Тепловая мощность — формула расчета и сферы применения

С теплотехническими расчётами приходится сталкиваться владельцам частных домов, квартир или любых других объектов. Это основа основ проектирования зданий.

Понять суть этих расчётов в официальных бумагах, не так сложно, как кажется.

Для себя также можно научиться выполнять вычисления, чтобы решить, какой утеплитель применять, какой толщины он должен быть, какой мощности приобретать котёл и достаточно ли имеющихся радиаторов на данную площадь.

Ответы на эти и многие другие вопросы можно найти, если понять, что такое тепловая мощность. Формула, определение и сферы применения – читайте в статье.

Определение понятия тепловой мощности

Тепловая мощность оборудования напрямую зависит от количества потребляемой энергии котлом
Под мощностью тепловыделения понимается количество теплоты, образующееся при преобразовании исходного носителя в энергию обогрева. Этот показатель отличен по величине для разных видов энергоносителей и рассчитывается для каждого из них индивидуально. Для газовых котлов он зависит от объема природного или сжиженного газа, подводимого к горелке в единицу времени.

При рассмотрении электрических аналогов этот параметр напрямую связан с мощностью электроэнергии, потребляемой агрегатом от сети 220 или 380 Вольт и его тепловым КПД. Соотношение тепловых и электрических мощностей задается специальными формулами, переводящими одно значение в другое.

Теплопоступления от технологического оборудования cтоловой.

где: КО — коэффициент одновременности работы теплового оборудования; для столовых КО — 0,8 для ресторанов и кафе КО — 0,7NМ — мощность установленного модулированного технологического оборудования, кВт.

Характеристика теплового оборудования предприятия общественного питания.

NН — установленная электрическая мощность не модулированного технологического оборудования, кВт;

NР — установочная мощность электрического оборудования в раздаточном проеме, кВт;

КЗ — коэффициент загрузки оборудования (см. таблицу);К1 — коэффициент эффективности приточно-вытяжных локализирующих устройств для модулированного оборудования — 0,75;К2 — коэффициент эффективности локализирующих устройств для немодулированного оборудования: для приточно-вытяжных локализирующих устройств — 0,75; для завес — 0,45.

Необходимые характеристики

Главным узлом в отопительном котле является теплообменник
Расчет тепловой мощности очень важен, так как его результаты необходимы для определения параметров выбираемого образца отопительного оборудования. К последним традиционно относятся:

• электрическая мощность агрегата для энергозависимых моделей;
• эффективность преобразования (или КПД котла);
• производительность, определяемая как количество тепла, формируемое устройством в единицу времени.

Модели котлов, подключаемых к электросети, относятся к оборудованию с потребляемой мощностью системы отопления, приводимой к количеству сжигаемого твердого или газообразного топлива. Для независимых от электричества образов этот параметр определяется напрямую – без перерасчета на затраченную электроэнергию.

Эффективность работы любого отопительного агрегата в значительной мере зависит от правильности выбора узла, обеспечивающего преобразование тепловой энергии (теплообменника). Грамотное решение этого вопроса позволяет получить требуемую теплопроизводительность и комфортно чувствовать себя в доме даже в самые морозные дни.

Избытки по тепловой мощности нежелательны, поскольку в этом случае часть расходуемых средств тратится впустую.

Теплопоступления от электрических печей.

Эти теплопоступления рассчитывают как долю от установочной электрической мощности Nуст., указываемой в каталоге (иногда эту величину называют «мощность холостого хода»).

Максимальные теплопоступления имеют место от прогретой, находящейся в режиме стационарной теплопередачи, печи. В этот период электрическая мощность будет расходоваться на восполнение тепловых потерь печи и, именно её назвали мощностью холостого хода.

Для определения тепловыделений в помещение от электрических печей существует несколько способов:

по мощности холостого хода Nxx, кВт

Qэлектрических печей = 1000 Nx.x., Вт;

по доле П% от номинальной электрической мощности печи, расходуемой на тепловые потери печью:

Qэлектрических печей = 1000 (П/100)Nуст, Вт.

Если указанные величины неизвестны, ориентировочно теплопоступления можно определить по назначению печи.

Далее в таблице указаны значения величин тепловыделений в Вт на 1 кВт установочной мощности для печей различного назначения.

Теплопоступления определяют как:

Qэлектрических печей = α × Nуст, кВт

где: Nуст – установочная электрическая мощность печи, кВт.

Факторы, влияющие на потребность в тепле

Тепловая мощность зависит от площади помещения, климата региона, степени утепления здания
К основным факторам, определяющим потребность в тепловой энергии для помещения, относят:

• полный объем нагреваемых пространств;
• тип и качество утеплительного материала;
• климатическая зона, в которой располагается здание.

От объема помещения зависит количество воздушного пространства, нуждающегося в обогреве. Чем объемнее отапливаемое помещение, тем больше тепла потребуется для поддержания нужного микроклимата. При одинаковой высоте потолков (порядка 2,5 метров) обычно применяется упрощенный расчет, при котором за основу берется площадь комнаты.

О качестве утепления судят по способам теплоизоляции стен, а также по площади и комплекту окон и дверей. Учитывается также вид остекления – простой и тройной стеклопакет различны по тепловым потерям. Влияние климатического фактора сказывается при прочих равных условиях и учитывается как разность температур на улице и в комнате, где установлен котел.

Для прибора (батареи отопления)

Степень теплопроводности металлов — из некоторых изготавливают радиаторы
При рассмотрении факторов, влияющих на мощность нагрева радиаторов отопления, выделяются три основных:

• показатель, соответствующий разнице нагрева теплоносителя и окружающей воздушной среды – с его повышением увеличивается тепловая мощность;
• площадь поверхности, отдающей тепло;
• теплопроводность используемого материала.

В этом случае наблюдается та же линейная зависимость: с увеличением поверхности батареи возрастает и величина тепловой отдачи. По этой причине многие современные отопительные радиаторы дополняются специальными алюминиевыми ребрами, повышающими общую теплоотдачу.

Как подобрать резистор на замену

Для замены всегда подбирается точно такой же элемент. Допускается временное использование сопротивлений с параметром на 1 порядок выше, чем у перегоревшего или вышедшего из строя по другим причинам. Это основное условие замкнутого контура в цепи. Установить неисправный участок цепи – означает разомкнуть цепь.

Определить параметры можно приблизительно по маркировке и размерам.

Элементы для замены оснащены выводами с обоих концов – их паяют на плату. Рекомендуется не подрезать выводы, так как они тоже обладают дополнительным сопротивлением.

Зачем нужен расчет мощностного показателя

Мощность котла выбирают по предполагаемому количеству приборов, которые придется обслуживать
Потребность в определении мощности объясняется тем, что основные характеристики котла зависят от следующих факторов:

• особенности конструкции и назначение отапливаемого объекта;
• размеры и форма каждого помещения;
• общее число жильцов;
• месторасположение на карте страны.

Расчетная мощность теплопередачи используется для определения параметров котельного оборудования, планируемого к установке именно в этом помещении. Будущий котел должен обладать производительностью, достаточной для его обогрева даже в самые холодные зимние дни. Также важно предусмотреть возможность согласованного подключения агрегата к магистральному трубопроводу. Проведенные расчеты помогут определиться с его длиной и типоразмером труб, а также с типом радиаторов и параметрами циркуляционного насоса.

Расчёт количества секций отопительных приборов

Система отопления не будет эффективной, если не рассчитать оптимальное количество секций радиаторов. Неправильный расчёт приведёт к тому, что комнаты будут обогреваться неравномерно, котёл будет работать на пределе возможностей или, наоборот, «вхолостую» растрачивая топливо.

Некоторые владельцы домов считают: чем больше батарей, тем лучше. Однако, при этом удлиняется путь теплоносителя, который постепенно охлаждается, а значит, последние комнаты в системе рискуют остаться без тепла. Принудительная циркуляция теплоносителя, отчасти, решает эту проблему. Но нельзя упускать из виду мощность котла, который может просто «не потянуть» систему.

Чтобы рассчитать количество секций, понадобятся следующие значения:

• площадь отапливаемой комнаты (плюс смежной, где нет радиаторов);
• мощность одного радиатора (указана в технической характеристике);

принять во внимание, что на 1 кв. м

жилой площади потребуется 100 Вт мощности для средней полосы России (согласно требованиям СНиПа).

Площадь комнаты умножают на 100 и полученную сумму делят на параметры мощности устанавливаемого радиатора.

Пример для комнаты в 25 кв. метров и мощности радиатора 120 Вт: (20х100)/185=10,8=11

Эта самая простая формула, при не стандартной высоте комнат или их сложной конфигурации используются другие значения.

Как правильно рассчитать отопление в частном доме, если мощность радиатора по каким-то причинам неизвестна? По умолчанию берётся средне статическая мощность в 200 Вт. Можно брать средние значения определённых типов радиаторов. Для биметаллических эта цифра составляет — 185 Вт, для алюминиевых — 190 Вт. У чугунных значение значительно ниже — 120 Вт.

Если расчёт ведётся для угловых помещений, то полученный результат можно смело умножать на коэффициент 1,2.

Расчет тепловой мощности

Для оценки тепловой энергии существует формула определения мощности через количество теплоты: N = Q/Δ t, где Q – это количество теплоты, выраженное в джоулях, а Δ t – время выделения энергии в секундах.

При оценочных расчетах также используется специальный коэффициент (КПД), указывающий на объем израсходованного тепла. Он находится как отношение полезной энергии к мощности тепловых потерь и выражается в процентах.

Объем затраченной энергии для помещений зависит от их строительных особенностей. Тот же показатель для батарей определяется используемыми при их изготовлении материалами и особенностями конструкции.

Более точный тепловой расчет

Грамотный выбор нагревательного оборудования возможен лишь после ознакомления с порядком расчета тепловой мощности, требуемой в каждом конкретном случае. Формула, используемая для его точного определения, выглядит так: P=V∆TK= ккал/час:

• V – объем обогреваемого помещения, измеряемый в метрах кубических.
• ∆Т – разница между температурой воздуха вне и внутри помещения.
• К – коэффициент потерь тепла.

Последняя величина зависит от материала стен. На основании проведенных специалистами измерений для неутепленной деревянной конструкции она составляет 3,0-4,0. Точные значения К для различных вариантов утепления приведены ниже:

• Для зданий из одинарной кирпичной кладки и с упрощенными конструкциями окон и крыши (так называемая «простая» теплоизоляция) К=2,0-2,9.
• Утепление среднего качества (К=1,0-1,9). Это типовая конструкция, под которой понимается двойная кладка, крыша с обычной кровлей, ограниченное количество окон.
• Высококачественное утепление (К=0,6-0,9), предполагающее кирпичные стены с усиленной теплоизоляцией, малое число окон со сдвоенными рамами, прочное основание пола и крышу с надежными теплоизоляторами.

В качестве примера будет рассмотрен точный расчет мощности для нагреваемого помещения объемом 5 х 16 х 2,5 = 200 метров кубических. ∆Т определяется как разница показателя снаружи -20 °С и внутри помещения +25 °С. Принимается вариант со средней удельной теплоизоляцией (К=1-1,9). По усредненным условиям эксплуатации берем 1,7. Рассчитываем: 200 х 45 х 1,7 = 15 300 ккал\час. Исходя из того, что 1 кВт = 860 ккал\час, в итоге имеем: 15 300\860 = 17,8 кВт.

Сколько стоит 1 квт электроэнергии в Казахстане 2020?

Оплата электроэнергии в зависимости от объёмов потребления и с использованием или без электрической плиты для населения выросла за месяц на 0,5-0,6%. Так, тарифы 1-го уровня увеличились на 0,5%, до 1146 тг за 100 кВт⋅ч для населения, не использующего электроплиты, и до 1129 тг за 100 кВт⋅ч — для использующего.

Интересные материалы:

Какие органы иннервирует вегетативная нервная система? Какие органы входят в правительство? Какие основные полезные вещества входят в состав молока? Какие отчеты сдает ИП на патенте с работниками? Какие отчеты сдает отдел кадров Украина? Какие отрасли экономики развиты в Ставропольском крае? Какие палочки были у героев Гарри Поттера? Какие памятники были созданы в 16 веке? Какие персональные данные нельзя разглашать? Какие подкасты слушать на русском?

Особенности монтажа радиаторов

Под показателем L учитывают поправки на схему подключения радиаторов отопления.

Многие не берут этот показатель в расчет, но ничто не мешает сразу предусмотреть схему подключения радиаторов отопления. Специалисты знают, что схемы врезки труб сильно влияют на температурный баланс в комнате.

Рекомендуется также учесть коэффициент, учитывающий особенности места установки радиаторов — M. Очевидно, что «открытая» батарея, которой ничто не мешает источать тепло, будет давать максимальную теплоотдачу.

Но чаще всего радиаторы располагают под подоконниками, которые частично из скрывают. Нередко для создания интерьера помещения батареи и вовсе «прячут» от посторонних глаз, что напрямую сказывается на теплоотдаче. Если вы уже имеете представление о том, где будут расположены радиаторы, то учтите их в коэффициенте M.

Теплопоступления от людей.

Они поступают в окружающую среду в виде явной и скрытой теплоты. Явное тепло отдаётся окружающей среде в результате конвективного и лучистого теплообмена. Скрытое тепло – представляет теплосодержание водяных паров, испаряющихся с поверхности тела и лёгких человека.

Полное количество, выделяемой человеком теплоты зависит, в основном, от степени тяжести выполняемой работы и в меньшей мере от температуры помещения и теплозащитных свойств одежды. С повышением интенсивности работы и температуры окружающего воздуха увеличивается доля тепла, передаваемого в виде скрытого тепла испарения. При температуре воздуха 34°С всё тепло, выработанное организмом, отдаётся путём испарения.

Показатели тепловыделений человека во внешнюю среду даны в таблице, приведённой далее.

В этой связи можно высказать несколько замечаний:

• вне зависимости от вида деятельности общее количество выделяемой телом тепловой энергии при низких температурах окружающей среды выше, чем при высоких температурах;
• при низких температурах окружающей среды значение явного (ощутимого) тепла значительно выше показателей скрытого тепла, и наоборот, при высоких температурах преобладает выделение скрытого тепла;
• при температурах, соответствующих комфортному состоянию (22 ± 2°С), при сидячем роде занятий, общее количество выделяемого тепла распределяется приблизительно в следующей пропорции:

60 — 65% явного тепла и 40 — 35% скрытого тепла.

С повышением физических нагрузок начинает преобладать выделение скрытого тепла.

Показатели выделения тепла человеком при различных температурах окружающей среды приведены на нижеследующем графике.

При расчёте поступления тепла от людей нужно принимать во внимание тот факт, что не всегда количество людей, заявленное в исходных данных, будет соответствовать одновременному их присутствию в данном помещении. Этот факт обосновывает применение коэффициента одновременности присутствия

Чтобы выполнить расчёт, соответствующий реальности, этот коэффициент принимают обычно в пределах от 0,9 до 0,95. В других случаях, например в гостиницах, ресторанах и т.п., такой коэффициент должен быть установлен на основании Технического задания Заказчика.

Количество тепла, выделяемое одним человеком, определяется исходя из следующих выражений:

количество явного тепла

количество полного тепла

Количество тепла и влаги, выделяемое взрослыми мужчинами

Примечание. Женщины выделяют 85% , а дети 75% тепла и влаги по сравнению с мужчинами.

Категории работ от вида деятельности.

1. Категория работ — разграничение работ по тяжести на основе энергозатрат организма. 2. Под рабочей зоной следует принимать пространство, ограниченное по высоте 2 м над уровнем пола, или площадку, на которой находятся места постоянного или непостоянного (временного) пребывания людей.

Преимущества и недостатки

Как и любая бытовая техника, тепловентиляторы имеют свои плюсы и минусы.

Энергопотребление подобных устройств сложно отнести к какой-либо категории т.к. если брать отдельно тепловентилятор и использовать его круглосуточно, он «сожжёт» много электроэнергии. Нет такого обогревающего устройства, которое бы потребляло мало электричества все приборы, будь то конвектор, электробатарея, обычный обогреватель или сплит-система очень «прожорливы».