С теплотехническими расчётами приходится сталкиваться владельцам частных домов, квартир или любых других объектов. Это основа основ проектирования зданий.
Понять суть этих расчётов в официальных бумагах, не так сложно, как кажется.
Для себя также можно научиться выполнять вычисления, чтобы решить, какой утеплитель применять, какой толщины он должен быть, какой мощности приобретать котёл и достаточно ли имеющихся радиаторов на данную площадь.
Ответы на эти и многие другие вопросы можно найти, если понять, что такое тепловая мощность. Формула, определение и сферы применения – читайте в статье.
Что такое тепловой расчет?
Если говорить просто, тепловой расчёт помогает точно узнать, сколько тепла хранит и теряет здание, и сколько энергии должно вырабатывать отопление, чтобы поддерживать в жилье комфортные условия.
Оценивая теплопотери и степень теплоснабжения, учитываются следующие факторы:
- Какой это объект: сколько в нём этажей, наличие угловых комнат, жилой он или производственный и т. д.
- Сколько человек будет «обитать» в здании.
- Важная деталь – это площадь остекления. И размеры кровли, стен, пола, дверей, высота потолков и т. д.
- Какова продолжительность отопительного сезона, климатические характеристики региона.
- По СНиПам определяют нормы температур, которые должны быть в помещениях.
- Толщина стен, перекрытий, выбранные теплоизоляторы и их свойства.
Могут учитываться и другие условия и особенности, например, для производственных объектов считаются рабочие и выходные дни, мощность и тип вентиляции, ориентация жилья по сторонам света и др.
На что нужно обращать внимание
При проектировании систем учитывается множество важных факторов, как общего, так и индивидуального характера. Здесь все имеет значение: климатические условия места расположения объекта, показатели температурного режима в отопительном сезоне, материалы стен и кровли.
Если в помещении выполнена дополнительная теплоизоляция или в нем установлены теплые оконные конструкции, то это однозначно снижает потери тепла. Поэтому расчет отопления помещения в этом случае проводится с иными коэффициентами. И наоборот: каждая внешняя стена или широкий выступающий подоконник над радиатором способны существенно изменить расчетную картину.
Считается неверным выбор батареи, ориентированный на размеры окна. Если есть сомнения – установить один длинный прибор, или два небольших, то лучше остановиться на последнем варианте. Они будут нагреваться быстрее и считаются более экономичным решением.
Если приборы планируется закрывать панелями (со щелями или решетками), то к требуемой мощности добавляется 15%. На теплоотдачу батареи мало оказывает влияние ее ширина и высота, хотя чем больше металлическая поверхность, тем лучше. Но для окончательных выводов, нужно все-таки ознакомиться с техническими характеристиками модели.
Для чего нужен тепловой расчет?
Как умудрялись обходиться без тепловых расчётов строители прошлого?
Сохранившиеся купеческие дома показывают, что всё делалось просто с запасом: окна поменьше, стены – потолще. Получалось тепло, но экономически не выгодно.
Теплотехнический расчёт позволяет строить наиболее оптимально. Материалов берётся ни больше – ни меньше, а ровно столько, сколько нужно. Сокращаются габариты строения и расходы на его возведение.
Вычисление точки росы позволяет строить так, чтобы материалы не портились как можно дольше.
Для определения необходимой мощности котла также не обойтись без расчётов. Суммарная мощность его складывается из затрат энергии на обогрев комнат, нагрев горячей воды для хозяйственных нужд, и способности перекрывать теплопотери от вентиляции и кондиционирования. Прибавляется запас мощности, на время пиковых холодов.
При газификации объекта требуется согласование со службами. Рассчитывается годовой расход газа на отопление и общая мощность тепловых источников в гигакалориях.
Нужны расчёты при подборе элементов отопительной системы. Обсчитывается система труб и радиаторов – можно узнать, какова должна быть их протяжённость, площадь поверхности. Учитывается потеря мощности при поворотах трубопровода, на стыках и прохождении арматуры.
При расчетах затрат тепловой энергии могут пригодиться знания, как перевести Гкал в Квт и обратно. В следующей статье подробно рассмотрена эта тема с примерами расчета.
Полный расчет теплого водяного пола приведен в этом примере.
Знаете ли вы, что количество секций радиаторов отопления не берется “с потолка”? Слишком малое их количество приведет к тому, что в доме будет холодно, а чрезмерно больше создаст жару и приведет к чрезмерной сухости воздуха. По ссылке приведены примеры правильного расчета радиаторов.
Общие принципы и особенности расчета отопления
Тип системы напрямую зависит от габаритов отапливаемого объекта, поэтому расчет отопления по площади необходим. В постройках свыше 100 кв.м. устраивается схема принудительной циркуляции, потому что в этом случае система с естественным движением потоков тепла не целесообразна в силу своей инерционности.
В составе такой схемы предусматриваются циркуляционные насосы. При этом необходимо учитывать один важный нюанс: насосное оборудование должно подключаться к обратной линии (от приборов к котлу) для исключения контакта деталей агрегатов с горячей водой.
Расчетная работа основана на особенностях каждой применяемой схемы.
- В двухтрубной системе нумерация расчетных зон начинается от теплогенератора (или ИТП) с обозначением точек всех узлов на подающей магистрали, стояках и ответвлениях участков. В расчет берутся участки фиксированного диаметра с постоянным расходом теплоносителя, исходя из теплового баланса помещения.
- Однотрубная схема разводки подразумевает аналогичный подход с определением по давлению сечений магистралей и стояков.
- В вертикальном системном варианте обозначение номеров стояков (приборных веток) делается по часовой стрелке от места в самой верхней левой точке дома.
Расчет гидравлики отопления частного дома относится к сложным элементам проектирования водяной системы. Именно на его базе определяется баланс тепла в помещениях, принимается решение по системной конфигурации, подбирается тип отопительных батарей, труб и запорной арматуры.
Расчет тепловой мощности: формула
Рассмотрим формулу и приведем примеры, как произвести расчет для зданий с разным коэффициентом рассеивания.
Vx(дельта)TxK= ккал/ч (тепловая мощность), где:
- Первый показатель «V» – объем рассчитываемого помещения;
- Дельта «Т» – разница температур – это та величина, которая показывает насколько градусов внутри помещения теплее, чем снаружи;
- «К» – коэффициент рассеивания (его еще называют «коэффициент пропускания тепла»). Величина берется из таблицы. Обычно цифра колеблется от 4 до 0,6.
Примерные величины коэффициента рассеивания для упрощенного расчёта
- Если это неутепленный металлопрофиль или доска то «К» будет = 3 – 4 единицы.
- Одинарная кирпичная кладка и минимальное утепление – «К» = от 2 до 3-ёх.
- Стена в два кирпича, стандартное перекрытие, окна и
- двери – «К» = от 1 до 2.
- Самый теплый вариант. Стеклопакеты, кирпичные стены с двойным утеплителем и т. п. – «К» = 0,6 – 0,9.
Более точный расчет можно произвести, высчитывая точные размеры отличающихся по свойствам поверхностей дома в м2 (окна, двери и т. д.), производя расчёт для них отдельно и складывая получившиеся показатели.
Пример расчета тепловой мощности
Возьмем некое помещение 80 м2 с высотой потолков 2,5 м и посчитаем, какой мощности котел нам потребуется для его отопления.
Вначале высчитываем кубатуру: 80 х 2,5 = 200 м3. Дом у нас утеплен, но недостаточно – коэффициент рассеивания 1,2.
Морозы бывают до -40 °C, а в помещении хочется иметь комфортные +22 градуса, разница температур (дельта «Т») получается 62 °C.
Подставляем в формулу мощности тепловых потерь цифры и перемножаем:
200 х 62 х 1,2 = 14880 ккал/ч.
Полученные килокалории переводим в киловатты, пользуясь конвертером:
- 1 кВт = 860 ккал;
- 14880 ккал = 17302,3 Вт.
Округляем в большую сторону с запасом, и понимаем, что в самый сильный мороз -40 градусов нам потребуется 18 кВт энергии в час.
Можем посчитать теплопотери в Вт на каждый м2 стен и потолка. Высота потолков известна 2,5 м. Дом 80 м2 – это может быть 8 х 10 м.
Умножаем периметр дома на высоту стен:
(8 + 10) х 2 х 2,5 = 90 м2 поверхности стены + 80 м2 потолок = 170 м2 поверхности, контактирующей с холодом. Теплопотери, высчитанные нами выше, составили 18 кВт/ч, делим поверхность дома на расчетную израсходованную энергию получаем, что 1 м2 теряет примерно 0,1 кВт или 100 Вт ежечасно при температуре на улице -40 °C, а в помещении +22 °С.
Эти данные могут стать основой для расчёта требуемой толщины утеплителя на стены.
Приведем другой пример расчета, он в некоторых моментах сложнее, но более точный.
Формула:
Q = S x (дельта)T / R:
- Q– искомая величина теплопотерь дома в Вт;
- S– площадь охлаждающих поверхностей в м2;
- T– разница температур в градусах Цельсия;
- R– тепловое сопротивление материала (м2 х К/Вт) (Метры квадратные умноженные на Кельвин и делёный на Ватт).
Итак, чтобы найти «Q» того же дома, что и в примере выше, подсчитаем площадь его поверхностей «S» (пол и окна считать не будем).
- «S» в нашем случае = 170 м2, из них 80 м2 потолок и 90 м2 – стены;
- T = 62 °С;
- R– тепловое сопротивление.
Ищем «R» по таблице тепловых сопротивлений или по формуле. Формула для расчета по коэффициенту теплопроводности такая:
R= H/ К.Т. (Н – толщина материала в метрах, К.Т. – коэффициент теплопроводности).
В этом случае, дом у нас имеет стены в два кирпича обшитые пенопластом толщиной 10 см. Потолок засыпан опилками толщиной 30 см.
Отопительную систему частного дома нужно устраивать с учетом экономии средств на энергоносители. Расчет системы отопления частного дома, а также рекомендации по выбору котлов и радиаторов – читайте внимательно.
Чем и как утеплить деревянный дом изнутри, вы узнаете, прочитав эту информацию. Выбор утеплителя и технология утепления.
Из таблицы коэффициентов теплопроводности (измеряется Вт / (м2 х К) Ватт делёный на произведение метра квадратного на Кельвин). Находим значения для каждого материала, они будут:
- кирпич – 0,67;
- пенопласт – 0,037;
- опилки – 0,065.
Подставляем данные в формулу (R= H/ К.Т.):
- R (потолка 30 см толщиной) = 0,3 / 0,065 = 4,6 (м2 х К) / Вт;
- R (кирпичной стены 50 см) = 0,5 / 0,67 = 0,7 (м2 х К) / Вт;
- R (пенопласт 10 см) = 0,1 / 0,037 = 2,7 (м2 х К) / Вт;
- R (стен) = R(кирпич) + R(пенопласт) = 0,7 + 2,7 = 3,4 (м2 х К) / Вт.
Теперь можем приступить к расчету теплопотерь «Q»:
- Q для потолка = 80 х 62 / 4,6 = 1078,2 Вт.
- Q стен = 90 х 62 / 3,4 = 1641,1 Вт.
- Остается сложить 1078,2 + 1641,1 и перевести в кВт, получается (если сразу округлить) 2,7 кВт энергии за 1 час.
Можно обратить внимание, насколько большая разница получилась в первом и втором случае, хотя объём домов и температура за окном в первом и втором случае были совершенно одинаковыми. Всё дело в степени утомлённости домов (хотя, конечно, данные могли быть и иными, если бы мы рассчитывали пол и окна).
Удобная форма – калькулятор расчета отопления
Все приведенные выше методы, не всегда подвластны обычному потребителю, так как требуют определенных навыков и знаний, умения оперировать всеми исходными и полученными данными. Удобный калькулятор расчета отопления в режиме «онлайн» – это возможность провести все расчетные манипуляции буквально за секунды.
Для того, чтобы им воспользоваться, не требуется инженерно-техническая подготовка. В программу нужно ввести несколько параметров по объекту, после чего функционал выдаст необходимые показатели со стоимостью монтажных работ.
Воспользуйтесь нашим простым калькулятором для расчета системы отопления внизу этой страницы.
