Проектирование и тепловой расчет системы отопления — обязательный этап при обустройстве обогрева дома. Основная задача вычислительных мероприятий — определение оптимальных параметров котла и системы радиаторов.
Согласитесь, на первый взгляд может показаться, что проведение теплотехнического расчета под силу только инженеру. Однако не все так сложно. Зная алгоритм действий, получится самостоятельно выполнить необходимые вычисления.
В статье подробно изложен порядок расчета и приведены все нужные формулы. Для лучшего понимания, мы подготовили пример теплового вычисления для частного дома.
Классический тепловой расчёт отопительной системы являет собой сводный технический документ, который включает в себя обязательные поэтапные стандартные методы вычислений.
Но перед изучением этих подсчётов основных параметров нужно определиться с понятием самой системы отопления.
Галерея изображений
Система отопления характеризуется принудительной подачей и непроизвольным отводом тепла в помещении.
Основные задачи расчёта и проектирования системы отопления:
- наиболее достоверно определить тепловые потери;
- определить количество и условия использования теплоносителя;
- максимально точно подобрать элементы генерации, перемещения и отдачи тепла.
А вот комнатная температура воздуха в зимний период обеспечивается системой отопления. Поэтому нам интересны диапазоны температур и их допуски отклонений для зимнего сезона.
В большинстве нормативных документов оговариваются следующие диапазоны температур, которые позволяют человеку комфортно находиться в комнате.
Для нежилых помещений офисного типа площадью до 100 м 2:
- 22-24°С — оптимальная температура воздуха;
- 1°С — допустимое колебание.
Для помещений офисного типа площадью более 100 м 2 температура составляет 21-23°С. Для нежилых помещений промышленного типа диапазоны температур сильно отличаются в зависимости от предназначения помещения и установленных норм охраны труда.
Комфортная температура помещения у каждого человека «своя». Кто-то любит чтобы было очень тепло в комнате, кому-то комфортно когда в комнате прохладно — это всё достаточно индивидуально
Что же касаемо жилых помещений: квартир, частных домов, усадеб и т. д. существуют определённые диапазоны температуры, которые могут корректироваться в зависимости от пожеланий жильцов.
И всё же для конкретных помещений квартиры и дома имеем:
- 20-22°С — жилая, в том числе детская, комната, допуск ±2°С —
- 19-21°С — кухня, туалет, допуск ±2°С;
- 24-26°С — ванная, душевая, бассейн, допуск ±1°С;
- 16-18°С — коридоры, прихожие, лестничные клетки, кладовые, допуск +3°С
Важно отметить, что есть ещё несколько основных параметров, которые влияют на температуру в помещении и на которые нужно ориентироваться при расчёте системы отопления: влажность (40-60%), концентрация кислорода и углекислого газа в воздухе (250:1), скорость перемещения воздушных масс (0.13-0.25 м/с) и т. п.
Расчёт теплопотерь в доме
Согласно второму началу термодинамики (школьная физика) не существует самопроизвольной передачи энергии от менее нагретых к более нагретым мини- или макрообъектам. Частным случаем этого закона является «стремление» создания температурного равновесия между двумя термодинамическими системами.
Например, первая система — окружающая среда с температурой -20°С, вторая система — здание с внутренней температурой +20°С. Согласно приведённого закона эти две системы будут стремиться уравновеситься посредством обмена энергии. Это будет происходить с помощью тепловых потерь от второй системы и охлаждения в первой.
Однозначно можно сказать, что температура окружающей среды зависит от широты на которой расположен частный дом. А разница температур влияет на количество утечек тепла от здания (+)
Под теплопотерями подразумевают непроизвольный выход тепла (энергии) от некоторого объекта (дома, квартиры). Для обычной квартиры этот процесс не так «заметен» в сравнении с частным домом, поскольку квартира находиться внутри здания и «соседствует» с другими квартирами.
В частном доме через внешние стены, пол, крышу, окна и двери в той или иной степени «уходит» тепло.
Зная величину теплопотерь для самых неблагоприятных погодных условий и характеристику этих условий, можно с высокой точностью вычислить мощность системы отопления.
Итак, объём утечек тепла от здания вычисляется по следующей формуле:
Q=Q пол +Q стена +Q окно +Q крыша +Q дверь +…+Q i , где
Qi — объём теплопотерь от однородного вида оболочки здания.
Каждая составляющая формулы рассчитывается по формуле:
Q=S*∆T/R , где
- Q – тепловые утечки, В;
- S – площадь конкретного типа конструкции, кв. м;
- ∆T – разница температур воздуха окружающей среды и внутри помещения, °C;
- R – тепловое сопротивление определённого типа конструкции, м 2 *°C/Вт.
Саму величину теплового сопротивления для реально существующих материалов рекомендуется брать из вспомогательных таблиц.
Кроме того, тепловое сопротивление можно получить с помощью следующего соотношения:
R=d/k , где
- R – тепловое сопротивление, (м 2 *К)/Вт;
- k – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м 2 *К);
- d – толщина этого материала, м.
В старых домах с отсыревшей кровельной конструкцией утечки тепла происходят через верхнюю часть постройки, а именно через крышу и чердак. Проведение мероприятий по или решают эту проблему.
Если утеплить чердачное пространство и крышу, то общие потери тепла от дома можно значительно уменьшить
В доме существуют ещё несколько видов тепловых потерь через щели в конструкциях, систему вентиляции, кухонную вытяжку, открывания окон и дверей. Но учитывать их объём не имеет смысла, поскольку они составляют не более 5% от общего числа основных утечек тепла.
Определение мощности котла
Для поддержки разницы температур между окружающей средой и температурой внутри дома необходима автономная система отопления, которая поддерживает нужную температуру в каждой комнате частного дома.
Базисом системы отопления выступают разные : жидко- или твердотопливные, электрические или газовые.
Котел — это центральный узел системы отопления, который генерирует тепло. Основной характеристикой котла есть его мощность, а именно скорость преобразования количество теплоты за единицу времени.
Произведя расчеты тепловой нагрузки на отопление получим требуемую номинальную мощность котла.
Для обычной многокомнатной квартиры мощность котла вычисляется через площадь и удельную мощность:
Р котла =(S помещения *Р удельная)/10 , где
- S помещения — общая площадь отапливаемого помещения;
- Р уделльная — удельная мощность относительно климатических условий.
Но эта формула не учитывает тепловые потери, которых достаточно в частном доме.
Существует иное соотношение, которое учитывает этот параметр:
Р котла =(Q потерь *S)/100 , где
- Р котла — мощность котла;
- Q потерь — потери тепла;
- S — отапливаемая площадь.
Расчетную мощность котла необходимо увеличить. Запас необходим, если планируется использование котла для подогрева воды для ванной комнаты и кухни.
В большинстве систем отопления частных домов рекомендуется обязательно использовать расширительный резервуар, в котором будет храниться запас теплоносителя. Каждый частный дом нуждается в горячем водоснабжении
Дабы предусмотреть запас мощности котла в последнюю формулу надо добавить коэффициент запаса К:
Р котла =(Q потерь *S*К)/100 , где
К — будет равен 1.25, то есть расчётная мощность котла будет увеличена на 25%.
Таким образом, мощность котла предоставляет возможность поддерживать нормативную температуру воздуха в комнатах здания, а также иметь начальный и дополнительный объём горячей воды в доме.
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 в комнате. Нижеприведённый перечень способов отсортирован в порядке увеличения точности вычислений.
Варианты вычислений:
- По площади . N=(S*100)/C, где N — количество секций, S — площадь помещения (м 2), C — теплоотдача одной секции радиатора (Вт, берётся из тех паспорта или сертификата на изделие), 100 Вт — количество теплового потока, которое необходимо для нагрева 1 м 2 (эмпирическая величина). Возникает вопрос: а каким образом учесть высоту потолка комнаты?
- 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 м 3 (эмпирическая величина).
- 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.
Гидравлический расчёт водоснабжения
Безусловно, «картина» расчета тепла на отопление не может быть полноценной без вычисления таких характеристик, как объём и скорость теплоносителя. В большинстве случаев теплоносителем выступает обычная вода в жидком или газообразном агрегатном состоянии.
Реальный объём теплоносителя рекомендуется рассчитывать через суммирование всех полостей в системе отопления. При использовании одноконтурного котла — это оптимальный вариант. При применении двухконтурных котлов в системе отопления необходимо учитывать расходы горячей воды для гигиенических и иных бытовых целей
Расчет объема воды, подогреваемой двухконтурным котлом для обеспечения жильцов горячей водой и нагрева теплоносителя, производится путем суммирования внутреннего объема отопительного контура и реальных потребностей пользователей в нагретой воде.
Объём горячей воды в отопительной системе рассчитывается по формуле:
W=k*P , где
- W — объём носителя тепла;
- P — мощность котла отопления;
- k — коэффициент мощности (количество литров на единицу мощности, равен 13.5, диапазон — 10-15 л).
В итоге конечная формула выглядит так:
W = 13.5*P
Скорость теплоносителя — заключительная динамическая оценка системы отопления, которая характеризует скорость циркуляции жидкости в системе.
Эта величина помогает оценить тип и диаметр трубопровода:
V=(0.86*P*μ)/∆T , где
- P — мощность котла;
- μ — КПД котла;
- ∆T — разница температур между подаваемой водой и водой обратном контуре.
Используя вышеизложенные способы , удастся получить реальные параметры, которые являются «фундаментом» будущей системы отопления.
Пример теплового расчёта
В качестве примера теплового расчёта в наличии есть обычный 1-этажный дом с четырьмя жилыми комнатами, кухня, санузел, «зимний сад» и подсобные помещения.
Фундамент из монолитной железобетонной плиты (20 см), наружные стены — бетон (25 см) со штукатуркой, крыша — перекрытия из деревянных балок, кровля — металлочерепица и минеральная вата (10 см)
Обозначим исходные параметры дома, необходимые для проведения расчетов.
Габариты здания:
- высота этажа — 3 м;
- малое окно фасадной и тыльной части здания 1470*1420 мм;
- большое окно фасада 2080*1420 мм;
- входные двери 2000*900 мм;
- двери тыльной части (выход на террасу) 2000*1400 (700 + 700) мм.
Общая ширина постройки 9.5 м 2 , длинна 16 м 2 . Отапливаться будут только жилые комнаты (4 шт.), санузел и кухня.
Для точного расчёта теплопотерь на стенах из площади внешних стен нужно вычесть площадь всех окон и дверей — это совсем другой тип материала со своим тепловым сопротивлением
Начинаем с расчёта площадей однородных материалов:
- площадь пола — 152 м 2 ;
- площадь крыши — 180 м 2 , учитывая высоту чердака 1.3 м и ширину прогона — 4 м;
- площадь окон — 3*1.47*1.42+2.08*1.42=9.22 м 2 ;
- площадь дверей — 2*0.9+2*2*1.4=7.4 м 2 .
Площадь наружных стен будет равна 51*3-9.22-7.4=136.38 м 2 .
Переходим к расчёту теплопотерь на каждом материале:
- Q пол =S*∆T*k/d=152*20*0.2/1.7=357.65 Вт;
- Q крыша =180*40*0.1/0.05=14400 Вт;
- Q окно =9.22*40*0.36/0.5=265.54 Вт;
- Q двери =7.4*40*0.15/0.75=59.2 Вт;
А также Q стена эквивалентно 136.38*40*0.25/0.3=4546. Сумма всех теплопотерь будет составлять 19628.4 Вт.
В итоге подсчитаем мощность котла: Р котла =Q потерь *S отаплив_комнат *К/100=19628.4*(10.4+10.4+13.5+27.9+14.1+7.4)*1.25/100=19628.4*83.7*1.25/100=20536.2=21 кВт.
Расчёт количества секций радиаторов произведём для одной из комнат. Для всех остальных вычисления аналогичны. Например, угловая комната (слева, нижний угол схемы) площадь 10.4 м2.
Значит, N=(100*к1*к2*к3*к4*к5*к6*к7)/C=(100*10.4*1.0*1.0*0.9*1.3*1.2*1.0*1.05)/180=8.5176=9.
Для этой комнаты необходимо 9 секций радиатора отопления с теплоотдачей 180 Вт.
Переходим к расчёту количества теплоносителя в системе — W=13.5*P=13.5*21=283.5 л. Значит, скорость теплоносителя будет составлять: V=(0.86*P*μ)/∆T=(0.86*21000*0.9)/20=812.7 л.
В результате полный оборот всего объёма теплоносителя в системе будет эквивалентен 2.87 раза в один час.
Подборка статей по тепловому расчету поможет определиться с точными параметрами элементов отопительной системы:
Выводы и полезное видео по теме
Простой расчёт отопительной системы для частного дома представлен в следующем обзоре:
Все тонкости и общепринятые методики просчёта теплопотерь здания показаны ниже:
Ещё один вариант расчёта утечек тепла в типичном частном доме:
В этом видео рассказывается об особенностях циркуляции носителя энергии для обогрева жилища:
Тепловой расчёт отопительной системы носит индивидуальный характер, его необходимо выполнять грамотно и аккуратно. Чем точнее будут сделаны вычисления, тем меньше переплачивать придется владельцам загородного дома в процессе эксплуатации.
Имеете опыт выполнения теплового расчета отопительной системы? Или остались вопросы по теме? Пожалуйста, делитесь своим мнением и оставляйте комментарии. Блок обратной связи расположен ниже.
Тепловая нагрузка на отопление - это количество тепловой энергии, необходимое для достижения комфортной температуры в помещении. Существует также понятие максимальной почасовой нагрузки, которое следует понимать как наибольшее количество энергии, которое может понадобиться в отдельные часы при неблагоприятных условиях. Чтобы понять, какие условия можно считать неблагоприятными, необходимо разобраться с факторами, от которых зависит тепловая нагрузка.
Потребность здания в тепле
В разных строениях потребуется неодинаковое количество тепловой энергии, чтобы человек чувствовал себя комфортно.
Среди факторов, влияющих на потребность в тепле, можно выделить следующие:
Распределение приборов
Если речь идет о водяном отоплении, максимальная мощность источника тепловой энергии должна равняться сумме мощностей всех источников тепла в здании.
Распределение приборов по помещениям дома зависит от следующих обстоятельств:
- Площадь помещения, уровень потолка.
- Положение комнаты в строении. Помещения в торцевой части по углах отличаются повышенными теплопотерями.
- Расстояние до источника тепла.
- Оптимальная температура (с точки зрения жильцов). На температуру помещения, помимо прочих факторов, влияет перемещение воздушных потоков внутри жилья.
- Жилые помещения в глубине строения - 20 градусов.
- Жилые помещения в угловых и торцевых частях здания - 22 градуса.
- Кухня - 18 градусов. В кухонном помещении температура выше, так как в ней присутствуют дополнительные источники тепла (электрическая плита, холодильник и т.д.).
- Ванная комната и туалет - 25 градусов.
Если в доме обустроено воздушное отопление, объем потока тепла, поступающий в комнату, зависит от пропускной возможности воздушного рукава. Регулируется поток ручной настройкой вентиляционных решеток, а контролируется - термометром.
Дом может обогреваться распределенными источниками тепловой энергии: электро- или газовые конвекторы, теплые полы на электричестве, масляные батареи, ИК-обогреватели, кондиционеры. В этом случае нужные температуры определяются настройкой термостата. В этом случае нужно предусмотреть такую мощность оборудования, которой бы хватало при максимальном уровне тепловых потерь.
Методики расчета
Расчет тепловой нагрузки на отопление можно произвести на примере конкретного помещения. Пусть в данном случае это будет сруб из 25-сантиметрового бурса с чердачным помещение и полом из древесины. Размеры здания: 12×12×3. В стенах имеется 10 окон и пара дверей. Дом расположен в местности, для которой характерны очень низкие температуры зимой (до 30 градусов мороза).
Расчеты можно произвести тремя способами, о которых пойдет речь ниже.
Первый вариант расчета
Согласно существующим нормам СНиП, на 10 квадратных метров нужен 1 кВт мощности. Данный показатель корректируется с учетом климатических коэффициентов:
- южные регионы - 0,7-0,9;
- центральные регионы - 1,2-1,3;
- Дальний Восток и Крайний Север - 1,5-2,0.
Вначале определяем площадь дома: 12×12=144 квадратных метра. В таком случае базовый показатель тепловой нагрузке равен: 144/10=14,4 кВт. Полученный результат умножаем на климатическую поправку (будем использовать коэффициент 1,5): 14,4×1,5=21,6 кВт. Столько мощности нужно, чтобы в доме была комфортная температура.
Второй вариант расчета
Способ, приведенный выше, страдает значительными погрешностями:
- Не учтена высота потолков, а ведь обогревать нужно не квадратные метры, а объем.
- Через оконные и дверные проемы теряется больше тепла, чем через стены.
- Не учтен тип здания - многоквартирное это здание, где за стенами, потолком и полом обогреваемые квартиры содей или это частный дом, где за стенами только холодный воздух.
Корректируем расчет:
- В качестве базового применим следующий показатель - 40 Вт на кубический метр.
- Для каждой двери предусмотрим по 200 Вт, а для окон - по 100 Вт.
- Для квартир в угловых и торцевых частях дома используем коэффициент 1,3. Если речь идет о самом высоком или самом низком этаже многоквартирного здания, используем коэффициент 1,3, а для частного строения - 1,5.
- Также снова применим климатический коэффициент.
Таблица климатического коэффициента
Производим расчет:
- Высчитываем объем помещения: 12×12×3=432 квадратных метра.
- Базовый показатель мощности равняется 432×40=17280 Вт.
- В доме есть десяток окон и пара дверей. Таким образом: 17280+(10×100)+(2×200)=18680Вт.
- Если речь идет о частном доме: 18680×1,5=28020 Вт.
- Учитываем климатический коэффициент: 28020×1,5=42030 Вт.
Итак, исходя из второго вычисления видно, что разница с первым способом расчета практически двукратная. При этом нужно понимать, что подобная мощность нужна только во время самых низких температур. Иными словами, пиковую мощность можно обеспечить дополнительными источниками обогрева, например, резервным обогревателем.
Третий вариант расчета
Есть еще более точный способ подсчета, в котором учитываются теплопотери.
Схема потери тепла в процентах
Формула для расчета такова: Q=DT/R, где:
- Q - потери тепла на квадратный метр ограждающей конструкции;
- DT - дельта между наружной и внутренней температурами;
- R - уровень сопротивления при передаче тепла.
Обратите внимание! Порядка 40% тепла уходит в вентиляционную систему.
Чтобы упростить подсчеты, примем усредненный коэффициент (1,4) потерь тепла через ограждающие элементы. Осталось определить параметры термического сопротивления из справочной литературы. Ниже приведена таблица для наиболее часто применяемых конструкционных решений:
- стена в 3 кирпича - уровень сопротивления составляет 0,592 на кв. м×С/Вт;
- стена в 2 кирпича - 0,406;
- стена в 1 кирпич - 0,188;
- сруб из 25-сантиметрового бруса - 0,805;
- сруб из 12-сантиметрового бруса - 0,353;
- каркасный материал с утеплением минватой - 0,702;
- пол из древесины - 1,84;
- потолок или чердак - 1,45;
- деревянная двойная дверь - 0,22.
- Температурная дельта - 50 градусов (20 градусов тепла в помещении и 30 градусов мороза на улице).
- Потери тепла на квадратный метр пола: 50/1,84 (данные для пола из древесины)=27,17 Вт. Потери по всей площади пола: 27,17×144=3912 Вт.
- Теплопотери через потолок: (50/1,45)×144=4965 Вт.
- Рассчитываем площадь четырех стен: (12×3)×4=144 кв. м. Так как стены изготовлены из 25-сантиметрового бруса, R равняется 0,805. Тепловые потери: (50/0,805)×144=8944 Вт.
- Складываем полученные результаты: 3912+4965+8944=17821. Полученное число - общие теплопотери дома без учета особенностей потерь через окна и двери.
- Прибавляем 40% вентиляционных потерь: 17821×1,4=24,949. Таким образом, понадобится котел на 25 кВт.
Выводы
Даже самый продвинутый из перечисленных способов не учитывает всего спектра потерь тепла. Поэтому рекомендуется покупать котел с некоторым запасом мощности. В связи с этим приведем несколько фактов по особенностям КПД разных котлов:
- Газовое котельное оборудование работают с очень стабильным КПД, а конденсационные и соляровые котлы переходят на экономичный режим при небольшой нагрузке.
- Электрокотлы имеют 100% коэффициент полезного действия.
- Не допускается работа в режиме ниже номинальной мощности для твердотопливных котельных аппаратов.
Твердотопливные котлы регулируются ограничителем поступления воздуха в топочную камеру, однако при недостаточном уровне кислорода не происходит полного выгорания топлива. Это приводит к образованию большого количества золы и снижению КПД. Исправить положение можно при помощи теплового аккумулятора. Бак с теплоизоляцией устанавливается между трубами подачи и обратки, размыкая их. Таким образом, создается малый контур (котел - буферный бак) и большой контур (бак - отопительные приборы).
Схема функционирует следующим образом:
- После закладки топлива оборудование работает на номинальной мощности. Благодаря естественной или принудительной циркуляции, происходит передача тепла в буфер. После сгорания топлива, циркуляция в малом контуре прекращается.
- В течение последующих часов тепловой носитель циркулирует по большому контуру. Буфер медленно передает тепло батареям или теплому полу.
Увеличенная мощность потребует дополнительных затрат. При этом запас мощности оборудования дает важный положительный результат: интервал между загрузками топлива значительно увеличивается.
Создавать систему отопления в собственном доме или даже в городской квартире – чрезвычайно ответственное занятие. Будет совершенно неразумным при этом приобретать котельное оборудование, как говорится, «на глазок», то есть без учета всех особенностей жилья. В этом вполне не исключено попадание в две крайности: или мощности котла будет недостаточно – оборудование станет работать «на полную катушку», без пауз, но так и не давать ожидаемого результата, либо, наоборот, будет приобретен излишне дорогой прибор, возможности которого останутся совершенно невостребованными.
Но и это еще не все. Мало правильно приобрести необходимый котел отопления – очень важно оптимально подобрать и грамотно расположить по помещениям приборы теплообмена – радиаторы, конвекторы или «теплые полы». И опять, полагаться только лишь на свою интуицию или «добрые советы» соседей – не самый разумный вариант. Одним словом, без определенных расчетов – не обойтись.
Конечно, в идеале, подобные теплотехнические вычисления должны проводить соответствующие специалисты, но это часто стоит немалых денег. А неужели неинтересно попытаться выполнить это самостоятельно? В настоящей публикации будет подробно показано, как выполняется расчет отопления по площади помещения, с учетом многих важных нюансов. По аналогии можно будет выполнить , встроенный в эту страницу, поможет выполнить необходимые вычисления. Методику нельзя назвать совершенно «безгрешной», однако, она все же позволяет получить результат с вполне приемлемой степенью точности.
Простейшие приемы расчета
Для того чтобы система отопления создавала в холодное время года комфортные условия проживания, она должна справляться с двумя основными задачами. Эти функции тесно связаны между собой, и разделение их – весьма условно.
- Первое – это поддержание оптимального уровня температуры воздуха во всем объеме отапливаемого помещения. Безусловно, по высоте уровень температуры может несколько изменяться, но этот перепад не должен быть значительным. Вполне комфортными условиями считается усредненный показатель в +20 °С – именно такая температура, как правило, принимается за исходную в теплотехнических расчетах.
Иными словами, система отопления должна быть способной прогреть определенный объем воздуха.
Если уж подходить с полной точностью, то для отдельных помещений в жилых домах установлены стандарты необходимого микроклимата – они определены ГОСТ 30494-96. Выдержка из этого документа – в размещенной ниже таблице:
| Предназначение помещения | Температура воздуха, °С | Относительная влажность, % | Скорость движения воздуха, м/с | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| оптимальная | допустимая | оптимальная | допустимая, max | оптимальная, max | допустимая, max | |
| Для холодного времени года | ||||||
| Жилая комната | 20÷22 | 18÷24 (20÷24) | 45÷30 | 60 | 0.15 | 0.2 |
| То же, но для жилых комнат в регионах с минимальными температурами от - 31 °С и ниже | 21÷23 | 20÷24 (22÷24) | 45÷30 | 60 | 0.15 | 0.2 |
| Кухня | 19÷21 | 18÷26 | Н/Н | Н/Н | 0.15 | 0.2 |
| Туалет | 19÷21 | 18÷26 | Н/Н | Н/Н | 0.15 | 0.2 |
| Ванная, совмещенный санузел | 24÷26 | 18÷26 | Н/Н | Н/Н | 0.15 | 0.2 |
| Помещения для отдыха и учебных занятий | 20÷22 | 18÷24 | 45÷30 | 60 | 0.15 | 0.2 |
| Межквартирный коридор | 18÷20 | 16÷22 | 45÷30 | 60 | Н/Н | Н/Н |
| Вестибюль, лестничная клетка | 16÷18 | 14÷20 | Н/Н | Н/Н | Н/Н | Н/Н |
| Кладовые | 16÷18 | 12÷22 | Н/Н | Н/Н | Н/Н | Н/Н |
| Для теплого времени года (Норматив только для жилых помещений. Для остальных – не нормируется) | ||||||
| Жилая комната | 22÷25 | 20÷28 | 60÷30 | 65 | 0.2 | 0.3 |
- Второе – компенсирование потерь тепла через элементы конструкции здания.
Самый главный «противник» системы отопления — это теплопотери через строительные конструкции
Увы, теплопотери – это самый серьезный «соперник» любой системы отопления. Их можно свести к определенному минимуму, но даже при самой качественной термоизоляции полностью избавиться от них пока не получается. Утечки тепловой энергии идут по всем направлениям – примерное распределение их показано в таблице:
| Элемент конструкции здания | Примерное значение теплопотерь |
|---|---|
| Фундамент, полы по грунту или над неотапливаемыми подвальными (цокольными) помещениями | от 5 до 10% |
| «Мостики холода» через плохо изолированные стыки строительных конструкций | от 5 до 10% |
| Места ввода инженерных коммуникаций (канализация, водопровод, газовые трубы, электрокабели и т.п.) | до 5% |
| Внешние стены, в зависимости от степени утепленности | от 20 до 30% |
| Некачественные окна и внешние двери | порядка 20÷25%, из них около 10% - через негерметизированные стыки между коробками и стеной, и за счет проветривания |
| Крыша | до 20% |
| Вентиляция и дымоход | до 25 ÷30% |
Естественно, чтобы справиться с такими задачами, система отопления должна обладать определенной тепловой мощностью, причем этот потенциал не только должен соответствовать общим потребностям здания (квартиры), но и быть правильно распределенным по помещениям, в соответствии с их площадью и целым рядом других важных факторов.
Обычно расчет и ведется в направлении «от малого к большому». Проще говоря, просчитывается потребное количество тепловой энергии для каждого отапливаемого помещения, полученные значения суммируются, добавляется примерно 10% запаса (чтобы оборудование не работало на пределе своих возможностей) – и результат покажет, какой мощности необходим котел отопления. А значения по каждой комнате станут отправной точкой для подсчета необходимого количества радиаторов.
Самый упрощённый и наиболее часто применяемый в непрофессиональной среде метод – принять норму 100 Вт тепловой энергии на каждый квадратный метр площади:
Самый примитивный способ подсчета — соотношение 100 Вт/м²
Q = S × 100
Q – необходимая тепловая мощность для помещения;
S – площадь помещения (м²);
100 — удельная мощность на единицу площади (Вт/м²).
Например, комната 3.2 × 5,5 м
S = 3,2 × 5,5 = 17,6 м²
Q = 17,6 × 100 = 1760 Вт ≈ 1,8 кВт
Способ, очевидно, очень простой, но весьма несовершенный. Стоит сразу оговориться, что он условно применим только при стандартной высоте потолков – примерно 2.7 м (допустимо – в диапазоне от 2.5 до 3.0 м). С этой точки зрения, более точным станет расчет не от площади, а от объема помещения.
Понятно, что в этом случае значение удельной мощности рассчитано на кубический метр. Его принимают равным 41 Вт/м³ для железобетонного панельного дома, или 34 Вт/м³ — в кирпичном или выполненном из других материалов.
Q = S × h × 41 (или 34)
h – высота потолков (м);
41 или 34 – удельная мощность на единицу объема (Вт/м³).
Например, та же комната, в панельном доме, с высотой потолков в 3.2 м:
Q = 17,6 × 3,2 × 41 = 2309 Вт ≈ 2,3 кВт
Результат получается более точным, так как уже учитывает не только все линейные размеры помещения, но даже, в определенной степени, и особенности стен.
Но все же до настоящей точности он еще далек – многие нюансы оказываются «за скобками». Как выполнить более приближенные к реальным условиям расчеты – в следующем разделе публикации.
Возможно, вас заинтересует информация о том, что собой представляют
Проведение расчетов необходимой тепловой мощности с учетом особенностей помещений
Рассмотренные выше алгоритмы расчетов бывают полезны для первоначальной «прикидки», но вот полагаться на них полностью все же следует с очень большой осторожностью. Даже человеку, который ничего не понимает в строительной теплотехнике, наверняка могут показаться сомнительными указанные усредненные значения – не могут же они быть равными, скажем, для Краснодарского края и для Архангельской области. Кроме того, комната - комнате рознь: одна расположена на углу дома, то есть имеет две внешних стенки, а другая с трех сторон защищена от теплопотерь другими помещениями. Кроме того, в комнате может быть одно или несколько окон, как маленьких, так и весьма габаритных, порой – даже панорамного типа. Да и сами окна могут отличаться материалом изготовления и другими особенностями конструкции. И это далеко не полный перечень – просто такие особенности видны даже «невооруженным глазом».
Одним словом, нюансов, влияющих на теплопотери каждого конкретного помещения – достаточно много, и лучше не полениться, а провести более тщательный расчет. Поверьте, по предлагаемой в статье методике это будет сделать не так сложно.
Общие принципы и формула расчета
В основу расчетов будет положено все то же соотношение: 100 Вт на 1 квадратный метр. Но вот только сама формула «обрастает» немалым количеством разнообразных поправочных коэффициентов.
Q = (S × 100) × a × b× c × d × e × f × g × h × i × j × k × l × m
Латинские буквы, обозначающие коэффициенты, взяты совершенно произвольно, в алфавитном порядке, и не имеют отношения к каким-либо стандартно принятым в физике величинам. О значении каждого коэффициента будет рассказано отдельно.
- «а» - коэффициент, учитывающий количество внешних стен в конкретной комнате.
Очевидно, что чем больше в помещении внешних стен, тем больше площадь, через которую происходит тепловые потери. Кроме того, наличие двух и более внешних стен означает еще и углы – чрезвычайно уязвимые места с точки зрения образования «мостиков холода». Коэффициент «а» внесет поправку на эту специфическую особенность комнаты.
Коэффициент принимают равным:
— внешних стен нет (внутреннее помещение): а = 0,8 ;
— внешняя стена одна : а = 1,0 ;
— внешних стен две : а = 1,2 ;
— внешних стен три: а = 1,4 .
- «b» - коэффициент, учитывающий расположение внешних стен помещения относительно сторон света.
Возможно, вас заинтересует информация о том, какие бывают
Даже в самые холодные зимние дни солнечная энергия все же оказывает влияние на температурный баланс в здании. Вполне естественно, что та сторона дома, которая обращена на юг, получает определенный нагрев от солнечных лучей, и теплопотери через нее ниже.
А вот стены и окна, обращённые на север, Солнца «не видят» никогда. Восточная часть дома, хотя и «прихватывает» утренние солнечные лучи, какого-либо действенного нагрева от них все же не получает.
Исходя из этого, вводим коэффициент «b»:
— внешние стены комнаты смотрят на Север или Восток : b = 1,1 ;
— внешние стены помещения ориентированы на Юг или Запад : b = 1,0 .
- «с» - коэффициент, учитывающий расположение помещения относительно зимней «розы ветров»
Возможно, эта поправка не столь обязательна для домов, расположенных на защищенных от ветров участках. Но иногда преобладающие зимние ветры способны внести свои «жесткие коррективы» в тепловой баланс здания. Естественно, что наветренная сторона, то есть «подставленная» ветру, будет терять значительно больше тела, по сравнению с подветренной, противоположной.
По результатам многолетних метеонаблюдений в любом регионе составляется так называемая «роза ветров» - графическая схема, показывающая преобладающие направления ветра в зимнее и летнее время года. Эту информацию можно получить в местной гидрометеослужбе. Впрочем, многие жители и сами, без метеорологов, прекрасно знают, откуда преимущественно дуют ветра зимой, и с какой стороны дома обычно наметает наиболее глубокие сугробы.
Если есть желание провести расчеты с более высокой точностью, то можно включить в формулу и поправочный коэффициент «с», приняв его равным:
— наветренная сторона дома: с = 1,2 ;
— подветренные стены дома: с = 1,0 ;
— стена, расположенные параллельно направлению ветра: с = 1,1 .
- «d» - поправочный коэффициент, учитывающий особенности климатических условий региона постройки дома
Естественно, количество теплопотерь через все строительные конструкции здания будет очень сильно зависеть от уровня зимних температур. Вполне понятно, что в течение зимы показатели термометра «пляшут» в определенном диапазоне, но для каждого региона имеется усредненный показатель самых низких температур, свойственных наиболее холодной пятидневке года (обычно это свойственно январю). Для примера – ниже размещена карта-схема территории России, на которой цветами показаны примерные значения.
Обычно это значение несложно уточнить в региональной метеослужбе, но можно, в принципе, ориентироваться и на свои собственные наблюдения.
Итак, коэффициент «d», учитывающий особенности климата региона, для наших расчетом в принимаем равным:
— от – 35 °С и ниже: d = 1,5 ;
— от – 30 °С до – 34 °С: d = 1,3 ;
— от – 25 °С до – 29 °С: d = 1,2 ;
— от – 20 °С до – 24 °С: d = 1,1 ;
— от – 15 °С до – 19 °С: d = 1,0 ;
— от – 10 °С до – 14 °С: d = 0,9 ;
— не холоднее – 10 °С: d = 0,7 .
- «е» - коэффициент, учитывающий степень утепленности внешних стен.
Суммарное значение тепловых потерь здания напрямую связано со степенью утепленности всех строительных конструкций. Одним из «лидеров» по теплопотерям являются стены. Стало быть, значение тепловой мощности, необходимое для поддержания комфортных условий проживания в помещении, находится в зависимости от качества их термоизоляции.
Значение коэффициента для наших расчетов можно принять следующее:
— внешние стены не имеют утепления: е = 1,27 ;
— средняя степень утепления – стены в два кирпича или предусмотрена их поверхностная термоизоляция другими утеплителями: е = 1,0 ;
— утепление проведено качественно, на основании проведенных теплотехнических расчетов: е = 0,85 .
Ниже по ходу настоящей публикации будут даны рекомендации о том, как можно определить степень утепленности стен и иных конструкций здания.
- коэффициент «f» - поправка на высоту потолков
Потолки, особенно в частных домах, могут иметь различную высоту. Стало быть, и тепловая мощность на прогрев того или иного помещения одинаковой площади будет различаться еще и по этому параметру.
Не будет большой ошибкой принять следующие значения поправочного коэффициента «f»:
— высота потолков до 2.7 м: f = 1,0 ;
— высота потоков от 2,8 до 3,0 м: f = 1,05 ;
— высота потолков от 3,1 до 3,5 м: f = 1,1 ;
— высота потолков от 3,6 до 4,0 м: f = 1,15 ;
— высота потолков более 4,1 м: f = 1,2 .
- « g» - коэффициент, учитывающий тип пола или помещение, расположенное под перекрытием.
Как было показано выше, пол является одним из существенных источников теплопотерь. Значит, необходимо внести некоторые корректировки в расчет и на эту особенность конкретного помещения. Поправочный коэффициент «g» можно принять равным:
— холодный пол по грунту или над неотапливаемым помещением (например, подвальным или цокольным): g = 1,4 ;
— утепленный пол по грунту или над неотапливаемым помещением: g = 1,2 ;
— снизу расположено отапливаемое помещение: g = 1,0 .
- « h» - коэффициент, учитывающий тип помещения, расположенного сверху.
Нагретый системой отопления воздух всегда поднимается вверх, и если потолок в помещении холодный, то неизбежны повышенные теплопотери, которые потребуют увеличения необходимой тепловой мощности. Введём коэффициент «h», учитывающий и эту особенность рассчитываемого помещения:
— сверху расположен «холодный» чердак: h = 1,0 ;
— сверху расположен утепленный чердак или иное утепленное помещение: h = 0,9 ;
— сверху расположено любое отапливаемое помещение: h = 0,8 .
- « i» - коэффициент, учитывающий особенности конструкции окон
Окна – один из «магистральных маршрутов» течек тепла. Естественно, многое в этом вопросе зависит от качества самой оконной конструкции. Старые деревянные рамы, которые раньше повсеместно устанавливались во всех домах, по степени своей термоизоляции существенно уступают современным многокамерным системам со стеклопакетами.
Без слов понятно, что термоизоляционные качества этих окон — существенно различаются
Но и между ПВЗХ-окнами нет полного единообразия. Например, двухкамерный стеклопакет (с тремя стеклами) будет намного более «теплым» чем однокамерный.
Значит, необходимо ввести определенный коэффициент «i», учитывающий тип установленных в комнате окон:
— стандартные деревянные окна с обычным двойным остеклением: i = 1,27 ;
— современные оконные системы с однокамерным стеклопакетом: i = 1,0 ;
— современные оконные системы с двухкамерным или трехкамерным стеклопакетом, в том числе и с аргоновым заполнением: i = 0,85 .
- « j» - поправочный коэффициент на общую площадь остекления помещения
Какими бы качественными окна ни были, полностью избежать теплопотерь через них все равно не удастся. Но вполне понятно, что никак нельзя сравнивать маленькое окошко с панорамным остеклением чуть ли ни на всю стену.
Потребуется для начала найти соотношение площадей всех окон в комнате и самого помещения:
х = ∑ S ок / S п
∑ S ок – суммарная площадь окон в помещении;
S п – площадь помещения.
В зависимости от полученного значения и определяется поправочный коэффициент «j»:
— х = 0 ÷ 0,1 → j = 0,8 ;
— х = 0,11 ÷ 0,2 → j = 0,9 ;
— х = 0,21 ÷ 0,3 → j = 1,0 ;
— х = 0,31 ÷ 0,4 → j = 1,1 ;
— х = 0,41 ÷ 0,5 → j = 1,2 ;
- « k» - коэффициент, дающий поправку на наличие входной двери
Дверь на улицу или на неотапливаемый балкон — это всегда дополнительная «лазейка» для холода
Дверь на улицу или на открытый балкон способна внести свои коррективы в тепловой баланс помещения – каждое ее открытие сопровождается проникновением в помещение немалого объема холодного воздуха. Поэтому имеет смысл учесть и ее наличие – для этого введем коэффициент «k», который примем равным:
— двери нет: k = 1,0 ;
— одна дверь на улицу или на балкон: k = 1,3 ;
— две двери на улицу или на балкон: k = 1,7 .
- « l» - возможные поправки на схему подключения радиаторов отопления
Возможно, кому-то это покажется несущественной мелочью, но все же – почему бы сразу не учесть планируемую схему подключения радиаторов отопления. Дело в том, что их теплоотдача, а значит, и участие в поддержании определенного температурного баланса в помещении, достаточно заметно меняется при разных типах врезки труб подачи и «обратки».
| Иллюстрация | Тип врезки радиатора | Значение коэффициента «l» |
|---|---|---|
 | Подключение по диагонали: подача сверху, «обратка» снизу | l = 1.0 |
 | Подключение с одной стороны: подача сверху, «обратка» снизу | l = 1.03 |
 | Двухстороннее подключение: и подача, и «обратка» снизу | l = 1.13 |
 | Подключение по диагонали: подача снизу, «обратка» сверху | l = 1.25 |
 | Подключение с одной стороны: подача снизу, «обратка» сверху | l = 1.28 |
 | Одностороннее подключение, и подача, и «обратка» снизу | l = 1.28 |
- « m» - поправочный коэффициент на особенности места установки радиаторов отопления
И, наконец, последний коэффициент, который также связан с особенностями подключения радиаторов отопления. Наверное, понятно, что если батарея установлена открыто, ничем не загораживается сверху и с фасадной части, то она будет давать максимальную теплоотдачу. Однако, такая установка возможна далеко не всегда – чаще радиаторы частично скрываются подоконниками. Возможны и другие варианты. Кроме того, некоторые хозяева, стараясь вписать приоры отопления в создаваемый интерьерный ансамбль, скрывают их полностью или частично декоративными экранами – это тоже существенно отражается на тепловой отдаче.
Если есть определенные «наметки», как и где будут монтироваться радиаторы, это также можно учесть при проведении расчетов, введя специальный коэффициент «m»:
| Иллюстрация | Особенности установки радиаторов | Значение коэффициента "m" |
|---|---|---|
| Радиатор расположен на стене открыто или не перекрывается сверху подоконником | m = 0,9 | |
| Радиатор сверху перекрыт подоконником или полкой | m = 1,0 | |
| Радиатор сверху перекрыт выступающей стеновой нишей | m = 1,07 | |
| Радиатор сверху прикрыт подоконником (нишей), а с лицевой части - декоративным экраном | m = 1,12 | |
| Радиатор полностью заключен в декоративный кожух | m = 1,2 |
Итак, с формулой расчета ясность есть. Наверняка, кто-то из читателей сразу возьмется за голову – мол, слишком сложно и громоздко. Однако, если к делу подойти системно, упорядочено, то никакой сложности нет и в помине.
У любого хорошего хозяина жилья обязательно есть подробный графический план своих «владений» с проставленными размерами, и обычно – сориентированный по сторонам света. Климатические особенности региона уточнить несложно. Останется лишь пройтись по всем помещениям с рулеткой, уточнить некоторые нюансы по каждой комнате. Особенности жилья - «соседство по вертикали» сверху и снизу, расположение входных дверей, предполагаемую или уже имеющуюся схему установки радиаторов отопления – никто, кроме хозяев, лучше не знает.
Рекомендуется сразу составить рабочую таблицу, куда занести все необходимые данные по каждому помещению. В нее же будет заноситься и результат вычислений. Ну а сами вычисления поможет провести встроенный калькулятор, в котором уже «заложены» все упомянутые выше коэффициенты и соотношения.
Если какие-то данные получить не удалось, то можно их, конечно, в расчет не принимать, но в этом случае калькулятор «по умолчанию» подсчитает результат с учетом наименее благоприятных условий.
Можно рассмотреть на примере. Имеем план дома (взят совершенно произвольный).
Регион с уровнем минимальных температур в пределах -20 ÷ 25 °С. Преобладание зимних ветров = северо-восточные. Дом одноэтажный, с утепленным чердаком. Утепленные полы по грунту. Выбрана оптимальное диагональное подключение радиаторов, которые будут устанавливаться под подоконниками.
Составляем таблицу примерно такого типа:
| Помещение, его площадь, высота потолка. Утепленность пола и "соседство" сверху и снизу | Количество внешних стен и их основное расположение относительно сторон света и "розы ветров". Степень утепления стен | Количество, тип и размер окон | Наличие входных дверей (на улицу или на балкон) | Требуемая тепловая мощность (с учетом 10% резерва) |
|---|---|---|---|---|
| Площадь 78,5 м² | 10,87 кВт ≈ 11 кВт | |||
| 1. Прихожая. 3,18 м². Потолок 2.8 м. Утеленный пол по грунту. Сверху - утепленный чердак. | Одна, Юг, средняя степень утепления. Подветренная сторона | Нет | Одна | 0,52 кВт |
| 2. Холл. 6,2 м². Потолок 2.9 м. Утепленный пол по грунту. Сверху - утепленный чердак | Нет | Нет | Нет | 0,62 кВт |
| 3. Кухня-столовая. 14,9 м². Потолок 2.9 м. Хорошо утепленный пол по грунту. Свеху - утепленный чердак | Две. Юг-Запад. Средняя степень утепления. Подветренная сторона | Два, однокамерный стеклопакет, 1200 × 900 мм | Нет | 2.22 кВт |
| 4. Детская комната. 18,3 м². Потолок 2.8 м. Хорошо утепленный пол по грунту. Сверху - утепленный чердак | Две, Север - Запад. Высокая степень утепления. Наветренная | Два, двухкамерный стеклопакет, 1400 × 1000 мм | Нет | 2,6 кВт |
| 5. Спальная. 13,8 м². Потолок 2.8 м. Хорошо утепленный пол по грунту. Сверху - утепленный чердак | Две, Север, Восток. Высокая степень утепления. Наветренная сторона | Одно, двухкамерный стеклопакет, 1400 × 1000 мм | Нет | 1,73 кВт |
| 6. Гостиная. 18,0 м². Потолок 2.8 м. Хорошо утепленный пол. Сверху -утепленный чердак | Две, Восток, юг. Высокая степень утепления. Параллельно направлению ветра | Четыре, двухкамерный стеклопакет, 1500 × 1200 мм | Нет | 2,59 кВт |
| 7. Санузел совмещенный. 4,12 м². Потолок 2.8 м. Хорошо утепленный пол. Сверху -утепленный чердак. | Одна, Север. Высокая степень утепления. Наветренная сторона | Одно. Деревянная рама с двойным остеклением. 400 × 500 мм | Нет | 0,59 кВт |
| ИТОГО: |
Затем, пользуясь размешенным ниже калькулятором производим расчет для каждого помещения (уже с учетом 10% резерва). С использованием рекомендуемого приложения это не займет много времени. После этого останется просуммировать полученные значения по каждой комнате – это и будет необходимая суммарная мощность системы отопления.
Результат по каждой комнате, кстати, поможет правильно выбрать требуемое количество радиаторов отопления – останется только разделить на удельную тепловую мощность одной секции и округлить в большую сторону.
Уют и комфорт жилья начинаются не с выбора мебели, отделки и внешнего вида в целом. Они начинаются с тепла, которое обеспечивает отопление. И просто приобрести для этого дорогой нагревательный котел () и качественные радиаторы недостаточно – сначала необходимо спроектировать систему, которая будет поддерживать в доме оптимальную температуру. Но чтобы получить хороший результат, нужно понимать, что и как следует делать, какие существуют нюансы и как они влияют на процесс. В этой статье вы ознакомитесь с базовыми знаниями о данном деле – что такое системы отопления, как он проводится и какие факторы на него влияют.
Для чего необходим тепловой расчет
Некоторые владельцы частных домов или те, кто только собираются их возводить, интересуются тем, есть ли какой-то смысл в тепловом расчете системы отопления? Ведь речь идет о простом загородном коттедже, а не о многоквартирном доме или промышленном предприятии. Достаточно, казалось бы, только купить котел, поставить радиаторы и провести к ним трубы. С одной стороны, они частично правы – для частных домовладений расчет отопительной системы не является настолько критичным вопросом, как для производственных помещений или многоквартирных жилых комплексов. С другой стороны, существует три причины, из-за которых подобное мероприятие стоит провести. , вы можете прочитать в нашей статье.
- Тепловой расчет существенно упрощает бюрократические процессы, связанные с газификацией частного дома.
- Определение мощности, требуемой для отопления жилья, позволяет выбрать нагревательный котел с оптимальными характеристиками. Вы не переплатите за избыточные характеристики изделия и не будет испытывать неудобств из-за того, что котел недостаточно мощен для вашего дома.
- Тепловой расчет позволяет более точно подобрать , трубы, запорную арматуру и прочее оборудование для отопительной системы частного дома. И в итоге все эти довольно дорогостоящие изделия проработают столько времени, сколько заложено в их конструкции и характеристиках.
Исходные данные для теплового расчета системы отопления
Прежде чем приступать к подсчетам и работе с данными, их необходимо получить. Здесь для тех владельцев загородных домов, которые прежде не занимались проектной деятельностью, возникает первая проблема – на какие характеристики стоит обратить свое внимание. Для вашего удобства они сведены в небольшой список, представленный ниже.
- Площадь постройки, высота до потолков и внутренний объем.
- Тип здания, наличие примыкающих к нему строений.
- Материалы, использованные при возведении постройки – из чего и как сделаны пол, стены и крыша.
- Количество окон и дверей, как они обустроены, насколько качественно утеплены.
- Для каких целей будут использоваться те или иные части здания – где будут располагаться кухня, санузел, гостиная, спальни, а где – нежилые и технические помещения.
- Продолжительность отопительного сезона, средний минимум температуры в этот период.
- «Роза ветров», наличие неподалеку других строений.
- Местность, где уже построен или только еще будет возводиться дом.
- Предпочтительная для жильцов температура тех или иных помещений.
- Расположение точек для подключения к водопроводу, газу и электросети.
Расчет мощности системы отопления по площади жилья
Одним из наиболее быстрых и простых для понимания способов определения мощности отопительной системы является расчет по площади помещения. Подобный метод широко применяется продавцами нагревательных котлов и радиаторов. Расчет мощности системы отопления по площади происходит в несколько простых шагов.
Шаг 1. По плану или уже возведенному зданию определяется внутренняя площадь постройки в квадратных метрах.
Шаг 2. Полученная цифра умножается на 100-150 – именно столько ватт от общей мощности отопительной системы нужно на каждый м 2 жилья.
Шаг 3. Затем результат умножается на 1,2 или 1,25 – это необходимо для создания запаса мощности, чтобы отопительная система была способна поддерживать комфортную температуру в доме даже в случае самых сильных морозов.
Шаг 4. Вычисляется и записывается конечная цифра – мощность системы отопления в ваттах, необходимая для обогрева того или иного жилья. В качестве примера – для поддержания комфортной температуры в частном доме площадью 120 м 2 потребуется примерно 15 000 Вт.
Совет! В некоторых случаях владельцы коттеджей разделяют внутреннюю площадь жилья на ту часть, которой требуется серьезный обогрев, и ту, для которой подобное излишне. Соответственно, для них применяются разные коэффициенты – к примеру, для жилых комнат это 100, а для технических помещений – 50-75.
Шаг 5. По уже определенным расчетным данным подбирается конкретная модель нагревательного котла и радиаторов.
Следует понимать, что единственным преимуществом подобного способа теплового расчета отопительной системы является скорость и простота. При этом метод обладает множеством недостатков.
- Отсутствие учета климата в той местности, где возводиться жилье – для Краснодара система отопления с мощностью 100 Вт на каждый квадратный метр будет явно избыточной. А для Крайнего Севера она может оказаться недостаточной.
- Отсутствие учета высоты помещений, типа стен и полов, из которых они возведены – все эти характеристики серьезно влияют на уровень возможных тепловых потерь и, следовательно, на необходимую мощность отопительной системы для дома.
- Сам способ расчета системы отопления по мощности изначально был разработан для больших производственных помещений и многоквартирных домов. Следовательно, для отдельного коттеджа он не является корректным.
- Отсутствие учета количества окон и дверей, выходящих на улицу, а ведь каждый из подобных объектов является своеобразным «мостиком холода».
Так имеет ли смысл применять расчет системы отопления по площади? Да, но только в качестве предварительных прикидок, позволяющих получить хоть какое-то представление о вопросе. Для достижения лучших и более точных результатов следует обратиться к более сложным методикам.
Представим следующий способ расчета мощности системы отопления – он также является довольно простым и понятным, но при этом отличается более высокой точностью конечного результата. В данном случае основой для вычислений становится не площадь помещения, а его объем. Кроме того, в расчете учитывается количество окон и дверей в здании, средний уровень морозов снаружи. Представим небольшой пример применения подобного метода – имеется дом общей площадью 80 м 2 , комнаты в котором имеют высоту 3 м. Постройка располагается в Московской области. Всего есть 6 окон и 2 двери, выходящие наружу. Расчет мощности тепловой системы будет выглядеть так. «Как сделать , Вы можете прочитать в нашей статье».
Шаг 1. Определяется объем здания. Это может быть сумма каждой отдельной комнаты либо общая цифра. В данном случае объем вычисляется так – 80*3=240 м 3 .
Шаг 2. Подсчитывается количество окон и количество дверей, выходящих на улицу. Возьмем данные из примера – 6 и 2 соответственно.
Шаг 3. Определяется коэффициент, зависящий от местности, в которой стоит дом и того, насколько там сильные морозы.
Таблица. Значения региональных коэффициентов для расчета мощности отопления по объему.
Так как в примере речь идет о доме, построенном в Московской области, то региональный коэффициент будет иметь значение 1,2.
Шаг 4. Для отдельно стоящих частных коттеджей определенное в первой операции значение объема здания умножается на 60. Делаем подсчет – 240*60=14 400.
Шаг 5. Затем результат вычисления предыдущего шага множится на региональный коэффициент: 14 400 * 1,2 = 17 280.
Шаг 6. Число окон в доме умножается на 100, число дверей, выходящих наружу – на 200. Результаты суммируются. Вычисления в примере выглядят следующим образом – 6*100 + 2*200 = 1000.
Шаг 7. Цифры, полученные по итогам пятого и шестого шагов, суммируются: 17 280 + 1000 = 18 280 Вт. Это и есть мощность отопительной системы, необходимая для поддержания оптимальной температуры в здании при условиях, указанных выше.
Стоит понимать, что расчет системы отопления по объему также не является абсолютно точным – в вычислениях не уделяется внимание материалу стен и пола здания и их теплоизоляционным свойствам. Также не делается поправка на естественную вентиляцию, свойственную любому дому.
Первым и самым важным этапом в нелегком процессе организации отопления любого объекта недвижимости (будь-то загородный дом или промышленный объект) является грамотное выполнение проектирования и расчета. В частности, следует обязательно рассчитать тепловые нагрузки на обогревательную систему, а также объем потребления тепла и топлива.
Выполнение предварительных расчетом необходимо не только для того, чтобы получить весь ассортимент документации для организации отопления объекта недвижимости, но еще и для понимания объемов топлива и тепла, подбора того или иного типа генераторов теплоты.
Тепловые нагрузки отопительной системы: характеристики, определения
Под определением следует понимать количество теплоты, которое в совокупности отдается приборами обогрева, установленными в доме или на другом объекте. Следует отметить, что перед установкой всей техники данный расчет производится для исключения каких-то неприятностей, лишних финансовых затрат и работ.
Расчет тепловых нагрузок на отопление поможет организовать бесперебойную и эффективную работу системы обогрева объекта недвижимости. Благодаря этому расчету можно быстро выполнить абсолютно все задачи теплоснабжения, обеспечить их соответствие нормам и требованиям СНиП.
Цена ошибки, допущенной в расчете, может быть довольно значительной. Все дело в том, что в зависимости от полученных расчетных данных, в отделении ЖКХ города будут выделяться максимальные расходные параметры, устанавливаются лимиты и прочие характеристики, от которых и отталкиваются при расчете стоимости услуг.
Общая тепловая нагрузка на современную систему отопления состоит из нескольких основных параметров нагрузок:
- На общую систему центрального отопления;
- На систему напольного отопления (если она имеется в доме) – теплого пола;
- Систему вентиляции (естественной и принудительной);
- Систему горячего водоснабжения;
- На всевозможные технологические нужды: бассейны, бани и прочие подобные конструкции.
Основные характеристики объекта, важные для учета при расчете тепловой нагрузки
Наиболее правильно и грамотно расчетная тепловая нагрузка на отопление будет определена лишь в том случае, когда учтены абсолютно все, даже самые мелкие детали и параметры.
Перечень этот довольно большой и в него можно включить:
- Тип и назначение объектов недвижимости. Жилое либо нежилое здание, квартира или административное строение – все это очень важно для получения достоверных данных теплового расчета.
Также, от типа строения зависит норма нагрузок, которую определяют компании теплопоставщики и, соответственно, расходы на отопление;
- Архитектурная часть. Учитываются габариты всевозможных наружных ограждений (стен, полов, крыши), размеры проемов (балконы, лоджии, двери и окна). Важна этажность здания, наличие подвалов, чердаков и их особенности;
- Температурные требования для каждого из помещений здания. Под этим параметром следует понимать режимы температуры для каждой комнаты жилого дома или зоны административного строения;
- Конструкция и особенности наружных ограждений, в том числе, тип материалов, толщина, наличие утепляющих прослоек;
- Характер назначения помещения. Как правило, присуще для производственных строений, где для цеха или же участка нужно создать какие-то определенные тепловые условия и режимы;
- Наличие и параметры специальных помещений. Наличие тех же бань, бассейнов и прочих подобных конструкций;
- Степень технического обслуживания – наличие горячего водопровода, типа централизованного отопления, систем вентиляции и кондиционирования;
- Общее количество точек, из которых производится забор горячей воды. Именно на эту характеристику следует обращать особое внимание, ведь чем больше число точек – тем больше будет тепловая нагрузка на всю систему отопления в целом;
- Число людей, проживающих в доме или находящихся на объекте. От этого зависят требования к влажности и температуре – факторы, которые входят в формулу расчета тепловой нагрузки;
- Прочие данные. Для промышленного объекта к таким факторам, например, относится число смен, количество рабочих в одну смену, а также рабочих дней за год.
Что касается частного дома – нужно учесть количество проживающих людей, число санузлов, помещений и т.д.
Расчет нагрузок тепла: что включается в процесс
Непосредственно сам расчет нагрузки на отопление своими руками производится еще на стадии проектирования загородного коттеджа или другого объекта недвижимости – это связано с простотой и отсутствием лишних денежных затрат. При этом учитываются требования различных норм и стандартов, ТКП, СНБ и ГОСТ.
Обязательными к определению в ходе расчета тепловой мощности являются следующие факторы:
- Теплопотери наружных ограждений. Включает в себя желаемые температурные режимы в каждой из комнат;
- Мощность, требуемая для нагрева воды в помещении;
- Количество теплоты, требуемое для подогрева вентиляции воздуха (в том случае, когда требуется принудительная приточная вентиляции);
- Тепло, нужное для подогрева воды в бассейне или же бане;
- Возможные развития дальнейшего существования обогревательной системы. Подразумевается возможность вывода отопления на мансарду, в подвал, а также всевозможные строения и пристройки;
Совет. С «запасом» рассчитывают тепловые нагрузки нужно для того, чтобы исключить возможность лишних финансовых затрат. Особенно актуально для загородного дома, где дополнительное подключение элементов отопления без предварительной проработки и подготовки будет стоить непомерно дорого.
Особенности расчета тепловой нагрузки
Как уже оговаривалось ранее, расчетные параметры воздуха в помещениях выбираются из соответствующей литературы. В то же время, из этих же источников производится подбор коэффициентов теплопередачи (учитываются еще и паспортные данные обогревательных агрегатов).
Традиционный расчет тепловых нагрузок на отопление требует последовательного определения максимального теплового потока от обогревательных приборов (все фактически расположенные в здании отопительные батареи), максимального часового расхода энергии тепла, а также общих затрат тепловой мощности за определенный период, например, отопительный сезон.
Приведенная выше инструкция по расчету тепловых нагрузок с учетом площади поверхности теплового обмена может быть применена для различных объектов недвижимости. Нельзя не отметить, что такой способ позволяет грамотно и максимально правильно разработать обоснование для использования эффективного обогрева, а также энергетического обследования домов и зданий.
Идеальный способ расчета для дежурного отопления промышленного объекта, когда подразумевается снижение температур в нерабочее время (учитываются еще и праздничные, выходные дни).
Методы определения тепловых нагрузок
В настоящее время тепловые нагрузки рассчитываются несколькими основными способами:
- Расчет теплопотерь посредством укрупненных показателей;
- Определение параметров через различные элементы ограждающих конструкций, добавочных потерь на нагрев воздуха;
- Расчет теплоотдачи всей установленной в строении отопительно-вентиляционной техники.
Укрупненный метод расчета нагрузок на отопление
Еще одним методом расчета нагрузок на систему отопления является так называемая укрупненная методика. Как правило, используется подобная схема в том случае, когда отсутствует информация о проектах либо же подобные данные не соответствуют фактическим характеристикам.
Для укрупненного расчета тепловой нагрузки отопления используется довольно простая и незамысловатая формула:
Qmax от.=α*V*q0*(tв-tн.р.)*10 -6
В формуле используются следующие коэффициенты: α является поправочным коэффициентом, учитывающим климатические условия в регионе, где построено здание (применяется в случае, когда расчетная температура отличная от -30С); q0 удельная характеристика отопления, выбираемая в зависимости от температуры наиболее холодной недели в году (так называемой «пятидневки»); V – наружный объем строения.
Виды тепловых нагрузок для учета в расчете
В ходе выполнения расчетов (а также при подборе оборудования) учитывается большое количество самых различных тепловых нагрузок:
- Сезонные нагрузки. Как правило, для них присущи следующие особенности:
- В течение всего года происходит изменение тепловых нагрузок в зависимости от температуры воздуха снаружи помещения;
- Годовые расходы теплоты, которые определяются метеорологическими особенностями того региона, где расположен объект, для которого рассчитываются тепловые нагрузки;
- Изменение нагрузки на систему обогрева в зависимости от времени суток. За счет теплостойкости наружных ограждений здания такие значения принимаются как незначительные;
- Расходы тепловой энергии вентиляционной системы по часам суток.
- Круглогодичные тепловые нагрузки. Следует отметить, что для систем обогрева и горячего водоснабжения большинство отечественных объектов имеют тепловое потребление на протяжении года, которое изменяется довольно мало. Так, например, летом расходы тепловой энергии по сравнению с зимой снижается практически на 30-35%;
- Сухое тепло – конвекционный теплообмен и тепловое излучение от других подобных устройств. Определяется за счет температуры сухого термометра.
Данный фактор зависит от массы параметров, среди которых всевозможные окна и двери, оборудование, системы вентиляции и даже воздухообмен через щели в стенах и перекрытия. Еще обязательно учитывается количество людей, которые могут находиться в помещении;
- Скрытое тепло – испарения и конденсация. Опирается на температуру влажного термометра. Определяется объем скрытой теплоты влажности и ее источниками в помещении.
В любом помещении на влажность оказывают влияние:
- Люди и их количество, которые одновременно находятся в помещении;
- Технологическое и другое оборудование;
- Потоки воздуха, которые проходят через трещины и щели в конструкциях здания.
Регуляторы тепловых нагрузок, как возможность выхода из сложных ситуаций
Как можно видеть на многих фото и видео современных и прочего котельного оборудования, в комплект с ними входят специальные регуляторы тепловых нагрузок. Техника данной категории призвана обеспечить поддержку определенного уровня нагрузок, исключить всевозможные скачки и провалы.
Следует отметить, что РТН позволяют существенно сэкономить на оплате отопления, ведь во многих случаях (а особенно для промышленных предприятий) устанавливаются определенные лимиты, которые нельзя превышать. В противном случае, если будут зафиксированы скачки и превышения тепловых нагрузок, то возможны штрафы и подобные санкции.
Совет. Нагрузки на системы отопления, вентиляции и кондиционирования – важный момент в проектировании дома. Если самостоятельно выполнить работы по проектированию невозможно, то лучше всего доверить его специалистам. В то же время, все формулы простые и незамысловаты, а потому самим рассчитать все параметры не так уже и сложно.
Нагрузки на вентиляцию и ГВС – один из факторов тепловых систем
Тепловые нагрузки на отопление, как правило, рассчитываются в комплексе еще и с вентиляцией. Это сезонная нагрузка, она предназначена для замены отработанного воздуха на чистый, а также его нагрев до установленной температуры.
Часовые расхода теплоты на системы вентиляции рассчитываются по определенной формуле:
Qв.=qв.V(tн.-tв.) , где
Кроме, собственно, вентиляции рассчитываются тепловые нагрузки и на систему горячего водоснабжения. Причины для проведения подобных расчетов аналогичны вентиляции, да и формула несколько схожа:
Qгвс.=0,042rв(tг.-tх.)Пgср , где
r, в, tг.,tх. – расчетная температура горячей и холодной воды, плотность воды, а также коэффициент, в котором учтены значения максимальной нагрузки горячего водоснабжения к среднему значению, установленному ГОСТом;
Комплексный расчет тепловых нагрузок
Кроме, собственно, теоретических вопросов расчета, также выполняются и некоторые практические работы. Так, например, комплексные теплотехнические обследования включают в себя обязательное термографирование всех конструкций – стен, перекрытий, дверей и окон. Следует отметить, что такие работы позволяют определить и зафиксировать факторы, которые оказывают существенное влияние на теплопотери строения.
Тепловизионная диагностика покажет, каков будет реальный температурный перепад при прохождении некоего строго определенного количества теплоты через 1м2 ограждающих конструкций. Также, это поможет узнать расход тепла при определенном перепаде температур.
Практические измерения – незаменимая составляющая различных расчетных работ. В комплексе такие процессы помогут получить наиболее достоверные данные о тепловых нагрузках и теплопотерях, которые будут наблюдаться в определенном строении на протяжении определенного периода времени. Практичный расчет поможет достичь того, чего не покажет теория, а именно «узкие» места каждого сооружения.
Заключение
Расчет тепловых нагрузок, как и – важный фактор, вычисления которого должны обязательно производиться перед началом организации системы обогрева. Если все работы выполнить грамотно и подходить к процессу с умом, можно гарантировать обеспечить безотказную работу отопления, а также сэкономить деньги на перегреве и прочих лишних затратах.
