Тепловой расчет системы отопления: формулы, справочные данные и конкретный пример
Тепловой расчёт системы отопления большинству представляется легким и не требующим особого внимания занятием. Огромное количество людей считают, что те же радиаторы нужно выбирать исходя из только площади помещения: 100 Вт на 1 м.кв. Всё просто. Но это и есть самое большое заблуждение. Нельзя ограничиваться такой формулой. Значение имеет толщина стен, их высота, материал и многое другое. Конечно, нужно выделить час-другой, чтобы получить нужные цифры, но это по силам каждому желающему.
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.
Формулы для расчётов и справочные данные
Расчет тепловой нагрузки на отопление предполагает определение тепловых потерь(Тп) и мощности котла (Мк). Последняя рассчитывается по формуле:
Мк=1,2* Тп, где:
- Мк – тепловая производительность системы отопления, кВт;
- Тп – тепловые потери дома;
- 1,2 – коэффициент запаса (составляет 20%).
Двадцатипроцентный коэффициент запаса позволяет учесть возможное падение давления в газопроводе в холодное время года и непредвиденные потери тепла (например, разбитое окно, некачественная теплоизоляция входных дверей или небывалые морозы). Он позволяет застраховаться от ряда неприятностей, а также даёт возможность широкого регулирования режима температур.
Как видно из этой формулы мощность котла напрямую зависит от теплопотерь. Они распределяются по дому не равномерно: на наружные стены приходится порядка 40% от общей величины, на окна – 20%, пол отдаёт 10%, крыша 10%. Оставшиеся 20% улетучиваются через двери, вентиляцию.
Плохо утеплённые стены и пол, холодные чердак, обычное остекление на окнах — всё это приводит к большим потерям тепла, а, следовательно, к увеличению нагрузки на систему отопления. При строительстве дома важно уделить внимание всем элементам, ведь даже непродуманная вентиляция в доме будет выпускать тепло на улицу
Материалы, из которых построен дом, оказывают самое непосредственное влияние на количество потерянного тепла. Поэтому при расчётах нужно проанализировать, из чего состоят и стены, и пол, и всё остальное.
В расчётах, чтобы учесть влияние каждого из этих факторов, используются соответствующие коэффициенты:
- К1 – тип окон;
- К2 – изоляция стен;
- К3 – соотношение площади пола и окон;
- К4 – минимальная температура на улице;
- К5 – количество наружных стен дома;
- К6 – этажность;
- К7 – высота помещения.
Для окон коэффициент потерь тепла составляет:
- обычное остекление – 1,27;
- двухкамерный стеклопакет – 1;
- трёхкамерный стеклопакет – 0,85.
Естественно, последний вариант сохранит тепло в доме намного лучше, чем два предыдущие.
Правильно выполненная изоляция стен является залогом не только долгой жизни дома, но и комфортной температуры в комнатах. В зависимости от материала меняется и величина коэффициента:
- бетонные панели, блоки – 1,25-1,5;
- брёвна, брус – 1,25;
- кирпич (1,5 кирпича) – 1,5;
- кирпич (2,5 кирпича) – 1,1;
- пенобетон с повышенной теплоизоляцией – 1.
Чем больше площадь окон относительно пола, тем больше тепла теряет дом:
| Соотношение площади окон к площади пола | Значение коэффициента |
|---|---|
| 10% | 0,8 |
| 10-19% | 0,9 |
| 20% | 1,0 |
| 21-29% | 1,1 |
| 30% | 1,2 |
| 31-39% | 1,3 |
| 40% | 1,4 |
| 50% | 1,5 |
Температура за окном тоже вносит свои коррективы. При низких показателях теплопотери возрастают:
- До -10С – 0,7;
- -10С – 0,8;
- -15C — 0,90;
- -20C — 1,00;
- -25C — 1,10;
- -30C — 1,20;
- -35C — 1,30.
Теплопотери находятся в зависимости и от того, сколько внешних стен у дома:
- четыре стены – 1,33;%
- три стены – 1,22;
- две стены – 1,2;
- одна стена – 1.
Хорошо, если к нему пристроен гараж, баня или что-то ещё. А вот если его со всех сторон обдувают ветра, то придётся покупать котёл помощнее.
Количество этажей или тип помещения, которые находится над комнатой определяют коэффициент К6 следующим образом: если над дом имеет два и более этажей, то для расчётов берём значение 0,82, а вот если чердак, то для теплого – 0,91 и 1 для холодного.
Что касается высоты стен, то значения будут такими:
- 4,5 м – 1,2;
- 4,0 м – 1,15;
- 3,5 м – 1,1;
- 3,0 м – 1,05;
- 2,5 м – 1.
Помимо перечисленных коэффициентов также учитываются площадь помещения (Пл) и удельная величина теплопотерь (УДтп).
Итоговая формула для расчёта коэффициента тепловых потерь:
Тп = УДтп * Пл * К1 * К2 * К3 * К4 * К5 * К6 * К7.
Коэффициент УДтп равен 100 Ватт/м2.
Разбор расчетов на конкретном примере
Дом, для которого будем определять нагрузку на систему отопления, имеет двойные стеклопакеты (К1 =1), пенобетонные стены с повышенной теплоизоляцией (К2= 1), три из которых выходят наружу (К5=1,22). Площадь окон составляет 23% от площади пола (К3=1,1), на улице около 15С мороза (К4=0,9). Чердак дома холодный (К6=1), высота помещений 3 метра (К7=1,05). Общая площадь составляет 135м2.
Исходные данные известны, значит дальше всё как в школе: подставляет в формулу цифры и получаем ответ:
Пт = 135*100*1*1*1,1*0,9*1,22*1*1,05=17120,565 (Ватт) или Пт=17,1206 кВт
Теперь можно рассчитать мощность отопительной системы:
Мк=1,2*17,1206=20,54472 (кВт).
Расчёт нагрузки и теплопотерь можно выполнить самостоятельно и достаточно быстро. Нужно всего потратить пару часов на приведение в порядок исходных данных, а потом просто подставить значения в формулы. Цифры, которые вы в результате получите помогут определиться с выбором котла и радиаторов.
