Як зробити розрахунок тепла на опалення – способи, формули

Зміст:

Послідовність виконання розрахунків
Теплові розрахунки
Початок роботи
Гідравлічні розрахунки для системи опалення
Визначення параметрів труб

Щоб робота опалювальної системи в житлових або виробничих приміщеннях, магазинах і офісах відрізнялася стабільністю, надійністю і безшумністю, необхідно грамотно виконати розрахунок кількості тепла на опалення. Крім того, це допоможе скоротити енерговитрати та відповідну статтю витрат.

Послідовність виконання розрахунків

Розрахунок опалення по об'єму приміщення виконується в наступному порядку:

Визначення витоків тепла будови. Це потрібно для визначення потужності котла та встановлених батарей. Теплові втрати слід розраховувати для кожної кімнати, що має хоча б одну зовнішню стіну. Для перевірки розрахунку потрібно виконати наступне: отримане значення розділити на площу приміщення. У результаті повинно вийти число, рівне 50-150 Вт/м². Це стандартні значення, до яких слід прагнути при розрахунках. Велике відхилення від цих параметрів призведе до збільшення вартості всієї опалювальної системи.
Вибір температурного режиму. Європейські норми опалення EN 442 встановлюють наступний режим температур: 75°С в котлі, 65°С в батареях або радіаторах, 20°С в приміщенні. Тому, щоб уникнути неприємних ситуацій, необхідно приймати саме ці параметри.
Розрахунок потужності батарей або радіаторів. Тут за основу беруться дані щодо втрат тепла в окремому приміщенні.
Гідравлічні розрахунки. Це необхідно для створення ефективного опалення. Згідно з гідравлічними розрахунками визначається діаметр труб і параметри циркуляційного насоса.
Наступним етапом розрахунку тепла на опалення є вибір типу котла. Він може бути промисловим або побутовим в залежності від призначення опалювального приміщення.
Обчислення об'єму системи опалення. Це необхідно для визначення об'єму розширювального бака або вбудованого водяного бачка.

Теплові розрахунки

При складанні проєкту опалювальної системи велике значення має теплотехнічний етап, для здійснення якого потрібні вихідні дані, включаючи питання, як розрахувати об'єм приміщення для опалення.

Початок роботи

По-перше, перед тим як порахувати витрату тепла на опалення будівлі, слід вивчити проєктну документацію, де є дані про всі розміри кожного окремого приміщення, розміри вікон і дверей.

По-друге, необхідно отримати відомості про розташування будинку відносно сторін світла та клімат місцевості.

По-третє, потрібно зібрати дані про висоту стін і властивості матеріалу, який використовувався для їх виготовлення.

По-четверте, слід вивчити параметри матеріалів підлоги та стельового перекриття.

Після обробки всієї інформації можна починати розрахунки навантаження опалення по площі. Крім того, отримана інформація стане в пригоді при виконанні гідравлічних розрахунків. Виконуючи розрахунок теплового навантаження на опалення будівлі, необхідно враховувати важливі фактори.

Розрахунок опалення і навантаження на опалення будинку розраховують для того, щоб дізнатися, яка кількість тепла втрачається в процесі експлуатації будинку, і визначити основні параметри котла. Зокрема потужність агрегату опалення визначається за формулою:

Мк = Тп*1,2.

Тут Мк – це потужність котла Тп – кількість тепла, а 1,2 - коефіцієнт запасу, у більшості випадків це 20%.

Коефіцієнт запасу необхідний для компенсації непередбачених втрат тепла, таких як погана теплоізоляція вікон і дверей, зниження температури або тиску в системі газопостачання.

При виконанні розрахунку опалення виробничого приміщення за його об'ємом слід розуміти, що теплові втрати розподіляються по будівлі нерівномірно. Питома теплова характеристика на опалення - важливий параметр, який необхідно заздалегідь враховувати при розрахунках.

Середні значення кожного елементу будови наступні:

На зовнішні стіни припадає близько 40% загальних теплових втрат.
Через віконні прорізи втрачається до 20% тепла.
Підлога і стельові перекриття проводять до 10% тепла.
Вентиляція та дверні прорізи сприяють 20% тепловтрат.

Порада: Використовуйте наші будівельні калькулятори онлайн, і ви виконаєте розрахунки будівельних матеріалів або конструкцій швидко та точно.

Для визначення кількості тепловтрат застосовується формула:

Тп = УДтп*Пл*К1*К2*К3*К4*К5*К6*К7.

Тут кожен показник визначається індивідуально.

УДтп – це питоме значення теплових втрат, яке в більшості випадків дорівнює 100 Вт/м².

Пл – площа приміщення.

К1 – коефіцієнт, значення якого залежить від виду вікон. При встановлених традиційних вікнах коефіцієнт дорівнює 1,27. Для двокамерних склопакетів в розрахунок береться значення 1, для трикамерних аналогів – 0,85.

К2 – ступінь теплоізоляції стін. Слід брати до уваги товщину і коефіцієнт теплопровідності матеріалів, з яких виготовлені стіни, підлога та стеля. Для блокових або панельних будинків з бетону використовується значення від 1,25 до 1,5. Для будівель з бруса або колод – 1,25. Для пінобетонних блоків беруть коефіцієнт 1. Для кладки в 1,5 цегли – 1,5, 2,5 цеглини – 1,1.

К3 – співвідношення площ вікон і підлоги. Це значення вважається дуже важливим при розрахунку витрат тепла на опалення: чим більше об'єм вікон відносно площі підлоги, тим більше тепловтрати. Якщо відношення площ вікон і підлоги становить 10-20%, то слід використовувати для розрахунків коефіцієнт 0,8-1. Для співвідношення 21-30% беруть значення 1,1-1,2. При відношенні площ від 31 до 50% коефіцієнт дорівнює 1,3-1,5.

К4 – мінімальне температурне значення з зовнішнього боку будинку. Всім зрозуміло, що з пониженням температури повітря зовні будівлі збільшуються тепловтрати. Для температури до -10°С слід брати коефіцієнт 0,7, а при температурі від -10 до -15 градусів використовується значення 0,8-0,9. При морозі до -25°С береться коефіцієнт 1-1,1. Якщо зовні дуже холодно, до -35 градусів, то при розрахунку використовують значення 1,2-1,3.

К5 – кількість зовнішніх стін будівлі. Цей фактор спричинює істотний вплив на кількість тепла. Якщо зовнішня стіна одна, то коефіцієнт дорівнює 1, якщо стіни дві, то береться значення 1,2. Для трьох зовнішніх стін застосовують значення 1,22, а для чотирьох – 1,33.

К6 – кількість поверхів будівлі. Поверховість будівлі також має значення при розрахунках теплових втрат. Якщо будівля має більше двох поверхів, то розрахунки ведуться з урахуванням коефіцієнта 0,82. При наявності теплого горища слід застосовувати коефіцієнт 0,91, якщо горищне приміщення не утеплене, то цифру міняють на 1.

К7 – висота приміщення. Від висоти стін коефіцієнт залежить наступним чином: для 2,5 метрів -1, для 3 метрів – 1,05, для 3,5 метрів – 1,1, для 4 метрів – 1,15, для 4,5 метрів – 1,2.

Щоб зрозуміти застосування коефіцієнтів, можна виконати приблизні розрахунки для певної будівлі з конкретними параметрами:

Скління виконане потрійними склопакетами, К1 дорівнює 0,85.
Будинок з бруса, отже, К2 дорівнює 1,25.
Площа віконних прорізів і підлоги перебуває у співвідношенні 30%, тобто К3 = 1,2.
Найнижча температура із зовнішнього боку будинку – близько -25 градусів, К4 = 1,1.
Будинок має три зовнішні сторони, К5 = 1,22.
Будівля одноповерхова з утепленим горищним приміщенням, К6 дорівнює 0,91
Висота стін становить 3 метри, К7 = 1,05.
Площа будинку 100 м².

Підставляючи дані в формулу, отримуємо наступне:

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

Отже, теплові втрати складуть приблизно 16,5 кВт. Відоме значення тепловтрат дозволяє виконати розрахунок потужності котла за наведеною формулою:

Мк = 17,5*1,2=21 кВт.

Гідравлічні розрахунки для системи опалення

Розрахунки такого типу допомагають правильно підібрати труби для системи опалення, зокрема визначити їх довжину і перетин. Також від цього залежить ефективність роботи системи, оскільки можна легко розрахувати основні параметри насосного обладнання.

Гідравлічні розрахунки необхідні для визначення наступних параметрів:

Витрата води в опалювальній системі. Для цього застосовують формулу:

М = Q/Cp*DPt,

де Q – загальна потужність опалювальної системи, Ср – питома тепломісткість води, яка в більшості випадків дорівнює 4,19 кДж, DPt – різниця між температурами на вході в котел і на виході з нього.

Щоб визначити витрати води на одній з ділянок трубопроводу, можна скористатися аналогічним способом. При цьому слід вибирати ділянки з однаковою швидкістю теплоносія. Потім визначають загальну потужність всіх приладів опалення і підставляють у формулу. Важливо виконати розрахунок всіх ділянок між радіаторами. Важлива також формула розрахунку теплової енергії, яку теж варто використовувати.

Відома величина витрати теплоносія в системі дозволяє визначити його швидкість. Для цього використовується така формула:

V = M/P*F.

Тут М – витрата теплоносія на певній ділянці, Р – показник його щільності, F – площа поперечного перерізу труби. Для визначення останнього параметра застосовується формула: 3,14 r/2, де буквою r позначено внутрішній діаметр труби.

Втрати напору теплоносія при терті в трубі. Обчислити цей параметр можна за формулою:

DP_ptp = R*L.

Тут буквою R позначені питомі втрати при терті, L – довжина ділянки труби.

Крім цього слід виконати розрахунок зниження напору в місцях, де теплоносій зустрічає перешкоду, зокрема мова йде про різну запірну арматуру та фітинги. Для розрахунку також існує певна формула, в якій необхідно перемножити щільність води, її швидкість і загальну суму коефіцієнтів опорів на певній ділянці.

Виконавши додавання значень на кожній ділянці між приладами опалення, важливо порівняти отриманий результат з контрольними параметрами. Для ефективної роботи циркуляційного насоса втрата напору на довгих ділянках трубопроводу не повинна бути понад 20 кПа, а швидкість переміщення води повинна становити не більше 1,5 метрів в секунду. При підвищених значеннях теплоносій буде рухатися дуже шумно. Крім того, згідно з Санітарними Нормами зазначена швидкість теплоносія запобігає появі повітря в системі.

Визначення параметрів труб

Перетин труби та матеріал, з якого вони виготовлені, також мають значення при розрахунку тепла для обігріву приміщення. Вони залежать від сумарної потужності радіаторів:

Якщо потужність не перевищує 4,5 кВт, то можна для системи опалення використовувати металопластикові труби діаметром 16 мм.
Аналогічні труби діаметром 20 мм можуть застосовуватися в системах, потужність яких лежить в межах 5-8 кВт.
Металопластик діаметром 32 мм підходить для опалення, потужність радіаторів якого становить 13-21 кВт.
Поліпропіленові труби діаметром 25 мм будуть бездоганно справлятися зі своїми функціями, якщо потужність батарей становить від 6 до 11 кВт.

Якщо мінімальне значення потужності дорівнює 16 кВт, а максимальне – 28 кВт, то слід купувати поліпропіленові труби, діаметр яких становить 40 мм.