Грамотно спроектировать дом невозможно без теплотехнических расчетов. Они нужны для создания комфортных условий проживания в постройке, особенно в зимний период. Во время расчетов всегда определяется энергетическая характеристика – тепловая мощность. Она нужна для составления теплового баланса и определения КПД отопительной системы. Читайте и узнаете, что она представляет собой, влияющие факторы на ее расчет и варианты вычисления.
Комфорт в доме во многом зависит от мощности отопительных приборов Источник mvestnik.ru
Общие сведения
Для физического определения скорости, с которой осуществляется передача энергии или потребляется тепловая нагрузка, используется такое понятие, как мощность. Другими словами, она представляет собой важный параметр в виде определенного количества тепла. Такую тепловую энергию выделяет или потребляет какой-либо объект. К нему может относиться отдельно взятое оборудование, прибор, устройство или целое здание. При этом данный параметр учитывает выделяемое или потребляемое тепло за конкретный временной промежуток. В основном это один час.
Люди уже знают разные виды энергии. Она может быть механической, тепловой, химической. Еще существует энергия взрыва, полей, вакуума. Несмотря на разные ее виды, важной для человечества является именно тепловая энергия. В частности, она оказывает существенное влияние на комфорт в постройке. Поэтому перед началом строительства дома всегда выполняется расчет тепловой нагрузки на отопление здания. Ведь именно она «рождает» энергию тепла во времени.
Некоторые известные виды энергии Источник infourok.ru
На заметку! Все вопросы относительно получения, передачи и даже использования тепловой энергии рассматриваются в таком разделе науки, как теплотехника. При этом она является частью термодинамики. Это отдельный раздел физики об температурных изменениях разных систем.
Теплообмен возникает в результате внешнего воздействия, потому что оно изменяет внутреннюю энергию системы. В результате этого происходит потеря или приобретение определенного количества тепла. Другими словами, при взаимодействии системы с окружающей средой изменяется тепловая энергия. Для обозначения ее количества или просто тепла в системе СИ используются Джоули. Однако более распространенный вариант – это киловатт (кВт).
Важно! Только теплотехник способен правильно выполнить расчет тепловых нагрузок на отопление и горячее водоснабжение. Ведь специалист знает минимум размерность искомых величин, все формулы и имеет опыт их использования на практике. Поэтому он сможет безошибочно определить, например, количество необходимой энергии для нагрева конкретного объема воздуха, даже если его начальная температура имеет отрицательное значение.
Все расчеты лучше доверять специалистам Источник stpulscen.ru
На заметку! Исходя из определения, отраженного в ФЗ «О теплоснабжении», тепловая нагрузка – это количество тепла в единицу времени, которое принимает потребитель. Обычно такая энергия расходуется отопительной системой на нагрев объекта до заданной температуры. Существуют нормативные ее значения для разных помещений. Они были определены для самого холодного периода.
Знать расчетную тепловую нагрузку нужно, чтобы можно было безошибочно:
- Подобрать отопительное оборудование, которое будет эффективно выполнять свое назначение. К нему относится не только котел и радиаторы, но и трубы определенного диаметра.
- Выяснить количество тепловой энергии, которая будет поступать в помещения от установленных отопительных приборов или теплового контура здания с конкретными техническими характеристиками.
- Оценить количество необходимого тепла, требующегося для компенсации теплопотерь всего объекта и отдельных помещений. Потери тепла в основном происходят в доме через крышу, пол, стены, оконные конструкции, вентиляционную систему и дымоходный канал.
Тепловые потери через разные конструкции дома Источник yandex.net
Расчет тепловой нагрузки на отопление здания по СНиП также выполняется, чтобы согласовать подключение строения к распределительной газопроводной сети. Ведь для этого нужно сначала получить технические условия. Для достижения цели потребуется предварительно определить объем потребляемого газа, который не получится узнать без расчета мощности отопительного оборудования. В большинстве случаев им является полноценной газовый котел.
Диаметр трубопровода
Как выяснить минимальное значение внутреннего диаметра трубы розлива либо подводки к отопительному прибору? Не начнём лезть в дебри и воспользуемся таблицей, содержащей готовые результаты для отличия между подачей и обраткой в 20 градусов. Именно это значение характерно для автономных систем.
Большая скорость потока теплоносителя не должна быть больше 1,5 м/с чтобы не было появления шумов, чаще ориентируются на скорость в 1 м/с.
| Внутренний диаметр, мм | Тепловая мощность контура, Вт при скорости потока, 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 |
Скажем, для котла мощностью 20 КВт минимальный внутренний диаметр розлива при скорости потока в 0,8 м/с будет равен 20 мм.
Обратите внимание: внутренний диаметр близок к ДУ (условному проходу) металлической трубы. Пластиковые и металлопластиковые трубы в большинстве случаев маркируются наружным диаметром, который на 6-10 мм больше внутреннего. Так, полипропиленовая труба размером 26 мм имеет внутренний диаметр 20 мм.
Влияющие факторы на расчеты
Перед тем как найти тепловую мощность, определяют количество необходимого тепла на обогрев отдельного помещения или всего дома. При его расчете учитывают несколько важных факторов:
- Объем отапливаемого объекта.
Он позволит узнать, сколько нужно будет нагревать воздуха.
На заметку! Принято считать, что стандартная высота потолков не превышает 2,7 м. Однако на таком расстоянии от пола перекрытия монтировали в советское время. Если этот факт не учитывать, тогда можно воспользоваться упрощенным расчетом, основанным на площади. Сейчас высота потолка может быть больше, особенно в домах, построенных по индивидуально разработанным проектам.
Обычная высота потолка Источник gipernn.ru
- Климатическую зону.
Разница между уличной и комнатной температурой линейно связана с теплопотерями через наружные строительные конструкции дома. Так, для помещений с одинаковым утеплением и объемом количество необходимого тепла на отопление будет отличаться при разном их географическом расположении. Например, в Якутии его потребуется в 3 раза больше, чем в Ялте.
- Качество теплоизоляционных материалов.
Используемый утеплитель влияет на теплопотери через строительные конструкции дома. Кроме того, учитывают количество и размеры окон, а также их исполнение. Ведь остекление может быть одно, двух- и даже трехкамерным. У каждого из вариантов свои теплопотери.
Варианты стеклопакетов с разным количеством камер Источник res.kiev.ua
На расчет тепловой мощности системы отопления также влияет вид используемых радиаторов. Поэтому сначала нужно узнать теплоотдачу каждого прибора. При ее определении учитывают:
- Разницу температур теплоносителя и воздуха в помещении. Мощность радиатора возрастает с увеличением дельты.
- Площадь поверхности отопительного прибора. Ведь с ее увеличением растет количество тепла, которое отдает радиатор окружающей среде. Этот вид теплопередачи осуществляется инфракрасным излучением и благодаря прямому контакту нагретой поверхности с воздухом.
Важно! Производители для увеличения площади радиаторов изготавливают такие приборы с оребрением. Благодаря его наличию возрастает мощность батарей. При этом объем теплоносителя, протекающего через них, не меняется.
- Теплопроводность материала, из которого созданы радиаторы. С увеличением ее значения сильнее нагреваются края приборов с оребрением. Поэтому воздух в помещениях будет быстрее прогреваться.
Вариант радиатора с оребрением для лучшей теплоотдачи Источник golfstrim-nn.ru
Важно! Суммарная мощность отопительных радиаторов и теплоотдача труб системы в доме не должна быть меньше общих теплопотерь здания. Только при соблюдении этого условия удастся обеспечить комфортные условия проживания в постройке зимой.
Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на утеплении домов
Какая система отопления частного дома лучше и почему
Автономная отопительная система для частного дома конструктивно представляет собой котел, радиаторы и замкнутый круговой трубопровод, по которому движется теплоноситель (кроме воздушного). По типу теплоносителя различают следующие виды отопления:
| Теплоноситель | Преимущества | Недостатки |
| 1. Водяной (используется вода или антифриз) | Экономичность, доступность теплоносителя, его дешевизна и безопасность системы. | Помещения прогреваются довольно долго. Зимой нельзя допускать ни планового, ни аварийного отключения системы с водой, потому что при минусовой температуре разорвет трубы. |
| 2. Паровой | Малая инерционность (помещения прогреваются сразу же после включения), энергоэффективность. | Шумность, сложности с регулировкой температуры в помещении, необходимость закрывать трубы и радиаторы, высокие требования к качеству труб и радиаторов. |
| 3. Воздушный | Высокий КПД, отсутствие затрат на трубы и радиаторы, малая инерционность. Это идеальный вариант для дачи. | Сушит воздух, есть сложности с подачей воздуха (теплый воздух поднимается вверх, а внизу температура остается холодной). |
Котлы различаются по виду топлива. Можно долго рассуждать о том, какое отопление выбрать для частного дома, перебирать варианты и находить в каждом свои преимущества и недостатки. Чтобы представить информацию более наглядно и подвести итоги, предлагаем рассмотреть сравнительную таблицу.
| Теплоноситель | Преимущества | Недостатки |
| 1. Газовые | Комфортная эксплуатация (полностью автоматическая система), большой выбор котлов (одноконтурные и двухконтурные, настенные и напольные, конвекционные и конденсационные), низкие затраты на эксплуатацию, высокий КПД, долговечность. | Ограниченная доступность (не везде есть газоснабжение), сложность монтажа системы, необходимость проектирования и оформления документов, высокий уровень опасности (нельзя исключать утечку), расходы на обслуживание. |
| 2. Электрические | Доступность источника тепла, невысокая стоимость оборудования и монтажа, отсутствие дымохода и экологичность, экономичность, комфорт при эксплуатации, безопасность, высокий КПД. | Всегда есть вероятность перебоев с электроснабжением (желательно иметь альтернативный источник отопления), необходимо соблюсти требования по электросети, стоимость электроэнергии в некоторых регионах России достаточно высока. |
| 3. Твердотопливные | Низкая стоимость энергоносителя, большой выбор видов топлива (уголь, дрова, пеллеты, брикеты), доступность топлива в любом регионе России. | Необходимость загрузки топлива вручную, невысокий КПД, расходы на чистку и обслуживание котла и дымохода, должно быть помещение для хранения топлива. |
| 4. Жидкотопливные | Невысокая стоимость топлива, может работать на солярке, мазуте, отработке, автономность системы, хороший КПД. | Нужна отдельная котельная с емкостью для хранения топлива, в помещение могут попадать продукты сгорания (зависит от котла и проекта), нуждается в регулярном обслуживании и чистке. |
| 5. Комбинированные | Универсальность. Экономичность и возможность использовать самый выгодный и практичный энергоноситель, быстрая окупаемость. Можно выбрать одноконтурный, двухконтурный котел, подключить бойлер или систему теплый пол. | Громоздкий котел, технически сложный агрегат с большим количеством дополнительного оборудования. Высокая стоимость системы и монтажа. |
Варианты расчета нагрузки
Для обеспечения комфортных условий проживания путем создания нормативной температуры в помещениях недостаточно понимать, что тепловая мощность – это характеристика, которая позволяет связать отдаваемое и потребляемое тепло. Необходимо еще знать и уметь пользоваться популярными методами расчета нагрузки.
Чтобы узнать требуемый параметр (нагрузку), определяют общий расход теплоты. Количества этой энергии должно быть достаточным для нагрева дома (воздуха в помещениях) хотя бы до нормативной температуры. Для решения такой задачи выполняется расчет тепловых нагрузок на отопление одним из трех распространенных методов. Каждый из способов отличается сложностью. При этом полученные результаты будут иметь разную точность.
Расчет требуемого параметра выполняют:
- по потерям теплоты через наружные конструкции и затратам на нагрев воздуха, подаваемого через вентиляционную систему.
Теплопотери в процентном выражении, влияющие на расчет требуемой тепловой энергии Источник oboiman.ru
- по площади, когда высота потолков меньше 3 м;
- по объему, если перекрытия расположены от пола на расстоянии от 3 м;
На заметку! Сейчас широко используются различные онлайн-сервисы, позволяющие быстро выполнить расчет тепловой нагрузки на отопление здания, калькулятор на которых существенно упрощает весь процесс. Однако этот вариант требует проверки. Только так удастся точно вычислить количество тепловой энергии.
Теплотехники и проектировщики рассчитывают тепловую энергию в соответствии с правилами СНиП. Это сложная методика, применяющаяся профессионалами в этой области. Расчет выполняется при использовании различных справочных данных. Этот метод позволяет получить результат, у которого точность будет примерно 95%.
Расчеты по площади или объему – это более простые способы. Они основаны на использовании удельной тепловой характеристики. У таких вычислений достаточно простой алгоритм. Он не позволяет получить результат с точностью, как при вычислениях теплопотерь.
Специалисты при расчете мощности всегда учитывают тепловые потери через конструкции дома Источник 1-teplodom.ru
Расчет расходуемой теплоты по площади
Отопительная нагрузка рассчитывается приблизительно по очень простой методике следующим образом:
- Сначала обмеряют периметр дома со стороны улицы и вычисляют его площадь. При наличии проекта данные берут из соответствующей документации.
- Потом измеренный результат умножают на 100 Вт.
- Затем подбирают котельный агрегат с учетом коэффициента запаса, который обычно составляет 1,2 или 1,3.
Однако лучше выполнить другой расчет. С его помощью будет вычислена более точная средняя тепловая мощность в ваттах, так как принимается во внимание расположение помещений, регион постройки дома и число окон.
Если высота комнат не превышает 3 м, тогда сначала вычисляется их суммарная площадь. Потом полученное значение умножается на коэффициент, который учитывает климатические условия региона постройки здания. Он равен единице, когда дом расположен в зоне с умеренным климатом. При этом для южных регионов страны этот коэффициент составляет 0,7, а для северных широт его величина равна 1,5-2.
Пример расчета удельной мощности котельного агрегата Источник ck-gaz.ru
На следующем этапе учитывается удельная тепловая характеристика. При расчете по площади она составляет:
- для комнаты, у которой одна уличная стена и одно окно или такие конструкции совершенно отсутствуют – 100 Вт/м²;
- для углового помещения с одной оконной конструкцией – 120 Вт/м²;
- для угловой комнаты с двумя световыми проемами – 130 Вт/м².
После выбора подходящей удельной тепловой характеристики она умножается на результат произведения суммарной площади помещений и так называемого климатического коэффициента. В ходе таких вычислений получается более точный результат. Рассчитанное значение позволяет оценить количество требуемой теплоты на нагрев наружного холодного воздуха, который попадает в дом за счет инфильтрации и сквозь строительные проемы.
Для примера – проект одноэтажного дома 100 м²
Чтобы доходчиво пояснить все способы определения количества тепловой энергии, предлагаем взять в качестве примера одноэтажный дом общей площадью 100 квадратов (по наружному обмеру), показанный на чертеже. Перечислим технические характеристики здания:
- регион постройки – полоса умеренного климата (Минск, Москва);
- толщина внешних ограждений – 38 см, материал – силикатный кирпич;
- наружное утепление стен – пенопласт толщиной 100 мм, плотность – 25 кг/м³;
- полы – бетонные на грунте, подвал отсутствует;
- перекрытие – ж/б плиты, утепленные со стороны холодного чердака пенопластом 10 см;
- окна – стандартные металлопластиковые на 2 стекла, размер – 1500 х 1570 мм (h);
- входная дверь – металлическая 100 х 200 см, изнутри утеплена экструдированным пенополистиролом 20 мм.
В коттедже устроены межкомнатные перегородки в полкирпича (12 см), котельная располагается в отдельно стоящей постройке. Площади комнат обозначены на чертеже, высоту потолков будем принимать в зависимости от поясняемой расчетной методики – 2.8 либо 3 м.
Видео описание
Об особенностях подбора котла и зависимости его мощности от различных характеристик дома рассказывает специалист в видео:
Алгоритм расчета количества теплоты с учетом теплопотерь
Вычисление мощности отопительной системы согласно СНиП – это самый точный метод расчета. Он позволяет подобрать эффективное оборудование для обогрева помещений. Расчет тепловой мощности осуществляется в следующей последовательности:
- Измеряется площадь перекрытия, пола, всех наружных стен, оконных конструкций в каждом помещении.
- Вычисляются теплопотери через каждое ограждение дома, которое контактирует с улицей.
- Определяется количество тепла, расходуемого на нагрев воздуха, поступающего из системы вентиляции.
- Складываются все ранее полученные значения тепловой энергии.
Важно! Если расчет по тепловым нагрузкам выполняется для двухэтажного дома, тогда при вычислениях не учитываются межэтажные перекрытия, потому что они не контактируют с окружающей средой.
Тепловые потери через наружные строительные конструкции постройки – это количество тепла, которое «улетучивается» на улицу. При этом значение для каждого материала будет разным, потому что они отличаются теплопроводностью и толщиной.
Теплопотери через внешние конструкции жилой постройки Источник twimg.com
На заметку! При вычислении площади наружных стен не учитывается квадратура оконных проемов. Ведь через светопрозрачные конструкции всегда теряется больше тепла. Поэтому для них выполняется отдельный расчет.
Когда замеряется ширина помещений, тогда к значению прибавляется половина толщины межкомнатных перегородок. Еще необходимо не забывать про наружный угол. Обязательно учитывается его размер. При измерении считают полную площадь каждой ограждающей строительной конструкции дома. Ведь через всю ее поверхность происходит потеря тепла.
Как воспользоваться результатами вычислений
Зная потребность здания в тепловой энергии, домовладелец может:
- четко подобрать мощность теплосилового оборудования для обогрева коттеджа;
- набрать нужное количество секций радиаторов;
- определить необходимую толщину утеплителя и выполнить теплоизоляцию здания;
- выяснить расход теплоносителя на любом участке системы и при необходимости выполнить гидравлический расчет трубопроводов;
- узнать среднесуточное и месячное потребление тепла.
Последний пункт представляет особый интерес. Мы нашли величину тепловой нагрузки за 1 час, но ее можно пересчитать на более продолжительный период и вычислить предполагаемый расход топлива — газа, дров или пеллет.
Видео описание
О необходимости выполнения точного расчета тепловых потерь рассказывает специалист в этом видеоматериале:
Расчет тепловых потерь через стены и крышу
Чтобы рассчитать тепло, которое теряет здание через конкретную строительную конструкцию, используется особая формула. Перед ее применением вычисляется площадь наружного ограждения постройки (A, м²), определяется нормативная температура внутри помещения и ее минимальное значение на улице за самый холодный пятидневный период в году для местности, где построен дом. В формуле также используется сопротивление передачи тепла строительной внешней конструкции. Этот параметр обычно обозначается буквой R и измеряется м²*℃/Вт.
Формула вычисления потерь тепла через крышу и стены Источник ppt-online.org
Коротко о главном
Количество требуемого тепла всегда вычисляется, когда создается отопление. Ведь только так можно создать эффективную систему обогрева дома. С помощью этого параметра определяется скорость передачи тепловой энергии от отопительного оборудования и ее потребления конкретным объектом. Значение данной характеристики зависит от объема дома, климатической зоны его расположения, теплопроводности материалов, размеров радиаторов, внутренней и наружной температуры.
Необходимая тепловая энергия может быть вычислена упрощенным или точным методом. Способы по укрупненным данным подразумевают расчет по площади или по объему. Для более точного вычисления определяют общие теплопотери объекта через все наружные строительные конструкции. Дополнительно учитывается расходуемое тепло на вентиляцию.
Регуляторы мощностей
РТН (регулятор тепловой нагрузки) – элементы регулирования отопительных котлов бытового, промышленного назначения. Устройства стабилизируют работу источников тепла, поддерживают температуру теплоносителя в системе на заданных величинах.
Разводка теплосети
С помощью РНГ можно наиболее точно выставить необходимую температуру, оптимизировать систему отопления. Обогревательный котёл работает равномерно, исключая температурные скачки в системе.
Самостоятельно отрегулировать режим сложно, лучше обратиться к мастеру.
