Как сделать расчет тепла на отопление – способы, формулы

Содержание:

Чтобы работа отопительной системы в жилых или производственных помещениях, магазинах и офисах отличалась стабильностью, надежностью и бесшумностью, необходимо грамотно выполнить расчет количества тепла на отопление. Кроме того это поможет сократить энергозатраты и соответствующую статью расходов.

Последовательность выполнения расчетов

Расчет отопления по объему помещения выполняется в следующем порядке:

• Определение утечек тепла строения. Это нужно для определения мощности котла и установленных батарей. Тепловые потери следует рассчитывать для каждой комнаты, имеющей хотя бы одну внешнюю стену. Для проверки расчета нужно выполнить следующее: полученное значение разделить на площадь помещения. В результате должно получиться число, равное 50-150 Вт/м². Это стандартные значения, к которым следует стремиться при расчетах. Большое отклонение от этих параметров приведет к увеличению стоимости всей отопительной системы.
• Выбор температурного режима. Европейские нормы отопления EN 442 устанавливают следующий режим температур: 75⁰С в котле, 65⁰С в батареях или радиаторах, 20⁰С в помещении. Поэтому во избежание неприятных ситуаций необходимо принимать именно эти параметры.
• Расчет мощности батарей или радиаторов. Здесь за основу берутся данные по потерям тепла в отдельном помещении.
• Гидравлические расчеты. Это необходимо для создания эффективного отопления. Согласно гидравлическим расчетам определяется диаметр труб и параметры циркуляционного насоса.
• Следующим этапом расчета тепла на отопление является выбор типа котла. Он может быть промышленным или бытовым в зависимости от назначения отапливаемого помещения.
• Вычисление объема системы отопления. Это необходимо для определения объема расширительного бака или встроенного водяного бачка.

Тепловые расчеты

При составлении проекта отопительной системы большое значение имеет теплотехнический этап, для осуществления которого потребуются исходные данные, включая вопрос, как рассчитать объем помещения для отопления.

Начало работы

Во-первых, перед тем как посчитать расход тепла на отопление здания следует изучить проектную документацию, где имеются данные обо всех размерах каждого отдельного помещения, размеры окон и дверей.

Во-вторых, необходимо получить сведения о расположении дома относительно сторон света и климате местности.

В-третьих, нужно собрать данные о высоте стен и свойствах материала, который использовался для их изготовления.

В-четвертых, следует изучить параметры материалов пола и потолочного перекрытия.

После обработки всей информации можно начинать расчеты нагрузки отопления по площади. Кроме того, полученная информация пригодится при выполнении гидравлических расчетов. Выполняя расчет тепловой нагрузки на отопление здания, необходимо учитывать важные факторы.

Совет: Используйте наши строительные калькуляторы онлайн, и вы выполните расчеты строительных материалов или конструкций быстро и точно.

Расчет отопления и нагрузки на отопление дома рассчитывают для того, чтобы узнать, какое количество тепла теряется в процессе эксплуатации дома, и определить основные параметры котла. В частности мощность агрегата отопления определяется по формуле:

Мк = Тп*1,2.

Здесь Мк – это мощность котла, Тп – количество уходящего тепла, а 1,2 - коэффициент запаса, в большинстве случаев - это 20%.

Коэффициент запаса необходим для компенсации непредвиденных потерь тепла, таких как плохая теплоизоляция окон и дверей, снижение температуры или давления в системе газоснабжения.

При выполнении расчета отопления производственного помещения по его объему следует понимать, что тепловые потери распределяются по зданию неравномерно. Удельная тепловая характеристика на отопление - важный параметр, который необходимо заранее учитывать при расчетах.

Средние значения каждого элемента строения следующие:

• На внешние стены приходится около 40% общих тепловых потерь.
• Через оконные проемы теряется до 20% тепла.
• Пол и потолочные перекрытия проводят до 10% тепла.
• Вентиляция и дверные проемы способствуют 20% теплопотерь.

Для определения количества теплопотерь применяется формула:

Тп = УДтп*Пл*К1*К2*К3*К4*К5*К6*К7.

Здесь каждый показатель определяется индивидуально.

УДтп – это удельное значение тепловых потерь, которое в большинстве случаев равно 100 Вт/м².

Пл – это площадь помещения.

К1 – коэффициент, значение которого зависит от вида окон. При установленных традиционных окнах коэффициент равен 1,27. Для двухкамерных стеклопакетов в расчет берется значение 1, для трехкамерных аналогов – 0,85.

К2 – степень теплоизоляции стен. Следует принимать во внимание толщину и коэффициент теплопроводности материалов, из которых изготовлены стены, пол и потолок. Для блочных или панельных домов из бетона используется значение от 1,25 до 1,5. Для строений из бруса или бревен – 1,25. Для пенобетонных блоков берут коэффициент 1. Для кладки в 1,5 кирпича – 1,5, в 2,5 кирпича – 1,1.

К3 – соотношение площадей окон и пола. Это значение считается очень важным при расчете расхода тепла на отопление: чем больше объем окон относительно площади пола, тем больше теплопотери. Если отношение площадей окон и пола составляет 10-20%, то следует использовать для расчетов коэффициент 0,8-1. Для отношения 21-30% берут значение 1,1-1,2. При отношении площадей от 31 до 50% коэффициент равен 1,3-1,5.

К4 – минимальное температурное значение с внешней стороны дома. Всем понятно, что с понижением температуры воздуха снаружи строения теплопотери увеличиваются. Для температуры до -10⁰С следует брать коэффициент 0,7, а при температуре от -10 до -15 градусов используется значение 0,8-0,9. При морозе до -25⁰С берется коэффициент 1-1,1. Если снаружи очень холодно, до -35 градусов, то при расчете используют значение 1,2-1,3.

К5 – количество внешних стен строения. Этот фактор оказывает существенное влияние на количество уходящего тепла. Если внешняя стена одна, то коэффициент равен 1, если стены две, то берется значение 1,2. Для трех внешних стен применяют значение 1,22, а для четырех – 1,33.

К6 – количество этажей здания. Этажность здания также имеет значение при расчетах тепловых потерь. Если здание имеет более двух этажей, то расчеты ведутся с учетом коэффициента 0,82. При наличии теплого чердака следует применять коэффициент 0,91, если чердачное помещение не утеплено, то цифру меняют на 1.

К7 – высота помещения. От высоты стен коэффициент зависит следующим образом: для 2,5 метров -1, для 3 метров – 1,05, для 3,5 метров – 1,1, для 4 метров – 1,15, для 4,5 метров – 1,2.

Чтобы понять применение коэффициентов, можно выполнить примерные расчеты для определенного строения с конкретными параметрами:

1. Остекление выполнено тройными стеклопакетами, К1 равен 0,85.
2. Дом из бруса, следовательно, К2 равен 1,25.
3. Площадь оконных проемов и пола находятся в соотношении 30%, то есть К3 = 1,2.
4. Самая низкая температура с внешней стороны дома – около -25 градусов, К4 = 1,1.
5. Дом имеет три внешние стороны, К5 = 1,22.
6. Строение одноэтажное с утепленным чердачным помещением, К6 равен 0,91
7. Высота стен составляет 3 метра, К7 = 1,05.
8. Площадь дома 100 м².

Подставляя данные в формулу, получаем следующее:

Тп = 100*100*0,85*1,25*1,2*1,1*1,22*0,91*1,05 = 16349,0828.

Следовательно, тепловые потери составят примерно 16,5 кВт. Известное значение теплопотерь позволяет выполнить расчет мощности котла по приведенной формуле:

Мк = 17,5*1,2=21 кВт.

Гидравлические расчеты для системы отопления

Расчеты такого типа помогают правильно подобрать трубы для системы отопления, в частности определить их длину и сечение. Также от этого зависит эффективность работы системы, так как можно легко рассчитать основные параметры насосного оборудования.

Гидравлические расчеты необходимы для определения следующих параметров:

Расход воды в отопительной системе. Для этого применяют формулу:

М = Q/Cp*DPt,

где Q – общая мощность отопительной системы, Ср – удельная теплоемкость воды, которая в большинстве случаев равна 4,19 кДж, DPt – разница между температурами на входе в котел и на выходе из него.

Чтобы определить расход воды на одном из участков трубопровода, можно воспользоваться аналогичным способом. При этом следует выбирать участки с одинаковой скоростью теплоносителя. Затем определяют общую мощность всех приборов отопления и подставляют в формулу. Важно выполнить расчет всех участков между радиаторами. Немаловажна и формула расчета тепловой энергии, которую тоже стоит использовать.

Известная величина расхода теплоносителя в системе позволяет определить его скорость. Для этого используется такая формула:

V = M/P*F.

Здесь М – расход теплоносителя на определенном участке, Р – показатель его плотности, F – площадь поперечного сечения трубы. Для определения последнего параметра применяется формула: 3,14r/2, где буквой r обозначен внутренний диметр трубы.

Потери напора теплоносителя при трении в трубе. Вычислить этот параметр можно по формуле:

DP_ptp = R*L.

Здесь буквой R обозначены удельные потери при трении, L – длина участка трубы.

Кроме этого следует выполнить расчет снижения напора в местах, где теплоноситель встречает препятствие, в частности речь идет о различной запорной арматуре и фитингах. Для расчета также существует определенная формула, в которой необходимо перемножить плотность воды, ее скорость и общую сумму коэффициентов сопротивлений на определенном участке.

Выполнив сложение значений на каждом участке между приборами отопления, важно сравнить полученный результат с контрольными параметрами. Для эффективной работы циркуляционного насоса утеря напора на длинных участках трубопровода не должна быть больше 20 кПа, а скорость перемещения воды должна составлять не более 1,5 метров в секунду. При повышенных значениях теплоноситель будет двигаться очень шумно. Кроме того согласно Санитарным Нормам указанная скорость теплоносителя предотвращает появление воздуха в системе.

Определение параметров труб

Сечение трубы и материал, из которого они изготовлены, также имеют значение при расчете тепла для обогрева помещения. Они зависят от суммарной мощности радиаторов:

• Если мощность не превышает 4,5 кВт, то можно для системы отопления использовать металлопластиковые трубы диаметром 16 мм.
• Аналогичные трубы диаметром 20 мм могут применяться в системах, мощность которых лежит в пределах 5-8 кВт.
• Металлопластик диаметром 32 мм подходит для отопления, мощность радиаторов которого составляет 13-21 кВт.
• Трубы из полипропилена диаметром 25 мм будут безупречно справляться со своими функциями, если мощность батарей составляет от 6 до 11 кВт.

Если минимальное значение мощности равно 16 кВт, а максимальное – 28 кВт, то следует приобретать полипропиленовые трубы, диаметр которых составляет 40 мм.