Расчет тепловой нагрузки отопления здания

Определение тепловой нагрузки

Само определение «Тепловая нагрузка» характеризует получение определённого количества теплоэнергии за одну единицу времени в конкретных условиях. В отопительный сезон такой показатель должен изменяться согласно установленному температурному графику теплоснабжения. Он отражает общий объём теплоэнергии, расходуемой всей отопительной конструкцией на прогрев строений до нормативного температурного уровня в самый холодный период.

Профессиональный расчёт показателя нагрузки необходим в следующих случаях:

• отсутствие приборов учёта;
• сокращение расчётной нагрузки;
• снижение расходов на обогрев здания;
• проектирование индивидуальной системы обогрева;
• изменение состава потребляющего энергию оборудования;
• подтверждение лимита для потребляемой тепловой энергии;
• выявление причин потери тепловой эффективности и перерасхода;
• оптимальное распределение субабонентов, использующих в работе тепло;
• подсоединение к схеме отопления построек и сооружений, потребляющих тепло;
• уточнение тепловых нагрузок и заключение договора со снабжающими организациями.

При определении максимальной почасовой нагрузки на отопление учитывается количество тепла, используемого с целью сохранения нормированных показателей на протяжении одного часа при максимально неблагоприятных внешних воздействиях.

Особенности подбора радиаторов

Стандартными компонентами обеспечения тепла в помещении являются радиаторы, панели, системы «тёплый» пол, конвекторы и т. д. Самыми распространёнными деталями отопительной системы есть радиаторы.

Тепловой радиатор — это специальная полая конструкция модульного типа из сплава с высокой теплоотдачей. Он изготавливается из стали, алюминия, чугуна, керамика и других сплавов. Принцип действия радиатора отопления сводится к излучению энергии от теплоносителя в пространство помещения через «лепестки».

Алюминиевый и биметаллический радиатор отопления пришёл на смену массивным чугунным батареям. Простота производства, высокая теплоотдача, удачная конструкция и дизайн сделали это изделие популярным и распространённым инструментом излучения тепла в помещении

Существует несколько методик расчёта радиаторов отопления в комнате. Нижеприведённый перечень способов отсортирован в порядке увеличения точности вычислений.

Варианты вычислений:

1. По площади. N=(S*100)/C, где N — количество секций, S — площадь помещения (м2), C — теплоотдача одной секции радиатора (Вт, берётся из тех паспорта или сертификата на изделие), 100 Вт — количество теплового потока, которое необходимо для нагрева 1 м2 (эмпирическая величина). Возникает вопрос: а каким образом учесть высоту потолка комнаты?
2. По объёму. N=(S*H*41)/C, где N, S, C — аналогично. Н — высота помещения, 41 Вт — количество теплового потока, которое необходимо для нагрева 1 м3 (эмпирическая величина).
3. По коэффициентам. N=(100*S*к1*к2*к3*к4*к5*к6*к7)/C, где N, S, C и 100 — аналогично. к1 — учёт количества камер в стеклопакете окна комнаты, к2 — теплоизоляция стен, к3 — соотношение площади окон к площади помещения, к4 — средняя минусовая температура в наиболее холодную неделю зимы, к5 — количество наружных стен комнаты (которые «выходят» на улицу), к6 — тип помещения сверху, к7 — высота потолка.

Это максимально точный вариант расчёта количества секций. Естественно, что округление дробных результатов вычислений производится всегда к следующему целому числу.

Как рассчитать нагрузку?

Показатель тепловой нагрузки определяется несколькими наиболее важными факторами, поэтому при выполнении расчётных мероприятий в обязательном порядке требуется учитывать:

• общую площадь остекления и количество дверей;
• разницу температурных режимов за пределами и внутри строения;
• уровень производительности, режим эксплуатации системы вентиляции;
• толщину конструкций и материалы, задействованные в возведении строения;
• свойства кровельного материала и основные конструктивные особенности крыши;
• величину инсоляции и степень поглощения солнечного тепла внешними поверхностями.

Практикуется применение нескольких способов вычисления тепловой нагрузки, которые заметно различаются не только степенью сложности, но и точностью полученных расчётных результатов. Важно предварительно собрать необходимые для проектирования и расчётных мероприятий сведения, касающиеся схемы установки радиаторов и места вывода ГВС, а также поэтажный план и экспликацию сооружения.

Формулы расчёта

Исходя из общих потребностей здания в тепловой энергии и технических характеристик постройки, с целью определения оптимального количества теплоты за единицу времени могут использоваться разные стандартные формулы.

При отсутствии приборов учёта: Q = V × (Тх — Тy) / 1000

Обозначение	Параметр
V	Объём теплового носителя в отопительной системе
Тх	Показатели температурного режима нагретого теплоносителя (60-65оС)
Тy	Исходная температура не нагретого теплового носителя
1000	Стандартный поправочный числовой множитель

Схема отопления с замкнутым типом контура:

Qот = α × qо × V × (Тв — Тн.р) × (1 + Kн.р) × 0,000001

Обозначение	Параметр
α	Корректирующий погодные характеристики числовой множитель при уличном температурном режиме, отличном от минус 30оС
V	Показатели объёма строения в соответствии с наружными замерами
qо	Отопительный удельный показатель при температурном режиме -30оС
tв	Расчётные показатели внутреннего температурного режима в строении
tн.р	Расчётный режим наружного температурного режима для проектирования отопительной системы
Kн.р	Поправочный числовой множитель в виде соотношения теплопотерь с инфильтрацией и тепловой передачей посредством внешних конструктивных элементов

Применение поправочного числового множителя

При выполнении расчётов тепловой нагрузки обязательно учитывается поправочный числовой множитель, при помощи которого определяется отличие расчётного температурного режима наружного воздуха для проектов отопительных систем. В таблице представлены поправочные числовые множители для различных климатических зон, расположенных на территории Российской Федерации.

-35оС	-36оС	-37оС	-38оС	-39оС	-40оС
0,95	0,94	0,93	0,92	0,91	0,90

В других регионах России, где расчётный температурный режим наружных воздушных масс при проектировании отопительной системы находится на уровне минус 31°С или ниже, значения расчётных температур внутри обогреваемых помещений принимаются в соответствии с данными, приведёнными в действующей редакции СНиП 2.08.01-85.

На что обратить внимание при расчётах

В соответствии с действующим СНиП, на каждые 10 м2 обогреваемой площади должно приходится не менее 1 кВт тепловой мощности, но при этом в обязательном порядке учитывается так называемый региональный поправочный числовой множитель:

• зона с умеренными климатическими условиями – 1.2-1.3;
• территория южных регионов – 0.7-0.9;
• районы крайнего севера – 1.5-2.0.

Кроме прочего, немаловажное значение имеет высота потолочных конструкций и индивидуальные тепловые потери, которые напрямую зависят от типовых характеристик эксплуатируемого строения. Как правило, на каждый кубометр полезной площади затрачивается 40 ватт тепловой энергии, но при выполнении расчётов потребуется также учитывать следующие поправки:

• наличие окна – плюс 100 ватт;
• наличие двери – плюс 200 ватт;
• угловое помещение – поправочный числовой множитель 1.2-1.3;
• торцевая часть здания – поправочный числовой множитель 1.2-1.3;
• частное домовладение – поправочный числовой множитель 1.5.

Практическое значение имеют показатели потолочного и стенового сопротивления, потери тепла через конструкции ограждающего типа и функционирующую вентиляционную систему.

Вид материала	Уровень термического сопротивления
Кирпичная кладка в три кирпича	0,592 м2 × с/Вт
Кирпичная кладка в два с половиной кирпича	0,502 м2 × с/Вт
Кирпичная кладка в два кирпича	0,405 м2 × с/Вт
Кирпичная кладка в один кирпич	0,187 м2 × с/Вт
Газосиликатные блоки толщиной 200 мм	0,476 м2 × с/Вт
Газосиликатные блоки толщиной 300 мм	0,709 м2 × с/Вт
Бревенчатые стены толщиной 250 мм	0,550 м2 × с/Вт
Бревенчатые стены толщиной 200 мм	0,440 м2 × с/Вт
Бревенчатые стены толщиной 100 мм	0,353 м2 × с/Вт
Деревянный неутеплённый пол	1,85 м2 × с/Вт
Двойная деревянная дверь	0,21 м2 × с/Вт
Штукатурка толщиной 30 мм	0,035 м2 × с/Вт
Каркасные стены толщиной 20 см с утеплением	0,703 м2 × с/Вт

В результате функционирования вентиляционной системы потери тепловой энергии в зданиях составляют порядка 30-40%, через кровельные перекрытия уходит примерно 10-25%, а сквозь стены – около 20-30%, что должно учитываться при проектировании и расчёте тепловой нагрузки.

Средняя тепловая нагрузка

Максимально просто осуществляется самостоятельный расчёт тепловой нагрузки по площади здания или отдельно взятого помещения. В этом случае показатели обогреваемой площади умножаются на уровень тепловой мощности (100 Вт). Например, для здания общей площадью 180 м2 уровень тепловой нагрузки составит:

180 × 100 Вт = 18000 Вт

Таким образом, для максимально эффективного обогрева здания площадью 180 м2 потребуется обеспечить 18 кВт мощности. Полученный результат необходимо разделить на количество тепла, выделяемого в течение одного часа отдельной секцией установленных отопительных радиаторов.

18000 Вт / 180 Вт = 100

В результате можно понять, что в разных по назначению и площади помещениях здания должно быть установлено не менее 100 секций. С этой целью можно приобрести 10 радиаторов, имеющих по 10 секций, или остановить свой выбор на других вариантах комплектации. Следует отметить, что средняя тепловая нагрузка чаще всего рассчитывается в зданиях, оснащённых централизованной системой отопления при температурных показателях теплоносителя в пределах 70-75оС.

Методика расчета для природного газа

Примерный расход газа на отопление считается исходя из половинной мощности установленного котла. Все дело в том, что при определении мощности газового котла закладывается самая низкая температура. Это и понятно — даже когда на улице очень холодно, в доме должно быть тепло.

Посчитать расход газа на отопление можно самостоятельно

Но считать расход газа на отопление по этой максимальной цифре совсем неверно — ведь в основном температура значительно выше, а значит, топлива сжигается намного меньше. Потому и принято считать средний расход топлива на отопление — порядка 50% от теплопотерь или мощности котла.

Считаем расход газа по теплопотерям

Если котла еще нет, и вы оцениваете стоимость отопления разными способами, считать можно от общих теплопотерь здания. Они, скорее всего, вам известны. Методика тут такая: берут 50% от общих теплопотерь, добавляют 10% на обеспечение ГВС и 10% на отток тепла при вентиляции. В результате получим средний расход в киловаттах в час.

Далее можно  узнать расход топлива в сутки (умножить на 24 часа),  в месяц (на 30 дней), при желании — за весь отопительный сезон (умножить на количество месяцев, на протяжении которых работает отопление). Все эти цифры можно перевести в кубометры (зная удельную теплоту сгорания газа), а потом перемножить кубометры на цену газа и, таким образом, узнать затраты на отопление.

Наименование толпива Единица измерения Удельная теплота сгорания в кКал Удельная теплота сгорания в кВт Удельная теплота сгорания в МДж

Природный газ	1 м 3	8000 кКал	9,2 кВт	33,5 МДж
Сжиженный газ	1 кг	10800 кКал	12,5 кВт	45,2 МДж
Уголь каменный (W=10%)	1 кг	6450 кКал	7,5 кВт	27 МДж
Пеллета древесная	1 кг	4100 кКал	4,7 кВт	17,17 МДж
Высушенная древесина (W=20%)	1 кг	3400 кКал	3,9 кВт	14,24 МДж

Пример расчета по теплопотерям

Пусть теплопотери дома составляют 16 кВт/час. Начинаем считать:

• средняя потребность в тепле в час — 8 кВт/ч + 1,6 кВт/ч + 1,6 кВт/ч = 11,2 кВт/ч;
• в день — 11,2 кВт * 24 часа = 268,8  кВт;

• в месяц — 268,8 кВт * 30 дней = 8064 кВт.

Переводим в кубометры. Если использовать будем природный газ, делим расход газа на отопление в час: 11,2 кВт/ч / 9,3 кВт = 1,2 м3/ч. В расчетах цифра 9,3 кВт — это удельная теплоемкость сгорания природного газа (есть в таблице).

Так как котел имеет не 100% КПД, а 88-92%, придется внести еще поправки на это — добавить порядка 10% от полученной цифры. Итого получаем расход газа на отопление в час — 1,32 кубометра в час. Далее можно рассчитать:

• расход в день: 1,32 м3 * 24 часа = 28,8 м3/день
• потребность в месяц:28,8 м3/день * 30 дней =  864 м3/мес.

Средний расход за отопительный сезон зависит от его длительности — умножаем на количество месяцев, пока длится отопительный сезон.

Этот расчет — приблизительный. В какой-то месяц потребление газа будет намного меньше, в самый холодный — больше, но в среднем цифра будет примерно такой же.

Расчет по мощности котла

Расчеты будут немного проще, если имеется рассчитанная мощность котла — тут уже учтены все необходимые запасы (на ГВС и вентиляцию). Потому просто берем 50% от расчетной мощности и далее считаем расход в день, месяц, за сезон.

Например, проектная мощность котла — 24 кВт. Для расчета расхода газа на отопление берем половину: 12 к/Вт. Это и будет средняя потребность в тепле в час. Чтобы определить расход топлива в час, делим на теплотворную способность, получаем 12 кВт/час / 9,3 к/Вт =  1,3 м3. Далее все считается как в примере выше:

• в день: 12 кВт/ч * 24 часа = 288 кВт в перерасчете на количество газа — 1,3 м3 * 24 = 31,2 м3

• в месяц: 288 кВт * 30 дней = 8640 м3, расход в кубометрах 31,2 м3 * 30 = 936 м3.

Далее добавим 10% на неидеальность котла, получим, что для этого случая расход будет чуть больше 1000 кубометров в месяц (1029,3 куб). Как видите, в этом случае все еще проще — меньше цифр, но принцип тот же.

По квадратуре

Еще более приблизительные расчеты можно получить по квадратуре дома. Есть два способа:

• Можно посчитать по СНиПовским нормам — на обогрев одного квадратного метра в Средней Полосе России в среднем требуется 80 Вт/м2 . Эту цифру можно применять, если ваш дом построен по всем требованиям и имеет хорошее утепление.
• Можно прикинуть по среднестатистическим данным:
  • при хорошем утеплении дома требуется 2,5-3 куб/м2;

  • при среднем утеплении расход газа 4-5 куб/м2.

Каждый хозяин может оценить степень утепления своего дома, соответственно, можно прикинуть, какой расход газа будет в данном случае. Например, для дома в 100 кв. м. при среднем утеплении потребуется 400-500 кубометров газа на отопление,  на дом в 150 квадратов уйдет 600-750 кубов в месяц, на отопление дома площадью 200 м2 — 800-100 кубов голубого топлива. Все это — очень приблизительно, но цифры выведены на основании многих фактических данных.

Точные расчеты тепловой нагрузки

Значение теплопроводности и сопротивление теплопередачи для строительных материаловНо все же этот расчет оптимальной тепловой нагрузки на отопление не дает требуемую точность вычисления. Он не учитывает важнейший параметр – характеристики здания. Главной из них является сопротивление теплопередачи материал изготовления отдельных элементов дома – стен, окон, потолка и пола. Именно они определяют степень сохранения тепловой энергии, полученной от теплоносителя системы отопления.

Что же такое сопротивление теплопередачи (R)? Это величина, обратная теплопроводности (λ) – возможности структуры материала передавать тепловую энергию. Т.е. чем больше значение теплопроводности – тем выше тепловые потери. Для расчета годовой нагрузки на отопление воспользоваться этой величиной нельзя, так как она не учитывает толщину материала (d). Поэтому специалисты используют параметр сопротивление теплопередачи, который вычисляется по следующей формуле:

R=d/λ

Расчет по стенам и окнам

Сопротивление теплопередачи стен жилых зданий

Существуют нормированные значения сопротивления теплопередачи стен, которые напрямую зависят от региона, где расположен дом.

В отличие от укрупненного расчета нагрузки на отопление сначала нужно вычислить сопротивление теплопередачи для наружных стен, окон, пола первого этажа и чердака. Возьмем за основу следующие характеристики дома:

• Площадь стен – 280 м². В нее включены окна – 40 м²;
• Материал изготовления стен – полнотелый кирпич (λ=0.56). Толщина наружных стен – 0,36 м. Исходя из этого рассчитываем сопротивление телепередачи — R=0.36/0.56= 0,64 м²*С/Вт;
• Для улучшения теплоизоляционных свойств был установлен наружный утеплитель – пенополистирол толщиной 100 мм. Для него λ=0,036. Соответственно R=0,1/0,036= 2,72 м²*С/Вт;
• Общее значение R для наружных стен равно 0,64+2,72= 3,36 что является очень хорошим показателем теплоизоляции дома;
• Сопротивление теплопередачи окон — 0,75 м²*С/Вт (двойной стеклопакет с заполнением аргоном).

Фактически тепловые потери через стены составят:

(1/3,36)*240+(1/0.75)*40= 124 Вт при разнице температуры в 1°С

Температурные показатели возьмем такие же, как и для укрупненного вычисления нагрузки на отопление +22°С в помещении и -15°С на улице. Дальнейший расчет необходимо делать по следующей формуле:

124*(22+15)= 4,96 кВт/час

Расчет по вентиляции

Затем необходимо вычислить потери через вентиляцию. Общий объем воздуха в здании составляет 480 м³. При этом его плотность примерно равна 1,24 кг/м³. Т.е. его масса равна 595 кг. В среднем за сутки (24 часа) происходит пятикратное обновление воздуха. В таком случае для вычисления максимальной часовой нагрузки для отопления нужно рассчитать тепловые потери на вентиляцию:

(480*40*5)/24= 4000 кДж или 1,11 кВт/час

Суммируя все полученные показатели можно найти общие тепловые потери дом:

4,96+1,11=6,07 кВт/час

Таким образом определяется точная максимальная тепловая нагрузка на отопление. Полученная величина напрямую зависит от температуры на улице. Поэтому для расчета годовой нагрузки на отопительную систему нужно учитывать изменение погодных условий. Если средняя температура в течение отопительного сезона составляет -7°С, то итоговая нагрузка на отопление будет равна:

(124*(22+7)+((480*(22+7)*5)/24))/3600)*24*150(дней отопительного сезона)=15843 кВт

Меняя температурные значения можно сделать точный расчет тепловой нагрузки для любой системы отопления.

К полученным результатам нужно прибавить значение тепловых потерь через крышу и пол. Это можно сделать поправочным коэффициентом 1,2 – 6,07*1,2=7,3 кВт/ч.

Полученная величина указывает на фактические затраты энергоносителя при работе системы. Существует несколько способов регулирования тепловой нагрузки отопления. Наиболее действенный из них – уменьшение температуры в комнатах, где нет постоянного присутствия жильцов. Это можно осуществить с помощью терморегуляторов и установленных датчиков температуры. Но при этом в здании должна быть установлена двухтрубная система отопления.

Для вычисления точного значения тепловых потерь можно воспользоваться специализированной программой Valtec. В видеоматериале показа пример работы с ней.

Пример расчета тепловых нагрузок объекта коммерческого назначения

Это помещение на первом этаже 4-х этажного здания. Месторасположение — г. Москва.

Исходные данные по объекту

Адрес объекта	г. Москва
Этажность здания	4 этажа
Этаж на котором расположены обследуемые помещения	первый
Площадь обследуемых помещений	112,9 кв.м.
Высота этажа	3,0 м
Система отопления	Однотрубная
Температурный график	95-70 град. С
Расчетный температурный график для этажа на котором находится помещение	75-70 град. С
Тип розлива	Верхний
Расчетная температура внутреннего воздуха	+ 20 град С
Отопительные радиаторы, тип, количество	Радиаторы чугунные М-140-АО – 6 шт. Радиатор биметаллический Global (Глобал) – 1 шт.
Диаметр труб системы отопления	Ду-25 мм
Длина подающего трубопровода системы отопления	L = 28,0 м.
ГВС	отсутствует
Вентиляция	отсутствует
Тепловая нагрузка по договору (час/год)	0,02/47,67 Гкал

Расчетная теплопередача установленных радиаторов отопления, с учетом всех потерь, составила 0,007457 Гкал/час.

Максимальный расход теплоэнергии на отопление помещения составил 0,001501 Гкал/час.

Итоговый максимальный расход — 0,008958 Гкал/час или 23 Гкал/год.

В итоге рассчитываем годовую экономию на отопление данного помещения: 47,67-23=24,67 Гкал/год. Таким образом можно сократить расходы на теплоэнергию почти вдвое. А если учесть, что текущая средняя стоимость Гкал в Москве составляет 1,7 тыс. рублей, то годовая экономию в денежном эквиваленте составит 42 тыс. рублей.

Пример расчёта тепловой нагрузки системы ГВС объекта теплопотребления

Показания узла учёта тепловой энергии (потребление тепловой энергии на нужды ГВС) отражают в прямоугольной системе координат (рис. 3):

— по оси абсцисс – календарные сутки;

— по оси ординат – среднее за сутки часовое потребление тепловой энергии на нужды ГВС.В расчётах учтены показания узла учёта тепловой энергии, направленной в теплопотребляющую установку объекта теплопотребления на цели ГВС за период с 01.01.2014 г. по 01.03.2016 г.

Из показаний узла учёта тепловой энергии выбирают максимальное значение:

1,171 Гкал / 24 ч = 0,0487917 Гкал/ч (зафиксировано 31.12.2016 г.).

Полученное значение нагрузки на ГВС округляется до третьего знака после разделителя: 0,049 Гкал/ч.

Сопоставление договорной и фактической (расчётной) нагрузки представлено в табл. 1.

Таблица 1. Сопоставление договорной и фактической (расчётной) нагрузки рассматриваемого абонента.

Тепловая нагрузка	Фактическая (расчётная)	Договорная	Коэффициент
— на отопление	0,203	0,24	0,85
— на ГВС (среднечасовая)	0,049	0,20	0,25
Итого	0,252	0,44	0,57

Здесь уместно отметить, что в договорах теплоснабжения объектов теплопотребления, как правило, указывается максимальная часовая нагрузка ГВС, а в соответствии с требованиями [3] тепловая нагрузка системы ГВС объекта теплопотребления устанавливается как средний часовой расход тепловой энергии за сутки максимального водопотребления непосредственно по данным приборов учёта.

Метод расчёта фактических тепловых нагрузок на основании показаний узлов учёта (введёнными в надлежащем порядке в коммерческий учёт),установленных на коллекторах источников тепловой энергии

На основании [9] определение количества поставленной (полученной) тепловой энергии, теплоносителя в целях коммерческого учёта тепловой энергии (в том числе расчётным путём) производится в соответствии с Методикой осуществления коммерческого учёта тепловой энергии, теплоносителя [10].

В соответствии с требованиями [10] количество тепловой энергии (QИ, Гкал), отпущенное источником тепловой энергии по каждому выводу тепловой сети, рассчитывается по одной из следующих формул:

а) при использовании расходомеров на подающем трубопроводе:
где t0 – время начала отчётного периода;

ti – время окончания отчётного периода;

M1 – масса теплоносителя, отпущенного источником тепловой энергии по подающему трубопроводу, т;

h1 – удельная энтальпия теплоносителя в подающем трубопроводе, ккал/кг;

h2 – удельная энтальпия теплоносителя в обратном трубопроводе, ккал/кг;

MП – масса теплоносителя, израсходованного на подпитку системы теплоснабжения, на определённый вывод тепловой сети, т;

hХВ – удельная энтальпия холодной воды, используемой для подпитки на вводе источника тепловой энергии, ккал/кг;

б) при использовании расходомеров на обратном трубопроводе:
, (6)

где t0, ti, h1, h2, MП, hХВ – то же, что и в формуле (5);

M2 – масса теплоносителя, возвращённого на источник тепловой энергии по обратному трубопроводу, т.

Количество тепловой энергии, отпущенное источником тепловой энергии для систем теплоснабжения с непосредственным водоразбором из тепловой сети, рассчитывается по формуле:
, (7)

где t0, ti, h1, h2, M1, MП, hХВ – то же, что и в формуле (5);

M2 – то же, что и в формуле (6).

Величина отпуска тепловой энергии, расходуемой на подпитку ГВС (QГВСИ, Гкал), рассчитывается по формуле:

QГВСИ = MмахП ∙ (hГВ – hХВ) ∙ 10–3, (8)

где MмахП – масса теплоносителя, израсходованного на подпитку системы теплоснабжения, на определённый вывод тепловой сети в сутки максимального расхода теплоносителя на подпитку системы теплоснабжения, т/сутки;

hГВ – удельная энтальпия горячей воды, ккал/кг;

hХВ – то же, что и в формуле (5), ккал/кг.

Величина отпуска тепловой энергии, расходуемой на отопление и вентиляцию, (QОВИ, Гкал), рассчитывается по формуле:

QОВИ = QИ – QГВСИ, (9)

Если за рассматриваемый отопительный период были зарегистрированы расчётные температуры наружного воздуха, принимаемые для проектирования систем отопления и вентиляции, тогда фактическая нагрузка рассматриваемого вывода источника тепловой энергии QфИ, Гкал/ч, рассчитывается по формуле:

QфИ = QсутИ/24, (10)

где QсутИ – количество тепловой энергии, Гкал/сут, отпущенное источником тепловой энергии по данному выводу тепловой сети, рассчитанное по показаниям приборов учёта тепловой энергии за сутки со среднесуточной температурой наружного воздуха (для Санкт-Петербурга –24 °С по данным [8]).

Если за рассматриваемый отопительный период расчётные температуры наружного воздуха, принимаемые для проектирования систем отопления и вентиляции [8] зарегистрированы не были, значение расчётного расхода (отпуска) тепловой энергии
, Гкал/час, рассчитывается по формуле (П6.9) [4]:
(11)

где Qр.ОВ.jИ – достигнутая тепловая нагрузка в горячей воде для целей отопления и вентиляции внешних потребителей в j-м году, Гкал/ч;

tв.р – температура внутри отапливаемого помещения, принимаемая для проектирования систем отопления и вентиляции, ºС; в холодный период года в обслуживаемой зоне жилых помещений температура воздуха принимается равной минимальной из оптимальных температур по ГОСТ 30494 [11], т.е. +20 ºС (п/п «а» п. 5.1 СП 60.13330 [12]);

tн.р – температура наружного воздуха, принимаемая для проектирования систем отопления и вентиляции, ºС (для Санкт-Петербурга tн.р = –24 ºС (по данным [8]));

tсрn.pj – температура наружного воздуха, зафиксированная при достигнутом максимуме тепловых нагрузок в j-м году, ºС.

Для повышения достоверности результатов расчёта из рассмотрения исключаются диапазоны:

— с наружными температурами ниже –12 ºС (в этом диапазоне из-за наличия верхней срезки температурного графика источников тепловой энергии при пересчёте получаются заниженные значения расчётной нагрузки отопления и вентиляции);

— с наружными температурами выше +3 ºС (в этом диапазоне, попадающем в зону нижнего излома температурного графика, пересчёт даёт завышенные значения расчётной нагрузки отопления и вентиляции).

Диапазоны рассмотрения устанавливаются отдельно для каждого источника тепловой энергии на основании анализа обрабатываемых данных.

Преимущества и недостатки методов определения фактических нагрузок

Преимущества и недостатки расчёта фактических тепловых нагрузок каждого из представленных выше методов приведены в табл. 2.

Таблица 2. Преимущества и недостатки рассмотренных методов расчёта.

№ п/п	Наименование метода	Преимущества	Недостатки
1	Определение фактической тепловой нагрузки на основании показаний узлов учёта тепловой энергии (введёнными в надлежащем порядке в коммерческий учёт), установленных на объектах теплопотребления абонентов (метод А)	1. Более точное определение фактического потребления тепловой энергии в определённой зоне теплоснабжения с анализом режимов эксплуатации теплопотребляющего оборудования каждого абонента. 2. Данные, полученные при анализе показаний УУТЭ абонентов (выполненные в соответствии с Приказом Минрегиона России №610), являются основанием для: · пересмотра договорных отношений с потребителями и приведения договорных нагрузок к действительным (фактическим) значениям; · определения класса энергоэффективности многоквартирных домов (по [6]).	1. Негативная практика абонентов (не урегулированная действующим законодательством) выводить УУТЭ из эксплуатации/не предоставлять отчёты о теплопотреблении в определённые месяцы расчётного периода (как следствие, отсутствие выборки в целом по отопительному периоду).
2	Определение фактической тепловой нагрузки на основании показаний узлов учёта (введёнными в надлежащем порядке в коммерческий учёт), установленных на коллекторах источников тепловой энергии (метод Б)	1. Эффективность использования рассматриваемого метода в автономной системе теплоснабжения: отсутствие технологических связей с другими зонами теплоснабжения, не более двух тепломагистралей в зоне рассматриваемого источника тепловой энергии.	1. В объёмы отпуска тепловой энергии с коллекторов (на основании которых рассчитываются фактические нагрузки) не включено потенциальное потребление тепловой энергии на нужды вентиляции абонентов (оборудование не используется и(или) выведено из эксплуатации/демонтировано). 2. При проведении расчётов не учитываются плановые или аварийные переключения абонентов, а также работа нескольких источников на одну зону теплоснабжения.

Тепловая нагрузка системы вентиляции

Одним из существенных преимуществ метода определения фактической тепловой нагрузки на основании показаний узлов учёта абонентов, как это было уже отмечено ранее, является анализ режимов работы и эксплуатации теплопотребляющего оборудования каждого здания.

В ходе проводимой в 2016-2017 гг. работы в зонах теплоснабжения четырёх источников тепловой энергии филиала «Невский» ПАО «ТГК-1» выявилось, что одним из главных видом теплопотребления абонентов, подлежащих оптимизации и пересмотру, является тепловая нагрузка на вентиляцию. Необходимо отметить, что данный вид тепловой нагрузки в Санкт-Петербурге присущ преимущественного всем категориям потребителей, за исключением МКД.

Вместе с тем, проводимое сотрудниками сбытового блока ПАО «ТГК-1» с представителями абонентов обследование вентиляционного оборудования (калориферов) объектов показало, что порядка 30-40% вентиляционной нагрузки не используется ввиду демонтажа оборудования и(или) отсутствия необходимости в его эксплуатации.

При оборудовании в здании работающей системы вентиляции узел учёта тепловой энергии (УУТЭ), как правило, фиксирует фактическую нагрузку с учётом затрат энергии, в т.ч., на подогрев воздуха, поступающего в помещения посредством механической системы вентиляции. В этой связи, расчёт коэффициента, показывающего отношение фактической тепловой нагрузки к договорной, следует выполнять по одной из следующих формул:

к = QфактОВ /QдогОВ (12)

или

к = QфактОВ /QдогО, (13)

где QфактОВ – фактическая нагрузка, определённая по показаниям приборов учёта тепловой энергии, Гкал/ч;

QдогОВ – суммарная договорная нагрузка на отопление и вентиляцию, Гкал/ч;

QдогО – договорная нагрузка на отопление, Гкал/ч.

Формулы (12) или (13) используются при следующих условиях и вариантах оборудования зданий механической системой вентиляции (табл. 3).

Таблица 3. Условия для расчёта коэффициента, показывающего отношение фактической тепловой нагрузки к договорной.

Наличие	Эксплуатация	Планирование	Формула для расчёта
ДА	ДА	ДА	(12)
НЕТ	НЕТ	НЕТ	(13)
НЕТ	НЕТ	ДА	(13)
ДА	НЕТ	ДА	(13)
ДА	НЕТ	НЕТ	(13)

В том случае, когда в здании существует механическая система вентиляции с подогревом приточного воздуха, она эксплуатируется, и её дальнейшая эксплуатация также предусмотрена, при определении коэффициента пересчёта фактической нагрузки к договорной принимается отношение фактической нагрузки (по показаниям УУТЭ) к суммарной договорной нагрузке (отопление + вентиляция), т.е. по формуле (12). Во всех остальных случаях, не важно, есть механическая система вентиляции в здании или нет, планируется она к использованию или нет, но фактически она не эксплуатируется (текст в табл. 3, выделенный синим цветом), коэффициент пересчёта определяется как отношение фактической нагрузки к договорной только на отопление, т.е. по формуле (13).

Если система вентиляции не эксплуатируется, но планируется к эксплуатации (текст в табл. 3, выделенный красным цветом), на текущий момент времени определение коэффициента пересчёта следует производить по формуле (13), а после установки и наладки механической системы вентиляции следует повторно произвести определение фактической нагрузки и пересчитать коэффициент отношения фактической нагрузки к договорной, но уже по формуле (12).

Если система вентиляции не планируется к использованию, то нагрузку на вентиляцию следует исключить из договора теплоснабжения объекта.

Только в этом случае могут быть получены корректные значения фактической нагрузки и, соответственно, корректные значения коэффициента пересчёта к. Такой подход может быть реализован только по методике расчёта фактических нагрузок по данным узлов учёта тепловой энергии, установленных на объектах теплопотребления абонентов (метод А).

Нагрузки на ГВС и вентиляцию

Обычно расчет тепловой нагрузки на ГВС, отопление и вентиляцию осуществляют в комплексе. Вентиляция относится к сезонным нагрузкам и предназначается для замены уже отработанных воздушных масс на чистый воздух и для нагрева его до определенной температуры.
Формула для расчета нагрузки по системе вентиляции выглядит следующим образом:
Qв.=qв.V(tн.-tв.), где: qв. — удельный показатель; tн. и tв — температура воздуха снаружи здания и внутри его; V — наружный объем постройки.
Когда рассчитывается на горячее водоснабжение тепловая нагрузка формула выглядит так:
Qгвс.=0,042rв(tг.-tх.)Пgср, где:
tг.-tх — температура горячей воды и холодной; r — плотность воды; в — отношение между максимальной нагрузкой и средней, которую определяют по ГОСТу; П – предполагаемое количество потребителей горячего водоснабжения; Gср — средний расход горячей воды.