Теплове навантаження на опалення – це кількість теплової енергії, необхідна для досягнення комфортної температуриу приміщенні. Існує також поняття максимального погодинного навантаження, яке слід розуміти як найбільша кількістьенергії, яка може знадобитися в окремий годинник за несприятливих умов. Щоб зрозуміти, які умови вважатимуться несприятливими, необхідно розібратися з чинниками, яких залежить теплове навантаження.

Потреба будівлі у теплі

У різних будівлях потрібно неоднакова кількість теплової енергії, щоб людина відчувала себе комфортно.

Серед факторів, що впливають на потребу в теплі, можна виділити такі:

Розподіл приладів

Якщо йдетьсяпро водяне опалення, максимальна потужністьджерела теплової енергії має дорівнювати сумі потужностей усіх джерел тепла в будівлі.

Розподіл приладів за приміщеннями будинку залежить від наступних обставин:

1. Площа приміщення, рівень стелі.
2. Положення кімнати у будові. Приміщення в торцевій частині по кутах відрізняються підвищеними втратами.
3. Відстань до джерела тепла.
4. Оптимальна температура (з погляду мешканців). На температуру приміщення, окрім інших факторів, впливає переміщення повітряних потоківусередині житла.

1. Житлові приміщення у глибині будівлі – 20 градусів.
2. Житлові приміщення у кутових та торцевих частинах будівлі – 22 градуси.
3. Кухня – 18 градусів. У кухонному приміщеннітемпература вища, тому що в ній присутні додаткові джерела тепла (електрична плита, холодильник і т.д.).
4. Ванна кімната та туалет - 25 градусів.

Якщо в будинку облаштовано повітряне опалення, то об'єм потоку тепла, що надходить до кімнати, залежить від пропускної спроможності повітряного рукава. Регулюється потік ручним настроюванням вентиляційних решіток, а контролюється - термометром.

Будинок може обігріватися розподіленими джерелами теплової енергії: електро- або газові конвектори, тепла підлога на електриці, масляні батареї, ІЧ-обігрівачі, кондиціонери. У цьому випадку потрібні температуривизначаються налаштуванням термостата. У цьому випадку потрібно передбачити таку потужність обладнання, якої вистачало б при максимальному рівні теплових втрат.

Методики розрахунку

Розрахунок теплового навантаження на опалення можна зробити на прикладі конкретного приміщення. Нехай у цьому випадку це буде зруб із 25-сантиметрового бурсу з горищне приміщеннята підлогою з деревини. Розмір будівлі: 12×12×3. У стінах є 10 вікон та пара дверей. Будинок розташований у місцевості, для якої характерні дуже низькі температури взимку (до 30 градусів морозу).

Розрахунки можна зробити трьома способами, про які йтиметься нижче.

Перший варіант розрахунку

Згідно існуючим нормамСНиП, на 10 квадратних метрів потрібний 1 кВт потужності. Цей показник коригується з урахуванням кліматичних коефіцієнтів:

• південні регіони – 0,7-0,9;
• центральні регіони – 1,2-1,3;
• Далекий Схід та Крайня Північ – 1,5-2,0.

Спочатку визначаємо площу будинку: 12×12=144 квадратні метри. У такому разі базовий показник теплового навантаження дорівнює: 144/10 = 14,4 кВт. Отриманий результат множимо на кліматичну поправку (використовуватимемо коефіцієнт 1,5): 14,4×1,5=21,6 кВт. Стільки потужності потрібно, щоб у будинку була комфортна температура.

Другий варіант розрахунку

Спосіб, наведений вище, страждає на значні похибки:

1. Не врахована висота стель, адже обігрівати потрібно не квадратні метри, а об'єм.
2. Через віконні та дверні отвори втрачається більше тепла, ніж через стіни.
3. Не врахований тип будівлі - багатоквартирна ця будівля, де за стінами, стелею і підлогою квартири содей, що обігріваються, або це приватний будинок, де за стінами тільки холодне повітря.

Коригуємо розрахунок:

1. Як базовий застосуємо наступний показник– 40 Вт на кубічний метр.
2. Для кожних дверей передбачимо по 200 Вт, а для вікон – по 100 Вт.
3. Для квартир у кутових та торцевих частинах будинку використовуємо коефіцієнт 1,3. Якщо йдеться про найвищий або найнижчий поверх багатоквартирної будівлівикористовуємо коефіцієнт 1,3, а для приватної будови - 1,5.
4. Також знову застосуємо кліматичний коефіцієнт.

Таблиця кліматичного коефіцієнта

Проводимо розрахунок:

1. Обчислюємо об'єм приміщення: 12×12×3=432 квадратних метри.
2. Базовий показник потужності дорівнює 432 40 = 17280 Вт.
3. У будинку є десяток вікон та пара дверей. Таким чином: 17280 + (10 × 100) + (2 × 200) = 18680Вт.
4. Якщо йдеться про будинок: 18680×1,5=28020 Вт.
5. Зважаємо на кліматичний коефіцієнт: 28020×1,5=42030 Вт.

Отже, з другого обчислення видно, що різниця з першим способом розрахунку майже дворазова. При цьому потрібно розуміти, що подібна потужність потрібна лише під час самих низьких температур. Іншими словами, пікову потужність можна забезпечити додатковими джереламиобігріву, наприклад, резервним обігрівачем.

Третій варіант розрахунку

Є ще точніший спосіб підрахунку, у якому враховуються тепловтрати.

Схема втрати тепла у відсотках

Формула для розрахунку така: Q=DT/R, ​​де:

• Q - втрати тепла на квадратний метрогороджувальної конструкції;
• DT - дельта між зовнішньою та внутрішньою температурами;
• R - рівень опору під час передачі тепла.

Зверніть увагу! Близько 40% тепла йде у вентиляційну систему.

Щоб спростити підрахунки, приймемо усереднений коефіцієнт (1,4) втрат тепла через огороджувальні елементи. Залишилося визначити параметри термічного опору з довідкової літератури. Нижче наведена таблиця для конструкційних рішень, що найчастіше застосовуються:

• стіна в 3 цеглини - рівень опору становить 0,592 на кв. м×С/Вт;
• стіна в 2 цеглини - 0,406;
• стіна в 1 цеглу - 0,188;
• зруб із 25-сантиметрового бруса - 0,805;
• зруб із 12-сантиметрового бруса - 0,353;
• каркасний матеріал з утепленням мінватою – 0,702;
• підлога з деревини – 1,84;
• стеля або горище - 1,45;
• дерев'яна подвійні двері - 0,22.

1. Температурна дельта – 50 градусів (20 градусів тепла у приміщенні та 30 градусів морозу на вулиці).
2. Втрати тепла на квадратний метр підлоги: 50/1,84 (дані підлоги з деревини) = 27,17 Вт. Втрати на всій площі підлоги: 27,17×144=3912 Вт.
3. Тепловтрати через стелю: (50/1,45) 144 = 4965 Вт.
4. Розраховуємо площу чотирьох стін: (12×3)×4=144 кв. м. Оскільки стіни виготовлені з 25-сантиметрового бруса, R дорівнює 0,805. Теплові втрати: (50/0,805) 144 = 8944 Вт.
5. Складаємо одержані результати: 3912+4965+8944=17821. Отримане число – загальні тепловтрати будинку без урахування особливостей втрат через вікна та двері.
6. Додаємо 40% вентиляційних втрат: 17821 1,4 = 24,949. Таким чином, знадобиться котел на 25 кВт.

Висновки

Навіть найпросунутіший із перерахованих способів не враховує всього спектра втрат тепла. Тому рекомендується купувати котел із деяким запасом потужності. У зв'язку з цим наведемо кілька фактів щодо особливостей ККД різних котлів:

1. Газове котельне обладнанняпрацюють з дуже стабільним ККД, а конденсаційні та солярові котли переходять на економічний режим при невеликому навантаженні.
2. Електрокотли мають 100% коефіцієнт корисної дії.
3. Не допускається робота в режимі нижче за номінальну потужність для твердопаливних котельних апаратів.

Твердопаливні котли регулюються обмежувачем надходження повітря в камеру топки, проте при недостатньому рівні кисню не відбувається повного вигоряння палива. Це призводить до освіти великої кількостізоли та зниження ККД. Виправити положення можна за допомогою теплового акумулятора. Бак з теплоізоляцією встановлюється між трубами подачі та обратки, розмикаючи їх. Таким чином, створюється малий контур (котел – буферний бак) та великий контур (бак – опалювальні прилади).

Схема функціонує так:

1. Після закладання палива обладнання працює на номінальній потужності. Завдяки природній або примусової циркуляції, відбувається передача тепла буфер. Після згоряння палива циркуляція в малому контурі припиняється.
2. Протягом наступних годин тепловий носій циркулює за великим контуром. Буфер повільно передає тепло батареям або теплій підлозі.

Збільшена потужність вимагатиме додаткових витрат. При цьому запас потужності обладнання дає важливий позитивний результат: інтервал між завантаження палива значно збільшується.

Теплове навантаження має на увазі кількість теплової енергії, необхідне для підтримки комфортної температури в будинку, квартирі або окремій кімнаті. Під максимальним годинним навантаженням на опалення мається на увазі кількість тепла, необхідне підтримки нормованих показників протягом години в найнесприятливіших умовах.

Чинники, що впливають на теплове навантаження

• Матеріал та товщина стін. Наприклад, стіна з цегли 25 сантиметрів і стіна з газобетону 15 сантиметрів здатні пропустити різна кількістьтепла.
• Матеріал та структура даху. Наприклад, тепловтрати плоского дахуз залізобетонних плитзначно відрізняються від тепловтрат утепленого горища.
• Вентиляція Втрата теплової енергії з відпрацьованим повітрям залежить від продуктивності вентиляційної системи, наявності чи відсутності системи рекуперації тепла
• Площа скління. Вікна втрачають більше теплової енергії, порівняно з суцільними стінами.
• Рівень інсоляції в різних регіонах. Визначається ступенем поглинання сонячного тепла зовнішніми покриттями та орієнтацією площин будівель по відношенню до сторін світла.
• Різниця температур між вулицею та приміщенням. Визначається тепловим потоком через огороджувальні конструкції за умови постійного опору теплопередачі.

Розподіл теплового навантаження

При водяному опаленні максимальна теплова потужність котла повинна дорівнювати сумі теплової потужності всіх пристроїв опалення в будинку. На розподілення пристроїв опалення впливають такі фактори:

• Житлові кімнати у середині будинку – 20 градусів;
• Кутові та торцеві житлові кімнати- 22 градуси. При цьому за рахунок більше високої температурине промерзають стіни;
• Кухня - 18 градусів, оскільки в ній є власні джерелатепла - газові або електричні плитита ін.
• Ванна кімната – 25 градусів.

При повітряному опаленнітепловий потік, який надходить до окремого приміщення, залежить від пропускну здатністьповітряний рукав. Найчастіше найпростішим способом його регулювання є підлаштування положення решіток вентиляції з контролем температури вручну.

При системі опалення, де застосовується розподільне джерело тепла (конвектора, тепла підлога, електрообігрівачі тощо), необхідний режим температури встановлюється на термостаті.

Методики розрахунку

Для визначення теплового навантаження існує кілька способів, що мають різною складністюрозрахунку та достовірністю отриманих результатів. Далі представлені три найбільш прості методикирозрахунку теплового навантаження.

Метод №1

Згідно чинному БНіПіснує простий метод розрахунку теплового навантаження. На 10 квадратних метрів беруть 1 кіловат теплової потужності. Потім отримані дані множаться на регіональний коефіцієнт:

• Південні регіони мають коефіцієнт 07-09;
• Для помірно-холодного клімату (Московська та Ленінградська області) коефіцієнт дорівнює 1,2-1,3;
• Далекий Схід та райони Крайньої Півночі: для Новосибірська від 1,5; для Оймякона до 2,0.

Розрахунок з прикладу:

1. Площа будівлі (10*10) дорівнює 100 кв.
2. Базовий показник теплового навантаження 100/10=10 кіловат.
3. Це значення множиться на регіональний коефіцієнт, що дорівнює 1,3, в результаті виходить 13 кВт теплової потужності, які потрібні для підтримки комфортної температури в будинку.

Зверніть увагу!Якщо використовувати цю методику для визначення теплового навантаження, то необхідно ще врахувати запас потужності 20 відсотків, щоб компенсувати похибки та екстремальні холоди.

Метод №2

Перший спосіб визначення теплового навантаження має багато похибок:

• Різні будови мають різну висоту стель. Враховуючи те, що обігрівається не площа, а обсяг, цей параметр дуже важливий.
• Через двері та вікна проходить більше тепла, ніж через стіни.
• Не можна порівнювати міську квартируз приватним будинком, де знизу, зверху та за стінами не квартири, а вулиця.

Коригування методу:

• Базовий показник теплового навантаження дорівнює 40 Вт на 1 кубічний метр об'єму приміщення.
• Кожні двері, що ведуть на вулицю, додають до базового показника теплового навантаження 200 Вт, кожне вікно – 100 Вт.
• Кутові та торцеві квартири багатоквартирного будинкумають коефіцієнт 1,2-1,3, на який впливає товщина та матеріал стін. Садибамає коефіцієнт 1,5.
• Регіональні коефіцієнти рівні: для Центральних областей та Європейської частини Росії – 0,1-0,15; для Північних регіонів – 0,15–0,2; для Південних регіонів – 0,07-0,09 кВт/кв.

Розрахунок з прикладу:

Метод №3

Не варто зваблюватися – другий спосіб розрахунку теплового навантаження також дуже недосконалий. У ньому дуже умовно враховано тепловий опір стелі та стін; різниця температур між зовнішнім повітрям та повітрям усередині.

Варто зазначити, щоб підтримувати всередині будинку постійну температуру необхідна така кількість теплової енергії, яка дорівнюватиме всім втратам через вентиляційну систему та огороджувальні пристрої. Однак, і в цьому методі розрахунки спрощені, оскільки неможливо систематизувати та виміряти всі фактори.

На тепловтрати впливає матеріал стін- 20-30 відсотків втрати тепла. Через вентиляцію йде 30-40 відсотків, через дах – 10-25 відсотків, через вікна – 15-25 відсотків, через підлогу на ґрунті – 3-6 відсотків.

Щоб спростити розрахунки теплового навантаження, підраховуються теплові втратичерез огороджувальні пристрої, а потім це значення просто множиться на 1,4. Дельта температур вимірюється легко, але взяти дані про термічний опірможна лише у довідниках. Нижче наведено деякі популярні значення термічного опору:

• Термічний опір стіни три цегли дорівнює 0,592 м2*С/Вт.
• Стіни в 2,5 цегли становить 0,502.
• Стіни в 2 цегли дорівнює 0,405.
• Стіни в одну цеглу (товщина 25 см) дорівнює 0,187.
• Зрубу з колод, де діаметр колоди 25 см - 0,550.
• Зрубу з колод, де діаметр колоди 20 сантиметрів - 0,440.
• Зруби, де товщина зрубу 20 см - 0,806.
• Зруби, де товщина 10 см - 0,353.
• Каркасної стіни, товщина якої 20 см, утепленої мінеральною ватою – 0,703.
• Стіни із газобетону, товщина якої 20 см – 0,476.
• Стіни із газобетону, товщина якої 30 см – 0,709.
• Штукатурки, товщина якої 3 см – 0,035.
• Стельовий або горищного перекриття – 1,43.
• Дерев'яної підлоги – 1,85.
• Подвійний дерев'яні двері – 0,21.

Щоб з'ясувати, яка потужність повинна мати теплосилове обладнання приватного будинку, потрібно визначити загальне навантаження на систему опалення, для чого і виконується тепловий розрахунок. У цій статті ми не говоритимемо про укрупнену методику підрахунків за площею чи обсягом будівлі, а представимо більш точний спосіб, який використовується проектувальниками, лише у спрощеному вигляді для кращого сприйняття. Отже, на систему опалення будинку лягає 3 види навантажень:

• компенсація втрат теплової енергії, що йде крізь будівельні конструкції(стіни, підлоги, покрівлю);
• нагрівання повітря, необхідного для вентиляції приміщень;
• підігрів води для потреб ГВП (коли в цьому задіяно котел, а не окремий нагрівач).

Визначення втрат тепла через зовнішні огорожі

Для початку представимо формулу зі СНиП, за якою проводиться розрахунок теплової енергії, що втрачається через будівельні конструкції, що відокремлюють внутрішній простірбудинки від вулиці:

Q = 1/R х (tв - tн) х S, де:

• Q - Витрата тепла, що йде через конструкцію, Вт;
• R – опір передачі тепла крізь матеріал огорожі, м2 º С/Вт;
• S – площа цієї конструкції, м2;
• tв – температура, яка має бути всередині будинку, ºС;
• tн – середня вулична температура за 5 найхолодніших днів, ºС.

Для довідки.Згідно з методикою розрахунок тепловтрат виконується окремо для кожного приміщення. З метою спростити завдання пропонується взяти будинок загалом, прийнявши прийнятну середню температуру 20-21 ºС.

Площа для кожного виду зовнішньої огорожі обчислюється окремо, для чого вимірюються вікна, двері, стіни та підлоги з покрівлею. Так робиться, тому що вони виготовлені з різних матеріаліврізної товщини. Отже, розрахунок доведеться робити окремо для всіх видів конструкцій, а результати потім підсумувати. Найхолоднішу вуличну температуру у своєму районі проживання ви, напевно, знаєте з практики. А ось параметр R доведеться розрахувати окремо за формулою:

R = δ / λ, де:

• λ – коефіцієнт теплопровідності матеріалу огородження, Вт/(мºС);
• δ – товщина матеріалу за метри.

Примітка.Значення λ - довідкове, його неважко знайти в будь-якій довідковій літературі, а для пластикових віконцей коефіцієнт вам підкажуть виробники. Нижче наведено таблицю з коефіцієнтами теплопровідності деяких будматеріалів, причому для обчислень треба брати експлуатаційні значення λ.

Як приклад підрахуємо, скільки тепла втратить 10 м2 цегляної стінитовщиною 250 мм (2 цегли) при різниці температур зовні та в будинку 45 ºС:

R = 0.25 м/0.44 Вт/(м · ºС) = 0.57 м2 ºС/Вт.

Q = 1/0.57 м2 ºС/Вт х 45 ºС х 10 м2 = 789 Вт або 0.79 кВт.

Якщо стіна складається з різних матеріалів ( конструкційний матеріалплюс утеплювач), то їх теж треба рахувати окремо за наведеними вище формулами, а результати підсумовувати. Так само прораховуються вікна і покрівля, а ось з підлогами справа інакша. Насамперед необхідно намалювати план будівлі та розбити його на зони шириною 2 м, як це зроблено на малюнку:

Тепер слід обчислити площу кожної зони та по черзі підставити у головну формулу. Замість параметра R необхідно взяти нормативні значення для зони I, II, III і IV, зазначені нижче в таблиці. Після закінчення розрахунків результати складаємо та отримуємо загальні втрати тепла через підлогу.

Витрата на підігрів вентиляційного повітря

Малообізнані люди часто не враховують, що припливне повітря в будинку теж треба підігрівати і це теплове навантаження теж лягає на опалювальну систему. Холодне повітрявсе одно потрапляє в будинок ззовні, хочемо ми того чи ні, і на його нагрівання потрібно витратити енергію. Більше того, у приватному будинку має функціонувати повноцінна припливно-витяжна вентиляція, Як правило, з природним спонуканням. Повітрообмін створюється завдяки наявності тяги в вентиляційних каналахта димарі котла.

Пропонована в нормативної документаціїМетодика визначення теплового навантаження від вентиляції досить складна. Досить точні результати можна отримати, якщо прорахувати це навантаження за загальновідомою формулою через теплоємність речовини:

Qвент = cmΔt, тут:

• Qвент – кількість теплоти, потрібна для нагрівання припливного повітря, Вт;
• Δt – різниця температур на вулиці та всередині будинку, ºС;
• m - маса повітряної суміші, що надходить ззовні, кг;
• с – теплоємність повітря, приймається 0.28 Вт/(кг ºС).

Складність розрахунку цього типу теплового навантаження полягає в правильному визначеннімаси повітря, що нагрівається. З'ясувати, скільки його потрапляє всередину будинку, коли природної вентиляціїскладно. Тому варто звернутися до нормативів, адже будинки будують за проектами, де закладено потрібні повітрообміни. А нормативи кажуть, що у більшості кімнат повітряне середовищеповинна змінюватися 1 раз на годину. Тоді беремо обсяги всіх приміщень і додаємо до них норми витрат повітря на кожен санвузол – 25 м3/год та кухонну газову плиту- 100 м3/год.

Щоб розрахувати теплове навантаження на опалення від вентиляції, отриманий об'єм повітря треба перерахувати в масу, дізнавшись його щільність при різних температурахз таблиці:

Припустимо, що загальна кількістьприпливного повітря становить 350 м3/год, температура зовні – мінус 20 ºС, усередині – плюс 20 ºС. Тоді його маса складе 350 м3 х 1.394 кг/м3 = 488 кг, а теплове навантаження на опалювальну систему - Qвент = 0.28 Вт/(кг ºС) х 488 кг х 40 ºС = 5465.6 Вт або 5.5 кВт.

Теплове навантаження від нагрівання води для ГВП

Для визначення цього навантаження можна скористатися тією ж простою формулою, тільки тепер треба порахувати теплову енергію, що витрачається на підігрів води. Її теплоємність відома та становить 4.187 кДж/кг °С або 1.16 Вт/кг °С. Враховуючи, що сім'ї із 4 осіб на всі потреби достатньо 100 л води на 1 добу, нагрітої до 55 °С, підставляємо ці цифри у формулу та отримуємо:

QГВС = 1.16 Вт/кг °С х 100 кг х (55 – 10) °С = 5220 Вт або 5.2 кВт теплоти на добу.

Примітка.За замовчуванням прийнято, що 1 л води дорівнює 1 кг, а температура холодної водопровідної водидорівнює 10 °С.

Одиниця потужності обладнання завжди віднесена до 1 години, а отримані 5.2 кВт – до доби. Але ділити цю цифру на 24 не можна, адже гарячу водуми хочемо отримувати якнайшвидше, а для цього котел повинен мати запас потужності. Тобто це навантаження треба додати до інших як є.

Висновок

Даний розрахунок навантажень на опалення будинку дасть набагато точніші результати, ніж традиційний спосібза площею, хоча попрацювати доведеться. Кінцевий результат потрібно обов'язково помножити на коефіцієнт запасу – 1.2, а то й 1.4 та за розрахованим значенням підбирати котельне обладнання. Ще один спосіб укрупненого розрахунку теплових навантажень за нормативами показаний на відео:

Тема цієї статті — визначення теплового навантаження на опалення та інших параметрів, які потребують розрахунку, для . Матеріал орієнтований насамперед на власників приватних будинків, далеких від теплотехніки та потребують максимально простих формулахта алгоритми.

Отже, у дорогу.

Наше завдання – навчитися розраховувати основні параметри опалення.

Надмірність та точний розрахунок

Варто від початку обумовити одну тонкість розрахунків: абсолютно точні значеннявтрат тепла через підлогу, стелю та стіни, які доводиться компенсувати системі опалення, обчислити практично неможливо. Можна говорити лише про той чи інший ступінь достовірності оцінок.

Причина в тому, що на втрати втрати впливає дуже багато факторів:

• Тепловий опір капітальних стін та всіх шарів оздоблювальних матеріалів.
• Наявність або відсутність містків холоду.
• Троянди вітрів і розташування будинку на місцевості рельєфу.
• Робота вентиляції (яка, у свою чергу, знову-таки залежить від сили та напряму вітру).
• Ступінь інсоляції вікон та стін.

Є й добрі новини. Практично всі сучасні опалювальні котлита системи розподіленого опалення (теплі підлоги, електричні та газові конвекториі т.д.) забезпечуються термостатами, що дозують витрату тепла в залежності від температури в приміщенні.

З практичної сторони це означає, що надлишкова теплова потужність вплине лише на режим роботи опалення: скажімо, 5 КВт * год тепла буде віддано не за годину безперервної роботи з потужністю 5 КВт, а за 50 хвилин роботи з потужністю 6 КВт. Наступні 10 хвилин котел або інший нагрівальний приладпроведе у режимі очікування, не споживаючи електроенергію чи енергоносій.

Отже: у разі обчислення теплового навантаження наше завдання визначити її мінімально допустиме значення.

Єдиний виняток з загального правилапов'язано з роботою класичних твердопаливних котлів і обумовлено тим, що зниження їхньої теплової потужності пов'язане з серйозним падінням ККД через неповного згорянняпалива. Проблема вирішується встановленням у контур теплоакумулятора та дроселюванням опалювальних приладів термоголовками.

Котел після розпалювання працює на повній потужності та з максимальним ККД до повного прогоряння вугілля або дров; потім накопичене теплоакумулятором тепло дозовано витрачається на підтримку оптимальної температуриу приміщенні.

Більшість інших потребують розрахунку параметрів теж допускає деяку надмірність. Втім, про це у відповідних розділах статті.

Перелік параметрів

Отже, що нам, власне, належить рахувати?

• Загальну теплове навантаженняна опалення будинку. Вона відповідає мінімально потрібній потужності котла або сумарній потужності приладів у розподіленій системі опалення.
• Потреба у теплі окремої кімнати.
• Кількість секцій секційного радіатората розмір регістру, що відповідає певному значенню теплової потужності.

Зверніть увагу: для готових опалювальних приладів (конвекторів, пластинчастих радіаторів тощо) виробники зазвичай вказують повну теплову потужність у супровідній документації.

• Діаметр трубопроводу, здатного у разі водяного опалення, забезпечити необхідний тепловий потік.
• Параметри циркуляційного насоса, що приводить в рух теплоносій у контурі із заданими параметрами.
• Розмір розширювального бака, що компенсує теплове розширення теплоносія

Перейдемо до формул.

Один із основних факторів, що впливають на її значення, — ступінь утеплення будинку. СНиП 23-02-2003, який регламентує тепловий захист будівель, нормує цей фактор, виводячи рекомендовані значення теплового опору конструкцій, що захищають, для кожного регіону країни.

Ми наведемо два способи виконання підрахунків: для будівель, що відповідають СНиП 23-02-2003, та для будинків з ненормованим тепловим опором.

Нормований тепловий опір

Інструкція з розрахунку теплової потужності у цьому випадку виглядає так:

• За базове значення беруться 60 ватів на 1 м3 повного (включаючи стіни) об'єму будинку.
• Для кожного з вікон до цього значення додатково додається 100 Вт тепла. Для кожної двері, що веде на вулицю, — 200 ватів.

• Для компенсації втрат, що збільшуються в холодних регіонах, використовується додатковий коефіцієнт.

Як приклад виконаємо розрахунок для будинку розмірами 12*12*6 метрів з дванадцятьма вікнами та двома дверима на вулицю, розташованого в Севастополі (середня температура січня — +3С).

1. Об'єм, що опалюється, становить 12*12*6=864 кубометри.
2. Базова теплова потужність складає 864 * 60 = 51840 Вт.
3. Вікна та двері трохи збільшать її: 51840 + (12 * 100) + (2 * 200) = 53440.
4. Винятково м'який клімат, зумовлений близькістю моря, змусить нас використовувати регіональний коефіцієнт, що дорівнює 0,7. 53440 * 0,7 = 37408 Вт. Саме на це значення можна орієнтуватися.

Ненормований тепловий опір

Що робити, якщо якість утеплення будинку помітно краща чи гірша за рекомендовану? У цьому випадку для оцінки теплового навантаження можна використовувати формулу виду Q=V*Dt*K/860.

У ній:

• Q – заповітна теплова потужність у кіловатах.
• V - опалювальний об'єм у кубометрах.
• Dt – різниця температур між вулицею та будинком. Зазвичай береться дельта між рекомендованим СНиП значенням для внутрішніх приміщень(+18 - +22С) та середнім мінімумом вуличної температуриу найхолодніший місяць за останні кілька років.

Уточнимо: розраховувати на абсолютний мінімум у принципі правильніше; Однак це означатиме надмірні витрати на котел та опалювальні прилади, повна потужність яких буде затребувана лише раз на кілька років. Ціна незначного заниження розрахункових параметрів - деяке падіння температури в приміщенні пік холодів, яке нескладно компенсувати включенням додаткових обігрівачів.

• К - коефіцієнт утеплення, який можна взяти з наведеної нижче таблиці. Проміжні значення коефіцієнта виводяться апроксимацією.

Давайте повторимо обчислення для нашого будинку в Севастополі, уточнивши, що його стіни є кладкою товщиною 40 см з черепашника (пористої осадової породи) без зовнішньої обробкиа скління виконано однокамерними склопакетами.

1. Коефіцієнт утеплення приймемо рівним 1,2.
2. Об'єм будинку ми вирахували раніше; він дорівнює 864 м3.
3. Внутрішню температуру приймемо рівною рекомендованим СНіП для регіонів з нижнім піком температур вище -31С - +18 градусів. Відомості про середній мінімум люб'язно підкаже всесвітньо відома інтернет-енциклопедія: він дорівнює -0,4С.
4. Розрахунок, таким чином, матиме вигляд Q = 864 * (18 - -0,4) * 1,2 / 860 = 22,2 КВт.

Як легко помітити, підрахунок дав результат, який відрізняється від отриманого за першим алгоритмом у півтора рази. Причина насамперед у тому, що середній мінімум, використаний нами, помітно відрізняється від абсолютного мінімуму (близько -25С). Збільшення дельти температур у півтора рази рівно в стільки ж разів збільшить оцінну потребу будівлі в теплі.

Гігакалорії

У розрахунках кількості теплової енергії, яку отримує будівля або приміщення, поряд з кіловат-годинами використовується ще одна величина — гігакалорія. Вона відповідає кількості тепла, необхідному для нагрівання 1000 тонн води на 1 градус при тиску 1 атмосферу.

Як перерахувати кіловати теплової потужності в гігакалорії тепла, що споживається? Все просто: одна гігакалорія дорівнює 1162,2 кВт*год. Таким чином, при піковій потужності джерела тепла 54 кВт максимальна годинне навантаженняна опалення складе 54/1162,2 = 0,046 Гкал * год.

Корисно: для кожного регіону країни місцевою владою нормується споживання тепла у гігакалоріях на квадратний метр площі протягом місяця. Середнє по РФ значення - 0,0342 Гкал/м2 на місяць.

Кімната

Як підрахувати потребу у теплі для окремої кімнати? Тут використовуються самі схеми розрахунків, що у будинку загалом, з єдиною поправкою. Якщо до кімнати примикає опалювальне приміщення без власних опалювальних приладів, воно входить до уваги.

Так, якщо до кімнати розміром 4*5*3 метра примикає коридор розміром 1,2*4*3 метра, теплова потужність опалювального приладу розраховується для об'єму 4*5*3+1,2*4*3=60+14, 4 = 74,4 м3.

Опалювальні прилади

Секційні радіатори

Загалом інформацію про тепловий потік на одну секцію завжди можна знайти на сайті виробника.

Якщо він невідомий, можна орієнтуватися на такі приблизні значення:

• Чавунна секція - 160 Вт.
• Біметалічна секція- 180 Вт.
• Алюмінієва секція – 200 Вт.

Як завжди, є низка тонкощів. При бічному підключенні радіатора з 10 і більше секціями розкид температур між ближніми до підводки та кінцевими секціями буде дуже значним.

Втім: ефект зведеться нанівець, якщо підведення підключити діагонально або знизу вниз.

Крім того, зазвичай виробники опалювальних приладів вказують потужність для цілком конкретної дельти температур між радіатором та повітрям, що дорівнює 70 градусам. Залежність теплового потоку від Dt лінійна: якщо батарея на 35 градусів гаряче повітря, теплова потужність батареї буде рівно вдвічі менша за заявлену.

Скажімо, при температурі повітря в кімнаті, що дорівнює +20С, та температурі теплоносія в +55С потужність алюмінієвої секції стандартного розмірудорівнюватиме 200/(70/35)=100 ватам. Для того, щоб забезпечити потужність 2 кВт, знадобиться 2000/100=20 секцій.

Реєстри

Особняком у списку опалювальних приладів стоять саморобні регістри.

На фото – опалювальний регістр.

Виробники зі зрозумілих причин не можуть вказати їхню теплову потужність; проте її неважко вирахувати своїми руками.

• Для першої секції регістру ( горизонтальної трубивідомих розмірів) потужність дорівнює добутку її зовнішнього діаметра та довжини в метрах, дельти температур між теплоносієм та повітрям у градусах та постійного коефіцієнта 36,5356.
• Для наступних секцій, що знаходяться у висхідному потоці теплого повітрявикористовується додатковий коефіцієнт 0,9.

Давайте розберемо черговий приклад - обчислимо значення теплового потоку для чотирирядного регістра з діаметром секції 159 мм, довжиною 4 метри і температурою 60 градусів у кімнаті з внутрішньою температурою+20С.

1. Дельта температур у разі дорівнює 60-20=40С.
2. Перекладаємо діаметр труби у метри. 159 мм = 0,159 м-коду.
3. Обчислюємо теплову потужність першої секції. Q = 0,159 * 4 * 40 * 36,5356 = 929,46 ват.
4. Для кожної наступної секції потужність дорівнюватиме 929,46 * 0,9 = 836,5 Вт.
5. Сумарна потужність складе 929,46 + (836,5 * 3) = 3500 (з заокругленням) ват.

Діаметр трубопроводу

Як визначити мінімальне значеннявнутрішнього діаметра труби розливу або підводки до опалювального приладу? Не станемо лізти в нетрі і скористаємось таблицею, що містить готові результати для різниці між подачею та обраткою в 20 градусів. Саме це значення притаманно автономних систем.

Максимальна швидкість потоку теплоносія не повинна перевищувати 1,5 м/с, щоб уникнути появи шумів; частіше орієнтуються на швидкість 1 м/с.

Внутрішній діаметр, мм	Теплова потужністьконтуру, Вт при швидкості потоку, м/с
	0,6	0,8	1
8	2450	3270	4090
10	3830	5110	6390
12	5520	7360	9200
15	8620	11500	14370
20	15330	20440	25550
25	23950	31935	39920
32	39240	52320	65400
40	61315	81750	102190
50	95800	127735	168670

Скажімо, для котла потужністю 20 кВт мінімальний внутрішній діаметррозливу при швидкості потоку в 0,8 м/с дорівнюватиме 20 мм.

Зверніть увагу: внутрішній діаметр близький до ДК ( умовному проходу). Пластикові та металопластикові трубизазвичай маркуються зовнішнім діаметром, який на 6-10 мм більше від внутрішнього. Так, поліпропіленова трубарозміром 26 мм. має внутрішній діаметр 20 мм.

Циркуляційний насос

Нам важливі два параметри насоса: його натиск та продуктивність. У приватному будинку за будь-якої розумної протяжності контуру цілком достатньо мінімального для найдешевших насосів напору в 2 метри (0,2 кгс/см2): саме це значення перепаду забезпечує циркуляцію системи опалення багатоквартирних будинків.

Необхідна продуктивність обчислюється формулою G=Q/(1,163*Dt).

У ній:

• G - продуктивність (м3/годину).
• Q — потужність контуру, на який встановлюється насос (КВт).
• Dt — перепад температур між прямим та зворотним трубопроводами в градусах (в автономній системі типово значення Dt=20С).

Для контуру теплове навантаження на який становить 20 кіловат, при стандартній дельті температур розрахункова продуктивність складе 20/(1,163*20)=0,86 м3/год.

Розширювальний бак

Один з параметрів, які потребують розрахунку для автономної системи- Об'єм розширювального бачка.

Точний розрахунок ґрунтується на досить довгому ряді параметрів:

• Температурі та типі теплоносія. p align="justify"> Коефіцієнт розширення залежить не тільки від ступеня нагріву батарей, але і від того, чим вони заповнені: водно-гліколеві суміші розширюються сильніше.
• Максимально робочий тиск у системі.
• Тиск зарядки бачка, що залежить, у свою чергу, від гідростатичного тиску контуру (висоти верхньої точкиконтуру над розширювальним баком).

Є, однак, один нюанс, що дозволяє спростити розрахунок. Якщо заниження обсягу бачка приведе до найкращому випадкудо постійного спрацювання запобіжного клапана, а гіршому — до руйнації контуру, його надмірний обсяг нічим не зашкодить.

Саме тому зазвичай береться бак із літражем, рівним 1/10 сумарної кількості теплоносія у системі.

Підказка: щоб дізнатися об'єм контуру, достатньо заповнити його водою та злити її у мірний посуд.

Висновок

Сподіваємося, що наведені схеми обчислень спростять життя читачеві і позбавлять його багатьох проблем. Як завжди, прикріплене до статті відео запропонує його увазі додаткову інформацію.

на початковому етапіоблаштування системи теплопостачання будь-якого з об'єктів нерухомості виконується проектування опалювальної конструкції та відповідні обчислення. Обов'язково слід розрахувати теплові навантаження, щоб дізнатися обсяги споживання палива і тепла, необхідні для обігріву будівлі. Ці дані потрібні для визначення сучасного опалювального обладнання.

Теплові навантаження систем теплопостачання

Поняття теплове навантаження визначає кількість теплоти, що віддають прилади обігріву, змонтовані у житловому будинку або на об'єкті іншого призначення. Перш ніж встановити обладнання, цей розрахунок виконують, щоб уникнути зайвих фінансових витрат та інших проблем, які можуть виникнути в процесі експлуатації опалювальної системи.

Знаючи основні робочі параметри конструкції теплопостачання, можна організувати ефективне функціонування обігрівальних приладів. Розрахунок сприяє реалізації завдань, що стоять перед опалювальною системою, та відповідність її елементів нормам та вимогам, прописаним у СНіПі.

Коли обчислюється теплове навантаження на опалення, навіть найменша помилка може призвести до великим проблемам, оскільки на підставі отриманих даних у місцевому відділенні ЖКГ затверджують ліміти та інші витратні параметри, що стануть підставою визначення вартості послуг.

Загальна величина теплового навантаження на сучасну опалювальну систему включає декілька основних параметрів:

• навантаження на конструкцію теплопостачання;
• навантаження на систему обігріву підлоги, якщо вона планується до встановлення у будинку;
• навантаження на систему природного та/або примусової вентиляції;
• навантаження на систему гарячого водопостачання;
• навантаження, пов'язане з різними технологічними потребами.

Характеристики об'єкта для розрахунку теплових навантажень

Правильно розрахункове теплове навантаження на опалення може бути визначене за умови, що в процесі обчислень буде враховано абсолютно всі, навіть найменші нюанси.

Перелік деталей та параметрів досить великий:

• призначення та тип об'єкта нерухомості. Для розрахунку важливо знати, яка будівля обігріватиметься - житловий або нежитловий будинок, квартира (прочитайте також: ). Від типу будівлі залежить норма навантаження, що визначається компаніями, що постачають тепло, а, відповідно, витрати на теплопостачання;
• архітектурні особливості . До уваги беруться габарити таких зовнішніх огорож, як стіни, покрівля, покриття для підлогита розміри віконних, дверних та балконних отворів. Важливими вважаються поверховість будівлі, а також наявність підвалів, горищ і властиві їм характеристики;
• норма температурного режимудля кожного приміщення у будинку. Мається на увазі температура для комфортного перебування людей у ​​житловій кімнаті або зоні адміністративної споруди (прочитайте:);
• особливості конструкції зовнішніх огорож, включаючи товщину і тип будматеріалів, наявність теплоізоляційного шару та продукція, що використовується для цього;
• призначення приміщень. Ця характеристика особливо важлива для виробничих будівель, у яких для кожного цеху чи ділянки необхідно створити певні умови щодо забезпечення температурного режиму;
• наявність спеціальних приміщень та їх особливості. Це стосується, наприклад, басейнів, оранжерей, лазень тощо;
• ступінь технічного обслуговування. Наявність/відсутність гарячого водопостачання, централізованого опалення, системи кондиціювання та іншого;
• кількість точок для забору підігрітого теплоносія. Чим їх більше, тим значніше теплове навантаження, яке надається на всю опалювальну конструкцію;
• кількість людей, які перебувають у будівлі або проживають у будинку. Від даного значеннябезпосередньо залежать вологість та температура, які враховуються у формулі обчислення теплового навантаження;
• інші особливості об'єкту. Якщо це промислова будівля, то ними можуть бути, кількість робочих днів протягом календарного року, кількість робітників за зміну. Для приватного будинку враховують, скільки проживає у ньому людей, скільки кімнат, санвузлів тощо.

Розрахунок навантажень тепла

Виконується розрахунок теплового навантаження будівлі щодо опалення на етапі, коли проектується об'єкт нерухомості будь-якого призначення. Це потрібно для того, щоб не допустити зайвих грошових витрат і правильно вибрати опалювальне обладнання.

При проведенні розрахунків враховують норми та стандарти, а також ГОСТи, ТКП, РНБ.

У ході визначення величини теплової потужності до уваги беруть низку факторів:

• ступінь тепловтрат зовнішніх огорож;
• потужність, необхідна для підігріву теплоносія;
• кількість теплової енергії, необхідне для нагрівання повітря для примусової припливної вентиляції;
• тепло, яке потрібне для підігріву води в лазні або басейні;
• можливе подальше розширення обігрівальної системи. Це може бути створення опалення в мансарді, на горищі, підвалі або в різних прибудовах і будівлях.

Розрахунок теплових навантажень будівлі з певним ступенем запасу необхідно, щоб не допустити надалі зайвих фінансових витрат.

Найбільш необхідність таких дій важлива при облаштуванні теплопостачання заміського котеджу. У такому об'єкті нерухомості монтаж додаткового обладнаннята інших елементів опалювальної конструкції обійдеться неймовірно дорого.

Особливості розрахунку теплових навантажень

Розрахункові величини температури та вологості повітря в приміщеннях та коефіцієнти теплопередачі можна дізнатися зі спеціальної літератури або з технічної документації, що додається виробниками до своєї продукції, у тому числі і до теплоагрегатів.

Стандартна методика розрахунку теплового навантаження будівлі для забезпечення ефективного обігріву включає послідовне визначення максимального потоку тепла від обігрівальних приладів (радіаторів опалення), максимальної витратитеплової енергії за годину (прочитайте: " "). Також потрібно знати загальна витрататеплової потужності протягом певного періоду часу, наприклад, за опалювальний сезон.

Розрахунок теплових навантажень, у якому враховується площа поверхні приладів, що у тепловому обміні, застосовують для різних об'єктів нерухомості. Такий варіант обчислень дозволяє максимально правильно розрахувати параметри системи, яка забезпечить ефективне обігрів, а також провести енергетичне обстеження будинків та будівель. Це ідеальний спосібвизначити параметри чергового теплопостачання промислового об'єкта, що передбачає зниження температури в неробочий годинник.

Методи обчислення теплових навантажень

На сьогоднішній день розрахунок теплових навантажень здійснюється за допомогою кількох основних способів, серед яких:

• обчислення тепловтрат з використанням укрупнених показників;
• визначення тепловіддачі встановленого у приміщенні опалювально-вентиляційного обладнання;
• обчислення значень з урахуванням різних елементівогороджувальних конструкцій, а також додаткових втрат, пов'язаних із нагріванням повітря.

Збільшений розрахунок теплового навантаження

Укрупнений розрахунок теплового навантаження будівлі використовується у тих випадках, коли інформації про проектований об'єкт недостатньо або необхідні дані не відповідають дійсним характеристикам.

Для таких обчислень опалення використовується нескладна формула:

Qmax от.=αхVхq0х(tв-tн.р.) х10-6, де:

• α – поправочний коефіцієнт, що враховує кліматичні особливості конкретного регіону, де будується будинок (застосовується у тому випадку, коли розрахункова температура відрізняється від 30 градусів морозу);
• q0 - питома характеристика теплопостачання, яку вибирають, виходячи з температури найхолоднішого тижня протягом року (так званої «п'ятиденки»);
• V – зовнішній обсяг будівництва.

Виходячи з наведених вище даних, виконують укрупнений розрахунок теплового навантаження.

Види теплових навантажень для розрахунків

При здійсненні розрахунків та виборі обладнання до уваги беруть різні теплові навантаження:

1. Сезонні навантаження, що мають наступні особливості:

   Їм притаманні зміни залежно від температури навколишнього повітря на вулиці;
   - наявність відмінностей у величині витрати теплової енергії відповідно до кліматичними особливостямирегіону місцезнаходження будинку;
   - Зміна навантаження на опалювальну систему залежно від часу доби. Оскільки зовнішні огородження мають теплостійкість, цей параметр вважається незначним;
   - Витрати тепла вентиляційної системи в залежності від часу доби.

2. Постійні теплові навантаження. У більшості об'єктів системи теплопостачання та гарячого водопостачання вони використовуються протягом року. Наприклад, у теплу пору року витрати теплової енергії порівняно з зимовим періодомзнижуються десь на 30-35%.
3. Сухе тепло. Є тепловим випромінюванням і конвекційним теплообміном за рахунок інших подібних пристроїв. Визначають цей параметр за допомогою температури сухого термометра. Він залежить від багатьох факторів, серед яких вікна та двері, системи вентиляції, різне обладнання, повітрообмін, що відбувається за рахунок наявності щілин у стінах та перекриттях. Також враховують кількість людей, які присутні у приміщенні.
4. Приховане тепло. Утворюється в результаті процесу випаровування та конденсації. Температура визначається з допомогою вологого термометра. У будь-якому за призначенням приміщенні на рівень вологості впливають:

   Чисельність людей, які одночасно перебувають у приміщенні;
   - Наявність технологічного або іншого обладнання;
   - Потіки повітряних мас, що проникають крізь щілини та тріщини, наявні в огороджувальних конструкціях будівлі.

Регулятори теплових навантажень

У комплект сучасних котлів промислового та побутового призначеннявходять РТН (регулятори теплових навантажень). Ці пристрої призначені для підтримки потужності теплоагрегату на певному рівні і не допускають стрибків і провалів під час їх роботи.

РТН дозволяють заощаджувати на оплаті за опалення, оскільки здебільшого існують певні ліміти та їх не можна перевищувати. Особливо це стосується промпідприємств. Справа в тому, що за перевищення ліміту теплових навантажень слід накладення штрафних санкцій.

Самостійно зробити проект і зробити розрахунки навантаження на системи, що забезпечують опалення, вентиляцію та кондиціювання в будівлі, досить складно, тому даний етапробіт, як правило, довіряють фахівцям. Щоправда, за бажання можна виконати обчислення самостійно.

Навантаження на ГВП та вентиляцію

Зазвичай розрахунок теплового навантаження на ГВП, опалення та вентиляцію здійснюють у комплексі. Вентиляція відноситься до сезонних навантажень і призначається для заміни вже відпрацьованих повітряних мас на чисте повітрята для нагрівання його до певної температури.

Тепловізіонна діагностика наочно показує, яким буде реальний перепад температур при проходженні конкретної кількості теплоти через один квадрат квадратної огороджувальних конструкцій. Також термографування допомагає визначити

Завдяки теплотехнічним обстеженням отримують найдостовірніші дані щодо теплових навантажень та втрат тепла для конкретної будівлі протягом певного часового періоду. Практичні заходи дозволяють наочно продемонструвати те, що теоретичні розрахунки не можуть показати проблемні місця майбутньої споруди.

З усього вищевикладеного можна зробити висновок, що розрахунки теплових навантажень на ГВП, опалення та вентиляцію, аналогічно гідравлічному розрахункусистеми опалення, дуже важливі і їх обов'язково слід виконати до початку облаштування системи теплопостачання власному будинкучи об'єкті іншого призначення. Коли підхід до роботи виконано грамотно, безвідмовне функціонування опалювальної конструкції буде забезпечене, причому без зайвих витрат.

Відео приклад розрахунку теплового навантаження на систему опалення будівлі: