Способы определения нагрузки

Сначала поясним значение термина. Тепловая нагрузка – это общее количество теплоты, расходуемое системой отопления на обогрев помещений до нормативной температуры в наиболее холодный период. Величина исчисляется единицами энергии – киловаттами, килокалориями (реже – килоджоулями) и обозначается в формулах латинской буквой Q.

Зная нагрузку на отопление частного дома в целом и потребность каждого помещения в частности, нетрудно подобрать котел, обогреватели и батареи водяной системы по мощности. Как можно рассчитать данный параметр:

1. Если высота потолков не достигает 3 м, производится укрупненный расчет по площади отапливаемых комнат.
2. При высоте перекрытий 3 м и более расход тепла считается по объему помещений.
3. Определение теплопотерь через внешние ограждения и затрат на подогрев вентиляционного воздуха согласно СНиП.

Примечание. В последние годы широкую популярность обрели онлайн-калькуляторы, размещаемые на страницах различных интернет-ресурсов. С их помощью определение количества тепловой энергии выполняется быстро и не требует дополнительных инструкций. Минус – достоверность результатов нужно проверять, ведь программы пишут люди, не являющиеся теплотехниками.

Фото здания, сделанное с помощью тепловизора

Две первые расчетные методики основаны на применении удельной тепловой характеристики по отношению к обогреваемой площади либо объему здания. Алгоритм простой, используется повсеместно, но дает весьма приближенные результаты и не учитывает степень утепления коттеджа.

Считать расход тепловой энергии по СНиП, как делают инженеры–проектировщики, гораздо сложнее. Придется собрать множество справочных данных и потрудиться над вычислениями, зато конечные цифры отразят реальную картину с точностью 95%. Мы постараемся упростить методику и сделать расчет нагрузки на отопление максимально доступным для понимания.

Усредненный расчет и точный

Учитывая описанные факторы, усредненный расчет проводится по следующей схеме. Если на 1 кв. м требуется 100 Вт теплового потока, то помещение в 20 кв. м должно получать 2 000 Вт. Радиатор (популярный биметаллический или алюминиевый) из восьми секций выделяет около 150 Вт. Делим 2 000 на 150, получаем 13 секций. Но это довольно укрупненный расчет тепловой нагрузки.

Точный выглядит немного устрашающе. На самом деле ничего сложного. Вот формула:

• q1 – тип остекления (обычное =1.27, двойное = 1.0, тройное = 0.85);
• q2 – стеновая изоляция (слабая, или отсутствующая = 1.27, стена выложенная в 2 кирпича = 1.0, современна, высокая = 0.85);
• q3 – соотношение суммарной площади оконных проемов к площади пола (40% = 1.2, 30% = 1.1, 20% — 0.9, 10% = 0.8);
• q4 – уличная температура (берется минимальное значение: -35 о С = 1.5, -25 о С = 1.3, -20 о С = 1.1, -15 о С = 0.9, -10 о С = 0.7);
• q5 – число наружных стен в комнате (все четыре = 1.4, три = 1.3, угловая комната = 1.2, одна = 1.2);
• q6 – тип расчетного помещения над расчетной комнатой (холодное чердачное = 1.0, теплое чердачное = 0.9, жилое отапливаемое помещение = 0.8);
• q7 – высота потолков (4.5 м = 1.2, 4.0 м = 1.15, 3.5 м = 1.1, 3.0 м = 1.05, 2.5 м = 1.3).

По любому из описанных методов можно провести расчет тепловой нагрузки многоквартирного дома.

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”.

Алюминиевый и биметаллический радиатор отопления пришёл на смену массивным чугунным батареям. Простота производства, высокая теплоотдача, удачная конструкция и дизайн сделали это изделие популярным и распространённым инструментом излучения тепла в помещении

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.

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.

Последовательность расчета систем отопления

Этапность расчетов систем отопления и отопительного оборудования вне зависимости от обогреваемой площади и количества контуров является следующей:

1. Производится с учетом их теплоизоляционных свойств для определения количества потерь тепла в зимний период.
2. Определяется объем и количество тепла необходимого для его нагрева по помещениям.
3. Результатом теплотехнического расчета является тепловой баланс дома или требуемая мощность системы отопления.
4. По итогам составления теплового баланса по каждому помещению выполняется подбор типоразмеров приборов отопления, определяется вид радиаторов приемлемый для данного случая. Затем должна быть произведена расстановка приборов в помещениях в зонах максимальных теплопотерь.
5. Согласно выбранной схеме системы отопления (гравитационная или насосная, однотрубная или двухтрубная, стояковая, лучевая или коллекторная) на строительные планы наносится разводка трубопроводов и определение мест расположения подключения к радиаторам.
6. В процессе гидравлического расчета определяются диаметры каждого участка системы отопления, расход теплоносителя и потеря давления по длине трубопроводов на трение.
7. По итогам гидравлического расчета производится подбор циркуляционных насосов.
8. В зависимости от принципиальной схемы системы отопления и основных технических данных системы и максимального рабочего давления происходит выбор объема расширительного бака, служащего для компенсации температурных расширений теплоносителя.
9. Выполняется подбор вида, количества и мощности котлов отопления, а также составляется принципиальная схема котельной с размещением основного оборудования и сопутствующих систем.

Считаем расход теплоты по квадратуре

Для приблизительной прикидки отопительной нагрузки обычно используется простейший тепловой расчет: берется площадь здания по наружному обмеру и умножается на 100 Вт. Соответственно, потребление тепла дачным домиком 100 м² составит 10000 Вт или 10 кВт. Результат позволяет подобрать котел с коэффициентом запаса 1.2—1.3, в данном случае мощность агрегата принимается равной 12.5 кВт.

Мы предлагаем выполнить более точные вычисления, учитывающие расположение комнат, количество окон и регион застройки. Итак, при высоте потолков до 3 м рекомендуется использовать следующую формулу:

Расчет ведется для каждого помещения отдельно, затем результаты суммируются и умножаются на региональный коэффициент. Расшифровка обозначений формулы:

• Q – искомая величина нагрузки, Вт;
• Sпом – квадратура комнаты, м²;
• q – показатель удельной тепловой характеристики, отнесенный к площади помещения, Вт/м²;
• k – коэффициент, учитывающий климат в районе проживания.

Для справки. Если частный дом расположен в полосе умеренного климата, коэффициент k принимается равным единице. В южных регионах k = 0.7, в северных применяются значения 1.5—2.

В приближенном подсчете по общей квадратуре показатель q = 100 Вт/м². Подобный подход не учитывает расположение комнат и разное количество световых проемов. Коридор, находящийся внутри коттеджа, потеряет гораздо меньше тепла, чем угловая спальня с окнами той же площади. Мы предлагаем принимать величину удельной тепловой характеристики q следующим образом:

• для помещений с одной наружной стеной и окном (или дверью) q = 100 Вт/м²;
• угловые комнаты с одним световым проемом – 120 Вт/м²;
• то же, с двумя окнами – 130 Вт/м².

Как правильно подбирать значение q, наглядно показано на плане здания. Для нашего примера расчет выглядит так:

Q = (15.75 х 130 + 21 х 120 + 5 х 100 + 7 х 100 + 6 х 100 + 15.75 х 130 + 21 х 120) х 1 = 10935 Вт ≈ 11 кВт.

Как видите, уточненные вычисления дали другой результат – по факту на отопление конкретного домика 100 м² израсходуется на 1 кВт тепловой энергии больше. Цифра учитывает расход теплоты на подогрев наружного воздуха, проникающего в жилище сквозь проемы и стены (инфильтрацию).

Вычисление тепловой нагрузки по объему комнат

Когда расстояние между полами и потолком достигает 3 м и более, предыдущий вариант расчета использовать нельзя – результат выйдет некорректным. В подобных случаях отопительную нагрузку принято считать по удельным укрупненным показателям расхода теплоты на 1 м³ объема помещения.

Формула и алгоритм вычислений остаются прежними, только параметр площади S меняется на объем – V:

Соответственно, принимается другой показатель удельного расхода q, отнесенный к кубатуре каждого помещения:

• комната внутри здания либо с одной внешней стеной и окном – 35 Вт/м³;
• помещение угловое с одним окном – 40 Вт/м³;
• то же, с двумя световыми проемами – 45 Вт/м³.

Примечание. Повышающие и понижающие региональные коэффициенты k применяются в формуле без изменений.

Теперь для примера определим нагрузку на отопление нашего коттеджа, взяв высоту потолков равной 3 м:

Q = (47.25 х 45 + 63 х 40 + 15 х 35 + 21 х 35 + 18 х 35 + 47.25 х 45 + 63 х 40) х 1 = 11182 Вт ≈ 11.2 кВт.

Заметно, что требуемая тепловая мощность системы отопления выросла на 200 Вт по сравнению с предыдущим расчетом. Если же принять высоту комнат 2.7—2.8 м и сосчитать затраты энергии через кубатуру, то цифры получатся примерно одинаковые. То есть, способ вполне применим для укрупненного подсчета теплопотерь в помещениях любой высоты.

Формула расчета Гкал по отоплению

Что же такое Гкал? Гкал – гигакалория, то есть измерительная единица, в которой исчисляется тепловая энергия. Произвести расчет Гкал можно самостоятельно, но предварительно изучив некоторую информацию о тепловой энергии. Рассмотрим в статье общие сведения о расчетах, а также формулу для расчета Гкал.

Что такое Гкал?

Калория – определенное количество энергии, которое необходимо для нагрева 1 грамма воды до 1 градуса. Данное условие соблюдается в условиях атмосферного давления.

Для расчетов тепловой энергии применяется большая величина  – Гкал. Гигакалория соответствует 1 миллиарду калорий.

Данная величина начала использоваться с 1995 года в соответствии с документом Министерства топлива и энергетики.

В России среднее значение потребления на 1 кв.м. составляет 0,9342 Гкал за месяц. В каждом регионе это значение может меняться в большую или меньшую сторону в зависимости от погодных условий.

Что такое гигакалория, если ее перевести в обычные величины?

1. 1 Гигакалория равняется 1162,2 киловатт-часам.
2. Для того чтобы нагреть 1 тысячу тонн воды до температуры +1 градус потребуется 1 гигакалория.

Гкал в многоквартирных домах

В многоквартирных домах гигакалории используются в тепловых расчетах. Если знать точное количество теплоэнергии, которое остается в доме, то можно рассчитать счет для оплаты отопления. Например, если в доме не установлен общедомовой или индивидуальный прибор тепла, то за централизованное отопление придется платить исходя из площади обогреваемого помещения.

В том случае если тепловой счетчик установлен, то подразумевается разводка горизонтального типа или же последовательная, или коллекторная. В таком варианте в квартире делают два стояка для подающей и обратной трубы, а система внутри квартиры определяется жильцами. Такие схемы используются в новых домах.

Именно поэтому жильцы могут самостоятельно регулировать расход тепловой энергии, сделав выбор между комфортом и экономией.

Регулировка производится следующим образом:

1. За счет дросселирования батарей отопления происходит ограничение проходимости прибора отопления, следовательно, температура в нем снижается, а расход тепловой энергии уменьшается.
2. Установка общего термостата на обратной трубе. В таком варианте расход рабочей жидкости определяется температурой в квартире и если она увеличивается, то расход снижается, а если уменьшается, то расход увеличивается.

Гкал в частных домах

Если говорить о Гкал в частном доме, то жильцы в первую очередь интересуются затратами теплоэнергии при каждом виде топлива. Поэтому рассмотрим некоторые расценки за 1 Гкал на различные виды топлива:

• Газ природный – 3300 рублей;
• Газ сжиженный – 520 рублей;
• Уголь – 550 рублей;
• Пеллеты – 1800 рублей;
• Дизельное топливо – 3270 рублей;
• Электроэнергия – 4300 рублей.

Цена может меняться в зависимости от региона, а также стоит учитывать, что стоимость топлива периодически увеличивается.

Общие сведения о расчетах Гкал

Для расчета Гкал необходимо произвести специальные вычисления, порядок которых установлен специальными нормативными актами. Расчет производят коммунальные службы, которые могут вам разъяснить порядок расчета Гкал, а также расшифровать любые непонятные моменты.

Если у вас установлен индивидуальный прибор, то получится избежать любых проблем и переплат. Вам достаточно, ежемесячно снимать показатели со счетчика и умножать полученное число на тариф. Полученную сумму необходимо оплатить за пользование отоплением.

Счетчики тепла

Для того чтобы рассчитать тепловую энергию нужно знать следующую информацию:

1. Температура жидкости на входе и выходе определенного участка магистрали.
2. Расход жидкости, которая движется через отопительные приборы.

Расход можно определить при помощи счетчиков тепла. Приборы учета тепла могут быть двух видов:

1. Крыльчатые счетчики. Такие приборы используются для учета тепловой энергии, а также расхода горячей воды. Отличие между такими счетчиками и приборами для учета холодной воды – материал, из которого изготавливается крыльчатка. В таких приборах она наиболее устойчива к воздействию высоких температур. Принцип работы схож у двух приборов:

• Учетному устройству передается вращение крыльчатки;
• Крыльчатка начинает вращение из-за движения рабочей жидкости;
• Передача производится без непосредственного взаимодействия, а с помощью перманентного магнита.

Такие приборы имеют простую конструкцию, но порог срабатывания у них невысок. А также они имеют надежную защиту от искажений показаний. При помощи антимагнитного экрана происходит предотвращение торможения крыльчатки наружным магнитным полем.

1. Устройства с регистратором перепадов. Такие счетчики работают по закону Бернулли, который утверждает, что скорость движения потока жидкости или газа обратно пропорциональна его статическому движению. Если давление регистрируется двумя датчиками, то можно без труда определить расход в реальном времени. Счетчик подразумевает в устройстве конструкции электронику. Практически все модели предоставляют информацию о расходе и температуре рабочей жидкости, а также определяют расход тепловой энергии. Настраивать работу можно вручную при помощи ПК. Подключить прибор можно к ПК через порт.

Многие жильцы задаются вопросом, как рассчитать количество Гкал на отопление в открытой системе отопления, в которой возможен отбор для горячей воды. Датчики напора устанавливаются на обратную трубу и подающую одновременно. Разница, которая будет в расходе рабочей жидкости, будет показывать количество теплой воды, которая была потрачена для бытовых нужд.

Если у вас отсутствует индивидуальный прибор, то необходимо воспользоваться следующей формулой расчета тепла на отопление: Q = V * (T1 – T2) / 1000, где:

1. Q – общий объем энергии тепла.
2. V- объем потребления горячей воды. Измеряется в тоннах или кубических метрах.
3. T1 – это температура горячей воды, которая измеряется в градусах Цельсия. В таком расчете лучше учитывать такую температуру, которая будет характерна для конкретного рабочего давления. Такой показатель имеет название – энтальпия. Если нет необходимого датчика, то принять ту температуру, которая будет схожа с энтальпией. Обычно средний показатель такой температуры находится в пределах 60-65 градусов Цельсия.
4. T2 – это температура холодной воды, которая измеряется в градусах Цельсия. Как известно попасть к трубопроводу с холодной водой не просто, поэтому такие значения определяются постоянными значения. Они в свою очередь зависят от климатических условий за пределами дома. Например, в холодное время года такая величина может быть 5 градусов, а в теплое время, когда нет отопления, может достигать 15 градусов.
5. 1000 представляет собой коэффициент, благодаря которому можно получить ответ в гигакалориях. Такое значение будет более точным, чем в обычных калориях.

В закрытой отопительной системе расчет гигакалорий происходит в другой форме. Для того чтобы рассчитать Гкал в закрытой системе отопления необходимо воспользоваться следующей формулой: Q = ((V1 * (T1 – T)) — (V2 * (T2 – T))) / 1000, где:

1. Q – прежний объем тепловой энергии;
2. V1 – это параметр расхода носителя тепла в подающей трубе. В качестве источника тепла может быть водяной пар или обычная вода.
3. V2 – объем расхода воды в отводящей трубе;
4. T1 – температура в трубе подачи носителя тепла;
5. T2 – температура на выходе трубы;
6. T – температура холодной воды.

Расчет тепловой энергии на отопление по данной формуле зависит от двух параметров: первый показывает тепло, которое поступает в систему, а второй – параметр тепла при отводе носителя тепла по обратной трубе.

РАСЧЁТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК

Расчетный (максимальный) расход на отопление здания , Вт, зависит от температуры наружного и внутреннего воздуха, объёма здания по наружному обмеру и определяется по формуле

где qov – удельная тепловая характеристика зданий (отопительная характеристика), Вт/(м 3 • 0 С) – показывает тепловые потери через наружные ограждения единицы объема здания при разности внутренней и наружной температур Дt=1єС;

V – объем здания по наружному обмеру, м 3 , (по таблице 4);

tвp – усредненная температура внутреннего воздуха в отапливаемом помещении;

Климатические характеристики района для города Томск:

Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления tно, 0 С

Расчётная температура вентиляции tнв, 0 С

Средняя температура наружного воздуха наиболее холодного месяца tнхм, 0 С

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период tоп, 0 С

Расчетная температура внутреннего воздуха при tно = -40 0 С для жилых домов tв = 20 0 С, для детского сада tв = 22 0 С, для школы tв = 18 0 С.

в – поправочный коэффициент на температуру наружного воздуха отличную от -30єС (поправка вводится только для жилых зданий) при tвр=18 0 С, в остальных случаях поправка берется по таблице

Примем для всех жилых домов и общественных зданий как постоянную величину.

При расчете тепловых нагрузок жилых домов учитываются объемы и удельные отопительные характеристики торцевых и рядовых секций здания

где – удельные отопительные характеристики соответственно торцевой и рядовой секций здания;

Vт, Vр – объёмы соответственно торцевой и рядовой секций;

– количество рядовых секций;

После определения расчетной (максимальной) тепловой нагрузки составляется сводная таблица тепловых нагрузок для четырёх характерных режимов: максимально-зимнего, среднего для наиболее холодного месяца, средне-отопительного и летнего. Пересчет тепловых нагрузок на другие режимы производится по формуле

Расчет тепловых нагрузок при максимальном зимнем режиме

Нагрузки отопления

Расчетный (максимальный) расход на отопление здания , Вт,

Нагрузка на отопление 5-этажного пятисекционного дома , Вт

где – удельная отопительная характеристика торцевой секции здания, Вт/(м 3 0 С);

– удельная отопительная характеристика рядовой секции здания, Вт/(м 3 0 С);

Vт – объём торцевой секции,

Vр – объём рядовой секции,

Нагрузка на отопление 9-этажного шестисекционного дома , Вт

где – удельная отопительная характеристика торцевой секции здания, Вт/(м 3 0 С);

– удельная отопительная характеристика рядовой секции здания, Вт/(м 3 0 С);

Vт – объём торцевой секции,

Vр – объём рядовой секции,

Нагрузка на отопление школы , Вт

где – удельная отопительная характеристика школы, Вт/(м 3 0 С);

Нагрузка на отопление детского сада , Вт

где – удельная отопительная характеристика детского сада, Вт/(м 3 0 С);

Суммарная отопительная нагрузка для жилых и общественных зданий , кВт

Вт =12376,835 кВт

Нагрузки вентиляции

Расчетный расход теплоты на вентиляцию для общественных зданий определяется по формуле , Вт

где qв – удельный расход теплоты на вентиляцию (удельная вентиляционная характеристика зданий), Вт/(м 3 • 0 С), то есть расход теплоты на 1 м 3 вентилируемого объёма здания по наружному обмеру при разности температур воздуха внутри вентилируемого помещения и наружного воздуха в 1 о С;

V – наружный объем вентилируемого здания, м 3 ;

tвp – усредненная температура внутреннего воздуха;

tнв – расчетная температура наружного воздуха для систем вентиляции tнв = -25 єС

Определим расход теплоты на вентиляцию для школы , Вт

где – удельный расход теплоты на вентиляцию в школе (удельная вентиляционная характеристика зданий), Вт/(м 3 • 0 С)

V – наружный объем вентилируемого здания, м 3 ;

Определим расход теплоты на вентиляцию для детского сада , Вт

где – удельный расход теплоты на вентиляцию в школе (удельная вентиляционная характеристика зданий), Вт/(м 3 • 0 С)

V – наружный объем вентилируемого здания, м 3 ;

Суммарный расход теплоты на вентиляцию, Вт

Нагрузки горячего водоснабжения

Cредненедельный тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение для жилых и общественных зданий рассчитывается по формуле, Вт

где с – теплоемкость воды, с = 4,187 ;

т – количество единиц измерения (людей);

а – норма расхода горячей воды с температурой tг=55єС, кг (л) на единицу измерения в сутки;

для жилых зданий а = 105 л/сут на человека,

для школы а = 8 л/сут на человека,

для детского комбинатаа = 30 л/сут на человека,

tx – температура холодной водопроводной воды; её принимают в отопительный период 5 о С и в летний период 15 о С;

1,2 – коэффициент, учитывающий остывание горячей воды в абонентских системах.

Cредненедельный тепловой поток , Вт, на горячее водоснабжение для жилых зданий определяется по формуле

Cредненедельный тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение школы и детского сада

Суммарная нагрузка на горячее водоснабжение , Вт

Пересчет тепловых нагрузок на другие режимы

Пересчет тепловых нагрузок на другие режимы: средний для наиболее холодного месяца, средне-отопительный и летний, производится по формуле

Нагрузки отопления

Определим, пользуясь этой зависимостью, среднюю нагрузку отопления, за холодный месяц для жилых зданий, , Вт

где tх.м – средняя температура самого холодного месяца (Приложение 1 [2]);

Определим среднюю нагрузку отопления, за холодный месяц для общественных зданий, Вт

Суммарная нагрузка отопления за холодный месяц для жилых и общественных зданий , Вт

Определим тепловую нагрузку за средне-отопительный период для жилых зданий , Вт

где tо.п – средняя температура отопительного периода (Приложение 1 [2]);

Определим тепловую нагрузку за средне-отопительный период для общественных зданий, Вт

Суммарная нагрузка отопления за средне-отопительный период для жилых и общественных зданий , Вт

Нагрузки вентиляции

Определим среднюю нагрузку вентиляции, за холодный месяц для общественных зданий, Вт

Суммарная средняя нагрузка вентиляции за холодный месяц для общественных зданий , Вт

Определим среднюю нагрузку вентиляции за средне-отопительный период для школы и детского сада, Вт

Суммарная средняя нагрузка вентиляции за средне-отопительный период для общественных зданий , Вт

Нагрузки горячего водоснабжения

В летний период тепловой поток, необходимый для приготовления горячей воды уменьшится и находится по формуле

где КS – коэффициент, учитывающий снижение летнего расхода воды по отношению к зимнему. При отсутствии данных принимается КS = 0,8;

Определим среднюю нагрузку на ГВС, за летний период для жилых зданий, Вт

Определим среднюю нагрузку на ГВС, за летний период для общественных зданий, Вт

Определим нагрузку на ГВС за летний период , кВт

Результаты расчетов занесём в таблицу 3.

Таблица 3 – Сводная таблица тепловых нагрузок

Расчетный алгоритм согласно СНиП

Данный способ – наиболее точный из всех существующих. Если вы воспользуетесь нашей инструкцией и правильно выполните расчет, можете быть уверены в результате на 100% и спокойно подбирать отопительное оборудование. Порядок действий выглядит так:

1. Измерьте квадратуру внешних стен, полов и перекрытий отдельно в каждой комнате. Определите площадь окон и входных дверей.
2. Рассчитайте тепловые потери через все наружные ограждения.
3. Узнайте расход тепловой энергии, идущей на подогрев вентиляционного (инфильтрационного) воздуха.
4. Суммируйте результаты и получайте реальный показатель тепловой нагрузки.

Обмер жилых комнат изнутри

Важный момент. В двухэтажном коттедже внутренние перекрытия не учитываются, поскольку не граничат с окружающей средой.

Суть расчета тепловых потерь относительно проста: нужно выяснить, сколько энергии теряет каждый тип строительной конструкции, ведь окна, стенки и полы сделаны из разных материалов. Определяя квадратуру наружных стен, вычитайте площадь остекленных проемов — последние пропускают больший тепловой поток и потому считаются отдельно.

При замере ширины комнат прибавляйте к ней половину толщины внутренней перегородки и захватывайте наружный угол, как показано на схеме. Цель – учесть полную квадратуру внешнего ограждения, теряющего тепло по всей поверхности.

При замерах нужно захватывать угол постройки и половину внутренней перегородки

Определяем теплопотери стен и крыши

Формула расчета теплового потока, проходящего через конструкцию одного типа (например, стену), выглядит следующим образом:

Расшифруем обозначения:

• величину теплопотерь через одно ограждение мы обозначили Qi, Вт;
• А – квадратура стенки в пределах одного помещения, м²;
• tв – комфортная температура внутри комнаты, обычно принимается +22 °С;
• tн – минимальная температура уличного воздуха, которая держится в течение 5 самых холодных зимних дней (принимайте реальное значение для вашей местности);
• R – сопротивление толщи наружного ограждения передаче тепла, м²°С/Вт.

Коэффициенты теплопроводности для некоторых распространенных стройматериалов

В приведенном списке остается один неопределенный параметр – R. Его значение зависит от материала стеновой конструкции и толщины ограждения. Чтобы рассчитать сопротивление теплопередаче, действуйте в таком порядке:

1. Определите толщину несущей части внешней стены и отдельно — слоя утеплителя. Буквенное обозначение в формулах – δ, считается в метрах.
2. Узнайте из справочных таблиц коэффициенты теплопроводности конструктивных материалов λ, единицы измерения — Вт/(мºС).
3. Поочередно подставьте найденные величины в формулу:
4. Определите R для каждого слоя стены по отдельности, результаты сложите, после чего используйте в первой формуле.

Вычисления повторите отдельно для окон, стен и перекрытия в пределах одной комнаты, затем переходите в следующее помещение. Потери теплоты через полы считаются отдельно, о чем рассказано ниже.

Совет. Правильные коэффициенты теплопроводности различных материалов указаны в нормативной документации. Для России это Свод Правил СП 50.13330.2012, для Украины — ДБН В.2.6–31~2006. Внимание! В расчетах используйте значение λ, прописанные в столбце «Б» для условий эксплуатации.

Данная таблица является приложением СП 50.13330.2012 «Тепловая изоляция зданий», опубликованном на специализированном ресурсе

Пример расчета для гостиной нашего одноэтажного дома (высота потолков 3 м):

1. Площадь наружных стен вместе с окнами: (5.04 + 4.04) х 3 = 27.24 м². Квадратура окон – 1.5 х 1.57 х 2 = 4.71 м². Чистая площадь ограждения: 27.24 – 4.71 = 22.53 м².
2. Теплопроводность λ для кладки силикатного кирпича равна 0.87 Вт/(мºС), пенопласта 25 кг/м³ – 0.044 Вт/(мºС). Толщина – соответственно 0.38 и 0.1 м, считаем сопротивление теплопередаче: R = 0.38 / 0.87 + 0.1 / 0.044 = 2.71 м²°С/Вт.
3. Температура наружная – минус 25 °С, внутри гостиной – плюс 22 °С. Разность составит 25 + 22 = 47 °С.
4. Определяем теплопотери сквозь стенки гостиной: Q = 1 / 2.71 х 47 х 22.53 = 391 Вт.

Стена коттеджа в разрезе

Аналогичным образом считается тепловой поток через окна и перекрытие. Термическое сопротивление светопрозрачных конструкций обычно указывает производитель, характеристики ж/б перекрытия толщиной 22 см находим в нормативной либо справочной литературе:

1. R утепленного перекрытия = 0.22 / 2.04 + 0.1 / 0.044 = 2.38 м²°С/Вт, теплопотери сквозь кровлю – 1 / 2.38 х 47 х 5.04 х 4.04 = 402 Вт.
2. Потери сквозь оконные проемы: Q = 0.32 x 47 x71 = 70.8 Вт.

Таблица коэффициентов теплопроводности металлопластиковых окон. Мы взяли самый скромный однокамерный стеклопакет (k = 0.32 Вт/(м•°С)

Итого теплопотери в гостиной (исключая полы) составят 391 + 402 + 70.8 = 863.8 Вт. Аналогичные подсчеты ведутся по остальным комнатам, результаты суммируются.

Обратите внимание: коридор внутри здания не соприкасается с наружной оболочкой и теряет тепло только через крышу и полы. Какие ограждения нужно учитывать в расчетной методике, смотрите на видео.

Деление пола на зоны

Чтобы выяснить количество теплоты, теряемое полами на грунте, здание в плане делится на зоны шириной 2 м, как изображено на схеме. Первая полоса начинается от внешней поверхности строительной конструкции.

При разметке отсчет начинается от внешней поверхности здания

Расчетный алгоритм следующий:

1. Расчертите план коттеджа, поделите на полосы шириной 2 м. Максимальное число зон – 4.
2. Вычислите площадь пола, попадающего отдельно в каждую зону, пренебрегая межкомнатными перегородками. Обратите внимание: квадратура по углам считается дважды (заштриховано на чертеже).
3. Пользуясь расчетной формулой (для удобства приводим ее повторно), определите теплопотери на всех участках, полученные цифры суммируйте.
4. Сопротивление теплопередаче R для зоны I принимается равным 2.1 м²°С/Вт, II – 4.3, III – 8.6, остального пола – 14.2 м²°С/Вт.

Примечание. Если речь идет об отапливаемом подвале, первая полоса располагается на подземной части стены, начиная от уровня грунта.

Схема разбивки стен подвала от уровня земли

Полы, утепленные минеральной ватой либо пенополистиролом, рассчитываются идентичным образом, только к фиксированным значениям R прибавляется термическое сопротивление слоя утеплителя, определяемое по формуле δ / λ.

Пример вычислений в гостиной загородного дома:

1. Квадратура зоны I равняется (5.04 + 4.04) х 2 = 18.16 м², участка II – 3.04 х 2 = 6.08 м². Остальные зоны в гостиную не попадают.
2. Расход энергии на 1-ю зону составит 1 / 2.1 х 47 х 18.16 = 406.4 Вт, на вторую – 1 / 4.3 х 47 х 6.08 = 66.5 Вт.
3. Величина теплового потока сквозь полы гостиной – 406.4 + 66.5 = 473 Вт.

Теперь нетрудно подбить общие теплопотери в рассматриваемой комнате: 863.8 + 473 = 1336.8 Вт, округленно — 1.34 кВт.

Нагрев вентиляционного воздуха

В подавляющем большинстве частных домов и квартир устроена естественная вентиляция. Уличный воздух проникает внутрь сквозь притворы окон и дверей, а также приточные отверстия. Нагревом поступающей холодной массы занимается система отопления, расходуя дополнительную энергию. Как узнать количество этих потерь:

1. Поскольку расчет инфильтрации слишком сложен, нормативные документы допускают выделение 3 м³ воздуха в час на каждый метр квадратный площади жилища. Общий расход приточного воздуха L считается просто: квадратура помещения умножается на 3.
2. L – это объем, а нужна масса m воздушного потока. Узнайте ее путем умножения на плотность газа, взятую из таблицы.
3. Масса воздуха m подставляется в формулу школьного курса физики, позволяющую определить количество затраченной энергии.

Высчитаем потребное количество теплоты на примере многострадальной гостиной площадью 15.75 м². Объем притока L = 15.75 х 3 = 47.25 м³/ч, масса – 47.25 х 1.422 = 67.2 кг/ч. Принимая теплоемкость воздуха (обозначена буквой C) равной 0.28 Вт / (кг ºС), находим расход энергии: Qвент = 0.28 х 67.2 х 47 = 884 Вт. Как видите, цифра довольно внушительная, вот почему подогрев воздушных масс нужно учитывать обязательно.

Окончательный расчет теплопотерь здания плюс расход теплоты на вентиляцию определяется суммированием всех полученных ранее результатов. В частности, нагрузка на отопление гостиной выльется в цифру 0.88 + 1.34 = 2.22 кВт. Аналогичным образом рассчитываются все помещения коттеджа, в конце энергетические затраты складываются в одну цифру.

Окончательный расчет

Если ваш мозг еще не закипел от обилия формул ?, то наверняка интересно увидеть результат по всему одноэтажному дому. В предыдущих примерах мы проделали основную работу, осталось лишь пройти по другим помещениям и узнать теплопотери всей наружной оболочки здания. Найденные исходные данные:

• термическое сопротивление стен — 2.71, окон – 0.32, перекрытия – 2.38 м²°С/Вт;
• высота потолков – 3 м;
• R для входной двери, утепленной экструдированным пенополистиролом, равен 0.65 м²°С/Вт;
• температура внутренняя – 22, внешняя – минус 25 °С.

Чтобы упростить вычисления, предлагаем составить таблицу в Exel, потом занесем туда промежуточные и окончательные результаты.

Пример расчетной таблицы теплопотерь в Exel

По окончании расчетов и заполнении таблицы получены следующие значения расходов тепловой энергии по помещениям:

• гостиная – 2.22 кВт;
• кухня – 2.536 кВт;
• прихожая – 745 Вт;
• коридор – 586 Вт;
• санузел – 676 Вт;
• спальня – 2.22 кВт;
• детская – 2.536 кВт.

Итоговое значение нагрузки на отопительную систему частного дома площадью 100 м² составило 11.518 Вт, округленно – 11.6 кВт. Примечательно, что результат отличается от приближенных методов расчета буквально на 5%.

Но согласно нормативным документам, окончательную цифру нужно умножить на коэффициент 1.1 неучтенных теплопотерь, возникающих из-за ориентации здания по сторонам света, ветровых нагрузок и так далее. Соответственно, окончательный результат – 12.76 кВт. Подробно и доступно об инженерной методике рассказывается на видео: