла, если к нему подведено 147 кал теплоты?

Ответить
 

Резюме

Проиллюстрированы расчеты удельной теплоемкости.

Взносы и атрибуции

Эта страница была создана на основе контента следующих авторов и отредактирована (тематически или подробно) командой разработчиков LibreTexts в соответствии со стилем, презентацией и качеством платформы:

Как рассчитать мощность нагревателя, чтобы получить нужную температуру?


Опубликовано 20 ноября 2019 г.

Выбирая поверхностный нагреватель для использования в промышленном процессе или приложении, вы должны начать с расчета требуемой мощности. Это позволяет вам найти нагреватель, который будет способен достигать нужной температуры в течение соответствующего периода времени.

Основные факторы, которые следует учитывать: При сравнении промышленных поверхностных нагревателей необходимо учитывать три основных аспекта. Это включает:

  • Температура: Насколько горячей должна быть поверхность?
  • Материал: Какой тип материала следует нагревать? Насколько он велик и сколько весит?
  • Скорость теплопередачи: Как быстро вам нужно достичь заданной температуры? Должна ли температура материала повышаться медленно или вам нужна быстрая реакция?

Как рассчитать требуемую мощность

Чтобы определить, будет ли конкретный нагреватель хорошо работать в вашем приложении, вы должны сравнить его мощность с вашими требованиями.Вы можете использовать следующую формулу для определения требуемой мощности.

кВт = (WT x Cp x Δ T)/3412 x ч

Где:
кВт = ваша потребность в киловаттах
WT= вес нагреваемого материала в фунтах.
Cp = удельная теплоемкость нагреваемого материала, БТЕ/фунт°F.
Δ T = повышение температуры, °F
3412 = Коэффициент пересчета, БТЕ/кВтч
ч = время, необходимое для достижения заданной температуры, в часах

Пример расчета

Вот пример приложения, для которого вам нужно рассчитать требуемую мощность.Рассмотрим алюминиевую пластину, которая используется для нагрева солнечного элемента, чтобы определить диапазон его рабочих температур.

Первый шаг — найти вес алюминиевой пластины. В этом примере допустим, что это пять фунтов.

Затем вам нужно найти удельную теплоемкость алюминия, которая составляет 0,21 БТЕ на фунт на градус Фаренгейта.

Следующим шагом является расчет разницы между начальной температурой и заданной температурой. Для этого примера вы можете использовать 149 градусов по Фаренгейту, что является максимальной температурой, которую может достичь большинство солнечных элементов, сохраняя при этом эффективную производительность. Этот расчет дает температуру дельты 90 градусов по Фаренгейту.

Для простоты вы можете установить желаемое время нагрева на один час для этого примера.

кВт = (5,0 х 0,21 х 90°) ÷ 3412 х 1,0

Это уравнение дает результат общей мощности 0,028 киловатт или 28 Вт.

Вы можете выполнить тот же процесс, чтобы рассчитать, какая мощность нагревателя вам потребуется для любого применения.

Если у вас есть дополнительные вопросы о том, как выбрать поверхностный нагреватель для вашего применения, свяжитесь с нами сегодня.Член нашей команды будет рад помочь.

Техническое обучение Тематическое исследование

Теплопередача, удельная теплоемкость и калориметрия – University Physics Volume 2

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объяснять явления, связанные с теплом как формой передачи энергии
  • Решение задач, связанных с теплопередачей

В предыдущих главах мы видели, что энергия является одним из фундаментальных понятий физики. Тепло — это тип передачи энергии, вызванный разницей температур, который может изменить температуру объекта. Как мы узнали ранее в этой главе, теплопередача — это перемещение энергии из одного места или материала в другое в результате разницы температур. Теплопередача имеет основополагающее значение для таких повседневных действий, как отопление дома и приготовление пищи, а также для многих промышленных процессов. Он также формирует основу для тем в оставшейся части этой главы.

Мы также вводим понятие внутренней энергии, которая может быть увеличена или уменьшена за счет передачи тепла.Обсудим еще один способ изменения внутренней энергии системы, а именно совершение над ней работы. Таким образом, мы начинаем изучение взаимосвязи теплоты и работы, лежащей в основе двигателей и холодильников и центральной темы (и происхождения названия) термодинамики.

Внутренняя энергия и тепло

Тепловая система имеет внутреннюю энергию (также называемую тепловой энергией ) , которая представляет собой сумму механических энергий ее молекул. Внутренняя энергия системы пропорциональна ее температуре.Как мы видели ранее в этой главе, если два объекта с разными температурами соприкасаются друг с другом, энергия передается от более горячего объекта к более холодному до тех пор, пока тела не достигнут теплового равновесия (то есть они не будут иметь одинаковую температуру). Ни один из объектов не совершает никакой работы, потому что никакая сила не действует на расстоянии (как мы обсуждали в разделе «Работа и кинетическая энергия»). Эти наблюдения показывают, что тепло передается спонтанно из-за разницы температур. (Рисунок) показывает пример теплопередачи.

(а) Здесь безалкогольный напиток имеет более высокую температуру, чем лед, поэтому они не находятся в тепловом равновесии. (b) Когда безалкогольному напитку и льду позволяют взаимодействовать, тепло передается от напитка ко льду из-за разницы температур до тех пор, пока они не достигнут одной и той же температуры, достигая равновесия. Фактически, поскольку безалкогольный напиток и лед находятся в контакте с окружающим воздухом и скамейкой, конечная равновесная температура будет такой же, как и температура окружающей среды.

Значение слова «тепло» в физике отличается от его обычного значения.Например, в разговоре мы можем сказать «жара была невыносимой», но в физике мы бы сказали, что температура была высокой. Тепло — это форма потока энергии, а температура — нет. Между прочим, люди чувствительны к тепловому потоку , а не к температуре.

Поскольку теплота является формой энергии, ее единицей в системе СИ является джоуль (Дж). Другой распространенной единицей энергии, часто используемой для теплоты, является калория (кал), определяемая как энергия, необходимая для изменения температуры 1,00 г воды на — в частности, между и , поскольку существует небольшая зависимость от температуры.Также широко используется килокалория (ккал), которая представляет собой энергию, необходимую для изменения температуры 1,00 кг воды на . Поскольку массу чаще всего указывают в килограммах, удобно использовать килокалории. Как ни странно, пищевые калории (иногда называемые «большими калориями», сокращенно Cal) на самом деле являются килокалориями, и этот факт нелегко определить по маркировке на упаковке.

Механический эквивалент тепла

Также можно изменить температуру вещества, совершая работу, которая передает энергию в систему или из нее.Это осознание помогло установить, что тепло является формой энергии. Джеймс Прескотт Джоуль (1818–1889) провел множество экспериментов, чтобы установить механический эквивалент тепла — 90 382 работы, необходимой для получения тех же эффектов, что и передача тепла 90 018 . В единицах, используемых для этих двух величин, значение этой эквивалентности равно

.

Мы считаем, что это уравнение представляет преобразование между двумя единицами энергии. (Другие числа, которые вы можете увидеть, относятся к калориям, определенным для температурных диапазонов, отличных от .)

(рисунок) показывает одну из самых известных экспериментальных установок Джоуля для демонстрации того, что работа и тепло могут производить одинаковые эффекты, и для измерения механического эквивалента тепла. Это помогло установить принцип сохранения энергии. Гравитационная потенциальная энергия ( U ) была преобразована в кинетическую энергию ( K ), а затем рандомизирована за счет вязкости и турбулентности в увеличенную среднюю кинетическую энергию атомов и молекул в системе, что привело к повышению температуры.Вклад Джоуля в термодинамику был настолько значителен, что его именем была названа единица измерения энергии в системе СИ.

Опыт Джоуля установил эквивалентность теплоты и работы. Когда массы спускались, они заставляли весла работать над водой. Результатом было повышение температуры, измеренное термометром. Джоуль нашел, что это пропорционально Вт и, таким образом, определил механический эквивалент тепла.

Увеличение внутренней энергии за счет теплопередачи дает тот же результат, что и увеличение ее за счет совершения работы.Поэтому, хотя система имеет вполне определенную внутреннюю энергию, мы не можем сказать, что она имеет определенное «теплосодержание» или «содержание работы». Четко определенная величина, которая зависит только от текущего состояния системы, а не от истории этой системы, известна как переменная состояния . Температура и внутренняя энергия являются переменными состояния. Подводя итог этому параграфу, теплота и работа не являются переменными состояния .

Между прочим, увеличение внутренней энергии системы не обязательно приводит к увеличению ее температуры.Как мы увидим в следующем разделе, температура не меняется при переходе вещества из одной фазы в другую. Примером может служить таяние льда, которое может быть достигнуто за счет добавления тепла или выполнения работы трения, например, когда кубик льда трется о шероховатую поверхность.

Изменение температуры и теплоемкость

Мы уже отмечали, что теплообмен часто вызывает изменение температуры. Эксперименты показывают, что без фазового перехода и без работы, совершаемой системой или системой, переданное тепло обычно прямо пропорционально изменению температуры и массе системы в хорошем приближении. (Ниже мы покажем, как поступать в ситуациях, когда аппроксимация недействительна.) Константа пропорциональности зависит от вещества и его фазы, которая может быть газом, жидкостью или твердым телом. Мы опускаем обсуждение четвертой фазы, плазмы, потому что, хотя это самая распространенная фаза во Вселенной, она редка и недолговечна на Земле.

Мы можем понять экспериментальные факты, заметив, что переданное тепло есть изменение внутренней энергии, которая представляет собой полную энергию молекул.В типичных условиях полная кинетическая энергия молекул представляет собой постоянную долю внутренней энергии (по причинам и с исключениями, которые мы увидим в следующей главе). Средняя кинетическая энергия молекулы пропорциональна абсолютной температуре. Следовательно, изменение внутренней энергии системы обычно пропорционально изменению температуры и числу молекул N . Математически зависимость от вещества возникает в значительной степени из-за различных масс атомов и молекул. Мы рассматриваем его теплоемкость с точки зрения массы, но, как мы увидим в следующей главе, в некоторых случаях теплоемкости на молекулу одинаковы для разных веществ. Зависимость от вещества и фазы возникает также из-за различий в потенциальной энергии, связанных с взаимодействиями между атомами и молекулами.

Значения удельной теплоемкости, как правило, должны быть измерены, поскольку не существует простого способа их точного расчета. (Рисунок) перечислены репрезентативные значения удельной теплоемкости для различных веществ.Из этой таблицы мы видим, что удельная теплоемкость воды в пять раз больше, чем у стекла, и в 10 раз больше, чем у железа, значит, для повышения температуры воды на заданную величину требуется в пять раз больше теплоты, чем для стекла, и в 10 раз столько же, сколько и для железа. На самом деле вода имеет одну из самых больших удельных теплоемкостей среди всех материалов, что важно для поддержания жизни на Земле.

Удельная теплоемкость газов зависит от того, что поддерживается постоянным во время нагревания — обычно либо объем, либо давление. В таблице первая удельная теплоемкость каждого газа измерена при постоянном объеме, а вторая (в скобках) измерена при постоянном давлении. Мы вернемся к этой теме в главе о кинетической теории газов.

В общем случае удельная теплоемкость также зависит от температуры. Таким образом, точное определение c для вещества должно быть дано в терминах бесконечно малого изменения температуры. Для этого заметим, что и заменим на d :

За исключением газов, зависимость удельной теплоемкости большинства веществ от температуры и объема при нормальных температурах слабая.Поэтому, как правило, удельные теплоемкости будем считать постоянными при значениях, приведенных в таблице.

(рисунок) иллюстрирует повышение температуры, вызванное выполнением работы. (Результат такой же, как если бы такое же количество энергии было добавлено с помощью паяльной лампы, а не механически.)

Расчет повышения температуры на основе работы, проделанной над веществом Тормоза грузовика, используемые для контроля скорости при спуске, выполняют работу, преобразовывая потенциальную энергию гравитации в повышенную внутреннюю энергию (более высокую температуру) тормозного материала ((Рисунок)). Это преобразование предотвращает преобразование потенциальной энергии гравитации в кинетическую энергию грузовика. Поскольку масса грузовика намного больше, чем масса тормозного материала, поглощающего энергию, повышение температуры может происходить слишком быстро для передачи достаточного количества тепла от тормозов в окружающую среду; другими словами, тормоза могут перегреться.

Дымящиеся тормоза тормозящего грузовика являются видимым свидетельством механического эквивалента тепла.

Рассчитайте повышение температуры 10 кг тормозного материала со средней удельной теплоемкостью, если материал сохраняет 10 % энергии спускающегося 10000-килограммового грузовика 75.0 м (при вертикальном перемещении) с постоянной скоростью.

Стратегия

Мы вычисляем гравитационную потенциальную энергию ( Mgh ), которую теряет весь грузовик при спуске, приравниваем ее к увеличению внутренней энергии тормозов, а затем находим повышение температуры только в тормозном материале.

Решение. Сначала вычислим изменение потенциальной энергии гравитации при движении грузовика под уклон:

Поскольку кинетическая энергия грузовика не меняется, закон сохранения энергии говорит нам о том, что потерянная потенциальная энергия рассеивается, и мы предполагаем, что 10% ее передается внутренней энергии тормозов, поэтому возьмем .Затем мы вычисляем изменение температуры от переданного тепла, используя

, где м — масса тормозного материала. Вставьте данные значения, чтобы найти

Значение Если бы грузовик некоторое время находился в движении, то непосредственно перед спуском температура тормозов, вероятно, была бы выше температуры окружающей среды. Повышение температуры при спуске, вероятно, очень сильно повысит температуру тормозного материала, поэтому этот метод нецелесообразен.Вместо этого грузовик будет использовать технику торможения двигателем. Другая идея лежит в основе новейших технологий гибридных и электрических автомобилей, в которых механическая энергия (кинетическая и гравитационная потенциальная энергия) преобразуется тормозами в электрическую энергию в аккумуляторе. Этот процесс называется рекуперативным торможением.

В обычной задаче объекты с разной температурой соприкасаются друг с другом, но изолированы от всего остального, и им позволяют прийти в равновесие.Контейнер, который предотвращает передачу тепла внутрь или наружу, называется калориметром, а использование калориметра для проведения измерений (обычно теплоты или удельной теплоемкости) называется калориметрией.

Мы будем использовать термин «задача калориметрии» для обозначения любой задачи, в которой рассматриваемые объекты термически изолированы от своего окружения. Важной идеей при решении задач калориметрии является то, что при теплообмене между объектами, изолированными от их окружения, теплота, полученная более холодным объектом, должна быть равна теплоте, потерянной более горячим объектом, вследствие сохранения энергии:

Мы выражаем эту идею, написав, что сумма теплот равна нулю, потому что полученное тепло обычно считается положительным; потерянное тепло, отрицательный.

Расчет конечной температуры в калориметрии Предположим, вы наливаете 0,250 кг воды (около чашки) в 0,500-килограммовую алюминиевую кастрюлю, снятую с плиты, с температурой . Предположим, что теплопередача не происходит ни к чему другому: кастрюля помещается на изолированную подушку, а теплопередачей к воздуху пренебрегают в течение короткого времени, необходимого для достижения равновесия. Таким образом, это проблема калориметрии, хотя изолирующий контейнер не указан. Предположим также, что выкипает незначительное количество воды.При какой температуре вода и кастрюля достигают теплового равновесия?

Стратегия Изначально кастрюля и вода не находятся в тепловом равновесии: кастрюля имеет более высокую температуру, чем вода. Теплопередача восстанавливает тепловое равновесие, когда вода и кастрюля соприкасаются; он останавливается, как только достигается тепловое равновесие между кастрюлей и водой. Тепло, потерянное кастрюлей, равно теплу, полученному водой — это основной принцип калориметрии.

Решение

  1. Используйте уравнение теплопередачи, чтобы выразить потери тепла алюминиевой кастрюлей через массу кастрюли, удельную теплоемкость алюминия, начальную температуру кастрюли и конечную температуру:
  2. Выразите тепло, полученное водой, через массу воды, удельную теплоемкость воды, начальную температуру воды и конечную температуру:
  3. Обратите внимание, что и и, как указано выше, в сумме должны равняться нулю:
  4. Перенесите все термины с участием в левую часть, а все остальные термины в правую.Решение для


    и введите числовые значения:

Значение Почему конечная температура гораздо ближе к , чем к ? Причина в том, что вода имеет большую удельную теплоемкость, чем большинство обычных веществ, и, следовательно, претерпевает меньшее изменение температуры при заданной теплопередаче. Большому водоему, такому как озеро, требуется большое количество тепла, чтобы заметно повысить его температуру. Это объясняет, почему температура озера остается относительно постоянной в течение дня даже при больших изменениях температуры воздуха.Однако температура воды меняется в течение более длительного времени (например, с лета на зиму).

Проверьте свое понимание Если для повышения температуры породы необходимо 25 кДж, из какого количества тепла необходимо нагреть породу?

В хорошем приближении теплопередача зависит только от разницы температур. Так как разность температур одинакова в обоих случаях, то и во втором случае необходимы одни и те же 25 кДж. (Как мы увидим в следующем разделе, ответ был бы другим, если бы объект был сделан из некоторого вещества, которое меняет фазу где-то между и .)

Теплоемкость, зависящая от температуры При низких температурах удельная теплоемкость твердых тел обычно пропорциональна . Первое понимание этого поведения было связано с голландским физиком Петером Дебаем, который в 1912 году рассматривал атомные колебания с помощью квантовой теории, которую Макс Планк недавно использовал для излучения. Например, хорошее приближение для удельной теплоемкости соли NaCl: Константа 321 К называется температурой Дебая NaCl, и формула хорошо работает, когда Используя эту формулу, сколько тепла требуется для повышения температуры соли 24.0 г NaCl от 5 К до 15 К?

Решение Поскольку теплоемкость зависит от температуры, нам нужно использовать уравнение

Мы решаем это уравнение для Q , интегрируя обе части:

Затем подставляем данные значения и вычисляем интеграл:

Значение Если бы мы использовали уравнение и удельную теплоемкость соли при комнатной температуре, мы получили бы совсем другое значение.

Расчет потерь тепла через трубы внутренней системы центрального отопления

Атанасовичи, В., Мушатеску, В., Думитреску, И., С., 1981. Termoenergetică industrială şi thermoficare (Промышленная термоэнергетика и термофикация). Editura Didactică si Pedagogică, Бухарест, стр. 290-291; 295. Поиск в Google Scholar

Карабогдан, И., Г., 1986. Руководство инженера-термотехника. Том III (Наставление инженера-теплотехника. Том III). Editura Tehnică, Bucureşti, стр. 696-697. Поиск в Google Scholar

Константинеску Д., Периану К., Петран Х., Петку К., 2008.Estimarea analitică a Performanţei Energye a clădirilor de locuit Existente – Methoda Simplificată (Аналитическая оценка энергоэффективности существующих жилых зданий – упрощенный метод). Revista Construcţii, нет. 2, с. 26.Поиск в Google Scholar

Дэй, А.Р., Огумка, П., Джонс, П.Г., Дансдон, А., 2009 г. Использование системы планирования для поощрения технологий низкоуглеродной энергии в зданиях. Возобновляемая энергия, том 34, выпуск 9, стр. 2016-2021.10.1016/j.renene.2009.02.003Search in Google Scholar

Giurca, I., 2006. Анализ экономики и модернизации энергетики и существующего кладира (Экономический анализ мер по модернизации существующей энергетики здания). В: Conferinţa „Ştiinţa Modernă şi Energia”, Ediţia a XXV-a; 18-19 мая 2006 г. , Клуж-Напока, Румыния. Risoprint, Cluj-Napoca, стр. 347-350. Поиск в Google Scholar

Giurca, I. 2009. Contribuţii privind alimentarea cu energie termică a ansamblurilor de locuinţe, utilizând agenţi termici cu parametri scăzuţi (Вклады зданий в поставку тепловой энергии). с использованием термальных агентов с низкими параметрами), Teză de doctorat, Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca, Cluj-Napoca.Поиск в Google Scholar

Ионеску, А. М., 2011. Cercetări privind consumul de energie pentru climatizarea cladirilor (Исследования по потреблению энергии для акклиматизации зданий), Teză de doctorat, Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti, Бухарест, p. 6.Поиск в Google Scholar

Нагиу, Г.С., Джурка, И., 2014. Соображения, связанные с показателями экономической эффективности в случае энергоаудита зданий. Летопись Тыргу-Жиуского университета имени Константина Брынкуши.Economy Series, Issue 5, pp. 92-97. Search in Google Scholar

Recknagel, H., Sprenger, E., Schramek, ER. , 1995. Taschenbuch fűr heizung + klimatechnik. Oldenbourg, 94/95, стр. 824. Поиск в Google Scholar

Simon, D., 2010. Cahier method n o 9. Economies d’énergie dans l’industrie. Общественная служба Валлонии, с. 4. Поиск в Google Scholar

Войнеску, В., Никулеску, Н., Лазареску, Л., 1964. Îndrumătorul instalatorilor (Руководство для сантехников). Editura Tehnică, Бухарест, стр.506-509.Поиск в Google Scholar

*** COSTIC, nd. Разработки. „ДЕВ. 6 — Оптимизация схем шоферов. Поиск в Google Scholar

*** Energie+, nd.a. Evaluer l’efficacité énergétique де ла распределения де chaleur. Лувен, Бельгия http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=10904 (по состоянию на 9 сентября 2015 г.). Поиск в Google Scholar

*** Energie+, nd.b. Les pertes de chaleur des conduites et vannes non isolées Лувен, Бельгия http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=11002 (по состоянию на 9 сентября 2015 г.). Поиск в Google Scholar

*** Legea nr. 372, 2005. Закон 372/2005 об энергетических характеристиках зданий. Поиск в Google Scholar

*** Mc 001/2, 2006. Методология расчетов энергетических характеристик и клади. Partea II a Performanţa energyă a instalaţiilor din cladiri (Методология расчета энергетических характеристик зданий. Часть II – Энергетические характеристики установок зданий), стр.34-35.Поиск в Google Scholar

*** Mc 001/4, 2009 г. Методология расчета энергетических показателей и кладилор. Partea a IV a Breviar de calcul al performanceanţei Energye a clădirilor şi apartmentamentelor (Методология расчета энергоэффективности зданий. Часть IV Расчет энергоэффективности зданий и квартир), с. 84.Поиск в Google Scholar

Кривая нагрева

Вы знаете, что необходимо добавить тепло к веществу, чтобы увеличить его температуру, но вы можете не знать, что для изменения температуры определенного количества различных веществ на 1 градус Цельсия требуется разное количество тепловой энергии.Также требуется различное количество тепловой энергии для повышения температуры данного количества конкретного вещества в зависимости от того, является ли оно твердым, жидким или газообразным. Разным веществам также требуется разное количество тепловой энергии, чтобы превратить определенное их количество из твердого в жидкое или из жидкого в газообразное. Показ того, как мы описываем эти вещи количественно, поможет прояснить это.

Теплоемкость — это количество тепла, которое увеличивает температуру данного объекта на один градус Цельсия или один кельвин.(Помните, что величина градуса Цельсия такая же, как и одного кельвина). Объект может быть чистым соединением или элементом, или это может быть смесь веществ. Наиболее распространенной переменной теплоемкости является заглавная буква C , а наиболее распространенными единицами для нее являются Дж/°C, Дж/К, кДж/°C или кДж/К. Следующая формула показывает, как рассчитать количество тепла, необходимое для повышения температуры объекта на определенное изменение температуры ( ΔT ). Мы используем строчные буквы q для обозначения тепловой энергии.

q = С ΔT

ΔT = T 2 T 1

Для чистых элементов и соединений более полезна удельная теплоемкость. Удельная теплоемкость (часто называемая просто удельной теплоемкостью ) — это количество тепловой энергии (обычно в джоулях), необходимое для повышения температуры одного грамма вещества на один градус Цельсия или один кельвин. Наиболее распространенной переменной удельной теплоемкости является строчная буква c , а наиболее распространенными единицами для нее являются Дж⋅г -1 ⋅°C -1 или Дж⋅г -1 ⋅К -1 .Следующее уравнение позволяет вычислить количество тепловой энергии, необходимое для увеличения температуры данной массы ( м ) вещества на определенную величину ( ΔT ):

q = м c ΔT

Ниже приводится таблица некоторых общих удельных теплоемкостей при постоянном давлении и 25 °C, если не указано иное.

Вещество

Государственный

Удельная теплоемкость (Дж г -1 °C -1 )

°C

Воздух (типичные комнатные условия)

газ

1. 002

Алюминий

сплошной

0,897

Медь

сплошной

0,385

этанол

жидкость

2,44

Вода при 100 °C (пар)

газ

2.080

Вода при 25 °C

жидкость

4.1813

Вода при 100 °C

жидкость

4.1813

Вода при -10 °C (лед)

сплошной

2,05

 

Обратите внимание, что существуют значительные различия в удельной теплоемкости, и обратите внимание, что одно и то же вещество (в данном случае вода) имеет разную удельную теплоемкость в зависимости от того, является ли оно твердым, жидким или газообразным. Также обратите внимание, что жидкая вода имеет особенно высокую удельную теплоемкость.

Теперь рассмотрим энергию, связанную с фазовым переходом твердого тела в жидкое (плавление). Теплота плавления , ΔH fus , это тепловая энергия, необходимая для преобразования данного количества твердого вещества в жидкость при постоянном давлении. (В этом контексте плавление — это другое слово для плавления.) Единицы для ΔH fus различаются, но обычно они описываются в Дж / г.Как и удельные теплоемкости, теплоты плавления варьируются от одного вещества к другому. Например, для воды она составляет 333,55 Дж/г, для ацетона — 97,99 Дж/г, для метана — 58,99 Дж/г. Обратите внимание, что вода имеет относительно высокую теплоту плавления по сравнению с другими. Следующее уравнение можно использовать для расчета тепловой энергии, связанной с процессом плавления.

q = м ΔH фуз

Превращение жидкости в твердое (затвердевание) прямо противоположно превращению твердого тела в жидкость (плавление), поэтому теплота затвердевания ΔH затвердевания прямо противоположна теплоте плавления. Например, теплота затвердевания воды составляет -333,55 Дж/г. ( ΔH для поглощенной энергии, например, для процесса плавления, описывается как положительное значение, а ΔH для высвобождаемой энергии, например, для процесса затвердевания, описывается как отрицательное.)

Далее рассмотрим энергию, связанную с фазовым переходом жидкости в газ (кипение или испарение). Теплота испарения , ΔH vap , это тепловая энергия, необходимая для преобразования данного количества жидкости в газ при постоянном давлении.Как и для ΔH fus , ΔHvap обычно описывается в Дж/г. Как и в случае с теплотами плавления, теплоты парообразования варьируются от одного вещества к другому. Например, для воды она составляет 2257 Дж/г, для ацетона — 538,9 Дж/г, для метана — 480,6 Дж/г. Обратите внимание, что вода имеет относительно высокую теплоту парообразования по сравнению с другими и что теплота парообразования значительно выше, чем теплота плавления для каждого вещества. Следующее уравнение можно использовать для расчета тепловой энергии, связанной с процессом парообразования.

q = м ΔH пар

Превращение газа в жидкость (конденсация) прямо противоположно превращению жидкости в газ (испарение), поэтому теплота конденсации, ΔH конденсация , прямо противоположна теплоте парообразования. Например, теплота конденсации воды составляет -2257 Дж/г.

Теперь давайте рассмотрим изменения, которые претерпевает вещество, такое как вода, по мере того, как тепло постоянно добавляется к твердой форме вещества.См. изображение ниже. Сначала добавление тепла увеличивает температуру твердого тела. Мы могли бы провести расчеты для этой стадии, используя уравнение удельной теплоемкости, которое включает удельную теплоемкость твердого тела ( c s ).

q = м c с ΔT

Когда температура достигает точки плавления вещества (0 °C для воды), вещество начинает плавиться. В то время как твердое тело все еще превращается в жидкость, температура остается постоянной, потому что добавленная энергия преобразуется в потенциальную энергию, а не в кинетическую энергию. Процесс плавления нарушает некоторые притяжения между частицами, а более слабое притяжение между частицами в жидкости делает жидкость менее стабильной и имеет более высокую потенциальную энергию, чем твердое тело. Температура является мерой средней внутренней кинетической энергии вещества, поэтому, если кинетическая энергия не увеличивается, то не увеличивается и температура.Расчеты, относящиеся к процессу плавления, можно выполнить с помощью следующего уравнения.

q = м ΔH фуз

Когда все твердое тело превращается в жидкость, добавленная энергия идет на увеличение кинетической энергии и, следовательно, температуры вещества. Мы могли бы произвести расчеты для этой стадии, используя уравнение удельной теплоемкости, включающее удельную теплоемкость жидкости ( c l ).

q = м с л ΔT

Когда температура достигает точки кипения вещества (100 °C для воды), вещество начинает кипеть и жидкость превращается в газ. В то время как жидкость все еще превращается в газ, температура остается постоянной, потому что, опять же, добавленная энергия преобразуется в потенциальную энергию, а не в кинетическую энергию. Расчеты, относящиеся к процессу парообразования, можно выполнить с помощью следующего уравнения.

q = м ΔH пар

Когда вся жидкость превращается в газ, добавленная энергия идет на увеличение кинетической энергии и, следовательно, температуры вещества. Мы могли бы провести расчеты для этой стадии, используя уравнение удельной теплоемкости, которое включает удельную теплоемкость газа ( c g ).

q = м с г ΔT

На изображении ниже показаны переходы от твердого к жидкому и к газообразному, от газа к жидкому и к твердому.

Вычисление изменений тепла, энергии и температуры — видео и стенограмма урока

Удельная теплоемкость

Мы увидим, как взаимодействуют теплота и температура, рассчитав, сколько тепла потребуется, чтобы взять 50 граммов льда с температурой -20° F и превратить его в воду с температурой 80° F. Чтобы сделать это, нам придется использовать две разные формулы энергии; один для удельной теплоты и один для скрытой теплоты. Формула удельной теплоемкости, которую вы видите на экране, говорит нам, сколько дополнительного тепла ( Q ) требуется для изменения температуры вещества.

Здесь m – масса, ΔT – изменение температуры, c – удельная теплоемкость. Удельная теплоемкость — это количество теплоты, необходимое для повышения температуры вещества на один градус Цельсия.

Скрытая теплота

Хотя формула удельной теплоемкости говорит нам, сколько теплоты требуется для повышения температуры вещества, она не говорит нам, сколько теплоты требуется для изменения фазы вещества. Для этого воспользуемся формулой скрытой теплоты.

Скрытая теплота ( l ) — это теплота, необходимая для изменения фазы вещества на единицу массы. Существует два разных типа скрытой теплоты: скрытая теплота плавления и скрытая теплота парообразования . Первый имеет дело с переходом вещества из твердого состояния в жидкое, а второй — с переходом между жидкостью и газом.

Удельная и скрытая теплота уникальны для каждого вещества.В нашем примере вода имеет следующие значения удельной и скрытой теплоемкости, которые вы можете видеть на экране, пока мы говорим.

«Дж» означает Джоули, которые являются единицами измерения энергии. В этом случае мы видим Дж/г или Джоули на грамм, что относится к единицам тепловой энергии, расходуемой на массу объекта.

Завершение задачи

Мы используем вместе уравнения удельной и скрытой теплоты, когда повышение температуры вещества переводит его из одной фазы в другую. В нашем примере общее добавленное тепло ( Qtot ) равно количеству тепла, которое требуется для повышения температуры льда до точки, при которой он тает ( Qi ), плюс количество тепла, необходимое для превращения льда в воду ( Qitw ), плюс количество тепла, необходимое для повышения температуры воды ( Qw ) до 80°F.

Прежде чем мы введем всю информацию для нашей задачи, нам нужно сделать еще одну вещь. Нам нужно преобразовать нашу температуру из Фаренгейта в Цельсия.Чтобы сделать это преобразование, мы используем следующую формулу.

Для этой задачи нам нужно преобразовать начальную температуру в -20°F и конечную температуру в 80°F.

Теперь мы используем всю информацию, которую нам дали в разделе, чтобы решить нашу проблему.

Наконец, давайте быстро отметим, как были выбраны наши температурные интервалы для ΔT , или конечная температура минус начальная температура. Эти температурные интервалы выбраны потому, что выше 0°С лед тает. Таким образом, наше тепло, добавленное для льда, может применяться только при температуре от -29°C до 0°C, а наше тепло, добавленное для воды, может применяться только при температуре от 0°C до 27°C».

Кривая нагрева

В предыдущих разделах мы подробно рассмотрели взаимосвязь между теплотой и температурой, изучив формулы удельной и скрытой теплоты. Однако, сосредотачиваясь исключительно на формулах, легко остаться без интуитивного понимания того, что именно происходит.Мы можем помочь сформировать более интуитивное понимание, взглянув на так называемую кривую нагрева. Кривая нагрева показывает взаимосвязь между температурой и подведенным теплом. Вы можете видеть на диаграмме на экране, что температура вещества повышается по мере того, как к нему добавляется больше тепла.

Кривая нагрева

Вы также заметите, что большие участки графика представляют собой горизонтальные линии. Здесь добавляется тепло, но температура не повышается.Это происходит потому, что все тепло в этот момент уходит на изменение фазы вещества, а не на повышение его температуры. Итак, первый горизонтальный сегмент представляет собой точку плавления , при которой вещество переходит из твердого состояния в жидкое, а второй горизонтальный сегмент представляет собой точку кипения , при которой вещество переходит из жидкого состояния в газообразное.

Резюме урока

Тепло и температура, хотя на первый взгляд кажутся похожими, на самом деле являются двумя разными понятиями. Теплота — это энергия, которая передается от горячего вещества к холодному, а температура — мера средней кинетической энергии молекул в системе. Их можно связать вместе с помощью уравнений удельной и скрытой теплоты.

Специфическое уравнение теплопроводности используется для определения того, какое количество тепла ( Q ) передается веществу при изменении температуры ( ΔT ).

Здесь m — масса вещества, а c — его удельная теплоемкость , которая говорит нам, сколько тепла требуется, чтобы поднять температуру вещества на один градус Цельсия.

Уравнение скрытой теплоты используется для определения того, сколько тепла добавляется для изменения фазы вещества.

Скрытая теплота ( l ) — это теплота, необходимая для изменения фазы вещества на единицу массы. Скрытая теплота может быть либо скрытой теплотой плавления для перехода между твердым телом и жидкостью, либо скрытой теплотой парообразования для перехода между жидкостью и газом.

Наконец, то, как тепло и температура взаимодействуют в веществе, также можно увидеть графически на так называемой кривой нагрева , которая показывает взаимосвязь между температурой и добавленным теплом. Он также показывает точку плавления , при которой вещество превращается из твердого в жидкость, и точку кипения , при которой вещество превращается из жидкости в газ.

Кривая нагрева

По мере добавления тепла температура повышается, за исключением горизонтальных частей кривой, где вместо этого все тепло идет на изменение фазы вещества.

Энергия в зданиях — OpenLearn

Если мы знаем U -значения всех элементов внешней ткани здания, его объем и среднюю скорость вентиляции, то мы можем рассчитать его общий коэффициент тепловых потерь (или теплопередачу коэффициент).Мы можем определить это как общий расход энергии на обогрев помещения в ваттах, деленный на разницу температур между внутренним и наружным воздухом.

Возьмем относительно современный дом с торцом террасы, утепленный в соответствии со стандартами, предложенными в Строительных нормах и правилах Англии и Уэльса 2002 года. Его размеры показаны на рисунке 21, а его общая площадь (наверху и внизу) составляет 96 м 2 .

Рисунок 21 Пример торца террасного дома

Суммарный расход теплопотерь ткани, Q f , будет суммой всех значений U отдельных элементов внешней ткани, стены, крыша, пол, окна и двери, умноженные на их соответствующие площади, умноженные на разницу температур внутри и снаружи, Δ T .

  • Q F = (Σ U x ) × Вклад в общий коэффициент тепла потери Таблица 7.

    Таблица 7 Дом Элементы ткани и тепла

    7 0 0,16 0 80 161 60 87.7
    Элемент Область /

    м 2

    U-Значение /

    W M -2 K -1

    Вклад к коэффициенту тепловых потерь

    /WK –1

    Этаж 48 0.25 48 × 0.25 = 12
    48 × 0. 16 = 7.7
    стены
    0.35 80 × 0,35 = 28
    окон Двери 20 2,00 20 × 2.00 = 40
    Всего

    Обратите внимание, что мы предполагаем, что прилегающий дом будет при такой же внутренней температуре, так что не будет потери тепла через (неизолированную) перегородку между ними.Кроме того, на практике будут дополнительные тепловые потери, называемые «мостиками холода», через такие элементы, как трубы, проходящие через стены, и металлические перемычки над окнами, но мы не будем их здесь учитывать.

    Мы должны также включить потери тепла вентиляции, что:

    • Q = 0,33 × N × T × T × δ T Вт

    , где N — количество воздухообмен в час (ACH) и V — объем дома (м 3 ).

    Вентиляционный вклад в общий коэффициент тепла. коэффициент 0,5 ACH (что требует достаточно герметичной конструкции) и объем дома 240 м 3 :

    • Q v / Δ T  = 0,33 × 0,5 × 24,0 1

    Суммарный вклад ткани и вентиляции дает общий коэффициент теплопотерь всего дома:7 + 39,6 = 127,3 W K –1

На рисунке 22 представлена ​​процентная разбивка этих потерь, которая показывает их относительную важность и дает представление о том, где искать дальнейшие улучшения.

Рисунок 22 Процентная разбивка коэффициента тепловых потерь

Мы можем использовать этот коэффициент тепловых потерь всего дома для оценки подходящего размера системы отопления. Если принять внутреннюю температуру 20°C и разместить дом, например, в Лондоне, где расчетная зимняя температура наружного воздуха составляет -2°C, то система отопления должна поддерживать разницу температур в 22 K.Оценка необходимого размера системы отопления, Q h , таким образом, будет:

  • Q h  = 22 × 127,3 = 2800 Вт

прогрев дома, если он пустовал несколько дней.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.