Встановлення системи автономного опалення для приватного будинку або квартири завжди починається зі створення проекту. Однією з головних завдань, що стоять перед фахівцями на цій стадії, є визначення повної потреби наявних площ в енергії нагрітого теплоносія для потреб опалення і гарячого водопостачання.
Приклад системи опалення приватного будинку
Для цього зазвичай виконується розрахунок величини теплових навантажень або теплотехнічний розрахунок приміщення.
Зміст
Навіщо потрібен розрахунок теплових навантажень
Розрахунок теплової енергії на опалення необхідний для правильного визначення характеристик системи з урахуванням індивідуальних особливостей об’єкта: тип і призначення будівлі, кількість проживаючих людей, матеріал і конфігурація кожного приміщення, географічне положення та багато інших. Обчислення розміру теплового навантаження є відправною точкою для подальших розрахунків параметрів обладнання опалення:
- Підбір потужності котла. Це найважливіший фактор, що визначає ефективність системи опалення в цілому. Продуктивність котла повинна забезпечувати безперебійну роботу всіх споживачів у будь-яких умовах, в тому числі і при найбільш низьких температурах (в саму холодну п’ятиденку). Разом з тим при надлишкової потужності котла частину виробленої енергії, а отже, і грошей господарів буде в буквальному сенсі вилітати в трубу;
- Узгодження підключення до газової мережі. Для того щоб отримати дозвіл на приєднання до газотранспортної магістралі, необхідно розробити ТУ на підключення. В заявці обов’язково вказується запланований річний витрата газу і оцінка сумарної теплової потужності всіх споживачів;
- Розрахунок периферійного обладнання. Тип і характеристики батарей, довжина і переріз труб, продуктивність циркуляційного насоса і багато інші параметри також визначаються в результаті розрахунку теплових навантажень.
до меню ?
Приблизні методики оцінки
Точний розрахунок опалення приміщення – це складна інженерна задача, яка вимагає певної кваліфікації і наявності спеціальних знань. Саме тому її найчастіше доручають фахівцям.
Однак, як і в деяких інших випадках, існують більш прості способи, які дають приблизну оцінку величини необхідної теплової енергії і можуть бути виконані самостійно.
Можна виділити наступні методи визначення теплового навантаження:
- Розрахунок по площі приміщення. Існує думка, що будівництво житлових будинків зазвичай проводиться за проектами, які вже враховують кліматичні особливості конкретного регіону і припускають використання матеріалів, забезпечують необхідний тепловий баланс. Тому при влаштуванні системи опалення з достатньою часткою точності можна використовувати коефіцієнт питомої потужності, який не залежить від конкретних особливостей будівлі.
Для Москви і області цей коефіцієнт зазвичай береться рівним 100-150 Вт/м2, а повне навантаження обчислюється множенням його на загальну площу приміщення.
- Облік об’єму і температури. Трохи більш складний алгоритм дозволяє взяти до уваги висоту стель, рівень комфорту в зоні опалення, а також, дуже приблизно, врахувати особливості самої будівлі.
Теплова навантаження обчислюється за формулою: Q = V*T*K/860. Тут V – обсяг (добуток довжини, ширини і висоти приміщення), ?T – різниця температур всередині і зовні, К – коефіцієнт втрат енергії тепла.
Саме з допомогою коефіцієнта К в розрахунок і закладаються конструктивні особливості будівлі. Наприклад, для споруд з подвійною цегельної кладки із звичайної покрівлею значення береться з діапазону 1,0–1,9, а для спрощених дерев’яних конструкцій воно може досягати 3,0–4,0.
- Метод укрупнених показників. Цей метод схожий на попередній, але використовується для визначення теплового навантаження при влаштуванні системи опалення великих об’єктів, наприклад, багатоквартирних будинків.
Незважаючи на простоту і доступність, зазначені методи дають лише приблизну оцінку теплового навантаження вашого будинку або квартири. Результати, отримані з їх допомогою, можуть відрізнятися від реальних як у більшу, так і у меншу сторону. Недоліки пристрою малопотужної системи опалення очевидні, але і свідомо закладати необґрунтований запас по потужності, що також небажано. Використання більш продуктивного, ніж потрібно, обладнання призведе до його швидкого зносу, перевитрати електричної енергії і палива.
Застосовувати приведені вище формули на практиці рекомендується з великою часткою обережності. Такі розрахунки можуть бути виправдані в найпростіших випадках, наприклад, при виборі циркуляційного насоса для наявного котла або для отримання грубих оцінок величини витрат на опалення.
до меню ?
Точний розрахунок теплового навантаження
Ефективність теплоізоляції будь-якого приміщення залежить від його конструктивних особливостей. Відомо, що основна частина теплових втрат (до 40%) припадає на зовнішні стіни, 20% — на віконні системи, по 10% — на дах і підлогу. Інше тепло йде через двері і вентиляцію. Очевидно, що розрахунок величини навантаження на опалення обов’язково повинен враховувати ці особливості розподілу теплової енергії. Для цього використовуються відповідні коефіцієнти:
- К1 – враховує тип вікон. Для двокамерних склопакетів його значення дорівнює 1, для трикамерних – 0,85, для звичайного скління – 1, 27;
- К2 – теплоізоляція стін. Може змінюватися від 1 для пінобетону з поліпшеною теплопровідністю до 1,5 для кладки в півтора цегли або бетонних блоків;
- К3 – конфігурація приміщення (співвідношення площі вікон і підлоги). Природно, чим більше вікон, тим більше теплової енергії йде на вулицю. При розмірах скління в 20% від площі підлоги цей коефіцієнт дорівнює одиниці, при збільшенні частки вікон до 50% він також зростає до 1,5;
- К4 – мінімальна вулична температура протягом всього сезону. Тут також очевидна логіка – чим холодніше на вулиці, тим більші необхідно вносити корективи в розрахунок теплових навантажень. За одиницю береться температура -20 °C, далі додається або віднімається по 0,1 на кожні 5 °C;
- К5 – кількість зовнішніх стін. Для однієї стіни коефіцієнт дорівнює 1, для двох та трьох – 1,2, для чотирьох – 1,33;
- К6 – тип приміщення над розглянутої кімнатою. Якщо зверху житловий поверх – 0,82, якщо тепле горище – 0,91, для холодного горища значення коефіцієнта дорівнює 1,0;
- К7 – враховує висоту стель. Найчастіше це 1,0 для висоти 2,5 м або 1,05 — для 3 м.
Визначивши всі поправочні коефіцієнти, можна розрахувати теплові навантаження для кожного приміщення:
Qi=q*Si*K1*K2*K3*K4*K5*K6*K7,
де q =100 Вт/м2, а Si – площа приміщення. З формули видно, що кожний із зазначених коефіцієнтів збільшує розрахункову величину тепловтрат, якщо його значення більше одиниці, і зменшує її в іншому випадку.
Підсумувавши тепловтрати всіх приміщень, отримуємо загальну величину потужності системи опалення:
Q= ? Qi, i = 1…N,
де N – кількість приміщень у будинку. Цю величину зазвичай збільшують на 15-20% для створення запасу теплової енергії на непередбачені випадки: дуже сильні морози, порушення теплоізоляції, розбите вікно і т. д.
до меню ?
Практичний приклад розрахунку
В якості прикладу розглянемо розрахунок потужності обладнання, необхідної для опалення приміщень брусового будинку площею 150 м2, має тепле горище, три зовнішні стіни і вікна з подвійних склопакетів. Площа скління – 25%, висота стін 2,5 м. Температуру на вулиці в саму холодну п’ятиденку будемо вважати рівною -28 °C.
Визначаємо поправочні коефіцієнти:
- К1=1,0 (двокамерний склопакет).
- К2=1,25 (матеріал стін – брус).
- К3=1,1 (для площі скління 21 — 29%).
- К4=1,16 (вважаємо методом інтерполяції для крайніх значень: 1,1 при -25 °C і 1,2 при -30 °C).
- К5=1,22 – три зовнішні стіни.
- К6=0,91 – нагорі тепле горище.
- К7=1,0 – висота стелі 2,5 м.
Вважаємо повну теплове навантаження:
Q=100 Вт/м2*135 м2*1,0*1,25*1,1*1,16*1,22*0,91*1,0 = 23,9 кВт.
Тепер визначаємо потужність системи опалення: W=Q*1,2 = 28,7 кВт.
Відзначимо, що якщо б для розрахунку ми використовували спрощену методику, засновану на обліку тільки площі приміщення, то отримали 15-22,5 кВт (100-150 Вт х 150 м2). Система працювала б на межі, без запасу по потужності. Таким чином, даний приклад ще раз підкреслює важливість застосування точних методик визначення теплових навантажень на опалення.