Розрахунок теплового навантаження на опалення будівлі: формула, приклади

При проектуванні системи опалення, будь то промислове будівлю або житловий будинок, потрібно провести грамотні розрахунки та скласти схему контуру опалювальної системи. Особливу увагу на цьому етапі фахівці рекомендують звертати на розрахунок можливої теплової навантаження на опалювальний контур, а також на об'єм споживаного палива та тепла, що виділяється.

Теплове навантаження: що це?

Під цим терміном розуміють кількість віддається приладами опалення теплоти. Проведений попередній розрахунок теплового навантаження дозволити уникнути непотрібних витрат на придбання складових опалювальної системи і на їх установку. Також цей розрахунок допоможе правильно розподілити кількість тепла, що виділяється економно і рівномірно по всій будівлі.


У ці розрахунки закладено безліч нюансів. Наприклад, матеріал, з якого побудований будинок, теплоізоляція, регіон тощо Фахівці намагаються взяти під увагу якомога більше факторів і характеристик для отримання більш точного результату. Розрахунок теплового навантаження з помилками і неточностями призводить до неефективної роботи опалювальної системи. Трапляється навіть, що доводиться переробляти ділянки вже працюючої конструкції, що неминуче призводить до незапланованих витрат. Та й житлово-комунальні організації ведуть розрахунок вартості послуг на базі даних про теплової навантаженні.

Основні фактори

Ідеально розрахована і сконструйована система опалення повинна підтримувати задану температуру в приміщенні і компенсувати виникаючі втрати тепла. Розраховуючи показник теплового навантаження на систему опалення в будівлі потрібно брати до уваги:


- Призначення будівлі: житлове чи промислове. - Характеристику конструктивних елементів будівлі. Це вікна, стіни, двері, дах і вентиляційна система. - Розміри житла. Чим воно більше, тим потужнішим має бути система опалення. Обов'язково потрібно враховувати площу віконних прорізів, дверей, зовнішніх стін та обсяг кожного внутрішнього приміщення. - Наявність кімнат спеціального призначення (лазня, сауна тощо). - Ступінь оснащення технічними приладами. Тобто, наявність гарячого водопостачання, системи вентиляції, кондиціювання та тип опалювальної системи. - Температурний режим для окремо взятого приміщення. Наприклад, в кімнатах, призначених для зберігання, не потрібно підтримувати комфортну для людини температуру. - Кількість точок з подачею гарячої води. Чим їх більше, тим сильніше навантажується система. - Площа засклених поверхонь. Кімнати з французькими вікнами втрачають значну кількість тепла. - Додаткові умови. У житлових будинках це може бути кількість кімнат, балконів і лоджій і санвузлів. У промислових – кількість робочих днів у календарному році, змін, технологічна ланцюжок виробничого процесу тощо - Кліматичні умови регіону. При розрахунку тепловтрат враховуються вуличні температури. Якщо перепади незначні, то і на компенсацію буде йти малу кількість енергії. У той час як при -40 про За вікном зажадає значних її витрат.

Особливості існуючих методик

Параметри, що включаються в розрахунок теплового навантаження, знаходяться в Сніпах і ГОСТах. У них же є спеціальні коефіцієнти теплопередачі. З паспортів обладнання, що входить в систему опалення, беруться цифрові характеристики, що стосуються певного радіатора опалення котла та ін. А також традиційно:
- витрата тепла, взятий по максимуму за одну годину роботи системи опалення, - максимальний потік тепла, що виходить від одного радіатора, - загальні витрати тепла в певний період (найчастіше – сезон); якщо необхідний погодинної розрахунок навантаження на теплову мережу, то розрахунок потрібно вести з урахуванням перепаду температур протягом доби. Проведені розрахунки зіставляють з площею теплової віддачі всієї системи. Показник виходить досить точний. Деякі відхилення трапляються. Наприклад, для промислових будівель потрібно буде враховувати зниження споживання теплової енергії у вихідні та святкові дні, а в жилих приміщеннях – у нічний час. Методики для розрахунку систем опалення мають кілька ступенів точності. Для відомості похибки до мінімуму необхідно використовувати досить складні обчислення. Менш точні схеми застосовуються, якщо не стоїть мета оптимізувати витрати на опалювальну систему.

Основні способи розрахунку

На сьогоднішній день розрахунок теплового навантаження на опалення будівлі можна провести одним з наступних способів.

Три основних

Для розрахунку беруться укрупнені показники.

За базу приймаються показники конструктивних елементів будівлі. Тут буде важливий і розрахунок втрат тепла, що йде на прогрівання внутрішнього об'єму повітря.

Розраховуються і підсумовуються всі вхідні в систему опалення об'єкти.

Один зразковий

Є й четвертий варіант. Він має досить велику похибку, бо дуже усереднені показники беруться, або їх недостатньо. Ось ця формула - Q від = q 0 * a * V H * (t ЄП – t НРО ), де:

q 0 – питома теплова характеристика будівлі (найчастіше визначається по самому холодного періоду),

a – поправочний коефіцієнт (залежить від регіону і береться з готових таблиць),

V H – обсяг, розрахований за зовнішнім площинах.

Приклад простого розрахунку

Для будови зі стандартними параметрами (висотою стель, розмірами кімнат і хорошими теплоізоляційними характеристиками) можна застосувати просте співвідношення параметрів з поправкою на коефіцієнт, що залежить від регіону.
Припустимо, що житловий будинок перебуває в Архангельській області, а його площа - 170 кв. м. Теплова навантаження буде дорівнює 17 * 16 = 272 кВт/год. Подібне визначення теплових навантажень не враховує багатьох важливих чинників. Наприклад, конструктивних особливостей будови, температури, число стін, співвідношення площ стін і віконних прорізів та інші Тому подібні розрахунки не підходять для серйозних проектів системи опалення.

Розрахунок радіатора опалення по площі

Залежить він від матеріалу, з якого вони виготовлені. Найчастіше сьогодні використовуються біметалічні, і алюмінієві, сталеві, значно рідше чавунні радіатори. Кожен з них має свій показник тепловіддачі (теплової потужності). Біметалічні радіатори при відстані між осями 500 мм, в середньому мають 180 - 190 Вт. Радіатори з алюмінію мають практично такі ж показники. Тепловіддача описаних радіаторів розраховується на одну секцію. Радіатори сталеві пластинчасті є нерозбірними. Тому їх тепловіддача визначається виходячи з розміру всього пристрою. Наприклад, теплова потужність дворядного радіатора шириною 1100 мм і висотою 200 мм 1010 Вт, а панельного радіатора з сталі шириною 500 мм, а висотою 220 мм складе 1644 Вт. У розрахунок радіатора опалення по площі входять такі базові параметри: - висота стель (стандартна – 27 м), - теплова потужність (на кв. м – 100 Вт), - одна зовнішня стіна. Ці розрахунки показують, що на кожні 10 кв. м необхідно 1000 Вт теплової потужності. Цей результат ділиться на теплову віддачу однієї секції. Відповіддю є необхідна кількість секцій радіатора. Для південних районів нашої країни, так само як і для північних, розроблені понижуючі та підвищуючі коефіцієнти.

Усереднений розрахунок і точний

Враховуючи описані фактори, усереднений розрахунок проводиться за наступною схемою. Якщо на 1 кв. м потрібно 100 Вт теплового потоку, то приміщення в 20 кв. м має отримувати 2000 Вт. Радіатор (популярний біметалічний або алюмінієвий) з восьми секцій виділяє близько 150 Вт. Ділимо 2000 на 150 отримуємо 13 секцій. Але це досить укрупнений розрахунок теплового навантаження. Точний виглядає трохи страхітливо. Насправді нічого складного. Ось формула: Q т = 100 Вт/м 2 x S( приміщення )м 2 x q 1 x q 2 x q 3 x q 4 x q 5 x q 6 x q 7 , де:

q 1 – тип скління (звичайне =127 подвійне = 1.0 потрійне = 085);

q 2 – стінова ізоляція (слабка або відсутня = 127 стіна викладена в 2 цегли = 1.0 сучасна, висока = 085);

q 3 – співвідношення сумарної площі віконних прорізів до площі підлоги (40% = 1230% = 1120% - 0910% = 0.8);

q 4 – вулична температура (береться мінімальне значення: -35 про З = 1.5 -25 про З = 1.3 -20 про З = 1.1 -15 про З = 0.9 -10 про З = 0.7);

q 5 – число зовнішніх стін в кімнаті (всі чотири = 1.4 три = 1.3 кутова кімната = 1.2 одна = 1.2);

q 6 – тип розрахункового приміщення над розрахунковою кімнатою (холодне горищне = 1.0 тепле горищне = 0.9 жилий опалювальне приміщення = 0.8);

q 7 – висота стель (4.5 м = 124.0 м = 1153.5 м = 113.0 м = 1052.5 м = 1.3).

За кожному з описаних методів можна провести розрахунок теплового навантаження багатоквартирного будинку.

Приблизний розрахунок

Умови такі. Мінімальна температура в холодну пору року - -20 про С. Кімната 25 кв. м з потрійним склопакетом, двостулковими вікнами, висотою стель 3.0 м, стіни в дві цеглини і неопалюваним горищем. Розрахунок буде наступний: Q = 100 Вт/м 2 x 25 м 2 x 085 x 1 x 08(12%) x 11 x 12 x 1 x 105. Результат, 235620 ділимо на 150. У підсумку виходить, що в кімнаті з вказаними параметрами потрібно встановити 16 секцій.

Якщо необхідний розрахунок в гігакалоріях

У разі відсутності лічильника теплової енергії на відкритому опалювальному контурі розрахунок теплового навантаження на опалення будинку розраховують за формулою Q = V * (Т 1 - Т 2 ) /1000 де:

V – кількість води, що споживається системою опалення, обчислюється тоннами або м 3 ,

Т 1 – число, що показує температуру гарячої води, вимірюється в про З і для обчислень береться температура, відповідна певному тиску в системі. Цей показник має свою назву – ентальпія. Якщо практичним шляхом зняти температурні показники немає можливості, вдаються до усередненим показником. Він знаходиться в межах 60-65 про С.

Т 2 – температура холодної води. Її виміряти в системі досить важко, тому розроблені постійні показники, що залежать від температурного режиму на вулиці. Приміром, в одному з регіонів, в холодну пору року цей показник приймається рівним 5 влітку – 15.

1000 – коефіцієнт для отримання результату відразу в гігакалоріях.

У разі закритого контуру теплове навантаження (гкал/год) розраховується іншим чином: Q від = ? * q про * V * (t у - t н. р ) * (1 + K н. р ) * 0000001 де

? – коефіцієнт, покликаний коригувати кліматичні умови. Береться до уваги, якщо вулична температура відрізняється від -30 про С;

V – об'єм будівлі по зовнішнім вимірам;

q про – питома опалювальний показник будови при заданій t н. р = -30 про З, вимірюється в ккал/м 3 *З;

t у – розрахункова внутрішня температура в приміщенні;

t н. р – розрахункова внутрішня температура для складання проекту системи опалення;

K н. р – коефіцієнт інфільтрації. Обумовлений співвідношенням теплових втрат розрахункового будівлі з інфільтрацією і теплопередачею через зовнішні конструктивні елементи при вуличній температурі, яка задана в рамках складеного проекту.

Розрахунок теплового навантаження виходить кілька укрупненими, але саме ця формула дається в технічній літературі.

Обстеження тепловізором

Все частіше, щоб підвищити ефективність роботи опалювальної системи, вдаються до тепловізійним обстеженням будови. Роботи ці проводять в темний час доби. Для більш точного результату необхідно дотримуватися різницю температур між приміщенням і вулицею: вона повинна бути не менш 15 про . Лампи денного освітлення і лампи розжарювання вимикаються. Бажано прибрати килими і меблі по максимуму, вони збивають прилад, даючи деяку похибка. Обстеження проводиться повільно, дані реєструються ретельно. Схема проста. Перший етап робіт проходить всередині приміщення. Прилад рухають поступово від дверей до вікон, приділяючи особливу увагу кутах і іншим стиках. Другий етап – обстеження тепловізором зовнішніх стін будівлі. Все так само ретельно досліджуються стики, особливо з'єднання з покрівлею. Третій етап – обробка даних. Спочатку це робить прилад, потім показання переносяться в комп'ютер, де відповідні програми закінчують обробку і видають результат. Якщо обстеження здійснювала ліцензована організація, то вона за підсумком робіт видасть звіт з обов'язковими рекомендаціями. Якщо роботи велися особисто, то потрібно покладатися на свої знання і, можливо, допомога інтернету.