Тепло

Розрахунок і визначення теплового навантаження на опалення: методики розрахунку, висновок

Квітень 10, 2020

Теплове навантаження на увазі під собою кількість теплової енергії, необхідне для підтримки комфортної температури в будинку, квартирі або окремій кімнаті. Під максимальною годинною навантаженням на опалення мається на увазі кількість тепла, необхідне для підтримки нормованих показників протягом години в найнесприятливіших умовах.

Фактори, що впливають на теплове навантаження

  • Матеріал і товщина стін. Наприклад, стіна з цегли в 25 сантиметрів і стіна з газобетону в 15 сантиметрів здатні пропустити різну кількість тепла.
  • Матеріал і структура даху. Наприклад, тепловтрати плоского даху з залізобетонних плит значно відрізняються від тепловтрат утепленого горища.
  • Вентиляція. Втрата теплової енергії з відпрацьованим повітрям залежить від продуктивності вентиляційної системи, наявності або відсутності системи рекуперації тепла.
  • Площа скління. Вікна втрачають більше теплової енергії в порівнянні з суцільними стінами.
  • Рівень інсоляції в різних регіонах. Визначається ступенем поглинання сонячного тепла зовнішніми покриттями і орієнтацією площин будівель по відношенню до сторін світу.
  • Різниця температур між вулицею і приміщенням. Визначається тепловим потоком через огороджувальні конструкції за умови постійного опору теплопередачі.

Розподіл теплового навантаження

При водяному опаленні максимальна теплова потужність котла повинна дорівнювати сумі теплової потужності всіх приладів опалення в будинку. На розподіл пристроїв опалення впливають такі чинники:

  • Площа приміщення і висота стелі;
  • Розташування всередині будинку. Кутовими і торцевими приміщеннями втрачається більше тепла, ніж приміщеннями, розташованими в середині будівлі;
  • Відстань від джерела тепла;
  • Бажана температура в кімнатах.

СНиП рекомендує наступні значення:

  • Житлові кімнати в середині будинку — 20 градусів;
  • Кутові і торцеві житлові кімнати — 22 градуси. При цьому за рахунок більш високої температури не промерзають стіни;
  • Кухня — 18 градусів, оскільки в ній є власні джерела тепла — газові або електричні плити тощо.
  • Ванна кімната — 25 градусів.

При повітряному опаленні тепловий потік, який надходить в окреме приміщення, залежить від пропускної спроможності повітряного рукава. Найчастіше найпростішим способом його регулювання є підстроювання положення решіток вентиляції з контролем температури вручну.

При системі опалення, де застосовується розподільчий джерело тепла (конвектора, теплі підлоги, електрообігрівачі та т.д.), необхідний режим температури встановлюється на термостаті.

методики розрахунку

Для визначення теплового навантаження існує кілька способів, що володіють різною складністю розрахунку і достовірністю отриманих результатів. Далі представлені три найбільш прості методики розрахунку теплового навантаження.

метод №1

Згідно з чинним СНиП, існує простий метод розрахунку теплового навантаження. На 10 квадратних метрів беруть 1 кіловат теплової потужності. Потім отримані дані множаться на регіональний коефіцієнт:

  • Південні регіони мають коефіцієнт 0,7-0,9;
  • Для помірно-холодного клімату (Московська і Ленінградська області) коефіцієнт дорівнює 1,2-1,3;
  • Далекий Схід і райони Крайньої Півночі: для Новосибірська від 1,5; для Оймякона до 2,0.

Розрахунок на прикладі:

  1. Площа будівлі (10 * 10) дорівнює 100 квадратних метрів.
  2. Базовий показник теплового навантаження 100/10 = 10 кіловат.
  3. Це значення множиться на регіональний коефіцієнт, що дорівнює 1,3, в результаті виходить 13 кВт теплової потужності, які потрібні для підтримки комфортної температури в будинку.

Зверніть увагу! Якщо використовувати цю методику для визначення теплового навантаження, то необхідно ще врахувати запас потужності в 20 відсотків, щоб компенсувати похибки і екстремальні холоди.

метод №2

Перший спосіб визначення теплового навантаження має багато похибок:

  • Різні будови мають різну висоту стель. З огляду на те, що обігрівається не майдан, а обсяг, цей параметр дуже важливий.
  • Через двері і вікна проходить більше тепла, ніж через стіни.
  • Не можна порівнювати міську квартиру з приватним будинком, де знизу, зверху і за стінами не квартири, а вулиця.

Коригування методу:

  • Базовий показник теплового навантаження дорівнює 40 ват на 1 кубічний метр об’єму приміщення.
  • Кожні двері, що ведуть на вулицю, додає до базового показника теплового навантаження 200 ват, кожне вікно — 100 ват.
  • Кутові і торцеві квартири багатоквартирного будинку мають коефіцієнт 1,2-1,3, на який впливає товщина і матеріал стін. Приватний будинок має коефіцієнт 1,5.
  • Регіональні коефіцієнти рівні: для Центральних областей і Європейської частини Росії — 0,1-0,15; для Північних регіонів — 0,15-0,2; для південних регіонів — 0,07-0,09 кВт / кв.м.

Розрахунок на прикладі:

  1. Об’єм будівлі 300 квадратних метрів (10 * 10 * 3 = 300).
  2. Базовий показник теплового навантаження 12000 ват (300 * 40).
  3. З урахуванням восьми вікон та двох дверей теплова потужність дорівнює 13200 ват (12000+ (8 * 100) + (2 * 200)).
  4. Для приватного будинку теплове навантаження збільшується на регіональний коефіцієнт і виходить 19800 ват (13200 * 1,5).
  5. 19800 * 1,3 = 25740 ват (з урахуванням регіонального коефіцієнта для Північних регіонів). Отже, для обігріву буде потрібно 28-кіловатний котел.

метод №3

Не варто спокушатися — другий спосіб розрахунку теплового навантаження також вельми недосконалий. У ньому досить умовно враховано тепловий опір стелі і стін; різницю температур між зовнішнім повітрям і повітрям всередині.

Варто відзначити, щоб підтримувати всередині будинку постійну температуру необхідно таку кількість теплової енергії, яке буде дорівнювати всім втрат через вентиляційну систему і огороджувальні пристрої. Однак, і в цьому методі розрахунки спрощені, так як неможливо систематизувати і виміряти всі фактори.

на тепловтрати впливає матеріал стін — 20-30 відсотків втрати тепла. Через вентиляцію йде 30-40 відсотків, через дах — 10-25 відсотків, через вікна — 15-25 відсотків, через пів на грунті — 3-6 відсотків.

Щоб спростити розрахунки теплового навантаження, підраховуються теплові втрати через огороджувальні пристрої, а потім це значення просто множиться на 1,4. Дельта температур вимірюється легко, але взяти дані про термічний опір можна тільки в довідниках. Нижче наведені деякі популярні значення термічного опору:

  • Термічний опір стіни в три цегли одно 0,592 м2 * С / Вт.
  • Стіни в 2,5 цегли становить 0, 502.
  • Стіни в 2 цегли одно 0,405.
  • Стіни в одну цеглину (товщина 25 см) дорівнює 0,187.
  • Дерев’яного зрубу, де діаметр колоди 25 см — 0,550.
  • Дерев’яного зрубу, де діаметр колоди 20 сантиметрів — 0,440.
  • Зрубу, де товщина зрубу 20 см — 0,806.
  • Зрубу, де товщина 10 см — 0,353.
  • Каркасної стіни, товщина якої 20 см, утепленій мінеральною ватою — 0,703.
  • Стіни з газобетону, товщина якої 20 см — 0,476.
  • Стіни з газобетону, товщина якої 30 см — 0,709.
  • Штукатурки, товщина якої 3 см — 0,035.
  • Стельового або горищного перекриття — 1,43.
  • Дерев’яної підлоги — 1,85.
  • Подвійний дерев’яних дверей — 0,21.

Розрахунок за прикладом:

  1. Дельта температур в період піку морозів дорівнює 50 градусів: всередині будинку плюс 20 градусів, зовні — мінус 30 градусів.
  2. Втрати тепла через один метр квадратний 50 / 1,85 (показник термічного опору підлоги з дерева) дорівнює приблизно 27 ват. Весь підлогу матиме 27 * 100 = 2700 ват.
  3. Тепловтрати через стелю складають (50 / 1,43) * 100 і так само чином, 3500 ват.
  4. Площа стін (10 * 3) * 4 і дорівнює 120 квадратних метрів. Наприклад, стіни виготовлені з бруса з товщиною 20 см, термічний опір = 0,806. Отже, тепловтрати складуть (50 / 0,806) * 120 = 7444 Вт.
  5. Всі отримані значення втрат тепла складаються, і виходить значення 13644 ват. Саме таку кількість тепла буде втрачати будинок через стіни, підлогу і стелю.
  6. Далі отримане значення множиться на коефіцієнт 1,4 (втрати на вентиляційну систему) і виходить 19101 ват. Отже, для опалення такого будинку знадобиться 20-кіловатний котел.

висновок

Як видно з розрахунків, способи визначення теплового навантаження мають істотні похибками. На щастя, надлишковий показник потужності котла не зашкодить:

  • Робота газового котла на зменшеній потужності здійснюється без падіння коефіцієнта корисної дії, а робота конденсаційних пристроїв при неповному навантаженні здійснюється в економічному режимі.
  • Те саме можна сказати і до соляровим котлам.
  • Показник коефіцієнта корисної дії електричного нагрівального устаткування дорівнює 100 відсоткам.

Зверніть увагу! Робота твердопаливних котлів на потужності менше номінального значення потужності протипоказана.

Розрахунок теплового навантаження на опалення є важливим фактором, обчислення якого обов’язково необхідно виконувати перед початком створення системи опалення. У разі підходу до процесу з розумом і грамотного виконання всіх робіт гарантується безвідмовна робота опалення, а також істотно економляться гроші на зайвих витратах.