Расчет водяного отопления: формулы, правила, примеры выполнения

Простейшие приемы расчета

Для того чтобы система отопления создавала в холодное время года комфортные условия проживания, она должна справляться с двумя основными задачами. Эти функции тесно связаны между собой, и разделение их – весьма условно.

Первое – это поддержание оптимального уровня температуры воздуха во всем объеме отапливаемого помещения. Безусловно, по высоте уровень температуры может несколько изменяться, но этот перепад не должен быть значительным. Вполне комфортными условиями считается усредненный показатель в +20 °С – именно такая температура, как правило, принимается за исходную в теплотехнических расчетах.

Если уж подходить с полной точностью, то для отдельных помещений в жилых домах установлены стандарты необходимого микроклимата – они определены ГОСТ 30494-96. Выдержка из этого документа – в размещенной ниже таблице:

 оптимальнаядопустимаяоптимальнаядопустимая, maxоптимальная, maxдопустимая, max
Для холодного времени года
Жилая комната20÷2218÷24 (20÷24)45÷30600.150.2
То же, но для жилых комнат в регионах с минимальными температурами от – 31 °С и ниже21÷2320÷24 (22÷24)45÷30600.150.2
Кухня19÷2118÷26Н/НН/Н0.150.2
Туалет19÷2118÷26Н/НН/Н0.150.2
Ванная, совмещенный санузел24÷2618÷26Н/НН/Н0.150.2
Помещения для отдыха и учебных занятий20÷2218÷2445÷30600.150.2
Межквартирный коридор18÷2016÷2245÷3060Н/НН/Н
Вестибюль, лестничная клетка16÷1814÷20Н/НН/НН/НН/Н
Кладовые16÷1812÷22Н/НН/НН/НН/Н
Для теплого времени года (Норматив только для жилых помещений. Для остальных – не нормируется)
Жилая комната22÷2520÷2860÷30650.20.3

Второе – компенсирование потерь тепла через элементы конструкции здания.

Самый главный «противник» системы отопления — это теплопотери через строительные конструкции

Увы, теплопотери – это самый серьезный «соперник» любой системы отопления. Их можно свести к определенному минимуму, но даже при самой качественной термоизоляции полностью избавиться от них пока не получается. Утечки тепловой энергии идут по всем направлениям – примерное распределение их показано в таблице:

Фундамент, полы по грунту или над неотапливаемыми подвальными (цокольными) помещениямиот 5 до 10%
«Мостики холода» через плохо изолированные стыки строительных конструкцийот 5 до 10%
Места ввода инженерных коммуникаций (канализация, водопровод, газовые трубы, электрокабели и т.п.)до 5%
Внешние стены, в зависимости от степени утепленностиот 20 до 30%
Некачественные окна и внешние дверипорядка 20÷25%, из них около 10% – через негерметизированные стыки между коробками и стеной, и за счет проветривания
Крышадо 20%
Вентиляция и дымоходдо 25 ÷30%

Естественно, чтобы справиться с такими задачами, система отопления должна обладать определенной тепловой мощностью, причем этот потенциал не только должен соответствовать общим потребностям здания (квартиры), но и быть правильно распределенным по помещениям, в соответствии с их площадью и целым рядом других важных факторов.

Обычно расчет и ведется в направлении «от малого к большому». Проще говоря, просчитывается потребное количество тепловой энергии для каждого отапливаемого помещения, полученные значения суммируются, добавляется примерно 10% запаса (чтобы оборудование не работало на пределе своих возможностей) – и результат покажет, какой мощности необходим котел отопления. А значения по каждой комнате станут отправной точкой для подсчета необходимого количества радиаторов.

Самый упрощённый и наиболее часто применяемый в непрофессиональной среде метод – принять норму 100 Вт тепловой энергии на каждый квадратный метр площади:

Самый примитивный способ подсчета — соотношение 100 Вт/м²

Q = S × 100

Q – необходимая тепловая мощность для помещения;

S – площадь помещения (м²);

100 — удельная мощность на единицу площади (Вт/м²).

Например, комната 3.2 × 5,5 м

S = 3,2 × 5,5 = 17,6 м²

Q = 17,6 × 100 = 1760 Вт ≈ 1,8 кВт

Расчет тепловой мощности от объема помещения

Понятно, что в этом случае значение удельной мощности рассчитано на кубический метр. Его принимают равным 41 Вт/м³ для железобетонного панельного дома, или 34 Вт/м³ — в кирпичном или выполненном из других материалов.

Q = S × h × 41 (или 34)

h – высота потолков (м);

41 или 34 – удельная мощность на единицу объема (Вт/м³).

Например, та же комната, в панельном доме, с высотой потолков в 3.2 м:

Q = 17,6 × 3,2 × 41 = 2309 Вт ≈ 2,3 кВт

Результат получается более точным, так как уже учитывает не только все линейные размеры помещения, но даже, в определенной степени, и особенности стен.

Но все же до настоящей точности он еще далек – многие нюансы оказываются «за скобками». Как выполнить более приближенные к реальным условиям расчеты – в следующем разделе публикации.

Правильный расчет теплоносителя в системе отопления

По совокупности признаков бесспорным лидером среди теплоносителей является обыкновенная вода. Лучше всего использовать дистиллированную воду, хотя подойдет и кипячёная или химически обработанная – для осаждения растворённых в воде солей и кислорода.

Однако если существует вероятность того, что температура в помещении с системой отопления на некоторое время опустится ниже нуля, то вода в качестве теплоносителя не подойдёт. Если она замёрзнет, то при увеличении объёма велика вероятность необратимого повреждения системы отопления. В таких случаях используют теплоноситель на базе антифриза.

Другие способы определения количества тепла

Добавим, что также существуют и другие способы, при помощи которых можно рассчитать объем тепла, которое поступает в систему отопления. В данном случае формула не только несколько отличается от приведенных ниже, но и имеет несколько вариаций.

Что же касается значений переменных, то они здесь те же, что и в предыдущем пункте данной статьи. На основании всего этого можно сделать уверенный вывод, что рассчитать тепло на отопление вполне можно своим силами. Однако при этом не стоит забывать о консультации со специализированными организациями, которые ответственны за обеспечение жилья теплом, так как их методы и принципы произведения расчетов могут отличаться, причем существенно, а процедура может состоять из другого комплекса мер.

Если же вы намереваетесь обустроить систему «теплого пола», то подготовьтесь к тому, что процесс расчета будет более сложным, поскольку здесь учитываются не только особенности контура отопления, но и характеристик электрической сети, которая, собственно, и будет подогревать пол. Более того, организации, которые занимаются установкой подобного рода оборудования, также будут другими.

Обратите внимание! Люди нередко сталкиваются с проблемой, когда калории следует переводить в киловатты, что объясняется использованием во многих специализированных пособиях единицы измерения, которая в международной системе называется «Си». >. В таких случаях необходимо помнить, что коэффициент, благодаря которому килокалории будут переведены в киловатты, равен 850

Если же говорить более простым языком, то один киловатт – это 850 килокалорий. Данный вариант расчета более просто, чем приведенные выше, так как определить значение в гигакалориях можно за несколько секунд, поскольку Гкал, как уже отмечалось ранее, это миллион калорий

В таких случаях необходимо помнить, что коэффициент, благодаря которому килокалории будут переведены в киловатты, равен 850. Если же говорить более простым языком, то один киловатт – это 850 килокалорий. Данный вариант расчета более просто, чем приведенные выше, так как определить значение в гигакалориях можно за несколько секунд, поскольку Гкал, как уже отмечалось ранее, это миллион калорий.

Дабы избежать возможных ошибок, не стоит забывать и о том, что практически все современные тепловые счетчики работают с некоторой погрешностью, пусть и в пределах допустимого. Такую погрешность также можно рассчитать собственноручно, для чего необходимо использовать следующую формулу:

Традиционно, теперь выясняем, что же обозначает каждое из этих переменных значений.

1. V1 – это расход рабочей жидкости в трубопроводе подачи.

2. V2 – аналогичный показатель, но уже в трубопроводе «обратки».

3. 100 – это число, посредством которого значение переводится в проценты.

4. Наконец, Е – это погрешность учетного устройства.

Согласно эксплуатационным требованиям и нормам, предельно допустимая погрешность не должна превышать 2 процентов, хотя в большинстве счетчиков она составляет где-то 1 процент.

В итоге отметим, что правильно произведенный расчет Гкал на отопление позволяет значительно сэкономить средства, затрачиваемые на обогрев помещения. На первый взгляд, процедура эта достаточно сложна, но – и вы в этом убедились лично – при наличии хорошей инструкции ничего трудного в ней нет.

На этом все. Также советуем посмотреть приведенный ниже тематический видеоматериал. Удачи в работе и, по традиции, теплых вам зим!

РАСЧЕТ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Постоянно действующие системы
отопления в цехах с тепловыделениями устраивают только тогда, когда зимний
тепловой баланс отрицателен, т. е. когда теплопотери превышают
тепловыделения.

Наиболее целесообразно отопление производственных
помещений местными рециркуляционными воздушно-отопительными агрегатами
(децентрализованная система воздушного отопления), располагаемыми либо на
колоннах, либо вблизи наружных стен.

Если постоянные рабочие места расположены на расстоянии 2 м и менее от наружных стен и окон, то рекомендуется устраивать дополнительно центральное водяное
отопление с использованием в качестве нагревательных приборов радиаторов и
ребристых труб. Расчет его ведется из условия поддержания температуры в
рабочей зоне 5° С.

На выходные дни или в ночные часы, когда работа не
выполняется, необходимо устройство дежурного отопления для поддержания внутри
цеха температуры 5° С. Дежурное отопление должно осуществляться во всех
случаях, если расчетная наружная температура для отопления ниже — 15° С.

Вопрос о том, какой вид отопления необходимо применять,
решается на основе технико-экономических расчетов. Если в цехе имеется одна
крупная приточная установка сравнительно большой мощности, то эк£-
плуатировать ее в режиме полной рециркуляции нецелесообразно. Иногда для
отопления следует установить несколько воздушно-отопительных агрегатов. Если
приточных вентиляционных установок в цехе несколько и тепловая мощность одной
из этих установок близко совпадает с количеством тепла, необходимого для
целей дежурного отопления, то целесообразно эту установку использовать в
качестве отопительной в режиме полной рециркуляции воздуха. Имеющаяся площадь
поверхности калориферов этой установки должна быть проверена в режиме
воздушного отопления, так как температура воздуха, забираемого из цеха,
составит 5° С, т. е. окажется значительно выше, чем в обычном расчетном
вентиляционном режиме. Средняя температура нагреваемого в калорифере воздуха
также возрастет, расчетный перепад температур теплоносителя и воздуха
уменьшится, и это приведет к снижению тепло- производительности калориферов.

Расчет воздушного отопления промышленных зданий с
сосредоточенной подачей воздуха и воздушного отопления жилых и общественных
зданий подробно изложен в ч. I учебника (гл. VII) и поэтому здесь не
рассматривается.

Воздушное отопление
имеет много общего с другими видами централизованного отопления. И воздушное
и водяное отопление основаны на принципе передачи тепла отапливаемым…

Местное воздушное отопление
предусматривается в промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданиях в
следующих случаях

Воздушное отопление.
Характеристика воздушного отопления. ЦЕНТРАЛЬНОЕ ВОЗДУШНОЕОТОПЛЕНИЕ с полной рециркуляцией, с …

В рабочее время центральное воздушное отопление
подчиняется условиям вентилирования помещений.

Воздушное отопление
включает: воздухонагреватель, в к-ром воздух может подогреваться с помощью
горячей воды, пара (в калориферах), тепла…

Воздушно-тепловая
завеса создается рециркуляционной установкой местного или центрального воздушногоотопления.

Когда же воздушная сиртема отопления
является одновременно и системой вентиляции, количество вводимого воздуха
устанавливается при соблюдении следующих условий.

Система центрального воздушного отопления
может стать еще более совершенной, если применить индивидуальные водяные или
электрические нагреватели…

Центральная система воздушного отопления
— канальная. Воздух нагревается до необходимой температуры /г в тепловом центре
здания, где к…

Местное воздушное отопление с
отопительными или отопительно-вентиляционными агрегатами применяется в пром.
це.

Определение расчетных расходов теплоносителя

Расчетный расход сетевой воды на систему отопления (т/ч), присоединенную по зависимой схеме, можно определить по формуле:

Рисунок 346. Расчетный расход сетевой воды на СО

  • где Qо.р.- расчетная нагрузка на систему отопления, Гкал/ч;
  • τ1.р.- температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, ° С;
  • τ2.р.- температура воды в обратном трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, °С;

Расчетный расход воды в системе отопления определяется из выражения:

Рисунок 347. Расчетный расход воды в системе отопления

τ3.р.- температура воды в подающем трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, ° С;

Относительный расход сетевой воды Gотн. на систему отопления:

Рисунок 348. Относительный расход сетевой воды на СО

где Gc.- текущее значение сетевого расхода на систему отопления, т/ч.

Относительный расход тепла Qотн. на систему отопления:

Рисунок 349. Относительный расход тепла на СО

  • где Qо.- текущее значение расхода теплоты на систему отопления, Гкал/ч
  • где Qо.р.- расчетное значение расхода теплоты на систему отопления, Гкал/ч

Расчетный расход теплоносителя в системе отопления присоединенной по независимой схеме:

Рисунок 350. Расчетный расход на СО по независимой схеме

где: t1.р, t2.р.- расчетная температура нагреваемого теплоносителя (второй контур) соответственно на выходе и входе в теплообменный аппарат, ºС;

Расчетный расход теплоносителя в системе вентиляции определяется по формуле:

Рисунок 351. Расчетный расход на СВ

  • где: Qв.р.- расчетная нагрузка на систему вентиляции Гкал/ч;
  • τ2.в.р.- расчетная температура сетевой воды после калорифера системы вентиляции, ºС.

Расчетный расход теплоносителя на систему горячего водоснабжения (ГВС) для открытых систем теплоснабжения определяется по формуле:

Рисунок 352. Расчетный расход на открытые системы ГВС

Расход воды на горячее водоснабжение из подающего трубопровода тепловой сети:

Рисунок 353. Расход на ГВС из подающего

где: β- доля отбора воды из подающего трубопровода, определяемая по формуле:Рисунок 354. Доля отбора воды из подающего

Расход воды на горячее водоснабжение из обратного трубопровода тепловой сети:

Рисунок 355. Расход на ГВС из обратного

Расчетный расход теплоносителя (греющей воды) на систему ГВС для закрытых систем теплоснабжения при параллельной схеме включения подогревателей на систему горячего водоснабжения:

Рисунок 356. Расход на ГВС 1 контура при параллельной схеме

  • где: τ1.и.- температура сетевой воды в подающем трубопроводе в точке излома температурного графика,ºС;
  • τ2.т.и.- температура сетевой воды после подогревателя в точке излома температурного графика (принимается = 30 ºС);

Расчетная нагрузка на ГВС

При наличии баков аккумуляторов

Рисунок 357.

При отсутствии баков аккумуляторов

Рисунок 358.

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

Поэтому при расчётах нужно проанализировать, из чего состоят и стены, и пол, и всё остальное

Поэтому при расчётах нужно проанализировать, из чего состоят и стены, и пол, и всё остальное

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 полаЗначение 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.

Цель теплотехнического расчета

От теплотехнических особенностей капитальных ограждений здания зависит многое. Это и влажность конструктивных элементов, и температурные показатели, которые влияют на наличие или отсутствие конденсата на межкомнатных перегородках и  перекрытиях.

Расчет покажет, будут ли поддерживаться стабильные температурные и влажностные характеристики при плюсовой и минусовой температуре. В перечень этих характеристик входит и такой показатель, как количество тепла, теряющегося ограждающими конструкциями строения в холодный период.

Нельзя начинать проектирование, не имея всех этих данных. Опираясь на них, выбирают толщину стен и перекрытий, последовательность слоев.

По регламенту ГОСТ 30494-96 температурные значения внутри помещений. В среднем она равна 21⁰. При этом относительная влажность обязана пребывать в комфортных рамках, а это в среднем 37%. Наибольшая скорость перемещения массы воздуха — 0,15 м/с

Теплотехнический расчет ставит перед собой цели определить:

  1. Идентичны ли конструкции заявленным запросам с точки зрения тепловой защиты?
  2. Настолько полно обеспечивается комфортный микроклимат внутри здания?
  3. Обеспечивается ли оптимальная тепловая защита конструкций?

Основной принцип — соблюдение баланса разности температурных показателей атмосферы внутренних конструкций ограждений и помещений. Если его не соблюдать, тепло будут поглощать эти поверхности, а внутри температура останется очень низкой.

На внутреннюю температуру не должны существенно влиять изменения теплового потока. Эту характеристику называют теплоустойчивостью.

Путем выполнения теплового расчета определяют оптимальные пределы (минимальный и максимальный) габаритов стен, перекрытий по толщине. Это является гарантией эксплуатации здания на протяжении длительного периода как без экстремальных промерзаний конструкций, так и перегревов.

Как правильно определиться с типом отопительного котла и рассчитать его мощность

В системе отопления котлу отводится роль генератора тепла

Делая выбор между котлами — газовым, электрическим, жидко- или твердотопливным обращают внимание на эффективность его теплоотдачи, простоту эксплуатации, учитывают, какой тип топлива преобладает в месте проживания

Эффективная работа системы и комфортная температура в помещении напрямую зависят от мощности котла. При малой мощности в помещении будет холодно, а при слишком большой — неэкономно использоваться топливо. Поэтому необходимо выбирать котел с оптимальной мощностью, которую можно довольно точно высчитать.

При ее расчете обязательно нужно учитывать:

  • площадь отапливаемого помещения (S);
  • удельная мощность котла на десять кубических метров помещения. Она устанавливается с корректировкой, учитывающей климатические условия региона проживания (W уд.).

Есть установленные значения удельной мощности (W уд.) для определенных климатических зон, которые составляют для:

  • Южных районов – от 0,7 до 0,9 кВт;
  • Центральных районов – от 1,2 до 1,5 кВт;
  • Северных районов — от 1,5 до 2,0 кВт.

Мощность котла (Wкот) рассчитывается по формуле:

W кот. = S*W уд. / 10

Поэтому принято мощность котла выбирать, из расчета 1 кВт на 10кв. м отапливаемого помещения.

От площади дома будет зависеть не только мощность , но и тип водяного отопления. Конструкция отопления с естественным движением воды, не сможет эффективно обогревать дом площадью более 100 кв. м (из-за малой инерционности). Для помещения с большой площадью потребуется система отопления с циркулярными насосами, которая будет подталкивать, и ускорять подачу теплоносителя по трубам.

Поскольку насосы работают в безостановочном режиме, к ним предъявляются определенные требования — бесшумность, малая энергоемкость, долговечность и надежность. На современных моделях газового котла, насосы уже встроены непосредственно в корпус.

Выводы и полезное видео по теме

Особенности, преимущества и недостатки естественной и принудительной систем циркуляции теплоносителя для систем отопления:

Подводя итого вычислений гидравлического расчёта, в результате получили конкретные физические характеристики будущей системы отопления.

Естественно, что это упрощенная схема расчёта, которая даёт приблизительные данные относительно гидравлического расчёта для системы отопления типичной двухкомнатной квартиры.

Пытаетесь самостоятельно провести гидравлический расчет отопительной системы? А может, не согласны с изложенным материалом? Ждем ваших комментариев и вопросов – блок для обратной связи расположен ниже.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий