Самостоятельный расчет тепловой нагрузки на отопление: часовых и годовых показателей

Содержание

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 м2, длинна 16 м2. 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 м2;
  • площадь крыши – 180 м2 , учитывая высоту чердака 1.3 м и ширину прогона – 4 м;
  • площадь окон –  3*1.47*1.42+2.08*1.42=9.22 м2;
  • площадь дверей – 2*0.9+2*2*1.4=7.4 м2.

Площадь наружных стен будет равна 51*3-9.22-7.4=136.38 м2.

Переходим к расчёту теплопотерь на каждом материале:

  • Qпол=S*∆T*k/d=152*20*0.2/1.7=357.65 Вт;
  • Qкрыша=180*40*0.1/0.05=14400 Вт;
  • Qокно=9.22*40*0.36/0.5=265.54 Вт;
  • Qдвери=7.4*40*0.15/0.75=59.2 Вт;

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.

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.

  1. Расчет системы отопления частного дома: правила и примеры расчёта
  2. Теплотехнический расчет здания: специфика и формулы выполнения вычислений + практические примеры

Что такое нагрузка на вентиляцию?

В небольших помещениях — квартирах или офисах — тепловая нагрузка практически отсутствует. Условия вентиляции таких помещений не нуждаются в принудительной подаче приточного потока, поэтому подготовка свежего потока отсутствует. Однако, в зданиях с крупными залами и большим количеством людей, возникает необходимость в нагреве приточного воздуха.

Для увеличения температуры используются калориферы электрического или (чаще всего) водяного (парового) типа. Процесс нагрева представляет собой обычный проход потока воздуха сквозь рамку, заполненную ребристыми горячими трубками. Они отдают тепловую энергию потоку воздуха, а циркулирующий теплоноситель не дает им остывать. Такие конструкции являются самыми экономичными, хотя и требуют довольно трудоемкого монтажа обвязки и подачи теплоносителя.

При необходимости величину тепловой нагрузки можно изменить. Например, это делается при смене сезонов, когда нагрев приточного воздуха становится не нужен. Кроме того, режим нагрева потока приходится менять при реконструкции вентиляционной системы, присоединении дополнительных линий.

1 Простые приёмы расчёта

Чтобы отопление в доме было эффективным и качественным, а также были созданы комфортные условия проживания, система должна выполнять две важные функции. Они очень похожи между собой и мало чем отличаются:

  1. 1. Оптимальная температура воздуха во всём помещении на постоянной основе. Под потолком воздух будет теплее, но разница должна быть незначительная. Согласно общепринятым правилам, оптимальной температурой в помещении считается около +20 градусов Цельсия. Система отопления должна иметь возможность прогреть определённый объём воздуха до необходимой температуры в помещении. Если говорить о юридической стороне вопроса, то все требуемые параметры прописаны в государственных стандартах, а в частности в ГОСТ 30494–96 .
  2. 2. Компенсирование теплопотерь через элементы здания. К сожалению, тепловые потери являются серьёзным соперником системы отопления. Хотя их и можно минимизировать с помощью хорошей теплоизоляции, но полностью устранить не получится.

Разумеется, чтобы система отопления справлялась со своей основной задачей, она должна иметь запас мощности с учётом теплопотерь. Кроме этого, мощность нужно выбирать с учётом площади помещения и его расположения в здании, а также в соответствии с другими требованиями.

Как правило, рассчитывать эти данные необходимо, начиная с каждой отдельной комнаты, после чего складывать все данные и добавлять 10% запаса для того, чтобы устройство не работало на своих пределах. При этом количество радиаторов в комнате после этого определить несложно, поскольку расчёты имеются по каждой из них.

Самый примитивный способ подсчёта — использование формулы:

Q = Sх 100, где:

  • Q — необходимое количество тепла для здания;
  • S — площадь помещения;
  • 100 — количество мощность в Вт на 1 кв. м.


помещения, а не от её квадратуры

Разумеется, что рассчитывать теперь нужно, отталкиваясь от мощности на один кубический метр, а не квадратный. Таким образом, для кирпичного дома будет достаточно 34 кВт на один кубический метр, а для панельного 41 кВт.

Результат можно получить более точный, так как здесь учитываются не только размеры площади помещения, но и в определённой степени тип стен.

С другой стороны, максимальная точность определяется совсем по-другому. Связано это с упущением многих нюансов, которые влияют на теплопотери.

Замечание о кпд нагрева воды

Существует распространенное ошибочное мнение о том, что водяные электронагреватели имеют кпд равный 100%. Это вызвано тем, что в теоретических расчётах потерями энергии нередко пренебрегают из-за их малой величины. Но когда расчёты имеют практическое применение, то нетрудно заметить, что в действительности потери энергии при нагреве воды происходят уже с первых секунд. В зависимости от нагревательного прибора это могут быть следующие основные виды потерь:

  • на разогрев самого нагревательного элемента (особенно много для электроплиты),
  • на нагрев стенок ёмкости (чайника, бака),
  • теплопередача и тепловое излучение энергии в окружающую среду от стенок ёмкости и непогружного нагревательного элемента),
  • испарение с поверхности воды в открытых емкостях (кастрюлях и чайниках без крышки),
  • потери на парообразование при кипении (самый мощный канал потерь).

Исходя из направлений основных потерь, нетрудно определить мероприятия по повышению кпд процесса нагрева воды:

  • использование погружного нагревательного элемента,
  • использование закрытой ёмкости,
  • теплоизоляция ёмкости,
  • использование минимально необходимой температуры нагрева,
  • отключение при возникновении кипения.

В качестве дополнительных потерь можно отметить:

  • потери в электрических проводах и контактах (разогрев проводов и штепсельной вилки электроприбора).
  • потери на побочных электрохимических процессах (ионные нагреватели, электрохимическое разложение воды, электрохимическое растворение анода),
  • потери на звук (шум, издаваемый пузырьками пара в месте контакта нагревателя или горячей поверхности с водой).

С точки зрения только потерь энергии дополнительные потери являются мизерными и несущественными, однако с точки зрения незапланированных расходов и рисков эти потери требуют особого внимания:

  • Разогрев проводов электропитания в лучшем случае приводит к временной поломке проводов/розетки/вилки, в худшем — к пожару, поражению электрическим током, ожогу.
  • Электрохимические процессы насыщают воду ионами металлов, разъедают бак и погружной нагревательный элемент. Первое делает воду непригодной для питья, второе сокращает срок службы водонагревателя и может вызвать потоп, если бак проржавеет насквозь.
  • Шум при нагреве воды является индикатором того, что на поверхности контакта воды с горячим металлом происходит парообразование. Этот процесс приводит к образованию накипи. Из-за того, что накипь плохо проводит тепло, нагревательный элемент начинает перегреваться, приходя в негодность ускоренными темпами (также немного увеличивается время нагрева). Поломка нагревательного элемента может привести к поражению людей электрическим током). Также, шум сам по себе может мешать окружающим, вызывая шумовое загрязнение.

Исходя из направлений дополнительных потерь, выделяются мероприятия по избеганию и снижению их негативных последствий:

  • Использование исправной электросети (исправного заземления), периодическая проверка нагрева питающих проводов, своевременное устранение проблем.
  • Нагрев питьевой воды только специально предназначенными для этого приборами.
  • Своевременная замена анода в водонагревателях (магниевый анод, алюминиевый анод).
  • Отключение нагревателя от водопровода и электросети на время отсутствия людей.
  • Использование активных систем защиты от протечек (автоматический клапан перекрывает подачу воды при намокании пола там, где установлен датчик).
  • Использование УЗО (устройство защитного отключения) для водонагревателей, и периодическая проверка работоспособности этого устройства 1 раз в полгода.
  • Снижение температуры поверхности горячего металла в месте контакта с водой (для снижения образования накипи и шума) следующими способами или их комбинациями:
    — снижение мощности нагревателя без снижения площади контакта;
    — увеличение площади контакта нагревателя с водой без увеличения мощности (например, предпочесть тен с бОльшей удельной площадью, если позволяет пространство);
    — активное регулирование (ограничение)
    температуры нагревателя симисторным (транзисторным) блоком управления;

    установка дополнительных тенов, работающих одновременно, но со сниженной мощностью (последовательное включение);
    — периодическая проверка наличия накипи, своевременная очистка;
    — увеличение скорости потока воды около тена или нагревательной поверхности.

Что это такое

Термин, в сущности, интуитивно-понятный. Под тепловой нагрузкой подразумевается то количество тепловой энергии, которое необходимо для поддержания в здании, квартире или отдельном помещении комфортной температуры.

Максимальная часовая нагрузка на отопление, таким образом – это, то количество тепла, которое может потребоваться для поддержания нормированных параметров в течение часа в наиболее неблагоприятных условиях.

Какие условия считать неблагоприятными? Вопрос неразрывно связан с тем, от чего, собственно, зависит тепловая нагрузка.

Факторы

Итак, что влияет на потребность здания в тепле?

  • Материал и толщина стен. Понятно, что стена в 1 кирпич (25 сантиметров) и стена из газобетона под 15-сантиметровой пенопластовой шубой пропустят ОЧЕНЬ разное количество тепловой энергии.
  • Материал и структура кровли. Плоская крыша из железобетонных плит и утепленный чердак тоже будут весьма заметно различаться по теплопотерям.
  • Вентиляция — еще один важный фактор. Ее производительность, наличие или отсутствие системы рекуперации тепла влияют на то, сколько тепла теряется с отработанным воздухом.
  • Площадь остекления. Через окна и стеклянные фасады теряется заметно больше тепла, чем через сплошные стены.

Стены дома на фото зачернены именно для того, чтобы поглощать как можно больше солнечного тепла.

  • Дельта температур между помещением и улицей определяет тепловой поток через ограждающие конструкции при постоянном сопротивлении теплопередаче. При +5 и -30 на улице дом будет терять разное количество тепла. Уменьшит, разумеется, потребность в тепловой энергии и снижение температуры внутри здания.
  • Наконец, в проект часто приходится закладывать перспективы дальнейшего строительства. Скажем, если текущая тепловая нагрузка равна 15 киловаттам, но в ближайшем будущем планируется пристроить к дому утепленную веранду — логично приобрести бытовой отопительный котел с запасом по тепловой мощности.

Распределение

В случае водяного отопления пиковая тепловая мощность источника тепла должна быть равна сумме тепловой мощности всех отопительных приборов в доме. Разумеется, разводка тоже не должна становиться узким местом.

Распределение отопительных приборов по помещениям определяется несколькими факторами:

  1. Площадью комнаты и высотой ее потолка;
  2. Расположением внутри здания. Угловые и торцевые помещения теряют больше тепла, чем те, которые расположены в середине дома.
  3. Удаленностью от источника тепла. В индивидуальном строительстве этот параметр означает удаленность от котла, в системе центрального отопления многоквартирного дома — тем, подключена батарея к стояку подачи или обратки и тем, на каком этаже вы живете.

Как распределятся температуры в случае верхнего розлива — догадаться тоже нетрудно.

  1. Желаемой температурой в помещении. Помимо фильтрации тепла через внешние стены, внутри здания при неравномерном распределении температур тоже будет заметна миграция тепловой энергии через перегородки.

Рекомендованные СНиП значения таковы:

  1. Для жилых комнат в середине здания — 20 градусов;
  2. Для жилых комнат в углу или торце дома — 22 градуса. Более высокая температура, среди прочего, препятствует промерзанию стен.
  3. Для кухни — 18 градусов. В ней, как правило, есть большое количество собственных источников тепла — от холодильника до электроплиты.
  4. Для ванной комнаты и совмещенного санузла нормой являются 25С.

В случае воздушного отопления тепловой поток, поступающий в отдельную комнату, определяется пропускной способностью воздушного рукава. Как правило, простейший метод регулировки — ручная подстройка положений регулируемых вентиляционных решеток с контролем температур по термометру.

Наконец, в случае, если речь идет о системе обогрева с распределенными источниками тепла (электрические или газовые конвектора, электрические теплые полы, масляные радиаторы отопления, инфракрасные обогреватели и кондиционеры) необходимый температурный режим просто задается на термостате. Все, что требуется от вас — обеспечить пиковую тепловую мощность приборов на уровне пика теплопотерь помещения.

Электрические радиаторы и конвектора снабжаются термостатами. Средняя тепловая мощность автоматически подгоняется по потребность помещения в тепле.

Расход теплоносителя через 1м.п. чугунных радиаторов

Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» (И.Г. Староверов, 1975 г.), таблица 12.3, стр. 47

Определим расход теплоносителя через одну секцию чугунного радиатора кг/ч

35:10 = 3,5 кг/ч расход теплоносителя через одну секцию (G), где:

10 шт. – количество секций в 1 м.п. радиатора;

35 кг/ч – расход теплоносителя через 1м.п. радиатора.

Расход теплоносителя через 1м.п. отопительных приборов

Расчетная площадь нагревательной поверхности секционных радиаторов Fp в зависимости от числа секций в радиаторе
ЧислосекцийNi Радиатор
М-140-АО М-140 (М-140-А) М-140-АО-300 М-90 РД-90с
Площадь нагревательной поверхности одной секции, экм
0,35 0,31 0,217 0,26 0,275
2 0,84 0,76 0,59 0,67 0,70
3 1,18 1,07 0,80 0,93 0,97
4 1,52 1,37 1,01 1,18 1,25
5 1,84 1,67 1,22 1,43 1,50
6 2,16 1,98 1,43 1,68 1,73
7 2,54 2,26 1,64 1,93 2,01
8 2,82 2,52 1,85 2,19 2,28
9 3,15 2,83 2,06 2,44 2,56
10 3,49 3,1 2,27 2,69 2,80
11 3,82 3,39 2,47 2,94 3,05
12 4,12 3,68 2,68 3,19 3,30
13 4,45 3,96 2,89 3,45 3,57
14 4,77 4,26 3,10 3,70 3,86
15 5,08 4,58 3,31 3,95 4,06
16 5,42 4,82 3,52 4,20 4,32
17 5,73 5,09 3,73 4,45 4,54
18 6,05 5,39 3,94 4,71 4,80
19 6,37 5,67 4,15 4,96 5,07
20 6,70 5,96 4,36 5,21 5,33
21 7,01 6,24 4,57 5,46 5,59
22 7,34 6,58 4,78 5,71 5,85
23 7,65 6,81 4,99 5,97 6,11
24 7,99 7,10 5,20 6,22 6,37
24 8,31 7,38 5,41 6,47 6,57
Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» (И.Г. Староверов, 1975 г.), таблица 12.13, стр. 67

Красным цветом выделены данные по радиаторам 1-го (7 секций), зеленым — 2-го (8 секций), синим — 3-го (9 секций) типов.

Определим расчетную формулу плотности теплового потока на 1 экм нагревательной поверхности отопительных чугунных радиаторов Gотн / Fp ≤ 7 или

Gотн / Fp ≥ 7

Радиаторы М-140-АО 7 секций (4 радиатора)

Gотн / Fp = (3,5 х 7) : 17,4 : 2,54 = 0,55

Итого: 0,55 < 7

Полученное значение меньше 7, дальнейший расчет выполним по формуле из таблицы ниже.

Вычислим теплопередачу чугунных радиаторов.

3,5 х 7 = 24,5 кг/ч расход воды в радиаторе

qэ = 1,89/φ ·∆tср1,32 = 1,89/1,05 х ((95,0 + 70,0):2 -20)1,32 = 422,5 Ккал/(ч·экм)

0,35х7 = 2,45 экм

422,5х2,45 х4 = 4140,5 Ккал/ч

Радиаторы М-140-АО 8 секций (1 радиатор)

Gотн / Fp = (3,5 х

Итого: 0,57 < 7

Полученное значение меньше 7, дальнейший расчет выполним по формуле из таблицы ниже.

Вычислим теплопередачу чугунных радиаторов.

3,5 х 8 = 28 кг/ч расход воды в радиаторе

qэ = 1,89/φ ·∆tср1,32 = 1,89/1,04 х ((95,0 + 70,0):2 -20)1,32 = 426,5 Ккал/(ч·экм)

0,35х8 = 2,8 экм

426,5х2,8 х1 = 1194,2 Ккал/ч

Радиаторы М-140-АО 9 секций (1 радиатор)

Gотн / Fp = (3,5 х 9) : 17,4 : 3,15 = 0,57

Итого: 0,57 < 7

Полученное значение меньше 7, дальнейший расчет выполним по формуле из таблицы ниже.

Вычислим теплопередачу чугунных радиаторов.

3,5 х 9 = 31,5 кг/ч расход воды в радиаторе

qэ = 1,89/φ ·∆tср1,32 = 1,89/1,04 х ((95,0 + 70,0):2 -20)1,32 = 426,5 Ккал/(ч·экм)

0,35х9 = 3,15 экм

426,5х3,15 х1= 1343,5 Ккал/ч

Суммарная тепловая нагрузка по радиаторам М-140-АО

Qр.от.= 4140,5+1194,2 +1343,5 =6678,2 Ккал/ч

Расчетная формула плотности теплового потока на 1 экм нагревательной поверхности отопительных приборов:

Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» (И.Г. Староверов, 1975 г.), таблица 12.8, стр. 52

Посмотреть: тепловые нагрузки на отопление админ здания

Коэффициент φ, учитывающий расход воды в систему:

Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» (И.Г. Староверов, 1975 г.), стр. 48

Исходные данные. Расчет максимальной тепловой нагрузки

Настоящий расчет выполнен с целью определения фактической тепловой нагрузки на отопление и горячее водоснабжение нежилых помещений.

Заказчик Магазин продовольственных товаров
Адрес объекта г. Москва
Договор теплоснабжения есть
Этажность здания 17 этажей
Этаж, на котором расположены обследуемые помещения 1 этаж
Высота этажа 3,15 м.
Система отопления независимая
Тип розлива нижний
Температурный график 95/70 °С
Расчетный температурный график для этажей на которых находятся помещения 95/70 °С
ГВС Централизованное
Расчетная температура внутреннего воздуха 18 °С
Представленная техническая документация 1. Копия договора теплоснабжения 2. Копия плана помещения. 3. Копия экспликации помещений. 4. Справка о численности персонала.

Пример перерасчета и уменьшения тепловых нагрузок

Далее мы рассмотрим пример реального уменьшения тепловых нагрузок и затрат на отопления на одном из выполненных нами объектов.

Объект №1 – помещение коммерческого назначения

Помещение коммерческого назначения на первом этаже пяти-этажного здания в Москве.

Основные данные по объекту:

Адрес объекта г. Москва
Этажность здания 5 этажей
Этаж на котором расположены обследуемые помещения 1-й
Площадь обследуемых помещений 112,9 м2
Высота этажа 3,0 м
Система отопления Однотрубная
Температурный график 95-70 оС
Расчетный температурный график для этажа на котором находится помещение 75-70 оС
Тип розлива Верхний
Расчетная температура внутреннего воздуха + 20 оС
Отопительные радиаторы, тип, количество Радиаторы чугунные М-140-АО – 6 шт. Радиатор биметаллический Global (Глобал) – 1 шт.
Диаметр труб системы отопления, мм Ду25
Длина подающего трубопровода системы отопления, м L = 28,0 м.

Горячее водоснабжение и вентиляция на данном объекте отсутствовали.

Договорные тепловые нагрузки составляли 0,02 Гкал/час или 47,67 Гкал/год.

Расчет теплопередачи установленных радиаторов отопления с учетом потерь в трубопроводах и способа установки составил 0,007454 Гкал/час.

Максимальный часовой расход на отопление в трубопроводах составил 0.001501 Гкал/час.

В итоге, максимальный часовой расход на отопление составил 0,008955 Гкал/час или 23 Гкал/год.

Годовая экономия = 47,67 – 23 = 24,67 Гкал/год.

При средней стоимости Гкал 1,7 тысяч рублей, годовая экономия на отоплении для объекта площадью 112 м. кв. составила 42 тысячи рублей.

Виды тепловых нагрузок для расчетов

При осуществлении расчетов и выборе оборудования во внимание принимают разные тепловые нагрузки:

  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.
  2. 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%.
  3. 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.
  4. 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.

Что это такое

Термин, в сущности, интуитивно-понятный. Под тепловой нагрузкой подразумевается то количество тепловой энергии, которое необходимо для поддержания в здании, квартире или отдельном помещении комфортной температуры.

Максимальная часовая нагрузка на отопление, таким образом – это, то количество тепла, которое может потребоваться для поддержания нормированных параметров в течение часа в наиболее неблагоприятных условиях.

Какие условия считать неблагоприятными? Вопрос неразрывно связан с тем, от чего, собственно, зависит тепловая нагрузка.

Факторы

Итак, что влияет на потребность здания в тепле?

  • Материал и толщина стен. Понятно, что стена в 1 кирпич (25 сантиметров) и стена из газобетона под 15-сантиметровой пенопластовой шубой пропустят ОЧЕНЬ разное количество тепловой энергии.
  • Материал и структура кровли. Плоская крыша из железобетонных плит и утепленный чердак тоже будут весьма заметно различаться по теплопотерям.
  • Вентиляция — еще один важный фактор. Ее производительность, наличие или отсутствие системы рекуперации тепла влияют на то, сколько тепла теряется с отработанным воздухом.
  • Площадь остекления. Через окна и стеклянные фасады теряется заметно больше тепла, чем через сплошные стены.

Стены дома на фото зачернены именно для того, чтобы поглощать как можно больше солнечного тепла.

  • Дельта температур между помещением и улицей определяет тепловой поток через ограждающие конструкции при постоянном сопротивлении теплопередаче. При +5 и -30 на улице дом будет терять разное количество тепла. Уменьшит, разумеется, потребность в тепловой энергии и снижение температуры внутри здания.
  • Наконец, в проект часто приходится закладывать перспективы дальнейшего строительства. Скажем, если текущая тепловая нагрузка равна 15 киловаттам, но в ближайшем будущем планируется пристроить к дому утепленную веранду — логично приобрести бытовой отопительный котел с запасом по тепловой мощности.

Распределение

В случае водяного отопления пиковая тепловая мощность источника тепла должна быть равна сумме тепловой мощности всех отопительных приборов в доме. Разумеется, разводка тоже не должна становиться узким местом.

Распределение отопительных приборов по помещениям определяется несколькими факторами:

  1. Площадью комнаты и высотой ее потолка;
  2. Расположением внутри здания. Угловые и торцевые помещения теряют больше тепла, чем те, которые расположены в середине дома.
  3. Удаленностью от источника тепла. В индивидуальном строительстве этот параметр означает удаленность от котла, в системе центрального отопления многоквартирного дома — тем, подключена батарея к стояку подачи или обратки и тем, на каком этаже вы живете.

Как распределятся температуры в случае верхнего розлива — догадаться тоже нетрудно.

  1. Желаемой температурой в помещении. Помимо фильтрации тепла через внешние стены, внутри здания при неравномерном распределении температур тоже будет заметна миграция тепловой энергии через перегородки.

Рекомендованные СНиП значения таковы:

  1. Для жилых комнат в середине здания — 20 градусов;
  2. Для жилых комнат в углу или торце дома — 22 градуса. Более высокая температура, среди прочего, препятствует промерзанию стен.
  3. Для кухни — 18 градусов. В ней, как правило, есть большое количество собственных источников тепла — от холодильника до электроплиты.
  4. Для ванной комнаты и совмещенного санузла нормой являются 25С.

В случае воздушного отопления тепловой поток, поступающий в отдельную комнату, определяется пропускной способностью воздушного рукава. Как правило, простейший метод регулировки — ручная подстройка положений регулируемых вентиляционных решеток с контролем температур по термометру.

Наконец, в случае, если речь идет о системе обогрева с распределенными источниками тепла (электрические или газовые конвектора, электрические теплые полы, масляные радиаторы отопления, инфракрасные обогреватели и кондиционеры) необходимый температурный режим просто задается на термостате. Все, что требуется от вас — обеспечить пиковую тепловую мощность приборов на уровне пика теплопотерь помещения.

Электрические радиаторы и конвектора снабжаются термостатами. Средняя тепловая мощность автоматически подгоняется по потребность помещения в тепле.

Точные расчеты тепловой нагрузки

Значение теплопроводности и сопротивление теплопередачи для строительных материалов

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

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

Расчет по стенам и окнам

Сопротивление теплопередачи стен жилых зданий

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

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

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

Фактически тепловые потери через стены составят:

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

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

Расчет по вентиляции

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

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

Суммируя все полученные показатели можно найти общие тепловые потери дом:

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

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

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

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

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

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

Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта

Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта

Уважаемая Ольга! Извините,что обращаюсь к Вам еще раз. Что-то у меня по Вашим формулам получается немыслимая тепловая нагрузка: Кир=0,01*(2*9,8*21,6*(1-0,83)+12,25)=0,84 Qот=1,626*25600*0,37*((22-(-6))*1,84*0,000001=0,793 Гкал/час По укрупненной формуле, приведенной выше, получается всего 0,149 Гкал/час. Не могу понять, в чем дело? Разъясните пожалуйста! Извините за беспокойство. Анатолий.

Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта

Расчет тепловой нагрузки на горячее водоснабжение

P = (qhhr,u x U) / (qh x N x 3600) = (1,7 x 4) / (0,2 х 2 х 3600) = 0,00472,

где:qhhr,u = 1,7 л;

U = 4 человека — количество персонала;

qh = 0,2 л/с;

N = 2 — число санитарно-технических приборов с горячей водой.

Phr = (3600 х P х qh) / qh0,hr  = (3600 х 0,00472x 0,2) / 200 = 0,016992,

где:qh0,hr  = 200;

 аhr = 0,207

qt = qhu x U/ 1000 x T = 10,2 x 4/ 1000 x 24 = 0,0017 м3/час

где: qhu = 10,2 л/час

qhr = 0,005 х qh0,hr  х  аhr = 0,005 х 200 х 0,207 = 0,207 м3/час

а) в течении среднего часа

QhT = 1,16 х qhT х (65 – tc) + Qht = 1,16 х 0,0017 х (65 – 5) + 0,017748= 0,136068 кВт x 859,8 = 116,9913 ккал /ч (0,0001169913 Гкал/ч)

б) в течении часа максимального потребления

Qhhr = 1,16 х qhhr х (65 – tc) + Qht = 1,16 х 0,207 х (65 – 5) + 2,16108= 16,56828 кВт x 859,8 =  14245,407 ккал /ч (0,014245407 Гкал/ч)

Qhгод = gumh ´  m ´ с ´ r ´ [(65 – tсз)´ Zз]´ (1+ Kт.п) ´ 10-6  =  10,2 ´ 4 ´ 1 ´ 1 ´ ´ (1+ 0,3) ´ 10-6 = 1,16158 Гкал/год

где: gumh = 10,2 л/сутки

Посмотреть на примеры экономии воды

Плюсы и минусы отопления с калорифером

Система обогрева дома, основывающаяся на подаче прогретого до установленной температуры воздуха непосредственно в дом, представляет особый интерес для владельцев собственного жилья.

Такая конструкция отопительной системы состоит из следующих важных узлов:

  • калорифера, выступающего в роли теплогенератора, подогревающего воздух;
  • каналов (воздуховодов), по которым поступают нагретые воздушные массы в дом;
  • вентилятор, направляющий хорошо прогретый воздух по всему объему помещения.

Преимуществ у системы такого типа много. К ним относится и высокий КПД, и отсутствие вспомогательных элементов для теплообмена в виде радиаторов, труб, и возможность объединить ее с климатической системой, и малая инерционность, в результате чего прогрев больших объемов происходит очень быстро.

Для многих домовладельцев недостатком является то, что монтаж системы возможен только одновременно со строительством самого дома и затем дальнейшая модернизация ее невозможна.

Минусом является и такой нюанс, как обязательное наличие резервного питания и потребность в регулярном техническом обслуживании.

У нас на сайте есть более подробные материалы по устройству воздушного отопления в доме и коттедже. Рекомендуем вам ознакомиться с ними:

  • Воздушное отопление своими руками: все про воздушные системы отопления
  • Как устроить воздушное отопление загородного дома: правила и схемы сооружения
  • Расчет воздушного отопления: основные принципы + пример расчета

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 . Блок обратной связи расположен ниже.