3. РАСЧЕТ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ 3.1. Выбор типа и расчет нагревательных приборов

Проектирование и тепловой расчет системы отопления – обязательный этап при обустройстве обогрева дома. Основная задача вычислительных мероприятий – определение оптимальных параметров котла и системы радиаторов.

Согласитесь, на первый взгляд может показаться, что проведение теплотехнического расчета под силу только инженеру. Однако не все так сложно. Зная алгоритм действий, получится самостоятельно выполнить необходимые вычисления.

В статье подробно изложен порядок расчета и приведены все нужные формулы. Для лучшего понимания, мы подготовили пример теплового вычисления для частного дома.

Нормы температурных режимов помещений

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

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

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

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

А вот комнатная температура воздуха в зимний период обеспечивается системой отопления. Поэтому нам интересны диапазоны температур и их допуски отклонений для зимнего сезона.

В большинстве нормативных документов оговариваются следующие диапазоны температур, которые позволяют человеку комфортно находиться в комнате.

Для нежилых помещений офисного типа площадью до 100 м2:

• 22-24°С – оптимальная температура воздуха;
• 1°С – допустимое колебание.

Для помещений офисного типа площадью более 100 м2 температура составляет 21-23°С. Для нежилых помещений промышленного типа диапазоны температур сильно отличаются в зависимости от предназначения помещения и установленных норм охраны труда.

Что же касаемо жилых помещений: квартир, частных домов, усадеб и т. д. существуют определённые диапазоны температуры, которые могут корректироваться в зависимости от пожеланий жильцов.

И всё же для конкретных помещений квартиры и дома имеем:

• 20-22°С – жилая, в том числе детская, комната, допуск ±2°С –
• 19-21°С – кухня, туалет, допуск ±2°С;
• 24-26°С – ванная, душевая, бассейн, допуск ±1°С;
• 16-18°С – коридоры, прихожие, лестничные клетки, кладовые, допуск +3°С

Важно отметить, что есть ещё несколько основных параметров, которые влияют на температуру в помещении и на которые нужно ориентироваться при расчёте системы отопления: влажность (40-60%), концентрация кислорода и углекислого газа в воздухе (250:1), скорость перемещения воздушных масс (0.13-0.25 м/с) и т. п.

Расчёт отопительных приборов

1. Тип отопительного прибора – радиатор чугунный секционный МС-140-АО;

Номинальный условный тепловой поток одного элемента прибора Qн.у. = 178 Вт;

Длина одного элемента прибора l

= 96 мм.

Ст14

2) Массовый расход воды:

где ср – удельная теплоёмкость воды (=4,19 кДж/кг·°С);

tг и to – температуры воды на входе в стояк и на выходе из него;

v1 – коэффициент учёта увеличения теплового потока устанавливаемых отопительных приборов в результате округления расчётной величины в большую сторону;

v2 – коэффициент учёта дополнительных потерь теплоты отопительных приборов у наружных ограждений.

1. Средняя температура воды в каждом приборе стояка:

tср=0,5*

3) Разность средней температуры воды в приборе и температуры воздуха в помещении:

?tср = tср – tint

?tср =87,5 – 23=64,5°С

4) Требуемый номинальный тепловой поток

где

к – комплексный коэффициент приведения Qн.пр. к расчётным условиям

где n, p и с – величины, соответствующие определённому виду отопительных приборов

b – коэффициент учёта атмосферного давления в данной местности

ps – коэффициент учёта направления движения теплоносителя в приборе

Для однотрубной системы водяного отопления массовый расход воды, проходящий через рассчитываемый прибор Gпр, кг/ч

5)Минимально необходимое число секций отопительного прибора:

?4

– поправочный коэффициент, учитывающий способ установки прибора, при открытой установке прибора ?4 = 1,0; ?3 – поправочный коэффициент, учитывающий число секций в приборе, принимаемый при ориентировочном значении

Расчёт теплопотерь в доме

Согласно второму началу термодинамики (школьная физика) не существует самопроизвольной передачи энергии от менее нагретых к более нагретым мини- или макрообъектам. Частным случаем этого закона является “стремление” создания температурного равновесия между двумя термодинамическими системами.

Например, первая система – окружающая среда с температурой -20°С, вторая система – здание с внутренней температурой +20°С. Согласно приведённого закона эти две системы будут стремиться уравновеситься посредством обмена энергии. Это будет происходить с помощью тепловых потерь от второй системы и охлаждения в первой.

Под теплопотерями подразумевают непроизвольный выход тепла (энергии) от некоторого объекта (дома, квартиры). Для обычной квартиры этот процесс не так “заметен” в сравнении с частным домом, поскольку квартира находиться внутри здания и “соседствует” с другими квартирами.

В частном доме через внешние стены, пол, крышу, окна и двери в той или иной степени “уходит” тепло.

Зная величину теплопотерь для самых неблагоприятных погодных условий и характеристику этих условий, можно с высокой точностью вычислить мощность системы отопления.

Итак, объём утечек тепла от здания вычисляется по следующей формуле:

Q=Qпол+Qстена+Qокно+Qкрыша+Qдверь+…+Qi, где

Qi – объём теплопотерь от однородного вида оболочки здания.

Каждая составляющая формулы рассчитывается по формуле:

Q=S*?T/R, где

• Q – тепловые утечки, В;
• S – площадь конкретного типа конструкции, кв. м;
• ?T – разница температур воздуха окружающей среды и внутри помещения, °C;
• R – тепловое сопротивление определённого типа конструкции, м2*°C/Вт.

Саму величину теплового сопротивления для реально существующих материалов рекомендуется брать из вспомогательных таблиц.

Кроме того, тепловое сопротивление можно получить с помощью следующего соотношения:

R=d/k, где

• R – тепловое сопротивление, (м2*К)/Вт;
• k – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м2*К);
• d – толщина этого материала, м.

В старых домах с отсыревшей кровельной конструкцией утечки тепла происходят через верхнюю часть постройки, а именно через крышу и чердак. Проведение мероприятий по утеплению потолка или теплоизоляции мансардной крыши решают эту проблему.

В доме существуют ещё несколько видов тепловых потерь через щели в конструкциях, систему вентиляции, кухонную вытяжку, открывания окон и дверей. Но учитывать их объём не имеет смысла, поскольку они составляют не более 5% от общего числа основных утечек тепла.

Формула расчета

Нормативы расхода тепловой энергии
Тепловые нагрузки рассчитываются с учетом мощности отопительного агрегата и тепловых потерь здания. Поэтому, чтобы определить мощность проектируемого котла, необходимо теплопотери здания умножить на повышающий коэффициент 1,2. Это своеобразный запас, равный 20%.

Для чего необходим такой коэффициент? С его помощью можно:

• Прогнозировать падение давления газа в магистрали. Ведь зимой потребителей прибавляется, и каждый старается взять топлива больше, чем остальные.
• Варьировать температурный режим внутри помещений дома.

Добавим, что тепловые потери не могут распределяться по всей конструкции здания равномерно. Разность показателей может быть достаточно большой. Вот некоторые примеры:

• Через наружные стены покидает здание до 40% тепла.
• Через полы — до 10%.
• То же самое относится и к крыше.
• Через вентиляционную систему — до 20%.
• Через двери и окна — 10%.

Материалы

Итак, с конструкцией здания разобрались и сделали одно очень важное заключение, что от архитектуры самого дома и места его расположения зависят потери тепла, которые необходимо компенсировать. Но многое также определяется и материалами стен, крыши и пола, а также наличием или отсутствием теплоизоляции

Это немаловажный фактор.

К примеру, определим коэффициенты, снижающие теплопотери, зависящие от оконных конструкций:

• Обычные деревянные окна с обычными стеклами. Для расчета тепловой энергии в данном случае используется коэффициент, равный 1,27. То есть через такой вид остекления происходит утечка тепловой энергии, равной 27% от общего показателя.
• Если установлены пластиковые окна с двухкамерными стеклопакетами, то используется коэффициент 1,0.
• Если установлены пластиковые окна из шестикамернного профиля и с трехкамерным стеклопакетом, то берется коэффициент 0,85.

Идем дальше, разбираясь с окнами. Существует определенная связь площади помещения и площади оконного остекления. Чем больше вторая позиция, тем выше тепловые потери здания. И здесь есть определенное соотношение:

• Если площадь окон по отношению к площади пола имеет всего лишь 10%-ный показатель, то для расчета тепловой мощности системы отопления используется коэффициент 0,8.
• Если соотношение располагается в диапазоне 10-19%, то применяется коэффициент 0,9.
• При 20% — 1,0.
• При 30% —2.
• При 40% — 1,4.
• При 50% — 1,5.

И это только окна. А есть еще влияние материалов, которые использовались в строительстве дома, на тепловые нагрузки. Расположим их в таблице, где стеновые материалы будут располагаться с уменьшением тепловых потерь, а значит, их коэффициент будет также снижаться:

Как видите, разница от используемых материалов существенная. Поэтому еще на стадии проектирования дома необходимо точно определиться с тем, из какого материала он будет возводиться. Конечно, многие застройщики строят дом на основе бюджета, выделенного на строительство. Но при таких раскладках стоит пересмотреть его. Специалисты уверяют, что лучше вложиться первоначально, чтобы впоследствии пожинать плоды экономии от эксплуатации дома. Тем более что система отопления зимой составляет одну из главных статей расхода.

Размеры комнат и этажность здания

Схема системы отопления
Итак, продолжаем разбираться в коэффициентах, влияющих на формулу расчета тепла. Как влияют размеры помещения на тепловые нагрузки?

• Если высота потолков в вашем доме не превышает 2,5 метра, то в расчете учитывается коэффициент 1,0.
• При высоте 3 м уже берется 1,05. Незначительная разница, но она существенно влияет на тепловые потери, если общая площадь дома достаточно велика.
• При 3,5 м — 1,1.
• При 4,5 м —2.

А вот такой показатель, как этажность постройки, влияет на теплопотери помещения по-разному. Здесь необходимо учитывать не только количество этажей, но и место помещения, то есть, на каком этаже оно расположено. К примеру, если это комната на первом этаже, а сам дом имеет три-четыре этажа, то для расчета используется коэффициент 0,82.

Как видите, чтобы точно подсчитать тепловые потери здания, необходимо определиться с различными факторами. И их все обязательно надо учитывать. Кстати, нами были рассмотрены не все факторы, снижающие или повышающие тепловые потери. Но сама формула расчета будет в основном зависеть от площади отапливаемого дома и от показателя, который называется удельным значением тепловых потерь. Кстати, в данной формуле оно стандартное и равно 100 Вт/м?. Все остальные составляющие формулы — коэффициенты.

Определение мощности котла

Для поддержки разницы температур между окружающей средой и температурой внутри дома необходима автономная система отопления, которая поддерживает нужную температуру в каждой комнате частного дома.

Базисом системы отопления выступают разные виды котлов: жидко- или твердотопливные, электрические или газовые.

Котел – это центральный узел системы отопления, который генерирует тепло. Основной характеристикой котла есть его мощность, а именно скорость преобразования количество теплоты за единицу времени.

Произведя расчеты тепловой нагрузки на отопление получим требуемую номинальную мощность котла.

Для обычной многокомнатной квартиры мощность котла вычисляется через площадь и удельную мощность:

Ркотла=(Sпомещения*Рудельная)/10, где

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

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

Существует иное соотношение, которое учитывает этот параметр:

Ркотла=(Qпотерь*S)/100, где

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

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

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

Ркотла=(Qпотерь*S*К)/100, где

К – будет равен 1.25, то есть расчётная мощность котла будет увеличена на 25%.

Таким образом, мощность котла предоставляет возможность поддерживать нормативную температуру воздуха в комнатах здания, а также иметь начальный и дополнительный объём горячей воды в доме.

Методика расчета

Чтобы осуществить расчет теплоэнергии на отопление, необходимо взять показатели теплопотребности отдельного помещения. При этом из данных следует вычесть теплоотдачу теплопровода, который расположен в данном помещении.

Площадь поверхности, отдающей тепло, будет зависеть от нескольких факторов – прежде всего, от типа используемого прибора, от принципа соединения его с трубами и от того, как именно он располагается в помещении. При этом следует отметить, что все эти параметры влияют также на плотность потока тепла, исходящего от прибора.

Расчет отопительных приборов системы отопления – теплоотдачу отопительного прибора Q можно определить по следующей формуле:

Qпр = qпр*Ap.

Однако воспользоваться ею можно только в том случае, если известен показатель поверхностной плотности теплового прибора qпр (Вт/м2).

Отсюда же можно вычислить и расчетную площадь Ар. При этом важно понимать, что расчетная площадь любого отопительного прибора не зависит от типа теплоносителя.

Ар= Qnp/qnp,

в которой Qnp – уровень требуемой для определенного помещения теплоотдачи прибора.

Тепловой расчет отопления учитывает, что для определения теплоотдачи прибора для определенного помещения используется формула:

Qпp = Qп — µтр*Qтр

при этом показатель Qп – это теплопотребность комнаты, Qтр – суммарная теплоотдача всех элементов отопительной системы, расположенной в комнате. Расчет тепловой нагрузки на отопление подразумевает, что сюда относится не только радиатор, но и трубы, которые к нему подведены, и транзитный теплопровод (если есть). В данной формуле µтр – коэффициент поправки, который предусматривает частичную теплоотдачу системы, рассчитанную на поддержание постоянной температуры в помещении. При этом размер поправки может колебаться в зависимости от того, как именно прокладывались трубы отопительной системы в помещении. В частности – при открытом методе – 0,9; в борозде стены – 0,5; вмурованные в бетонную стену – 1,8.

Расчет необходимой мощности отопления, то есть – суммарная теплоотдача (Qтр — Вт) всех элементов отопительной системы определяется при помощи следующей формулы:

Qтр = µkтр*µ*dн*l*(tг — tв)

В ней kтр – показатель коэффициента теплоотдачи определенного отрезка трубопровода, расположенного в помещении, dн — наружный диаметр трубы, l – длинна отрезка. Показатели tг и tв показывают температуру теплоносителя и воздуха в помещении.

Формула Qтр = qв*lв + qг*lг используется для определения уровня теплоотдачи теплопровода, присутствующего в помещении. Для определения показателей следует обратиться к специальной справочной литературе. В ней можно найти определение тепловой мощности системы отопления – определение теплоотдачи вертикально (qв) и горизонтально (qг) проложенного в помещении теплопровода. Найденные данным показывают теплоотдачу 1м трубы.

Перед тем, как рассчитать гкал на отопление, на протяжении многих лет вычисления, производимые по формуле Ap = Qnp/qnp и измерения теплоотдающих поверхностей отопительной системы, проводились с использованием условной единицы – эквивалентных квадратных метрах. При этом экм был условно равен поверхности прибора отопления с теплоотдачей 435 ккал/ч (506 Вт). Расчет гкал на отопление предполагает, что при этом разность температур теплоносителя и воздуха (tг — tв) в помещении составляла 64,5°С, а относительный расход воды в системе равнялся показателю Gотн = l,0.

Расчет тепловых нагрузок на отопление подразумевает, что при этом гладкотрубные и панельные отопительные приборы, которые имели большую теплоотдачу, чем эталонные радиаторы времен СССР, имели площадь экм, которая значительно отличалась от показателя их физической площади. Соответственно, площадь экм менее эффективных отопительных приборов была значительно ниже, чем их площадь физическая.

Впрочем, такой двойственный замер площади приборов отопления в 1984 году было упрощено, и экм отменили. Таким образом, с того момента площадь отопительного прибора измерялась только в м2.

После того, как будет просчитана необходимая для помещения площадь отопительного прибора и расчет тепловой мощности системы отопления, можно приступать к подбору необходимого радиатора по каталогу отопительных элементов.

При этом получается, что чаще всего площадь приобретаемого элемента получается несколько больше той, которая была получена путем вычислений. Это довольно легко объяснить – ведь подобная поправка учитывается заранее посредством введения в формулы повышающего коэффициента µ1.

Сегодня весьма распространены секционные радиаторы. Их длина напрямую зависит от количества используемых секций. Для того чтобы произвести расчет количества тепла на отопление – то есть, высчитать оптимальное количество секций для определенного помещения, используется формула:

N = (Ap/a1)( µ 4/ µ 3)

В ней а1 – это площадь одной секции радиатора, выбранного для установки в помещении. Измеряется в м2. µ 4 –коэффициент поправки который вносится на способ установки отопительного радиатора. µ 3 – коэффициент поправки, который указывает реальное количество секций в радиаторе (µ3 — 1,0 при условии, что Ар = 2,0 м2). Для стандартных радиаторов типа М-140 данный параметр определяется по формуле:

µ 3 =0,97+0,06/Ар

При тепловых испытаниях используются стандартные радиаторы, состоящие в среднем, из 7-8 секций. То есть, определенный нами расчет расхода тепла на отопление – то есть, коэффициент теплопередачи, является реальным только для радиаторов именно такого размера.

Следует отметить, что при применении радиаторов с меньшим количеством секций наблюдается незначительное увеличение уровня теплоотдачи.

Это связано с тем, что в крайних секциях тепловой поток несколько более активен. Кроме того, открытые торцы радиатора способствуют большей теплоотдаче в воздух помещения. В случае если количество секций больше – наблюдается ослабление тока в крайних секциях. Соответственно, для достижения необходимого уровня теплоотдачи наиболее рациональным является незначительное увеличение длины радиатора за счет добавления секций, что не повлияет на мощность системы отопления.

Для тех радиаторов, площадь одной секции в которых составляет 0,25 м2, существует формула для определения коэффициента µ3:

µ3 = 0,92 + 0,16 /Ар

Но следует учитывать, что крайне редко при использовании данной формулы получается целое число секций. Чаще всего искомое количество оказывается дробным. Расчет нагревательных приборов системы отопления предполагает, что для получения более точного результата допустимо незначительное (не более чем на 5%) снижение коэффициента Ар. Такое действие приводит к ограничению уровня отклонения температурного показателя в помещении. Когда произведен расчет тепла на отопление помещения, после получения результата устанавливается радиатор с максимально близким к полученному значению количеством секций.

Расчет мощности отопления по площади предполагает, что определенные условия на установку радиаторов накладывает и архитектура дома.

В частности, если имеется внешняя ниша под окном, то длина радиатора должна быть менее длины ниши – не менее чем на 0,4 м. Такое условие действительно лишь при прямой подводке трубы к радиатору. В случае если применена подводка с уткой, разница длины ниши и радиатора должна составлять минимум 0,6 м. При этом лишние секции следует выделить как отдельный радиатор.

Для отдельных моделей радиаторов формула расчета тепла на отопление – то есть, определения длины, не применяется, поскольку данный параметр заранее определен производителем. Это в полной мере относится к радиаторам типа РСВ или РСГ. Однако нередки случаи, когда для увеличения площади прибора отопления данного типа используется просто параллельная установка двух панелей рядом.

Если панельный радиатор определен как единственный допустимый для данного помещения, то для определения количества необходимых радиаторов используется:

N = Ap / a1.

При этом площадь радиатора – известный параметр. В случае если будет установлено два параллельных блока радиаторов, показатель Ар увеличивают, определяя сниженный коэффициент теплопередачи.

В случае использования конвекторов с кожухом расчет мощности отопления учитывает, что их длина также определяется исключительно существующим модельным рядом. В частности, напольный конвектор «Ритм» представлен в двух моделях с длиной кожуха 1 м и 1,5 м. Настенные конвекторы также могут незначительно отличатся друг от друга.

В случае применения конвектора без кожуха существует формула, помогающая определить количество элементов прибора, после чего можно реализовать расчет мощности системы отопления:

N = Ap / (n*a1)

Здесь n – количество рядов и ярусов элементов, которые и составляют площадь конвектора. При этом a1 – площадь одной трубы или элемента. При этом при определении расчетной площади конвектора необходимо учитывать не только количество его элементов, но и метод их соединения.

В случае применения в отопительной системе гладкотрубного прибора продолжительность его греющей трубы вычисляется следующим образом:

l = Ар*µ4 / (n*a1)

µ4 — это коэффициент поправки, который вносится при наличии декоративного укрытия трубы; n – количество рядов или ярусов греющих труб; а1 – параметр, характеризующий площадь одного метра горизонтальной трубы при определенном заранее диаметре.

Для получения более точного (а не дробного числа), допускается незначительное (не более чем на 0,1 м2или же 5%) снижение показателя А.

Особенности подбора радиаторов

Стандартными компонентами обеспечения тепла в помещении являются радиаторы, панели, системы “тёплый” пол, конвекторы и т. д. Самыми распространёнными деталями отопительной системы есть радиаторы.

Тепловой радиатор – это специальная полая конструкция модульного типа из сплава с высокой теплоотдачей. Он изготавливается из стали, алюминия, чугуна, керамика и других сплавов. Принцип действия радиатора отопления сводится к излучению энергии от теплоносителя в пространство помещения через “лепестки”.

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

Варианты вычислений:

1. По площади. N=(S*100)/C, где N – количество секций, S – площадь помещения (м2), C – теплоотдача одной секции радиатора (Вт, берётся из тех паспорта или сертификата на изделие), 100 Вт – количество теплового потока, которое необходимо для нагрева 1 м2 (эмпирическая величина). Возникает вопрос: а каким образом учесть высоту потолка комнаты?
2. По объёму. N=(S*H*41)/C, где N, S, C – аналогично. Н – высота помещения, 41 Вт – количество теплового потока, которое необходимо для нагрева 1 м3 (эмпирическая величина).
3. По коэффициентам. N=(100*S*к1*к2*к3*к4*к5*к6*к7)/C, где N, S, C и 100 – аналогично. к1 – учёт количества камер в стеклопакете окна комнаты, к2 – теплоизоляция стен, к3 – соотношение площади окон к площади помещения, к4 – средняя минусовая температура в наиболее холодную неделю зимы, к5 – количество наружных стен комнаты (которые “выходят” на улицу), к6 – тип помещения сверху, к7 – высота потолка.

Это максимально точный вариант расчёта количества секций. Естественно, что округление дробных результатов вычислений производится всегда к следующему целому числу.

Гидравлический расчёт водоснабжения

Безусловно, “картина” расчета тепла на отопление не может быть полноценной без вычисления таких характеристик, как объём и скорость теплоносителя. В большинстве случаев теплоносителем выступает обычная вода в жидком или газообразном агрегатном состоянии.

Расчет объема воды, подогреваемой двухконтурным котлом для обеспечения жильцов горячей водой и нагрева теплоносителя, производится путем суммирования внутреннего объема отопительного контура и реальных потребностей пользователей в нагретой воде.

Объём горячей воды в отопительной системе рассчитывается по формуле:

W=k*P, где

• W – объём носителя тепла;
• P – мощность котла отопления;
• k – коэффициент мощности (количество литров на единицу мощности, равен 13.5, диапазон – 10-15 л).

В итоге конечная формула выглядит так:

W = 13.5*P

Скорость теплоносителя – заключительная динамическая оценка системы отопления, которая характеризует скорость циркуляции жидкости в системе.

Эта величина помогает оценить тип и диаметр трубопровода:

V=(0.86*P*m)/?T, где

• P – мощность котла;
• m – КПД котла;
• ?T – разница температур между подаваемой водой и водой обратном контуре.

Используя вышеизложенные способы гидравлического расчёта, удастся получить реальные параметры, которые являются “фундаментом” будущей системы отопления.

Пример теплового расчёта

В качестве примера теплового расчёта в наличии есть обычный 1-этажный дом с четырьмя жилыми комнатами, кухня, санузел, “зимний сад” и подсобные помещения.

Обозначим исходные параметры дома, необходимые для проведения расчетов.

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.

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*m)/?T=(0.86*21000*0.9)/20=812.7 л.

В результате полный оборот всего объёма теплоносителя в системе будет эквивалентен 2.87 раза в один час.

Подборка статей по тепловому расчету поможет определиться с точными параметрами элементов отопительной системы:

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

Расчет тепловой мощности

Мы рассмотрим несколько способов расчета, учитывающих разное количество переменных.

По площади

Расчет по площади основан на санитарных нормах и правилах, в которых русским по белому сказано: один киловатт тепловой мощности должен приходиться на 10 м2 площади помещения (100 ватт на м2).

Уточнение: при расчете применяется коэффициент, зависящий от региона страны. Для южных районов он равен 0,7 — 0,9, для Дальнего Востока — 1,6, для Якутии и Чукотки — 2,0.

Чем ниже температура на улице, тем больше потери тепла.

Понятно, что метод дает весьма значительную погрешность:

• Панорамное остекление в одну нитку явно даст большие теплопотери по сравнению со сплошной стеной.
• Расположение квартиры внутри дома не учитывается, хотя понятно, что если рядом теплые стены соседних квартир — при одинаковом количестве радиаторов будет куда теплее, чем в угловой комнате, имеющей общую стену с улицей.
• Наконец, главное: расчет верен для стандартной высоты потолков в доме советской постройки, равной 2,5 — 2,7 метра. Однако еще в начале 20-го века строились дома с высотой потолков в 4 — 4,5 метра, да и сталинки с трехметровыми потолками тоже потребуют уточненного расчета.

Давайте все-таки применим метод для расчета количества чугунных секций радиаторов отопления в комнате размером 3х4 метра, находящейся в Краснодарском крае.

Площадь равна 3х4=12 м2.

Необходимая тепловая мощность отопления — 12м2 х100Вт х0,7 районного коэффициента = 840 ватт.

При мощности одной секции в 180 ватт нам потребуется 840/180=4,66 секции. Число мы, понятно, округлим в большую сторону — до пяти.

Совет: в условиях Краснодарского края дельта температур между комнатой и батареей в 70С нереальна. Лучше устанавливать радиаторы как минимум с 30-процентным запасом.

Запас по тепловой мощности никогда не помешает. При необходимости можно просто прикрыть вентиля перед радиатором.

Простой расчет по объему

Не наш выбор.

Расчет по общему объему воздуха в помещении явно будет более точным уже потому, что учитывает разброс высоты потолков. Он тоже весьма прост: на 1 м3 объема необходимо 40 ватт мощности отопительной системы.

Давайте посчитаем необходимую мощность для нашей комнатки под Краснодаром с небольшим уточнением: она находится в сталинке 1960 года постройки с высотой потолка 3,1 метра.

Объем помещения равен 3х4х3,1=37,2 кубометра.

Соответственно радиаторы должны иметь мощность 37,2х40=1488 ватта. Учтем районный коэффициент 0,7: 1488х0,7=1041 ватт, или шесть секций чугунного лютого ужаса под окном. Почему ужаса? Внешний вид и постоянные течи между секциями через несколько лет эксплуатации восторга не вызывают.

Если же вспомнить, что цена чугунной секции выше, чем у алюминиевого или биметаллического импортного радиатора отопления — идея покупки такого отопительного прибора и впрямь начинает вызывать легкую панику.

Уточненный расчет по объему

Более точный расчет систем отопления выполняется с учетом большего числа переменных:

• Количества дверей и окон. Усредненные потери тепла через окно стандартного размера — 100 ватт, через дверь — 200.
• Расположение комнаты в торце или углу дома заставит нас использовать коэффициент 1,1 — 1,3 в зависимости от материала и толщины стен здания.
• У частных домов используется коэффициент 1,5, поскольку куда выше потери тепла через пол и крышу. Сверху и снизу ведь не теплые квартиры, а улица…

Базовое значение — те же 40 ватт на кубометр и те же региональные коэффициенты, что и при расчете по площади комнаты.

Давайте выполним расчет тепловой мощности радиаторов отопления для комнаты с теми же габаритами, что и в предыдущем примере, но мысленно перенесем ее в угол частного дома в Оймяконе (средняя температура января -54С, минимум за время наблюдений — 82). Ситуация усугубляется дверью на улицу и окошком, из которого видны жизнерадостные оленеводы.

Базовую мощность с учетом только объема помещения мы уже выполнили: 1488 ватт.

Окно и дверь прибавят 300 ватт. 1488+300=1788.

Частный дом. Холодный пол и утечка тепла через крышу. 1788х1,5=2682.

Угол дома заставит нас применить коэффициент 1,3. 2682х1,3=3486,6 ватта.

К слову, в угловых комнатах отопительные приборы стоит монтировать на обе внешние стены.

Наконец, теплый и ласковый климат Оймяконского улуса Якутии приводит нас к мысли о том, что полученный результат можно умножить на региональный коэффициент 2,0. 6973,2 ватта требуется для обогрева маленькой комнатушки!

Расчет количества радиаторов отопления нам уже знаком. Общее количество чугунных или алюминиевых секций составит 6973,2/180=39 секций с округлением. При длине секции 93 миллиметра баян под окном будет иметь длину 3,6 метра, то есть едва поместится вдоль более длинной из стенок…

«>

«- Десять секций? Хорошее начало!» — такой фразой житель Якутии прокомментирует это фото.