Тепловая нагрузка на отопление и прочие расчетные параметры: методики и примеры расчетов

Расчет тепловых нагрузок на отопление, методика и формула расчета

Тепловые нагрузки систем теплоснабжения

  • нагрузку на конструкцию теплоснабжения;
  • нагрузку на систему обогрева пола, если она планируется к установке в доме;
  • нагрузку на систему естественной и/или принудительной вентиляции;
  • нагрузку на систему горячего водоснабжения;
  • нагрузку, связанную с различными технологическими нуждами.

Характеристики объекта для расчета тепловых нагрузок

  • назначение и тип объекта недвижимости. Для расчета важно знать, какое здание будет обогреваться – жилой или нежилой дом, квартира (прочитайте также: “Квартирный прибор учета тепловой энергии”). От типа постройки зависит норма нагрузки, определяемая компаниями, поставляющими тепло, а, соответственно, расходы на теплоснабжение;
  • архитектурные особенности. Во внимание принимаются габариты таких наружных ограждений, как стены, кровля, напольное покрытие и размеры оконных, дверных и балконных проемов. Немаловажными считаются этажность здания, а также наличие подвалов, чердаков и присущие им характеристики;
  • норма температурного режима для каждого помещения в доме. Подразумевается температура для комфортного пребывания людей в жилой комнате или зоне административной постройки (прочитайте: “Тепловой расчет помещения и здания целиком, формула тепловых потерь”);
  • особенности конструкции наружных ограждений, включая толщину и тип стройматериалов, наличие теплоизоляционного слоя и используемая для этого продукция;
  • назначение помещений. Эта характеристика особо важна для производственных зданий, в которых для каждого цеха или участка необходимо создать определенные условия относительно обеспечения температурного режима;
  • наличие специальных помещений и их особенности. Это касается, например, бассейнов, оранжерей, бань и т.д.;
  • степень техобслуживания. Наличие/отсутствие горячего водоснабжения, централизованного отопления, системы кондиционирования и прочего;
  • количество точек для забора подогретого теплоносителя. Чем их больше, тем значительнее тепловая нагрузка, оказываемая на всю отопительную конструкцию;
  • количество людей, находящихся в здании или проживающих в доме. От данного значения напрямую зависят влажность и температура, которые учитываются в формуле вычисления тепловой нагрузки;
  • прочие особенности объекта. Если это промышленное здание, то ими могут быть, количество рабочих дней на протяжении календарного года, число рабочих в смену. Для частного дома учитывают, сколько проживает в нем людей, какое количество комнат, санузлов и т.д.

Расчет нагрузок тепла

  • степень теплопотерь наружных ограждений;
  • мощность, необходимая для подогрева теплоносителя;
  • количество тепловой энергии, требуемое для нагрева воздуха для принудительной приточной вентиляции;
  • тепло, которое нужно для подогрева воды в бане или бассейне;
  • возможное дальнейшее расширение обогревательной системы. Это может быть создание отопления в мансарде, на чердаке, в подвале или в различных пристройках и строениях. Читайте также: “Как сделать отопление мансарды – популярные варианты обогрева”.

Особенности расчета тепловых нагрузок

Методы вычисления тепловых нагрузок

  • вычисление теплопотерь с использованием укрупненных показателей;
  • определение теплоотдачи установленного в здании отопительно-вентиляционного оборудования;
  • вычисление значений с учетом различных элементов ограждающих конструкций, а также добавочных потерь, связанных с нагревом воздуха.

Укрупненный расчет тепловой нагрузки

  • α – поправочный коэффициент, учитывающий климатические особенности конкретного региона, где строится здание (применяется в том случае, когда расчетная температура отличается от 30 градусов мороза);
  • q0 – удельная характеристика теплоснабжения, которую выбирают, исходя из температуры самой холодной недели на протяжении года (так называемой «пятидневки»). Читайте также: “Как рассчитывается удельная отопительная характеристика здания – теория и практика”;
  • V – наружный объем постройки.

Виды тепловых нагрузок для расчетов

  1. Сезонные нагрузки, имеющие следующие особенности:

– им присущи изменения в зависимости от температуры окружающего воздуха на улице;
– наличие отличий в величине расхода тепловой энергии в соответствии с климатическими особенностями региона местонахождения дома;
– изменение нагрузки на отопительную систему в зависимости от времени суток. Поскольку наружные ограждения имеют теплостойкость, данный параметр считается незначительным;
– расходы тепла вентиляционной системы в зависимости от времени суток.

  • Постоянные тепловые нагрузки. В большинстве объектов системы теплоснабжения и горячего водоснабжения они используются на протяжении года. Например, в теплое время года расходы тепловой энергии в сравнении с зимним периодом снижаются где-то на 30-35%.
  • Сухое тепло. Представляет собой тепловое излучение и конвекционный теплообмен за счет иных подобных устройств. Определяют данный параметр при помощи температуры сухого термометра. Он зависит от многих факторов, среди которых окна и двери, системы вентиляции, различное оборудование, воздухообмен, происходящий за счет наличия щелей в стенах и перекрытиях. Также учитывают количество людей, присутствующих в помещении.
  • Скрытое тепло. Образуется в результате процесса испарения и конденсации. Температура определяется при помощи влажного термометра. В любом по назначению помещении на уровень влажности влияют:

    – численность людей, одновременно находящихся в помещении;
    – наличие технологического или другого оборудования;
    – потоки воздушных масс, проникающих сквозь щели и трещины, имеющиеся в ограждающих конструкциях здания.

    Способы расчета тепловой нагрузки на отопление

    При проектировании систем обогрева всех типов строений нужно провести правильные вычисления, а затем разработать грамотную схему отопительного контура. На этом этапе особое внимание следует уделить расчету тепловой нагрузки на отопление. Для решения поставленной задачи важно использовать комплексный подход и учесть все факторы, влияющие на работу системы.

    С помощью показателя тепловой нагрузки можно узнать количество теплоэнергии, необходимой для обогрева конкретного помещения, а также здания в целом. Основной переменной здесь является мощность всего отопительного оборудования, которое планируется использовать в системе. Кроме этого, требуется учитывать потери тепла домом.

    Идеальной представляется ситуация, в которой мощность отопительного контура позволяет не только устранить все потери теплоэнергии здания, но и обеспечить комфортные условия проживания. Чтобы правильно рассчитать удельную тепловую нагрузку, требуется учесть все факторы, оказывающие влияние на этот параметр:

    • Характеристики каждого элемента конструкции строения. Система вентиляции существенно влияет на потери теплоэнергии.
    • Размеры здания. Необходимо учитывать как объем всех помещений, так и площадь окон конструкций и наружных стен.
    • Климатическая зона. Показатель максимальной часовой нагрузки зависит от температурных колебаний окружающего воздуха.

    Оптимальный режим работы системы обогрева может быть составлен только с учетом этих факторов. Единицей измерения показателя может быть Гкал/час или кВт/час.

    Перед началом проведения расчета нагрузки на отопление по укрупненным показателям нужно определиться с рекомендуемыми температурными режимами для жилого строения. Для этого придется обратиться к нормам СанПиН 2.1.2.2645−10. Исходя из данных, указанных в этом нормативном документе, необходимо обеспечить оптимальные температурные режимы работы системы обогрева для каждого помещения.

    Используемые сегодня способы выполнения расчетов часовой нагрузки на отопительную систему позволяют получать результаты различной степени точности. В некоторых ситуациях требуется провести сложные вычисления, чтобы минимизировать погрешность.

    Если же при проектировании системы отопления оптимизация расходов на энергоноситель не является приоритетной задачей, допускается использование менее точных методик.

    Любая методика расчета тепловой нагрузки позволяет подобрать оптимальные параметры системы обогрева. Также этот показатель помогает определиться с необходимостью проведения работ по улучшению теплоизоляции строения. Сегодня применяются две довольно простые методики расчета тепловой нагрузки.

    Если в строении все помещения имеют стандартные размеры и обладают хорошей теплоизоляцией, можно воспользоваться методом расчета необходимой мощности отопительного оборудования в зависимости от площади. В этом случае на каждые 10 м 2 помещения должен производиться 1 кВт тепловой энергии. Затем полученный результат необходимо умножить на поправочный коэффициент климатической зоны.

    Это самый простой способ расчета, но он имеет один серьезный недостаток — погрешность очень высока. Во время проведения вычислений учитывается лишь климатический регион. Однако на эффективность работы системы обогрева влияет много факторов. Таким образом, использовать эту методику на практике не рекомендуется.

    Применяя методику расчета тепла по укрупненным показателям, погрешность вычислений окажется меньшей. Этот способ сначала часто применялся для определения теплонагрузки в ситуации, когда точные параметры строения были неизвестны. Для определения параметра применяется расчетная формула:

    Qот = q0*a*Vн*(tвн — tнро),

    где q0 — удельная тепловая характеристика строения;

    a — поправочный коэффициент;

    Vн — наружный объем строения;

    tвн, tнро — значения температуры внутри дома и на улице.

    В качестве примера расчета тепловых нагрузок по укрупненным показателям можно выполнить вычисления максимального показателя для отопительной системы здания по наружным стенам 490 м 2 . Строение двухэтажное с общей площадью в 170 м 2 расположено в Санкт-Петербурге.

    Сначала необходимо с помощью нормативного документа установить все нужные для расчета вводные данные:

    • Тепловая характеристика здания — 0,49 Вт/м³*С.
    • Уточняющий коэффициент — 1.
    • Оптимальный температурный показатель внутри здания — 22 градуса.

    Предположив, что минимальная температура в зимний период составит -15 градусов, можно все известные величины подставить в формулу — Q =0.49*1*490 (22+15)= 8,883 кВт. Используя самую простую методику расчета базового показателя тепловой нагрузки, результат оказался бы более высоким — Q =17*1=17 кВт/час. При этом укрупненный метод расчета показателя нагрузки учитывает значительно больше факторов:

    • Оптимальные температурные параметры в помещениях.
    • Общую площадь строения.
    • Температуру воздуха на улице.

    Также эта методика позволяет с минимальной погрешностью рассчитать мощность каждого радиатора, установленного в отдельно взятом помещении. Единственным ее недостатком является отсутствие возможности рассчитать теплопотери здания.

    Так как даже при укрупненном расчете погрешность оказывается довольно высокой, приходится использовать более сложный метод определения параметра нагрузки на отопительную систему. Чтобы результаты оказались максимально точными, необходимо учитывать характеристики дома. Среди них важнейшей является сопротивление теплопередачи ® материалов, использовавшихся для изготовления каждого элемента здания — пол, стены, а также потолок.

    Эта величина находится в обратной зависимости с теплопроводностью (λ), показывающей способность материалов переносить теплоэнергию. Вполне очевидно, что чем выше теплопроводность, тем активнее дом будет терять теплоэнергию. Так как эта толщина материалов (d) в теплопроводности не учитывается, то предварительно нужно вычислить сопротивление теплопередачи, воспользовавшись простой формулой — R=d/λ.

    Рассматриваемая методика состоит из двух этапов. Сначала рассчитываются теплопотери по оконным проемам и наружным стенам, а затем — по вентиляции. В качестве примера можно взять следующие характеристики строения:

    • Площадь и толщина стен — 290 м² и 0,4 м.
    • В строении находятся окна (двойной стеклопакет с аргоном) — 45 м² (R =0,76 м²*С/Вт).
    • Стены изготовлены из полнотелого кирпича — λ=0,56.
    • Здание было утеплено пенополистиролом — d =110 мм, λ=0,036.

    Исходя из вводных данных, можно определить показатель сопротивления телепередачи стен — R=0.4/0.56= 0,71 м²*С/Вт. Затем определяется аналогичный показатель утеплителя — R=0,11/0,036= 3,05 м²*С/Вт. Эти данные позволяют определить следующий показатель — R общ =0,71+3,05= 3,76 м²*С/Вт.

    Фактические теплопотери стен составят — (1/3,76)*245+(1/0.76)*45= 125,15 Вт. Параметры температур остались без изменений в сравнении с укрупненным расчетом. Очередные вычисления проводятся в соответствии с формулой — 125,15*(22+15)= 4,63 кВт/час.

    На втором этапе рассчитываются теплопотери вентиляционной системы. Известно, что объем дома равен 490 м³, а плотность воздуха составляет 1,24 кг/м³. Это позволяет узнать его массу — 608 кг. На протяжении суток в помещении воздух обновляется в среднем 5 раз. После этого можно выполнить расчет теплопотерь вентиляционной системы — (490*45*5)/24= 4593 кДж, что соответствует 1,27 кВт/час. Остается определить общие тепловые потери строения, сложив имеющиеся результаты, — 4,63+1,27=5,9 кВт/час.

    Результат будет максимально точным, если учитывать потери через пол и крышу. Сложные вычисления здесь проводить необязательно, допускается использование уточняющего коэффициента. Процесс расчетов теплонагрузки на систему обогрева отличается высокой сложностью. Однако его можно упростить с помощью программы VALTEC.

    Расчет тепловой нагрузки на отопление: как грамотно выполнить?

    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 «тепловая нагрузка на отопление» 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.

    Комплекс приборов для выполнения расчетов

    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.

    Расчет и составляющие тепловых систем дома

    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.

    Читайте также:  Как установить радиаторы отопления своими руками: подготовка места для установки, выбор типа подключения к системе, сборка и монтаж

    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;

    Физические показатели охлаждения помещения – данные для расчета тепловой нагрузки

    • 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;

    Оборудование, которое может повлиять на тепловые 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;

    Гкал/час – единица измерения тепловых нагрузок объектов

    • Возможные развития дальнейшего существования обогревательной системы. Подразумевается возможность вывода отопления на мансарду, в подвал, а также всевозможные строения и пристройки;

    Теплопотери в стандартном жилом доме

    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.

    Распределение тепловых потоков от различных типов обогревателей

    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:

    1. Расчет теплопотерь посредством укрупненных показателей;
    2. Определение параметров через различные элементы ограждающих конструкций, добавочных потерь на нагрев воздуха;
    3. 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.

    Примеры тепловых нагрузок для жилых многоквартирных домов и их зависимость от количества проживающих людей и площади

    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:

    1. 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;

    Регулятор тепловых нагрузок для котельного оборудования

    • 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.
    1. 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%;
    2. 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;

    1. Скрытое тепло – испарения и конденсация. Опирается на температуру влажного термометра. Определяется объем скрытой теплоты влажности и ее источниками в помещении.

    Теплопотери загородного дома

    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 промышленных и бытовых отопительных котлов 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.

    Пример суммарной тепловой нагрузки для определенного района города

    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

    tн., tв. – наружная и внутренняя температура воздуха
    qв. — удельная тепловая составляющая здания для вентиляции
    V — наружный объём здания.

    Измерение тепловых потерь практическим способом

    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;

    gср. — средний расход горячей воды,
    П — расчётное число потребителей горячей воды, м³.

    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.

    Прибор для проведения расчетов и энергоаудита

    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 гидравлический расчет системы отопления – 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.

    Расчет тепловой нагрузки на отопление здания

    В холодное время года у нас в стране отопление зданий и сооружений составляют одну из основных статей расходов любого предприятия. И тут не важно жилое это помещение, производственное или складское. Везде нужно поддерживать постоянную плюсовую температуру, чтобы не замерзли люди, не вышло из строя оборудование или не испортилась продукция или материалы. В ряде случаев требуется провести расчет тепловой нагрузки на отопление того или иного зданий или всего предприятия в целом.

    В каких случаях производят расчет тепловой нагрузки

    • для оптимизации расходов на отопление;
    • для сокращения расчетной тепловой нагрузки;
    • в том случае если изменился состав теплопотребляющего оборудования (отопительные приборы, системы вентиляции и т.п.);
    • для подтверждения расчетного лимита по потребляемой теплоэнергии;
    • в случае проектирования собственной системы отопления или пункта теплоснабжения;
    • если есть субабоненты, потребляющие тепловую энергию, для правильного ее распределения;
    • В случае подключения к отопительной системе новых зданий, сооружений, производственных комплексов;
    • для пересмотра или заключения нового договора с организацией, поставляющей тепловую энергию;
    • если организация получила уведомление, в котором требуется уточнить тепловые нагрузки в нежилых помещениях;
    • если организация нее имеет возможности установить приборы учета теплоэнергии;
    • в случае увеличения потребления теплоэнергии по непонятным причинам.

    На каком основании может производиться перерасчет тепловой нагрузки на отопление здания

    Приказ Министерства Регионального Развития № 610 от 28.12.2009 “Об утверждении правил установления и изменения (пересмотра) тепловых нагрузок” (Скачать) закрепляет право потребителей теплоэнергии производить расчет и перерасчет тепловых нагрузок. Так же такой пункт обычно присутствует в каждом договоре с теплоснабжающей организацией. Если такого пункта нет, обсудите с вашими юристами вопрос его внесения в договор.

    Но для пересмотра договорных величин потребляемой тепловой энергии должен быть предоставлен технический отчет с расчетом новых тепловых нагрузок на отопление здания, в котором должны быть приведены обоснования снижения потребления тепла. Кроме того, перерасчет тепловых нагрузок производиться после таких мероприятий как:

    • капитальный ремонт здания;
    • реконструкция внутренних инженерных сетей;
    • повышение тепловой защиты объекта;
    • другие энергосберегающие мероприятия.

    Методика расчета

    Для проведения расчета или перерасчета тепловой нагрузки на отопление зданий, уже эксплуатируемых или вновь подключаемых к системе отопления проводят следующие работы:

    1. Сбор исходных данные об объекте.
    2. Проведение энергетического обследования здания.
    3. На основании полученной после обследования информации производится расчет тепловой нагрузки на отопление, ГВС и вентиляцию.
    4. Составление технического отчета.
    5. Согласование отчета в организации, предоставляющей теплоэнергию.
    6. Заключение нового договора или изменение условий старого.

    Сбор исходный данных об объекте тепловой нагрузки

    Какие данные необходимо собрать или получить:

    1. Договор (его копия) на теплоснабжение со всеми приложениями.
    2. Справка оформленная на фирменном бланке о фактической численности сотрудников (в случае производственного зданий) или жителей (в случае жилого дома).
    3. План БТИ (копия).
    4. Данные по системе отопления: однотрубная или двухтрубная.
    5. Верхний или нижний розлив теплоносителя.

    Все эти данные обязательны, т.к. на их основе будет производиться расчет тепловой нагрузки, так же вся информация попадет в итоговый отчет. Исходные данные, кроме того, помогут определиться со сроками и объемами работа. Стоимость же расчета всегда индивидуальна и может зависеть от таких факторов как:

    • площадь отапливаемых помещений;
    • тип системы отопления;
    • наличия горячего водоснабжения и вентиляции.
    Читайте также:  Отопление и водоснабжение загородного дома – коротко о главном

    Энергетическое обследование здания

    Энергоаудит подразумевает выезд специалистов непосредственно на объект. Это необходимо для того, чтобы провести полный осмотр системы отопления, проверить качество ее изоляции. Так же во время выезда собираются недостающие данные об объекте, которые невозможно получить кроме как по средствам визуального осмотра. Определяются типы используемых радиаторов отопления, их месторасположение и количество. Рисуется схема и прикладываются фотографии. Обязательно осматриваются подводящие трубы, измеряется их диаметр, определяется материал, из которого они изготовлены, как эти трубы подведены, где расположены стояки и т.п.

    В результат такого энергетического обследования (энергоаудита) заказчик получит на руки подробный технический отчет и на основании этого отчета уже и будет проихводиться расчет тепловых нагрузок на отопление здания.

    Технический отчет

    Технический отчет по расчету тепловой нагрузки должен состоять из следующих разделов:

    1. Исходные данные об объекте.
    2. Схема расположения радиаторов отопления.
    3. Точки вывода ГВС.
    4. Сам расчет.
    5. Заключение по результатам энергоаудита, которое должно включать сравнительную таблицу максимальных текущих тепловых нагрузок и договорных.
    6. Приложения.
      1. Свидетельство членства в СРО энергоаудитора.
      2. Поэтажный план здания.
      3. Экспликация.
      4. Все приложения к договору по энергоснабжению.

    После составления, технический отчет обязательно должен быть согласован с теплоснабжающей организацией, после чего вносятся изменения в текущий договор или заключается новый.

    Пример расчета тепловых нагрузок объекта коммерческого назначения

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

    Исходные данные по объекту

    Адрес объектаг. Москва
    Этажность здания4 этажа
    Этаж на котором расположены обследуемые помещенияпервый
    Площадь обследуемых помещений112,9 кв.м.
    Высота этажа3,0 м
    Система отопленияОднотрубная
    Температурный график95-70 град. С
    Расчетный температурный график для этажа на котором находится помещение75-70 град. С
    Тип розливаВерхний
    Расчетная температура внутреннего воздуха+ 20 град С
    Отопительные радиаторы, тип, количествоРадиаторы чугунные М-140-АО – 6 шт.
    Радиатор биметаллический Global (Глобал) – 1 шт.
    Диаметр труб системы отопленияДу-25 мм
    Длина подающего трубопровода системы отопленияL = 28,0 м.
    ГВСотсутствует
    Вентиляцияотсутствует
    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.

    Формула расчета в Гкал

    Расчет тепловой нагрузки на отопление здания в случае отсутствия счетчиков учета тепловой энергии производится по формуле Q = V * (Т1 – Т2) / 1000, где:

    • V – объем волы, которую потребляет система отопления, измеряется тоннами или куб.м.,
    • Т1 – температура горячей воды. Измеряется в С (градусы по Цельсию) и для вычислений берется температура, соответствующая определенному давлению в системе. Показатель этот имеет свое название – энтальпия. Если точно определить температуру нельзя то используют усредненные показатели 60-65 С.
    • Т2 – температура холодной воды. Зачастую ее измерить практически невозможно и в таком случае используют постоянные показатели, которые зависят от региона. К примеру, в одном из регионов, в холодное время года показатель будет равен 5, в теплое – 15.
    • 1 000 – коэффициент для получения результата расчета в Гкал.

    Для системы отопления с закрытым контуром тепловая нагрузка (Гкал/час) рассчитывается другим способом: Qот = α * qо * V * (tв – tн.р) * (1 + Kн.р) * 0,000001, где:

    • α – коэффициент, призванный корректировать климатические условия. Берется в расчет, если уличная температура отличается от -30 С;
    • V – объем строения по наружным замерам;
    • – удельный отопительный показатель строения при заданной tн.р = -30 С, измеряется в Ккал/куб.м.*С;
    • – расчетная внутренняя температура в здании;
    • tн.р – расчетная уличная температура для составления проекта системы отопления;
    • Kн.р – коэффициент инфильтрации. Обусловлен соотношением тепловых потерь расчетного здания с инфильтрацией и теплопередачей через внешние конструктивные элементы при уличной температуре, которая задана в рамках составляемого проекта.

    Расчет по радиаторам отопления на площадь

    Укрупненный расчет

    Если на 1 кв.м. площади требуется 100 Вт тепловой энергии, то помещение в 20 кв.м. должно получать 2 000 Вт. Типичный радиатор из восьми секций выделяет около 150 Вт тепла. Делим 2 000 на 150, получаем 13 секций. Но это довольно укрупненный расчет тепловой нагрузки.

    Точный расчет

    Точный расчет выполняется по следующей формуле: Qт = 100 Вт/кв.м. × S(помещения)кв.м. × q1 × q2 × q3 × q4 × q5 × q6× q7, где:

    • q1 – тип остекления: обычное =1,27; двойное = 1,0; тройное = 0,85;
    • q2 – стеновая изоляция: слабая, или отсутствующая = 1,27; стена выложенная в 2 кирпича = 1.0, современна, высокая = 0,85;
    • q3 – соотношение суммарной площади оконных проемов к площади пола: 40% = 1,2; 30% = 1,1; 20% – 0,9; 10% = 0,8;
    • q4 – минимальная уличная температура: -35 С = 1,5; -25 С = 1,3; -20 С = 1,1; -15 С = 0,9; -10 С = 0,7;
    • q5 – число наружных стен в помещении: все четыре = 1.4, три = 1.3, угловая комната = 1.2, одна = 1.2;
    • q6 – тип расчетного помещения над расчетной комнатой: холодное чердачное = 1.0, теплое чердачное = 0.9, жилое отапливаемое помещение = 0.8;
    • q7 – высота потолков: 4,5 м = 1,2; 4,0 м = 1,15; 3,5 м = 1,1; 3,0 м = 1,05; 2,5 м = 1,3.

    Определение тепловых нагрузок на отопление

    Тепловая нагрузка подразумевает под собой количество тепловой энергии, необходимое для поддержания комфортной температуры в доме, квартире или отдельной комнате. Под максимальной часовой нагрузкой на отопление подразумевается количество тепла, необходимое для поддержания нормированных показателей в течение часа в самых неблагоприятных условиях.

    Факторы, влияющие на тепловую нагрузку

    • Материал и толщина стен. К примеру, стена из кирпича в 25 сантиметров и стена из газобетона в 15 сантиметров способны пропустить разное количество тепла.
    • Материал и структура крыши. Например, теплопотери плоской крыши из железобетонных плит значительно отличаются от теплопотерь утепленного чердака.
    • Вентиляция. Потеря тепловой энергии с отработанным воздухом зависит от производительности вентиляционной системы, наличия или отсутствия системы рекуперации тепла.
    • Площадь остекления. Окна теряют больше тепловой энергии по сравнению со сплошными стенами.
    • Уровень инсоляции в разных регионах. Определяется степенью поглощения солнечного тепла наружными покрытиями и ориентацией плоскостей зданий по отношению к сторонам света.
    • Разность температур между улицей и помещением. Определяется тепловым потоком через ограждающие конструкции при условии постоянного сопротивления теплопередаче.

    Распределение тепловой нагрузки

    При водяном отоплении максимальная тепловая мощность котла должна равняться сумме тепловой мощности всех устройств отопления в доме. На распределение устройств отопления влияют следующие факторы:

    • Площадь помещения и высота потолка;
    • Расположение внутри дома. Угловыми и торцевыми помещениями теряется больше тепла, чем помещениями, расположенными в середине здания;
    • Удаленность от источника тепла;
    • Желаемая температура в комнатах.

    СНиП рекомендует следующие значения:

    • Жилые комнаты в середине дома – 20 градусов;
    • Угловые и торцевые жилые комнаты – 22 градуса. При этом за счет более высокой температуры не промерзают стены;
    • Кухня – 18 градусов, поскольку в ней имеются собственные источники тепла – газовые или электрические плиты и пр.
    • Ванная комната – 25 градусов.

    При воздушном отоплении тепловой поток, который поступает в отдельное помещение, зависит от пропускной способности воздушного рукава. Зачастую простейшим способом его регулировки является подстройка положения решеток вентиляции с контролем температуры вручную.

    При системе отопления, где применяется распределительный источник тепла (конвектора, теплые полы, электрообогреватели и т.д.), необходимый режим температуры устанавливается на термостате.

    Методики расчета

    Для определения тепловой нагрузки существует несколько способов, обладающие различной сложностью расчета и достоверностью полученных результатов. Далее представлены три наиболее простые методики расчета тепловой нагрузки.

    Метод №1

    Согласно действующему СНиП, существует простой метод расчета тепловой нагрузки. На 10 квадратных метров берут 1 киловатт тепловой мощности. Затем полученные данные умножаются на региональный коэффициент:

    • Южные регионы имеют коэффициент 0,7-0,9;
    • Для умеренно-холодного климата (Московская и Ленинградская области) коэффициент равен 1,2-1,3;
    • Дальний Восток и районы Крайнего Севера: для Новосибирска от 1,5; для Оймякона до 2,0.

    Расчет на примере:

    1. Площадь здания (10*10) равна 100 квадратных метров.
    2. Базовый показатель тепловой нагрузки 100/10=10 киловатт.
    3. Это значение умножается на региональный коэффициент, равный 1,3, в итоге получается 13 кВт тепловой мощности, которые требуются для поддержания комфортной температуры в доме.

    Обратите внимание! Если использовать эту методику для определения тепловой нагрузки, то необходимо еще учесть запас мощности в 20 процентов, чтобы компенсировать погрешности и экстремальные холода.

    Метод №2

    Первый способ определения тепловой нагрузки имеет много погрешностей:

    • Разные строения имеют разную высоту потолков. Учитывая то, что обогревается не площадь, а объем, этот параметр очень важен.
    • Через двери и окна проходит больше тепла, чем через стены.
    • Нельзя сравнивать городскую квартиру с частным домом, где снизу, сверху и за стенами не квартиры, а улица.

    Корректировка метода:

    • Базовый показатель тепловой нагрузки равняется 40 ватт на 1 кубический метр объема помещения.
    • Каждая дверь, ведущая на улицу, добавляет к базовому показателю тепловой нагрузки 200 ватт, каждое окно – 100 ватт.
    • Угловые и торцевые квартиры многоквартирного дома имеют коэффициент 1,2-1,3, на который влияет толщина и материал стен. Частный дом обладает коэффициентом 1,5.
    • Региональные коэффициенты равны: для Центральных областей и Европейской части России – 0,1-0,15; для Северных регионов – 0,15-0,2; для Южных регионов – 0,07-0,09 кВт/кв.м.

    Расчет на примере:

    1. Объем здания 300 квадратных метров (10*10*3=300).
    2. Базовый показатель тепловой нагрузки 12000 ватт (300*40).
    3. С учетом восьми окон и двух дверей тепловая мощность равна 13200 ватт (12000+(8*100)+(2*200)).
    4. Для частного дома тепловая нагрузка умножается на региональный коэффициент и получается 19800 ватт (13200*1,5).
    5. 19800*1,3=25740 ватт (с учетом регионального коэффициента для Северных регионов). Следовательно, для обогрева потребуется 28-киловаттный котел.

    Метод №3

    Не стоит обольщаться – второй способ расчета тепловой нагрузки также весьма несовершенен. В нем весьма условно учтено тепловое сопротивление потолка и стен; разность температур между наружным воздухом и воздухом внутри.

    Стоит отметить, чтобы поддерживать внутри дома постоянную температуру необходимо такое количество тепловой энергии, которое будет равняться всем потерям через вентиляционную систему и ограждающие устройства. Однако, и в этом методе расчеты упрощены, так как невозможно систематизировать и измерить все факторы.

    На теплопотери влияет материал стен – 20-30 процентов потери тепла. Через вентиляцию уходит 30-40 процентов, через крышу – 10-25 процентов, через окна – 15-25 процентов, через пол на грунте – 3-6 процентов.

    Чтобы упростить расчеты тепловой нагрузки, подсчитываются тепловые потери через ограждающие устройства, а затем это значение просто умножается на 1,4. Дельта температур измеряется легко, но взять данные про термическое сопротивление можно только в справочниках. Ниже приведены некоторые популярные значения термического сопротивления:

    • Термическое сопротивление стены в три кирпича равно 0,592 м2*С/Вт.
    • Стены в 2,5 кирпича составляет 0, 502.
    • Стены в 2 кирпича равно 0,405.
    • Стены в один кирпич (толщина 25 см) равно 0,187.
    • Бревенчатого сруба, где диаметр бревна 25 см – 0,550.
    • Бревенчатого сруба, где диаметр бревна 20 сантиметров – 0,440.
    • Сруба, где толщина сруба 20 см – 0,806.
    • Сруба, где толщина 10 см – 0,353.
    • Каркасной стены, толщина которой 20 см, утепленной минеральной ватой – 0,703.
    • Стены из газобетона, толщина которой 20 см – 0,476.
    • Стены из газобетона, толщина которой 30 см – 0,709.
    • Штукатурки, толщина которой 3 см – 0,035.
    • Потолочного или чердачного перекрытия – 1,43.
    • Деревянного пола – 1,85.
    • Двойной деревянной двери – 0,21.

    Расчет по примеру:

    1. Дельта температур в период пика морозов равна 50 градусов: внутри дома плюс 20 градусов, снаружи – минус 30 градусов.
    2. Потери тепла через один метр квадратный 50/1,85 (показатель термического сопротивления пола из дерева) равно приблизительно 27 ватт. Весь пол будет иметь 27*100=2700 ватт.
    3. Теплопотери через потолок составляют (50/1,43)*100 и равно приблизительно 3500 ватт.
    4. Площадь стен (10*3)*4 и равна 120 квадратных метров. К примеру, стены изготовлены из бруса с толщиной 20 см, термическое сопротивление = 0,806. Следовательно, теплопотери составят (50/0,806)*120=7444 ватта.
    5. Все полученные значения потерь тепла складываются, и получается значение 13644 ватт. Именно такое количество тепла будет терять дом через стены, пол и потолок.
    6. Далее полученное значение умножается на коэффициент 1,4 (потери на вентиляционную систему) и получается 19101 ватт. Следовательно, для отопления такого дома понадобится 20-киловаттный котел.

    Вывод

    Как видно из расчетов, способы определения тепловой нагрузки обладают существенными погрешностями. К счастью, избыточный показатель мощности котла не навредит:

    • Работа газового котла на уменьшенной мощности осуществляется без падения коэффициента полезного действия, а работа конденсационных устройств при неполной нагрузке осуществляется в экономичном режиме.
    • То же относится и к соляровым котлам.
    • Показатель коэффициента полезного действия электрического нагревательного оборудования равен 100 процентам.
    Читайте также:  Дровяные отопительные печи: традиционные и современные устройства для обогрева жилья

    Обратите внимание! Работа твердотопливных котлов на мощности меньше номинального значения мощности противопоказана.

    Расчет тепловой нагрузки на отопление является важным фактором, вычисления которого обязательно необходимо выполнять перед началом создания системы отопления. В случае подхода к процессу с умом и грамотного выполнения всех работ гарантируется безотказная работа отопления, а также существенно экономятся деньги на лишних затратах.

    Тепловой расчёт системы отопления: как грамотно сделать расчет нагрузки на систему

    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.

    Тепловой расчёт отопления: общий порядок

    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.

    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.

    При постройке системы отопления необходимо первоначально произвести сбор разнообразных данных о помещении/здании, где будет использоваться система отопления. После выполнить расчёт тепловых параметров системы, проанализировать результаты арифметических операций.

    На основании полученных данных подобирают компоненты системы отопления с последующей закупкой, установкой и вводом в эксплуатацию.

    Примечательно, что указанная методика теплового расчёта позволяет достаточно точно вычислить большое количество величин, которые конкретно описывают будущую систему отопления.

    В результате теплового расчёта в наличии будет следующая информация:

    • число тепловых потерь, мощность котла;
    • количество и тип тепловых радиаторов для каждой комнаты отдельно;
    • гидравлические характеристики трубопровода;
    • объём, скорость теплоносителя, мощность теплового насоса.

    Тепловой расчёт – это не теоретические наброски, а вполне точные и обоснованные итоги, которые рекомендуется использовать на практике при подборе компонентов системы отопления.

    Нормы температурных режимов помещений

    Перед проведение любых расчётов параметров системы необходимо, как минимум, знать порядок ожидаемых результатов, а также иметь в наличии стандартизированные характеристики некоторых табличных величин, которые необходимо подставлять в формулы или ориентироваться на них.

    Выполнив вычисления параметров с такими константами, можно быть уверенным в достоверности искомого динамического или постоянного параметра системы.

    Для системы отопления одним из таких глобальных параметров является температура помещения, которая должна быть постоянной в независимости от периода года и условий окружающей среды.

    Согласно регламенту санитарных нормативов и правил есть различия в температуре относительно летнего и зимнего периода года. За температурный режим помещения в летний сезон отвечает система кондиционирования, принцип ее расчета подробно изложен в этой статье.

    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.

    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.

    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:

    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 утеплению потолка или теплоизоляции мансардной крыши решают эту проблему.

    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 виды котлов: 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:

    • Sпомещения– общая площадь отапливаемого помещения;
    • Руделльная– удельная мощность относительно климатических условий.

    Но эта формула не учитывает тепловые потери, которых достаточно в частном доме.

    Существует иное соотношение, которое учитывает этот параметр:

    Ркотла=(Qпотерь*S)/100, где

    • Ркотла– мощность котла;
    • Qпотерь– потери тепла;
    • S – отапливаемая площадь.

    Расчетную мощность котла необходимо увеличить. Запас необходим, если планируется использование котла для подогрева воды для ванной комнаты и кухни.

    Дабы предусмотреть запас мощности котла в последнюю формулу надо добавить коэффициент запаса К:

    Ркотла=(Qпотерь*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”.

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

    1. 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?
    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 м 3 (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.

    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.

    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 гидравлического расчёта, 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.

    Обозначим исходные параметры дома, необходимые для проведения расчетов.

    • 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.

    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:

    А также Qстена эквивалентно 136.38*40*0.25/0.3=4546. Сумма всех теплопотерь будет составлять 19628.4 Вт.

    В итоге подсчитаем мощность котла: Ркотла=Qпотерь*Sотаплив_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.

    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.

  • Ссылка на основную публикацию