Для того, чтобы выбрать оборудование для конкретного объекта, необходимо рассчитать тепловые потери. Мощность оборудования должна быть не меньше величины чистых тепловых потерь. Тип оборудования подбирается исходя из следующих условий: экономическое обоснование (затраты энергопотребления), вида обогревательной системы, паспортных данных на конкретный тип и лабораторных исследований (желательно).
Все приведенные ниже вспомогательные таблицы помогут в расчетах, а сводная таблица для расчета поможет собрать необходимые параметры объекта.
Тепловые потери.
Существуют два вида тепловых потерь из здания: потери путем теплопроводности через стены, потолок, окна, двери и пол и потери через систему вентиляции.
Потери путем теплопроводности:
Pт = k * F * (tкомн. – tmin), где
к – коэффициент теплопередачи через данную ограждающую поверхность, Вт/м2 .°C;
F – площадь данной поверхности, м2;
tкомн. – температура воздуха в помещении, °C;
tmin – наиболее низкая температура наружного воздуха для данной местности, °C.
Суммируя тепловые потери через каждую из ограждающих поверхностей мы получаем полные теплопотери путем теплопроводности (Pполн ).
Потери через вентиляцию:
Pв = q * c * r * (tкомн.-tmin), где
q – поступление наружного воздуха, м3/с;
с – удельная теплоемкость воздуха, Дж/кг . °C;
к – плотность воздуха, кг/м3;
а – коэфиициент утилизации тепла. Вносится в правую
часть уравнения в виде (1-а) в случае действующей системы утилизации тепла (0<a<1).
Коэффициенты теплопроводности могут быть найдены из таблиц и диаграмм или рассчитаны, если известны конструкционные материалы.
Общие тепловые потери рассчитываются как:
Р = Pполн + Pв
Величина чистых тепловых потерь:
P = Pобщ – Qвнутр, где
Qвнутр. – мощность внутренних источников тепловыделения.
Мощность обогревательного оборудования должна быть не меньше величины чистых тепловых потерь.
Энергопотребление.
Аналогично расчетам тепловых потерь затраты энергии расчитываются для каждого вида ограждающих конструкций и вентиляции для дневного и ночного режимов.Энергопот-ребление представляет собой произведение потребляемой мощности на продолжительность работы.
Поскольку текущая потребляемая мощность будет изменяться от 0 до Pмакс в зависимости от погодных факторов, расчет производится по осред-ненной величине мощности, которая вычисляется по формуле:
P = k * F * (tкомн. – tср., где
k, F и tкомн. – те же величины, что и при расчете тепловых потерь;
tср – среднегодовая температура.
Таким образом, потребление энергии составит:
Е = Р * m, где
m = [(часы/24) * (дни/7) * 8760 ] – продолжительность работы системы обогрева (час/ год).
Таким образом чистое энергопотребление составит:
Еобщ = Е + Евент – Евнутр, где
вклад вентиляции (Евент) и внутренних источников (Евнутр) рассчитываются аналогично (Е).
Годовые затраты расчитываются по формуле:
Еобщ * тариф (руб/кВтчас).
Таблицы и диаграммы для расчетов.
Основные переменные для расчета электрических параметров.
U – рабочее напряжение, В: для пост. тока и однофазного переменного тока между двумя проводниками, для 3-фазного переменного тока между двумя фазами (не между фазой и нейтралью).
Uф- напряжение между фазой и нейтралью для трех-фазной сети.
3= 1,73
I – сила тока, А
Iф – фазовая сила тока, А
R – сопротивление, Ом
Р – мощность, Вт.
Классы защиты для электрических материалов
| IP, первая цифра | Защита от проникновения твердых посторонних частиц | |
| 0 | (без защиты) | |
| 1 | диаметр > 50 мм | |
| 2 | диаметр > 12,5 мм | |
| 3 | диаметр > 2,5 мм | |
| 4 | диаметр > 1,0 мм | |
| 5 | пылезащищенное | |
| 6 | пыленепроницаемое | |
| IP, вторая цифра | Защита от проникновения воды | |
| 0 | (без защиты) | |
| 1 | падающие вертикально капли | |
| 2 | падающие капли (15°наклон) | |
| 3 | водяная пыль | |
| 4 | брызги | |
| 5 | струи | |
| 6 | мощные струи | |
| 7 | временное погружение | |
| 8 | постоянное погружение | |
Выбор кабелей и проводов
| Подводящий кабель открытый или в трубе | Соединительный кабель | |||
| Площадь, мм2 | Предохранитель, А | Площадь мм2 | Предохранитель, A | Рабочий ток, A |
| 1,5 | 10 | 0,75 | 6 | 10 |
| 2,5 | 16 | 1 | 10 | 10 |
| 4 | 20 | |||
| 6 | 25 | 1,5 | 16 | 16 |
| 10 | 35 | 2,5 | 25 | 20 |
| 16 | 63 | 4 | 32 | 25 |
| 25 | 80 | 6 | 40 | 35 |
| 35 | 100 | 10 | 63 | 63 |
| 50 | 125 | |||
| 70 | 160 | |||
| 95 | 200 | |||
| 120 | 250 | |||
| 150 | 250 | |||
| 185 | 315 | |||
| 240 | 315 | |||
| 300 | 400 | |||
| 400 | 500 | |||
Справочная таблица
Сила тока при различных мощностях и напряжениях
| Мощность кВт | Напряжение | |||||
| 127/1 | 230/1 | 400/1 | 230/3 | 400/3 | 500/3 | |
| 1,0 | 7,85 | 4,34 | 2,50 | 2,51 | 1,46 | 1,16 |
| 1,1 | 8,65 | 4,78 | 2,75 | 2,76 | 1,59 | 1,27 |
| 1,2 | 9,45 | 5,22 | 3,00 | 3,02 | 1,73 | 1,39 |
| 1,3 | 10,2 | 5,65 | 3,25 | 3,27 | 1,88 | 1,50 |
| 1,4 | 11,0 | 6,09 | 3,50 | 3,52 | 2,02 | 1,62 |
| 1,5 | 11,8 | 6,52 | 3,75 | 3,77 | 2,17 | 1,73 |
| 1,6 | 12,6 | 6,96 | 4,00 | 4,02 | 2,31 | 1,85 |
| 1,7 | 13,4 | 7,39 | 4,25 | 4,27 | 2,46 | 1,96 |
| 1,8 | 14,2 | 7,83 | 4,50 | 4,52 | 2,60 | 2,08 |
| 1,9 | 15,0 | 8,26 | 4,75 | 4,78 | 2,75 | 2,20 |
| 2,0 | 15,8 | 8,70 | 5,00 | 5,03 | 2,89 | 2,31 |
| 2,2 | 17,3 | 9,67 | 5,50 | 5,53 | 3,18 | 2,54 |
| 2,3 | 18,1 | 10,0 | 5,75 | 5,78 | 3,32 | 2,66 |
| 2,4 | 18,9 | 10,4 | 6,00 | 6,03 | 3,47 | 2,77 |
| 2,6 | 20,5 | 11,3 | 6,50 | 6,53 | 3,76 | 3,01 |
| 2,8 | 22,0 | 12,2 | 7,00 | 7,03 | 4,05 | 3,24 |
| 3,0 | 23,6 | 13,0 | 7,50 | 7,54 | 4,34 | 3,47 |
| 3,2 | 25,2 | 13,9 | 8,00 | 8,04 | 4,62 | 3,70 |
| 3,4 | 26,8 | 14,8 | 8,50 | 8,54 | 4,91 | 3,93 |
| 3,6 | 28,4 | 15,7 | 9,00 | 0,05 | 5,20 | 4,15 |
| 3,8 | 29,9 | 16,5 | 9,50 | 9,55 | 5,49 | 4,39 |
| 4,0 | 31,15 | 17,4 | 10,0 | 10,05 | 5,78 | 4,62 |
| 4,5 | 35,4 | 19,6 | 11,25 | 11,31 | 6,50 | 5,20 |
| 5,0 | 39,4 | 21,7 | 12,50 | 12,57 | 7,23 | 5,78 |
| 5,5 | 43,3 | 23,9 | 13,75 | 13,82 | 7,95 | 6,36 |
| 6,0 | 47,3 | 26,1 | 15,0 | 15,1 | 8,67 | 6,94 |
| 6,5 | 51,2 | 28,3 | 16,25 | 16,3 | 9,39 | 7,51 |
| 7,0 | 55,0 | 30,4 | 17,50 | 1 /,6 | 10,1 | 8,09 |
| 7,5 | 59,0 | 32,6 | 18,75 | 18,8 | 10,8 | 8,67 |
| 8,0 | 63,0 | 34,8 | 20,0 | 20,1 | 11,6 | 9,25 |
| 8,5 | 67,0 | 37,0 | 21,25 | 21,4 | 12,3 | 9,83 |
| 9,0 | 71,0 | 39,1 | 22,5 | 22,6 | 13,0 | 10,4 |
| 9,5 | 75,0 | 41,3 | 23,75 | 23,9 | 13,7 | 11,0 |
| 10,0 | 78,5 | 43,5 | 25,0 | 25,1 | 14,5 | 11,6 |
Для мощностей от 0,1 до 1кВт значение силы тока следует умножать на 0,1. Для мощностей от 10 до 100 кВт значение силы тока следует умножать на 10
Эквиваленты энергии
| Объем и среда | Энергоемкость [МВт.час] | |
| 1 м3 нефти | 8,0 | |
| 1 нм3 жидкого пропана | 0,022 | |
| 1 нм3 природного газа | 0,009 | |
| 1 нм3 газа | 0,004 | |
| 1 кг газоль пропана | 0,087 | |
| 1 кг природного газа | 0,007 | |
| 1 кг городского газа | 0,003 | |
| Материал | Значение k [Вт/м2.°C] | |
| СТЕНЫ | ||
| 1 кирпич 12 см | 1,8 | |
| 1 + 1/2 кирпич 18 см | 1,1 | |
| Блок из легкого бетона 20 см | 0,8 | |
| Блок из легкого бетона 30 см | 0,6 | |
| Бетон 15 см | 2,8 | |
| Бетон с 5 см изоляцией | 0,8 | |
| Бетон с 10 см изоляцией | 0,4 | |
| Стена с обивкой 5 см изоляцией | 0,8 | |
| Стена с обивкой 10 см изоляцией | 0,4 | |
| Стена с обивкой 15 см изоляцией | 0,3 | |
| Конструкции | 0,3 | |
| КРЫША | ||
| Бетон 15 см | 2,8 | |
| Бетон с 5 см изоляцией | 0,8 | |
| Бетон с 10 см изоляцией | 0,4 | |
| Легкий бетон 20 см | 0,8 | |
| Легкий бетон 30 см | 0,6 | |
| Стальной лист без изоляции | 4,0 | |
| Стальной лист с 5 см изоляцией | 0,8 | |
| Стальной лист с 10 см изоляцией | 0,6 | |
| Стальной лист с 25 см изоляцией | 0,2 | |
| Новое здание | 0,2 | |
| ОКНА | ||
| 1 -стекло | 5,0 | |
| 2-стекло | 3,0 | |
| 3-стекло | 2,0 | |
| 3-стекло изолированное | 1,8 | |
Климатические данные для России и соседних государств
| Место | Среднегодовая температура воздуха, 0C | Среднегодовая скорость ветра на высоте 10 м, м/с |
| Санкт-Петербург и область | 4,4 | 3,6 |
| Нижегородская область | 4,3 | — |
| Москва и область | 4,9 | — |
| Центрально-Черноземный район | 6,1 | 4,0 |
| Татарстан | 4,0 | — |
| Пензенская область | 5,0 | — |
| Астраханская область | 9,9 | — |
| Краснодарский край | 10,2 | — |
| Дагестан | 8,1 | — |
| Свердловская область | 1,2 | — |
| Челябинская область | 2,2 | — |
| Оренбургская область | 4,4 | — |
| Омская область | 1,3 | 3,8 |
| Томская область | -0,6 | 3,0 |
| Новосибирская область | 1,0 | — |
| Кемеровская область | 0,8 | — |
| Алтайский край | 2,6 | — |
| Читинская область | ||
| Чукотка | -9,3 | 4,1 |
| Камчатка | -1,2 | 4,4 |
| Киевская область | 7,6 | — |
| Прибалтийские республики | 6,2 | 5,0 |
| Закавказский район | 7,9 | — |
| Узбекистан | 11,3 | — |
| Туркменистан | 13,1 | — |
| Киргизия | 6,6 | — |
| Таджикистан | 8,7 | — |
| Казахстан | 6,0 | 4,1 |
| Белорусия | 6,3 | 3,4 |
| Молдавия | 8,9 | 3,9 |
Внутренние источники тепла
| Рабочее место | Пол, Вт/м2 | Вт/чел |
| Магазин | 15 | |
| Кафетерий | 15 | |
| Офис | 10-20 | 200 |
| Спортзал | 10 | |
| Булочная | 30 | |
| Горячий цех | 50-70 | |
| Гараж | 15 | |
| Мастерская | 20 | |
| Машиностроительный завод | 50 | |
| Сварочная мастерская | 25 |
Объем подаваемого воздуха.
Следующая формула может быть использована для расчета объема подаваемого воздуха:
Q = q * Fпола * 3,6 или Q = n * Vздания, где
q – объем воздуха [литр/см2]; n – кратность воздухообмена в час; Fпола – площадь поверхности пола в здании [м2];
| Тип помещения | л/см 2 | л/с на человека | Оборот/час |
| Магазин | 5,0 | 4-5 | |
| Кафетерий | 7,0 | 6,0 | |
| Общественное здание | 3,0 | 3,0 | |
| Офис | 15-20 | 1-2 | |
| Школа | 5,0 | 4-5 | |
| Спортивный зал | 4,0 | 2,0 | |
| Булочная | 8,0 | 6,0 | |
| Слесарные помещения | 40,0 | 10-15 | |
| Гараж | 3,0 | 3,0 | |
| Завод | 5,0 | 5,0 | |
| Цеха резки и сварки | 5,0 | 5,0 | |
| Комната для курения | 6,0 | 8,0 | |
| Комната без курения | 4,0 | 6,0 | |
| Мин. необходимая | 0,35 | прибл. 0,5 |
Расчет коэффициентов теплопередачи.
k – характеризует теплоизоляционные свойства элементов здания. Следующее уравнение может быть использовано для расчета k:
R – термическое сопротивление [м2*°C/Вт];
R – характеризует теплоизоляционные свойства материала или элемента здания;
Rвнутр. – термическое сопротивление от воздуха в помещении к внутренней поверхности стены [м2*°C/Вт];
Rнaр. – тепловое сопротивление от наружного воздуха к наружной поверхности стены[м2*°C/Вт];
d1, d2, ….dn – толщина материала [м];A,
– коэффициент теплопроводности [Вт/м*°C].
Температурные градиенты при полной мощности
| Обогрев теплым воздухом | 2,5°C/м | |
| Обогрев тепловыми вентиляторами | 2,5°C/м | |
| Обогрев конвекторами | 1,7°C/м | |
| Обогрев радиаторами | 1,2°C/м | |
| Обогрев инфракрасными приборами | 0,2-0,4°С/м | |
| Обогрев пола | 0,1°C/м | |
Термическое сопротивление R
| Материал | Значение R [м2.0C/Вт] |
| Потери на теплопередачу внутренние и внешние |
|
| Rвнутр. + Rнар. | 0,17 |
| Стена подвала под землей 1-2 метра |
1,0 |
| Под полом на земле | 0,7 |
| Под полом на земле | 2,0 |
Коэффициент теплопроводности l для различных материалов
| Материал | Значения l [Вт/м0C] |
| Необработанный камень | 2,4-3,6 |
| Известковый песчаник | |
| Бетон | 1,7 |
| Шлаковый бетон | 0,6 |
| Кирпич и пустотелый бетон | 0,6 |
| Цементный раствор | 1,0 |
| Плита ДСП | 0,14 |
| Штукатурка | 0,22 |
| Клееная фанера | 0,13 |
| Древесное волокно | 0,08 |
| Минеральная шерсть | 0,045 |
| Ячеистый пластик | 0,04 |
