Тепловой расчет системы отопления: формулы, справочные данные и конкретный пример

Введение

Требования по определению тепловых нагрузок потребителей при разработке схем теплоснабжения отражены в следующих нормативных и законодательных актах: — Федеральный Закон РФ от 27.07.2010 г. № 190-ФЗ ;

— приказ Министерства регионального развития РФ от 28.02.2009 г. № 610 ;

Договорные нагрузки, как правило, рассчитываются на основании проектных данных. Проектные нагрузки на отопление, в основном, зависят от расчётных параметров микроклимата помещений, расчётной температуры наружного воздуха в отопительный период (принимаемой равной температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 по 8. СП 131.13330.2012 ) и теплоизоляционных характеристик ограждающих конструкций. Проектные нагрузки на ГВС зависят от объёмов потребления горячей воды и её расчётной температуры.

За последние 20-30 лет многие из перечисленных выше параметров и характеристик неоднократно менялись. Менялись методики расчёта тепловых нагрузок, требования по тепловой защите ограждающих конструкций. В частности, в класс энергетической эффективности многоквартирных домов (МКД) определяется, исходя из сравнения (определение величины отклонения) фактических или расчётных (для вновь построенных, реконструированных и прошедших капитальный ремонт МКД) значений показателя удельного годового расхода энергетических ресурсов, отражающего удельный расход энергетических ресурсов на отопление, вентиляцию, ГВС и базовых значений показателя удельного расхода энергетических ресурсов в МКД. При этом фактические (расчётные) значения должны быть приведены к расчётным условиям для сопоставимости с базовыми значениями. Фактические значения показателя удельного годового расхода энергетических ресурсов определяются на основании показаний общедомовых приборов учёта.

Менялся и сам климат, в результате чего, например, для Санкт-Петербурга нормативная расчётная температура наружного воздуха за тридцать, с небольшим, лет повышена с –26 °С до –24 °С, расчётная длительность отопительного периода уменьшилась на 6 дней, а средняя температура отопительного периода увеличилась на 0,5 °С (с –1,8 до –1,3 °С).

Кроме указанных выше факторов, сами потребители тепловой энергии вносят вклад в энергосберегающие мероприятия, например, путём замены в квартирах деревянных окон на более герметичные – пластиковые.

Все эти изменения, в совокупности, способствуют тому, что фактическое теплопотребление и договорные тепловые нагрузки потребителей тепловой энергии отличаются.

Примеры разработанных Схем теплоснабжения ряда крупных населённых пунктов (например, Нижнего Новгорода) показали, что, если в качестве фактической нагрузки принимается договорная нагрузка (нагрузка, установленная в договорах теплоснабжения), это создаёт избыточный запас мощности теплоснабжающих организаций. Значительная доля нагрузки в этом случае оказывается невостребованной, но при этом сохраняются постоянные эксплуатационные расходы, что негативно отражается и на эффективности теплоснабжающих организаций (ТСО) и на потребителе тепловой энергии.

В Стратегии отмечено, что применяемая в настоящее время технология планирования систем теплоснабжения приводит к излишним инвестициям, созданию избыточной тепловой мощности во всех элементах энергосистем и сохранению низкого уровня эффективности всей российской энергетики.

Актуальность поднимаемой в статье темы обусловлена отсутствием в действующих нормативных и законодательных актах методов определения фактических тепловых нагрузок в расчётных элементах территориального деления при расчётных температурах наружного воздуха, проблемами согласования фактических тепловых нагрузок, применяемых для инвестиционного планирования в Схемах теплоснабжения с ТСО, а также последствиями неверного анализа тепловых нагрузок потребителей, установленных в договорах теплоснабжения.

Способы определения нагрузки

Сначала поясним значение термина. Тепловая нагрузка – это общее количество теплоты, расходуемое системой отопления на обогрев помещений до нормативной температуры в наиболее холодный период. Величина исчисляется единицами энергии – киловаттами, килокалориями (реже – килоджоулями) и обозначается в формулах латинской буквой Q.

Зная нагрузку на отопление частного дома в целом и потребность каждого помещения в частности, нетрудно подобрать котел, обогреватели и батареи водяной системы по мощности. Как можно рассчитать данный параметр:

1. Если высота потолков не достигает 3 м, производится укрупненный расчет по площади отапливаемых комнат.
2. При высоте перекрытий 3 м и более расход тепла считается по объему помещений.
3. Определение теплопотерь через внешние ограждения и затрат на подогрев вентиляционного воздуха согласно СНиП.

Фото здания, сделанное с помощью тепловизора Две первые расчетные методики основаны на применении удельной тепловой характеристики по отношению к обогреваемой площади либо объему здания. Алгоритм простой, используется повсеместно, но дает весьма приближенные результаты и не учитывает степень утепления коттеджа.

Считать расход тепловой энергии по СНиП, как делают инженеры–проектировщики, гораздо сложнее. Придется собрать множество справочных данных и потрудиться над вычислениями, зато конечные цифры отразят реальную картину с точностью 95%. Мы постараемся упростить методику и сделать расчет нагрузки на отопление максимально доступным для понимания.

Отопительные приборы

Как рассчитать отопление в частном доме для отдельных помещений и подобрать соответствующие этой мощности отопительные приборы?

Сама методика расчета потребности в тепле для отдельной комнаты полностью идентична приведенной выше.

К примеру, для комнаты площадью 12 м2с двумя окнами в описанном нами доме расчет будет иметь такой вид:

1. Объем комнаты равен 12*3,5=42 м3.
2. Базовая тепловая мощность будет равной 42*60=2520 ватт.
3. Два окна добавят к ней еще 200. 2520+200=2720.
4. Региональный коэффициент увеличит потребность в тепле вдвое. 2720*2=5440 ватт.

Как пересчитать полученное значение в количество секций радиатора? Как подобрать количество и тип отопительных конвекторов?

Производители всегда указывают тепловую мощность для конвекторов, пластинчатых радиаторов и т.д. в сопроводительной документации.

Таблица мощности для конвекторов VarmannMiniKon.

• Для секционных радиаторов необходимую информацию обычно можно найти на сайтах дилеров и производителей. Там же нередко можно обнаружить калькулятор для пересчета киловатт в секции.
• Наконец, если вы используете секционные радиаторы неизвестного происхождения, при их стандартном размере в 500 миллиметров по осям ниппелей можно ориентироваться на следующие усредненные значения:

Тип секции	Тепловая мощность на одну секцию, ватты
Чугунная с внутренним оребрением	160
Чугунная без внутреннего оребрения	140
Биметаллическая	180
Алюминиевая	200

В автономной отопительной системе с ее умеренными и предсказуемыми параметрами теплоносителя чаще всего используются алюминиевые радиаторы. Их разумная цена очень приятным образом сочетается с пристойным внешним видом и высокой теплоотдачей.

В нашем случае алюминиевых секций мощностью 200 ватт потребуется 5440/200=27 (с округлением).

Разместить в одной комнате столько секций – нетривиальная задача.

Как всегда, есть пара тонкостей.

• При боковом подключении многосекционного радиатора температура последних секций куда ниже, чем первых; соответственно, падает тепловой поток от отопительного прибора. Решить проблему поможет простая инструкция: подключайте радиаторы по схеме “снизу вниз”.
• Производители указывают тепловую мощность для дельты температур между теплоносителем и помещением в 70 градусов (например, 90/20С). При ее снижении тепловой поток будет падать.

Особый случай

Нередко в качестве отопительных приборов в частных домах используются самодельные стальные регистры.

Прямо скажем – не верх эстетики.

Тем не менее: как оценить тепловую мощность регистра известного размера?

Для одиночной горизонтальной круглой трубы она вычисляется по формуле вида Q = Pi*Dн *L * k * Dt, в которой:

• Q – тепловой поток;
• Pi – число “пи”, принимаемое равным 3,1415;
• Dн – наружный диаметр трубы в метрах;
• L – ее длина (тоже в метрах);
• k – коэффициент теплопроводности, который берется равным 11,63 Вт/м2*С;
• Dt – дельта температур, разница между теплоносителем и воздухом в комнате.

В многосекционном горизонтальном регистре теплоотдача всех секций, кроме первой, умножается на 0,9, поскольку они отдают тепло восходящему потоку нагретого первой секцией воздуха.

В многосекционном регистре нижняя секция отдает больше всего тепла.

Давайте вычислим теплоотдачу четырехсекционного регистра с диаметром секции 159 мм и длиной 2,5 метра при температуре теплоносителя 80 С и температуре воздуха в комнате 18 С.

1. Теплоотдача первой секции равна 3,1415*0,159*2,5*11,63*(80-18)=900 ватт.
2. Теплоотдача каждой из остальных трех секций равна 900*0,9=810 ватт.
3. Суммарная тепловая мощность отопительного прибора – 900+(810*3)=3330 ватт.

Тепловая мощность

Грубо оценить потребность дома в тепле можно двумя способами:

1. По площади.
2. По объему.

Расчет по площади

Эта методика предельно проста и основана на СНиП полувековой давности: на 10 квадратных метров площади берется один киловатт тепловой мощности. Таким образом, дом общей площадью 100 м2 можно обогреть 10-киловаттным котлом.

Схема хороша тем, что не требует лезть в дебри и высчитывать тепловое сопротивление ограждающих конструкций. Но, как любая упрощенная схема расчетов, она дает весьма приблизительный результат.

Быстро, просто и… неточно.

Причин несколько:

• Котел прогревает весь объем воздуха в помещении, который зависит не только от площади дома, но и от высоты потолков. А этот параметр в частном домостроении может варьироваться в широчайших пределах.
• Окна и двери теряют гораздо больше тепла на единицу площади, чем стены. Хотя бы потому, что куда более прозрачны для инфракрасного излучения.
• Климатическая зона тоже очень сильно влияет на потери тепла через ограждающие конструкции. Увеличение дельты температур между помещением и улицей вдвое потянет за собой двукратное увеличение затрат на отопление.

Расчет по объему с региональными коэффициентами

Именно в силу перечисленных причин лучше использовать ненамного более сложную, но дающую куда более точный результат схему расчетов.

1. За базовое значение принимаются 60 ватт тепла на кубометр объема отапливаемого помещения.
2. На каждое окно в наружной стене к расчетной тепловой мощности добавляется 100 ватт, на каждую дверь – 200.
3. Полученный результат умножается на региональный коэффициент:

Климатическая зона	Коэффициент
Краснодарский край, Крым	0,7 – 0,9
Московская, Ленинградская области	1,2 – 1,3
Иркутский, Хабаровский край	1,5 – 1,6
Якутия, Чукотка	2,0

Крым, Ялта, декабрь. Расходы на отопление здесь невелики.

Давайте в качестве примера возьмем тот самый дом площадью в 100 квадратных метров.

Однако в этот раз мы оговорим ряд дополнительных условий:

• Высота его потолков – 3,5 метра.
• Дом имеет 10 окон и 2 двери в наружных стенах.
• Он расположен в городе Верхоянске (средняя температура января 45,4 С, абсолютный минимум – 67,6 С).

Итак, выполним расчет отопления частного дома для этих условий.

1. Внутренний объем отапливаемого помещения равен 100*3,5=350 м3.
2. Базовое значение тепловой мощности будет равным 350*60=21000 Вт.
3. Окна и двери усугубляют ситуацию: 21000+(100*10)+(200*2)=22400 ватт.
4. Наконец, освежающий климат Верхоянска заставит нас увеличить и без того большую тепловую мощность отопления еще вдвое: 22400*2=44800 ватт.

Зима в Верхоянске.

Как несложно заметить, разница с результатом, полученным по первой методике – больше четырехкратной.

Выбор величин давления в системе и расширительном бачке

Чем выше рабочее давление теплоносителя, тем меньше вероятность попадания воздуха в систему. Нужно помнить об ограничении рабочего давления величиной предельно допустимой для отопительного котла. Если при заполнении система было достигнуто статическое давление 1,5 атм (15 м водяного столба), то циркуляционный насос напором в 6 м вод. ст. создаст на входе в котел давление 15+6=21 м водяного столба.

Некоторые типы котлов имеют рабочее давление порядка 2 атм=20 м вод.ст. Будьте внимательны, не перегружайте теплообменник котла недопустимо высоким давлением теплоносителя!

Мембранный расширительный бак поставляется с заводским настроечным давлением инертного газа (азота) в газовой полости. Распространенная величина его равна 1,5 атм (или бар, что почти то же самое). Уровень этот можно поднять, подкачав в газовую полость воздух ручным насосом.

Изначально внутренний объем бака полностью занят азотом, мембрана прижата газом к корпусу. Именно поэтому закрытые системы принято заполнять до уровня давления не выше 1,5 атм (максимум 1,6 атм). Тогда установив расширительный бак на «обратку» перед циркуляционным насосом, мы не получим изменения его внутреннего объема – мембрана останется неподвижной. Нагрев теплоносителя приведет к росту его давления, мембрана отойдет от корпуса бака и сожмет азот. Давление газа повысится, уравновесив давление теплоносителя на новом статическом уровне.

Уровни давления в расширительном бачке.

Заполнение системы до давления в 2 атм позволит холодному теплоносителю сразу поджать мембрану, которая сожмет азот также до давления 2 атм. Нагрев воды от 0 °С до 100 °С увеличивает ее объем на 4,33 %. Добавочный объем жидкости должен поступить в расширительный бак. Большой объем теплоносителя в системе дает большое его приращение при нагреве. Слишком большое первоначальное давление холодного теплоносителя сразу израсходует емкость расширительного бака, ее не хватит для приема избытка нагретой воды (антифриза)

Поэтому важно заполнять систему до правильно определенного уровня давления теплоносителя. Заполняя систему антифризом, нужно помнить о его большем, чем у воды, коэффициенте теплового расширения, требующем установки расширительного бака большей емкости

Заключение

Заполнение закрытых систем отопления – не просто стандартная заключительная операция перед запуском в эксплуатацию. Правильное или неправильное выполнение этого этапа может серьезно повлиять на рабочие характеристики системы, в худшем случае даже вывести ее из строя. Соблюдение технологии заполнения – ключ к получению стабильно работающего отопления.

Расчет и подбор радиаторов отопления.

Радиаторы или конвекторы являются главными элементами отопительной системы, так как их основной функцией является передача тепла от теплоносителя воздуху в помещении или поверхностям комнаты. Мощность радиаторов при этом должна четко соответствовать тепловым потерям по помещениям. Из предыдущих разделов цикла статей видно, что укрупнено мощность радиаторов можно определить по удельным показателям по площади или объему комнаты.

Так, для отопления помещения в 20 м? с одним окном требуется в среднем установить прибор отопления мощностью 2 кВт, а если учесть небольшой запас на поверхность в размере 10-15%, то мощность радиатора составит 2,2 кВт ориентировочно. Этот метод подбора радиаторов является достаточно грубым, так как не учитывает много значимых особенностей и строительных характеристик здания. Более точным является подбор радиаторов на основании теплотехнического расчета жилого дома, который выполняется специализированными проектными организациями.

Основным параметром для подбора типоразмера прибора отопления является его тепловая мощность. А в случае с секционными алюминиевыми или биметаллическими радиаторами указывается мощность одной секции. Наиболее часто используемыми в системах отопления радиаторами являются приборы с межосевым расстоянием 350 или 500 мм, выбор которых основан, прежде всего на конструкции окна и отметке подоконника относительно финишного напольного покрытия.

Мощность 1 секции радиатора по паспорту, Вт	Площадь комнаты, м2
10	12	14	16	18	20	22
Количество секций
140	8	9	10	12	13	15	16
150	7	8	10	11	12	14	15
160	7	8	9	10	12	13	14
180	6	7	8	9	10	12	13
190	6	7	8	9	10	11	12
200	5	6	7	8	9	10	11

В техническом паспорте на приборы отопления производители указывают тепловую мощность применительно к каким-либо температурным условиям. Стандартными являются параметры теплоносителя 90-70 °C, в случае низкотемпературного отопления тепловую мощность следует корректировать согласно коэффициентам, указанных в технической документации.

В этом случае мощность приборов отопления определяется следующим образом:

Q=A*k*?T,

где

А – площадь теплоотдачи, м?

k – коэффициент теплопередачи радиатора, Вт/м?*°C.

?T – температурный напор, °C

?T является средней величиной между температурой подающего и обратного теплоносителя и определяется  по формуле:

?T= (Тпод+Тобр)/2 - tпомещ

Паспортными данными является мощность радиатора Q и температурный напор, определенные в стандартных условиях. Произведение коэффициентов k*A является величиной постоянной и определяется сначала для стандартных условий, а затем можно подставить в формулу для определения фактической мощности радиатора, который будет работать в системе отопления с параметрами, отличающимися от принятых.

Для каркасного дома, рассматриваемого в качестве примера с толщиной изоляции 150 мм, подбор радиатора для помещения площадью 8,12 м2 будет выглядеть следующим образом.

Ранее мы определили, что удельные теплопотери для углового помещения с учетом инфильтрации 125 Вт/м2, значит, мощность радиатора должна составлять не менее 1 015 Вт, а с запасом в 15% 1 167 Вт.

Для установки доступен радиатор мощностью 1,4 кВт при параметрах теплоносителя 90/70 градусов, что соответствует температурному напору ?T= 60 градусов. Планируемая система отопления будет работать на параметрах воды 80/60 градусов (?T=50) Следовательно, чтобы удостовериться в том, что радиатор сможет полностью перекрыть теплопотери помещения необходимо определить его фактическую мощность.

Для этого, определив значение k*A=1400/60=23,3 Вт/град, определяем фактическую мощность Qфакт=23,3*50=1167 Вт, что полностью удовлетворяет требуемой тепловой мощности прибора отопления, который должен быть установлен в данном помещении.

Видео ролик на тему расчета мощности радиатора:

https://youtube.com/watch?v=PWPYSQ7qoxk

Что такое гидравлический расчёт

Это третий этап в процессе создания тепловой сети. Он представляет собой систему вычислений, позволяющих определить:

• диаметр и пропускную способность труб;
• местные потери давления на участках;
• требования гидравлической увязки;
• общесистемные потери давления;
• оптимальный расход воды.

Согласно полученным данным осуществляют подбор насосов.

Для сезонного жилья, при отсутствии в нём электричества, подойдёт система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя (ссылка на обзор).

Комплексные задачи — минимизация расходов:

1. капитальных – монтаж труб оптимального диаметра и качества;
2. эксплуатационных:
   • зависимость энергозатрат от гидравлического сопротивления системы;
   • стабильность и надёжность;
   • бесшумность.

Замена централизованного режима теплоснабжения индивидуальным упрощает методику вычислений

Для автономного режима применимы 4 метода гидравлического расчёта системы отопления:

1. по удельным потерям (стандартный расчёт диаметра труб);
2. по длинам, приведённым к одному эквиваленту;
3. по характеристикам проводимости и сопротивления;
4. сопоставление динамических давлений.

Два первых метода используются при неизменном перепаде температуры в сети.

Два последних помогут распределить горячую воду по кольцам системы, если перепад температуры в сети перестанет соответствовать перепаду в стояках/ответвлениях.

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

Как рассчитать теплопотери загородного дома

Тепловые потери дома – процесс, увы, неизбежный. Чтобы свести его к минимуму, существует формула расчета теплопотерь, используя которую можно продумать мощность будущей отопительной системы здания. В этой формуле учитываются коэффициент теплопередачи, площадь стен, сопротивление теплопередаче, а также коэффициент уменьшения. Перед тем как посчитать теплопотери дома, ознакомьтесь с предложенными ниже таблицами.

Чтобы в новом доме всегда было тепло, можно заранее рассчитать тепловые потери здания во всех его помещениях. Специальные формулы учитывают «утечку» тепла через перекрытия и стены. С их помощью можно выяснить мощность будущей отопительной установки, которая смогла бы полностью компенсировать эти потери и давала желаемые 20 °С во всех комнатах.

Известно, что теплопотери загородного дома зависят от архитектурных особенностей здания и от свойств материалов, из которых изготовлены стены и крыша. Если задать определенный тепловой режим, потери будут определяться величиной теплового потока (ккал/ч). Чтобы получить экономически выгодную тепловую нагрузку на отопительную установку, необходимо сделать правильный выбор строительных материалов и грамотно продумать планировку здания. Влияние на теплопотери в частном доме оказывает и ветровая нагрузка. Следовательно, дома, находящиеся на открытой местности, будут потреблять тепло в большем количестве по сравнению с теми зданиями, которые защищены от ветра. Влияние ветра также учитывается в формуле расчета теплопотерь.

Формула расчета теплопотерь частного дома

Суммарные тепловые потери вычисляются по формуле из основных и добавочных теплопотерь (с округлением до 10 Вт).

Q = К х F х 1/R х (tв- tн) х n .

В формуле теплопотери используются следующие величины:

• К — коэффициент теплопередачи (таблица «К — коэффициент теплопередачи»);
• F — площадь стен (в м2);
• R — сопротивление теплопередаче (ккал/м2 х ч х °C);
• tв и tп — температура внутри и снаружи помещения;
• n — коэффициент уменьшения, учитывает теплопотери в зависимости от типа ограждений (таблица « n — коэффициент уменьшения»).

Значения R отличаются в зависимости от вида ограждающих конструкций (таблица « Значения R0 и 1/R0»).

Пример простого расчета

Для строения со стандартными параметрами (высотой потолков, размерами комнат и хорошими теплоизоляционными характеристиками) можно применить простое соотношение параметров с поправкой на коэффициент, зависящий от региона.

Предположим, что жилой дом находится в Архангельской области, а его площадь — 170 кв. м. Тепловая нагрузка будет равна 17 * 1,6 = 27,2 кВт/ч.

Подобное определение тепловых нагрузок не учитывает многих важных факторов. Например, конструктивных особенностей строения, температуры, число стен, соотношение площадей стен и оконных проёмов и пр. Поэтому подобные расчеты не подходят для серьёзных проектов системы отопления.

Расширительный бак

И в этом случае есть две методики расчета — простая и точная.

Простая схема

Простой расчет прост донельзя: объем расширительного бака берется равным 1/10 объема теплоносителя в контуре.

Откуда взять значение объема теплоносителя?

Вот пара простейших решений:

1. Заполните контур водой, стравите воздух, а потом слейте всю воду через сбросник в любую мерную посуду.
2. Кроме того, грубо объем сбалансированной системы можно вычислить из расчета 15 литров теплоносителя на киловатт мощности котла. Так, в случае котла мощностью 45 КВт в системе будет примерно 45*15=675 литров теплоносителя.

Стало быть, в этом случае разумным минимумом будет расширительный бак для системы отопления в 80 литров (с округлением в большую сторону до стандартного значения).

Стандартные объемы расширительных бачков.

Точная схема

Более точно можно своими руками рассчитать объем расширительного бака по формуле V = (Vt х E)/D, в которой:

• V — искомое значение в литрах.
• Vt — полный объем теплоносителя.
• E — коэффициент расширения теплоносителя.
• D — коэффициент эффективности расширительного бака.

Коэффициент расширения воды и бедных водно-гликолевых смесей можно взять по следующей таблице (при нагреве с исходной температуры в +10 С):

А вот коэффициенты для теплоносителей с большим содержанием гликоля.

Коэффициент эффективности бачка можно рассчитать по формуле D = (Pv — Ps) / (Pv + 1), в которой:

Pv — максимальное давление в контуре (давление срабатывания предохранительного клапана).

Подсказка: обычно оно берется равным 2,5 кгс/см2.

Ps- статическое давление контура (оно же — давление зарядки бака). Оно рассчитывается как 1/10 часть перепада в метрах между уровнем расположения бака и верхней точкой контура (избыточное давление в 1 кгс/см2 поднимает водяной столб на 10 метров). Давление, равное Ps, создается в воздушной камере бака перед заполнением системы.

Давайте в качестве примера подсчитаем требования к бачку для следующих условий:

• Перепад высоты между баком и верхней точкой контура равен 5 метрам.
• Мощность отопительного котла в доме равна 36 КВт.
• Максимальный нагрев воды равен 80 градусам (с 10 до 90С).

1. Коэффициент эффективности бака будет равным (2,5-0,5)/(2,5+1)=0,57.

Вместо расчета коэффициент можно взять из таблицы.

1. Объем теплоносителя из расчета 15 литров на киловатт равен 15*36=540 литров.
2. Коэффициент расширения воды при нагреве на 80 градусов равен 3,58%, или 0,0358.
3. Таким образом, минимальный объем бака равен (540*0,0358)/0,57=34 литра.

Исходные данные для проектирования системы отопления

Чтобы произвести расчет расхода тепла на отопление, нужен, во-первых, проект дома.

План дома позволяет получить практически все исходные данные, которые нужны для определения теплопотерь и нагрузки на отопительную систему

Он должен содержать внутренние и наружные размеры каждого помещения, окон, наружных дверных проёмов. Внутренние двери остаются без внимания, поскольку на тепловые потери они не оказывают никакого влияния.

Во-вторых, понадобятся данные о расположении дома по отношению к сторонам света и районе строительства – климатические условия в каждом регионе свои, и то, что подходит для Сочи, не может быть применено к Анадырю.

В-третьих, собираем информацию о составе и высоте наружных стен и материалах, из которых изготовлены пол (от помещения до земли) и потолок (от комнат и наружу).

После сбора всех данных можно приступать к работе. Расчет тепла на отопление можно выполнить по формулам за один-два часа. Можно, конечно, воспользоваться специальной программой от компании Valtec.

Для расчёта теплопотерь отапливаемых помещений, нагрузки на систему отопления и теплоотдачи от отопительных приборов в программу достаточно внести только исходные данные. Огромное количество функций делают её незаменимым помощником и прораба, и частного застройщика

Она значительно всё упрощает и позволяет получить все данные по тепловым потерям и гидравлическому расчету системы отопления.