Отопительная система в частном доме – это, чаще всего, комплект автономного оборудования, использующего в качестве энерго- и теплоносителя наиболее соответствующие конкретному региону вещества. Поэтому для каждой конкретной схемы отопления требуется индивидуальный расчет тепловой мощности системы отопления, который учитывает множество факторов, таких, как минимальный расход тепловой энергии для дома, расход тепла для помещений – всех и каждого, помогает определить расход энергоносителей в сутки и за время отопительного сезона, и т.д.
Номинальная тепловая мощность системы отопления для частного объекта определяется по формуле (все результаты выражаются в кВт):
Q = Q1 x b1 x b2 Q2 – Q3; где:
Q1 – общие потери тепла в здании согласно расчетам, кВт;
b1 — коэффициент дополнительной тепловой энергии от радиаторов сверх того, что показал расчёт. Значения коэффициента отражены в таблице ниже:
b2 — коэффициент дополнительных тепловых потерь радиаторами, установленными у внешних стен без экранирующих кожухов. Показатели коэффициента отражены в таблице ниже:
Q2 – теплопотери в трубопроводах, уложенных в неотапливаемом пространстве;
Q3 – дополнительное тепло от осветительных приборов, бытовых приборов и техники, жильцов, и т.д. Для жилых зданий Q3 принимается как 0,01 кВт/1 м2.
По какой формуле и как рассчитать потери тепла, обозначаемые как Q1? Эти параметры определяются следующим образом: Q1 = (Qa Qb), где:
Qa– тепловая энергия, проходящая через ограждения и наружные стены;
Qb— потери тепла при прогреве воздуха вентиляционной системы.
Значение Qa и Qb рассчитывается для каждого отдельно взятого помещения с подключенным отоплением.
Тепловая энергия Qa определяется по формуле:
Qa = 1 / R x A x (tb – tn) х (1 Ʃß), где:
А — площадь ограждения (наружной стены) в м2;
R — теплопередача ограждения в м2•°С/Вт (справочная информация в СНиП II-3-79).
Сопротивление теплопередаче для подвального пола и цокольных стен рассчитывается по 2-х метровым участкам, проходящим параллельно наружным стенам дома. Формула подсчётов:
R = RC δ / λ, где:
RC — сопротивление теплоотдаче, м2•°С/Вт:
2,1 — для 1 тепловой зоны;
4,3 — для 2 тепловой зоны;
8,6 — для 3 тепловой зоны;
14,2 — для 4 зоны поверхности пола;
Теплопотери по зонам пола
δ — толщина утеплителя в метрах, которая принимается в расчет при δ ≤ 1,2Вт/м2 0С;
tb — температура внутри помещения;
tn – температура снаружи;
n — коэффициент, зависящий от взаимоположения наружных поверхностей относительно воздушных потоков снаружи (справочная информация в СНиП II-3-79);
ß – дополнительные теплопотери:
для внешних вертикальных и диагональных поверхностей, установленных в направлении январского ветра со скоростью ≥ 4,5 м/с и цикличностью ≥ 15% (СНиП 2.01.01-82). Значение 0,05 для скорости ≤ 5 м/с, значение 0,10 для скорости ветра ≥ 5 м/с. Для типовых проектов домов при типовом проектировании коэффициент ß = 0,05 для всего объекта;
для внешних вертикальных и диагональных поверхностей высотных домов значение ß = 0,2 для 1 и 2 этажа, ß = 0,15 для 3 этажа; ß = 0,10 для 4 этажа при количестве этажей в доме ≥ 16, для 10-15 — этажных домов ß = 0,10 для 1 и 1 этажа, ß = 0,05 -для 3 этажа.
Потери дополнительного тепла Q3 выводятся по формуле: Qb= 0,337 x An x h x (tb — tn) x 10-3 для помещения с применением отопительного оборудования и окнами, где:
An — площадь поверхности пола;
H — высота помещения.
Помещения с вытяжкой или принудительной вентиляцией должны иметь подогрев воздуха. Проводя расчет отопления, разрешено подогревать наружные воздушные потоки, поступающие в помещения, если объем потока не превышает 2-х обменов за 60 минут.
Теплопотери Qb при нагреве наружных потоков воздуха от дверей, рассчитываются так:
Q3 = 0,7 X B х (H / 0,8P) х (tb – tn) х 10-3, где:
H — высота дома:
Р — количество жильцов;
В – коэффициент для тамбуров и холлов. Для 1 тамбура В = 1, для 2 тамбуров В = 0,6.
Рассчитать тепловую мощность для прогрева наружных потоков от дверей лоджий можно по формуле Q3 = 0,7 X B х (H / 0,8P) х (tb – tn) х 10-3, если количество жильцов Р = 0.
Тепловая температурная утечка от холлов, вестибюлей, коридоров с воздушной тепловой завесой, от лестничных клеток и помещений с принудительной вентиляцией не учитывает параметр Qb.
Потери тепловой энергии Qb на прогрев воздушных потоков от наружных гаражных ворот, вычисляются, принимая во внимание скорость ветра и время открывания воротных створок.
Потери тепловой энергии Q2 от трубопроводов, проложенных в помещениях без отопления, определяется следующим образом:
Q2 = Ʃql x 10-3, где:
l — длина отрезков теплоизолированных трубопроводов с разным диаметром, уложенных в неотапливаемых помещениях;
q — нормативная линейная плотность теплого воздушного потока изолированного трубопровода.
Толщина теплоизоляции δиз вычисляется так:
δиз = 0,5 х d x (B — l) и ln B = 2 x ∏ x λ (∆tср / q – 0,1 | )), где:
d — внешний диаметр трубопровода;
λ — коэффициент теплопроводности утеплителя;
∆tср –разность температуры уличного воздуха и теплоносителя за отопительный период.
Проводя тепловой расчет системы отопления, необходимо принимать во внимание следующие параметры жилого здания:
Функциональное назначение и геометрические размеры жилья;
Архитектурные особенности в виде габаритов арок, размеров дверных и оконных проемов, площадь всех поверхностей здания;
Соблюдение требований по температурному режиму, отраженному в СНиП 2.04.05-91, для каждого отдельного помещения дома;
Стройматериалы и конструктивные особенности кровли, пола, стен и потолка, включая наружное и внутреннее утепление;
Функциональное назначение жилых и нежилых помещений и пристроек;
Специфическая информация (длительность отопительного периода, количество жильцов, и т.д.);
Число точек разбора ГВС.
Проведение подобных вычислений должно учитывать все эти значения и факторы. Для более точных вычислений можно воспользоваться специальной программой – калькулятор, или онлайн-сервисами. Чтобы зарезервировать тепловую мощность для непредвиденных случаев, (например, аномально холодная зима), к результатам вычислений прибавляют 10-25% запаса.
Необходимость тепловых расчетов для всего дома и отдельных отапливаемых помещений обосновывается экономией энергоносителей и семейного бюджета. В каких случаях проводят подобные вычисления:
Чтобы точно вычислить мощность котельного оборудования для наиболее эффективного обогрева всех подключенных к отоплению помещений. Приобретая котел без предварительных расчетов можно установить совершенно неподходящее по параметрам оборудование, которое не справится со своей задачей, и деньги будут потрачены впустую. Тепловые параметры всей системы отопления определяются, как результат сложения всех расходов тепловой энергии в подключенных и неподключенных к котлу отопления помещениях, если трубопровод проходит по ним. Также необходим запас мощности по расходам тепла, чтобы уменьшить износ отопительного оборудования и минимизировать появление аварийных ситуаций при высоких нагрузках в морозы;
Расчеты тепловых параметров системы отопления необходимы для получения на руки технического удостоверения (ТУ), без которого не получится согласовать проект по газификации частного дома, так как в 80% случаев монтажа автономного отопления устанавливают газовый котел и соответствующее оборудование. Для остальных типов отопительных агрегатов технические условия и документация на подключение не нужны. Для газового оборудования необходимо знать годовой расход газа, и без соответствующих вычислений точную цифру получить не удастся;
Получить тепловые параметры отопительной системы также нужно для покупки правильного оборудования – труб, радиаторов, фитингов, фильтров, и т.д.
Точные расчеты мощности и расхода тепла для жилых помещений
Уровень и качество утепления зависят от качества работ и архитектурных особенностей помещений ми всего дома. Бо́льшая часть тепловых потерь (до 40%) при отоплении здания происходит через поверхность наружных стен, через окна и двери (до 20%), а также через кровлю и пол (до 10%). Оставшиеся 30% тепла могут уходить из дома через вентиляционные отверстия и каналы.
Для получения уточненных результатов применяют следующие справочные коэффициенты:
Q1 – используется при расчетах для помещений с окнами. Для ПВХ окон с двухкамерными стеклопакетами Q1=1, для окон с однокамерным остеклением Q1 =1,27, для трехкамерного окна Q1 =0,85;
Q2 – используется при расчетах коэффициента утепления внутренних стен. Для пенобетона Q2 = 1, для бетона Q2 – 1,2, для кирпича Q2= 1,5;
Q3 применяется при расчетах соотношений площадей пола и оконных проемов. Для 20% площади остекления стены коэффициент Q3 = 1, для 50% остекления Q3 принимается, как 1,5;
Значение коэффициента Q4 варьируется в зависимости от минимальной уличной температуры за весь годовой отопительный период. При наружной температуре -200C Q4 = 1, далее — для каждых 50C в ту или иную сторону добавляют или отнимают 0,1;
Коэффициент Q5 применяется при расчетах, учитывающих общее количество стен здания. При одной стене в расчетах Q5 = 1, при 12-х и 3-х стенах Q5 = 1,2, для 4-х стен Q5 = 1,33;
Q6 используют, если при расчетах потерь тепла учитывается функциональное назначение помещения под той комнатой, для которой делаются вычисления. Если наверху находится жилой этаж, то коэффициент Q6 = 0,82, если отапливаемый или утепленный чердак, то Q6 — 0,91, для холодного чердачного помещения Q6 = 1;
Параметр Q7 колеблется в зависимости от высоты потолков обследуемого помещения. При высоте потолка ≤ 2,5 м коэффициент Q7 = 1,0, если потолок выше 3-х м, то Q7 принимается, как 1,05.
После определения всех необходимых поправок проводят расчет тепловой мощности и тепловых потерь в отопительной системе для каждого отдельно взятого помещения по следующей формуле:
Qi = q х Si х Q1 х Q2 х Q3 х Q4 х Q5 х Q6 х Q7, где:
q =100 Вт/м²;
Si – площадь обследуемого помещения.
Результаты параметров будут увеличиваться при применении коэффициентов ≥ 1, и уменьшаться, если Q1- Q7 ≤1. После расчетов конкретного значения результатов расчетов для конкретного помещения можно рассчитать общую тепловую мощность частного автономного отопления по следующей формуле:
Q = Σ х Qi, (i = 1…N), где: N – общее количество помещений в здании.
