При обустройстве здания отопительной системой нужно брать во внимание массу моментов, начиная от качества расходных материалов и функционального оборудования и заканчивая вычислениями необходимой мощности узла. Так, например, понадобится сделать расчет тепловой нагрузки на отопление здания, калькулятор для которого будет очень кстати. Он проводится по нескольким методикам, где учитывают огромное количество нюансов. Поэтому мы предлагаем вам ближе рассмотреть этот вопрос.

Усредненные показатели как основа вычисления тепловой нагрузки

Чтобы правильно выполнить расчет отопления помещения по объему теплоносителя, надо определить следующие данные:

• величина требуемого количество топлива;
• производительность обогревательного узла;
• эффективность уставленного типа топливных ресурсов.

С целью исключения громоздких вычислительных формул, специалисты жилищно-коммунальных предприятий разработали уникальную методику и программу, с помощью которой можно буквально за считанные минуты выполнить расчет тепловой нагрузки на отопление и прочих данных, необходимых при проектировке обогревательного блока. Более того, с помощью этой методики можно правильно определить кубатуру теплоносителя для обогрева того или иного помещения, вне зависимости от вида топливных ресурсов.

Основы и особенности методики

К методике подобного рода, которую возможно использовать, применяя калькулятор расчета теплоэнергии на отопление здания, очень часто прибегают сотрудники кадастровых фирм для определения экономико-технологической эффективности всевозможных программ, направленных на энергосбережение. Кроме этого, с помощью подобных расчетно-вычислительных методик осуществляется внедрение в проекты нового функционального оборудования и запуск энергоэффектвных процессов.

Итак, для выполнения расчета тепловой нагрузки на отопление здания, специалисты прибегают к помощи следующей формулы:

• a - коэффициент, которые показывает правки разницы температурного режима внешнего воздуха при определении эффективности функционирования отопительной системы;
• t i ,t 0 - разница температур в помещении и на улице;
• q 0 - удельная экспонента, которая определяется путем дополнительных вычислений;
• K u.p - коэффициент инфильтрации, учитывающий всевозможные теплопотери, начиная от погодных условий и заканчивая отсутствием теплоизоляционного слоя;
• V - объем сооружения, который нуждается в обогреве.

Как посчитать объем помещения в кубометрах (м 3)

Формула очень примитивна: нужно лишь перемножить длину, ширину и высоту помещения. Однако, это вариант годится только для определения кубатуры сооружения, которое имеет квадратную или прямоугольную форму. В других случаях эта величина определяется несколько иным способом.

Если помещение представляет собой комнату неправильной формы, то задача несколько усложняется. В этом случае надо разбить площадь комнат на простые фигуры и определить кубатуру каждой из них, заблаговременно сделав все замеры. Остается только сложить полученные цифры. Вычисления следует проводить в одних и тех же единицах измерения, к примеру, в метрах.

В том случае, если сооружение, для которого делается укрупненный расчет тепловой нагрузки здания, оснащено чердаком, то кубатура определяется путем произведения показателя горизонтального сечения дома (речь идет о показателе, который берется от уровня напольной поверхности первого этажа) на его полную высоту, с учетом наивысшей точки утеплительного слоя чердака.

Перед тем, как вычислить объем помещения, необходимо учитывать факт наличия цокольных этажей или подвалов. Они также нуждаются в обогреве и если таковые имеются, то следует к кубатуре дома добавить еще 40% площади этих комнат.

Чтобы определить коэффициент инфильтрации, K u.p , можно брать за основу такую формулу:

где - корень из суммарной кубатуры помещений в сооружении, а n - количество комнат в постройке.

Возможные энергопотери

Чтобы вычисление получилось максимально точным, нужно учитывать абсолютно все виды энергетических потерь. Так, к основным из них можно отнести:

• через чердак и крышу, если не утеплить их должным образом, обогревательный узел теряет до 30% теплоэнергии;
• при наличии в доме естественной вентиляции (дымоотвод, регулярное проветривание и т.п.) уходит до 25% теплоэнергии;
• если стеновые перекрытия и напольная поверхность не утеплены, то сквозь них можно потерять до 15% энергии, столько же уходит через окна.

Чем больше окон и дверных проемов в жилье, тем больше теплопотери. При некачественной теплоизоляции дома в среднем через пол, потолок и фасад уходит до 60% тепла. Самым большим по теплоотдающей поверхности являются окно и фасад. Первым делом в доме меняют окна, после чего приступают к утеплении.

Учитывая возможные энергопотери, нужно либо исключить их, прибегнув к помощи теплоизоляционного материала, либо прибавить их величину во время определения объема тепла на отопление помещения.

Что же касается обустройства каменных домов, строительство которых уже завершено, необходимо учитывать более высокие теплопотери в начале отопительного периода. При этом надо брать в учет и срок окончания стройки:

• с мая по июнь - 14%;
• сентябрь - 25%;
• с октября по апрель - 30%.

Горячее водоснабжение

Следующий шаг - вычисление среднего показателя загрузки горячего водоснабжения в отопительный сезон. Для этого используется такая формула:

• a - среднесуточная норма использованиягорячей воды (эта величина является нормированной и ее можно найти в таблице СНиП приложение 3);
• N - численность жильцов, сотрудников, студентов или детей (если речь идет о дошкольном учреждении) в постройке;
• t_c-величина температуры воды (измеряется по факту или берется из усредненных справочных данных);
• T - временной промежуток, во время которого осуществляется подача горячей воды (если речь идет о почасовом водоснабжении);
• Q_(t.n) - коэффициент теплопотерьв системе горячего водоснабжения.

Можно ли регулировать нагрузки в отопительном блоке?

Буквально несколько десятилетий тому назад это была нереальная задача. Сегодня же практически все современные нагревательные котлы промышленного и бытового назначения оснащаются регуляторами тепловых нагрузок (РТН). Благодаря таким приборам осуществляется поддержание мощности обогревательных агрегатов на заданном уровне, и исключаются скачки, а также перевалы во время их функционирования.

Регуляторы тепловых нагрузок позволяют сократить финансовые расходы на оплату потребления энергетических ресурсов на обогрев сооружения.

Это обуславливается фиксированным лимитом мощности оборудования, которые, вне зависимости о его функционирования, не изменяется. Особенно это касается промышленных предприятий.

Сделать своими силами проект и произвести вычисления загрузки отопительных узлов, обеспечивающие отопление, вентиляцию и метод кондиционирования в постройке, не так уж и сложно, главное - запастись терпением и необходимым багажом знаний.

ВИДЕО: Расчет батарей отопления. Правила и ошибки

Метод теплового расчета являет собой определение площади поверхности каждого отдельного отопительного прибора, который отдает в помещение тепло. Расчет тепловой энергии на отопление в данном случае учитывает максимальный уровень температуры теплоносителя, который предназначен для тех отопительных элементов, для которых и проводится теплотехнический расчет системы отопления. То есть, в случае если теплоноситель – вода, то берется средняя ее температура в отопительной системе. При этом учитывается расход теплоносителя. Точно также, в случае если теплоносителем является пар, то расчет тепла на отопление использует значение высшей температуры пара при определенном уровне давления в отопительном приборе.

Методика расчета

Чтобы осуществить расчет теплоэнергии на отопление, необходимо взять показатели теплопотребности отдельного помещения. При этом из данных следует вычесть теплоотдачу теплопровода, который расположен в данном помещении.

Площадь поверхности, отдающей тепло, будет зависеть от нескольких факторов – прежде всего, от типа используемого прибора, от принципа соединения его с трубами и от того, как именно он располагается в помещении. При этом следует отметить, что все эти параметры влияют также на плотность потока тепла, исходящего от прибора.

Расчет отопительных приборов системы отопления – теплоотдачу отопительного прибора Q можно определить по следующей формуле:

Q пр = q пр* A p .

Однако воспользоваться ею можно только в том случае, если известен показатель поверхностной плотности теплового прибора q пр (Вт/м 2).

Отсюда же можно вычислить и расчетную площадь А р. При этом важно понимать, что расчетная площадь любого отопительного прибора не зависит от типа теплоносителя.

А р = Q np /q np ,

в которой Q np – уровень требуемой для определенного помещения теплоотдачи прибора.

Тепловой расчет отопления учитывает, что для определения теплоотдачи прибора для определенного помещения используется формула:

Q пp = Q п - µ тр *Q тр

при этом показатель Q п – это теплопотребность комнаты, Q тр – суммарная теплоотдача всех элементов отопительной системы, расположенной в комнате. Расчет тепловой нагрузки на отопление подразумевает, что сюда относится не только радиатор, но и трубы, которые к нему подведены, и транзитный теплопровод (если есть). В данной формуле µ тр – коэффициент поправки, который предусматривает частичную теплоотдачу системы, рассчитанную на поддержание постоянной температуры в помещении. При этом размер поправки может колебаться в зависимости от того, как именно прокладывались трубы отопительной системы в помещении. В частности – при открытом методе – 0,9; в борозде стены – 0,5; вмурованные в бетонную стену – 1,8.

Расчет необходимой мощности отопления, то есть – суммарная теплоотдача (Q тр - Вт) всех элементов отопительной системы определяется при помощи следующей формулы:

Q тр = µk тр *µ*d н *l*(t г - t в)

В ней k тр – показатель коэффициента теплоотдачи определенного отрезка трубопровода, расположенного в помещении, d н - наружный диаметр трубы, l – длинна отрезка. Показатели t г и t в показывают температуру теплоносителя и воздуха в помещении.

Формула Q тр = q в *l в + q г *l г используется для определения уровня теплоотдачи теплопровода, присутствующего в помещении. Для определения показателей следует обратиться к специальной справочной литературе. В ней можно найти определение тепловой мощности системы отопления – определение теплоотдачи вертикально (q в) и горизонтально (q г) проложенного в помещении теплопровода. Найденные данным показывают теплоотдачу 1м трубы.

Перед тем, как рассчитать гкал на отопление, на протяжении многих лет вычисления, производимые по формуле A p = Q np /q np и измерения теплоотдающих поверхностей отопительной системы, проводились с использованием условной единицы – эквивалентных квадратных метрах. При этом экм был условно равен поверхности прибора отопления с теплоотдачей 435 ккал/ч (506 Вт). Расчет гкал на отопление предполагает, что при этом разность температур теплоносителя и воздуха (t г - t в) в помещении составляла 64,5°С, а относительный расход воды в системе равнялся показателю G отн = l,0.

Расчет тепловых нагрузок на отопление подразумевает, что при этом гладкотрубные и панельные отопительные приборы, которые имели большую теплоотдачу, чем эталонные радиаторы времен СССР, имели площадь экм, которая значительно отличалась от показателя их физической площади. Соответственно, площадь экм менее эффективных отопительных приборов была значительно ниже, чем их площадь физическая.

Впрочем, такой двойственный замер площади приборов отопления в 1984 году было упрощено, и экм отменили. Таким образом, с того момента площадь отопительного прибора измерялась только в м 2 .

После того, как будет просчитана необходимая для помещения площадь отопительного прибора и расчет тепловой мощности системы отопления, можно приступать к подбору необходимого радиатора по каталогу отопительных элементов.

При этом получается, что чаще всего площадь приобретаемого элемента получается несколько больше той, которая была получена путем вычислений. Это довольно легко объяснить – ведь подобная поправка учитывается заранее посредством введения в формулы повышающего коэффициента µ 1 .

Сегодня весьма распространены секционные радиаторы. Их длина напрямую зависит от количества используемых секций. Для того чтобы произвести расчет количества тепла на отопление – то есть, высчитать оптимальное количество секций для определенного помещения, используется формула:

N = (A p /a 1)(µ 4 / µ 3)

В ней а 1 – это площадь одной секции радиатора, выбранного для установки в помещении. Измеряется в м 2 . µ 4 –коэффициент поправки который вносится на способ установки отопительного радиатора. µ 3 – коэффициент поправки, который указывает реальное количество секций в радиаторе (µ 3 - 1,0 при условии, что А р = 2,0 м 2). Для стандартных радиаторов типа М-140 данный параметр определяется по формуле:

µ 3 =0,97+0,06/А р

При тепловых испытаниях используются стандартные радиаторы, состоящие в среднем, из 7-8 секций. То есть, определенный нами расчет расхода тепла на отопление – то есть, коэффициент теплопередачи, является реальным только для радиаторов именно такого размера.

Следует отметить, что при применении радиаторов с меньшим количеством секций наблюдается незначительное увеличение уровня теплоотдачи.

Это связано с тем, что в крайних секциях тепловой поток несколько более активен. Кроме того, открытые торцы радиатора способствуют большей теплоотдаче в воздух помещения. В случае если количество секций больше – наблюдается ослабление тока в крайних секциях. Соответственно, для достижения необходимого уровня теплоотдачи наиболее рациональным является незначительное увеличение длины радиатора за счет добавления секций, что не повлияет на мощность системы отопления.

Для тех радиаторов, площадь одной секции в которых составляет 0,25 м 2 , существует формула для определения коэффициента µ 3:

µ 3 = 0,92 + 0,16 /А р

Но следует учитывать, что крайне редко при использовании данной формулы получается целое число секций. Чаще всего искомое количество оказывается дробным. Расчет нагревательных приборов системы отопления предполагает, что для получения более точного результата допустимо незначительное (не более чем на 5%) снижение коэффициента А р. Такое действие приводит к ограничению уровня отклонения температурного показателя в помещении. Когда произведен расчет тепла на отопление помещения, после получения результата устанавливается радиатор с максимально близким к полученному значению количеством секций.

Расчет мощности отопления по площади предполагает, что определенные условия на установку радиаторов накладывает и архитектура дома.

В частности, если имеется внешняя ниша под окном, то длина радиатора должна быть менее длины ниши – не менее чем на 0,4 м. Такое условие действительно лишь при прямой подводке трубы к радиатору. В случае если применена подводка с уткой, разница длины ниши и радиатора должна составлять минимум 0,6 м. При этом лишние секции следует выделить как отдельный радиатор.

Для отдельных моделей радиаторов формула расчета тепла на отопление – то есть, определения длины, не применяется, поскольку данный параметр заранее определен производителем. Это в полной мере относится к радиаторам типа РСВ или РСГ. Однако нередки случаи, когда для увеличения площади прибора отопления данного типа используется просто параллельная установка двух панелей рядом.

Если панельный радиатор определен как единственный допустимый для данного помещения, то для определения количества необходимых радиаторов используется:

N = A p / a 1 .

При этом площадь радиатора – известный параметр. В случае если будет установлено два параллельных блока радиаторов, показатель А р увеличивают, определяя сниженный коэффициент теплопередачи.

В случае использования конвекторов с кожухом расчет мощности отопления учитывает, что их длина также определяется исключительно существующим модельным рядом. В частности, напольный конвектор «Ритм» представлен в двух моделях с длиной кожуха 1 м и 1,5 м. Настенные конвекторы также могут незначительно отличатся друг от друга.

В случае применения конвектора без кожуха существует формула, помогающая определить количество элементов прибора, после чего можно реализовать расчет мощности системы отопления:

N = A p / (n*a 1)

Здесь n – количество рядов и ярусов элементов, которые и составляют площадь конвектора. При этом a 1 – площадь одной трубы или элемента. При этом при определении расчетной площади конвектора необходимо учитывать не только количество его элементов, но и метод их соединения.

В случае применения в отопительной системе гладкотрубного прибора продолжительность его греющей трубы вычисляется следующим образом:

l = А р *µ 4 / (n*a 1)

µ 4 - это коэффициент поправки, который вносится при наличии декоративного укрытия трубы; n – количество рядов или ярусов греющих труб; а 1 – параметр, характеризующий площадь одного метра горизонтальной трубы при определенном заранее диаметре.

Для получения более точного (а не дробного числа), допускается незначительное (не более чем на 0,1 м 2 или же 5%) снижение показателя А.

Пример №1

Необходимо определить правильное количество секций для радиатора М140-А, который будет установлен в помещении, расположенном на верхнем этаже. При этом стена наружная, под подоконником ниша отсутствует. А расстояние от него до радиатора составляет всего 4 см. Высота помещения 2,7 м. Q n =1410 Вт, а t в =18 °С. Условия подключения радиатора: подсоединения к однотрубному стояку проточно-регулируемого типа (D y 20, кран КРТ с подводкой 0,4 м); разводка отопительной системы верхняя, t г = 105°С, а расход теплоносителя по стояку составляет G ст = 300 кг/ч. Разница температуры теплоносителя подающего стояка и рассматриваемого составляет 2°С.

Определяем средний показатель температуры в радиаторе:

t ср = (105 - 2) - 0,5х1410х1,06х1,02х3,6 / (4,187х300) = 100,8 °С.

Опираясь на полученные данные, вычисляем плотность теплового потока:

t ср = 100,8 - 18 = 82,8 °С

При этом следует отметить, что произошло незначительное изменение уровня расхода воды (360 до 300 кг/ч). Данный параметр практически никак не влияет на q np .

Q пр =650(82,8/70)1+0,3=809Вт/м2.

Далее определяем уровень теплоотдачи горизонтально (1г = 0,8 м) и вертикально (1в = 2,7 - 0,5 = 2,2 м) расположенных труб. Для этого следует воспользоваться формулой Q тр =q в хl в + q г хl г.

Получаем:

Q тр = 93х2,2 + 115х0,8 = 296 Вт.

Рассчитываем площадь требуемого радиатора по формуле A p = Q np /q np и Q пp = Q п - µ тр хQ тр:

А р =(1410-0,9х296)/809=1,41м 2 .

Рассчитываем необходимое количество секций радиатора М140-А, учитывая, что площадь одной секции составляет 0,254 м 2:

м 2 (µ4=1,05, µ 3 = 0,97 + 0,06 / 1,41= 1,01, воспользуемся формулой µ 3 = 0,97 + 0,06 / А р и определяем:

N=(1,41/0,254)х(1,05/1,01)=5,8.
То есть, расчет потребления тепла на отопление показал, что в помещении для достижения максимально комфортной температуры следует установить радиатор, состоящий из 6 секций.

Пример №2

Необходимо определить марку открытого настенного конвектора с кожухом КН-20к «Универсал-20», который устанавливается на однотрубный стояк проточного типа. Кран возле устанавливаемого прибора отсутствует.

Определяет среднюю температуру воды в конвекторе:

tcp = (105 - 2) - 0,5х1410х1,04х1,02х3,6 / (4,187х300) = 100,9 °С.

В конвекторах «Универсал-20» плотность теплового потока равна 357 Вт/м 2 .имеющиеся данные: µt cp =100,9-18=82,9°С, Gnp=300кг/ч. По формуле q пр =q ном (µ t ср /70) 1+n (G пр /360) p пересчитываем данные:

q np = 357(82,9 / 70)1+0,3(300 / 360)0,07 = 439 Вт/м 2 .

Определяем уровень теплоотдачи горизонтальных (1 г -=0,8 м) и вертикальных (l в =2,7 м) труб (с учетом D y 20) используя формулу Q тр = q в хl в +q г хl г. Получаем:

Q тр = 93х2,7 + 115х0,8 = 343 Вт.

Воспользовавшись формулой A p = Q np /q np и Q пp = Q п - µ тр хQ тр, определяем расчетную площадь конвектора:

А р =(1410 - 0,9х343) / 439 = 2,51 м 2 .

То есть, к установке принят конвектор «Универсал-20» длина кожуха которого составляет 0,845 м (модель КН 230-0,918, площадь которой 2,57м 2).

Пример №3

Для системы парового отопления необходимо определить количество и длину чугунных ребристых труб при условии, что установка открытого типа и производится в два яруса. При этом избыточное давление пара составляет 0,02 Мпа.

Дополнительные характеристики: t нac = 104,25 °С, t в =15 °С, Q п = 6500 Вт, Q тр = 350 Вт.

Воспользовавшись формулой µ t н = t нас - t в, определим разность температур:

µ t н = 104,25- 15 = 89,25 °С.

Определяем плотность теплового потока, воспользовавшись известным коэффициентом передачи данного типа труб в случае, когда они устанавливаются параллельно одна над другой - к=5,8 Вт/(м2-°С). Получаем:

q np = k np х µ t н = 5,8-89,25 = 518 Вт/м 2 .

Формула A p = Q np /q np помогает определить необходимую площадь прибора:

А р = (6500 - 0,9х350) / 518 = 11,9м 2 .

Чтоб определить количество необходимых труб, N = A p / (nхa 1). При этом следует воспользоваться такими данными: длина одной тубы – 1,5 м, площадь нагревательной поверхности – 3м 2 .

Вычисляем: N= 11,9/(2х3,0) = 2 шт.

То есть, в каждом ярусе необходимо установить по две трубы длиной 1,5 м. каждая. При этом вычислим общую площадь данного отопительного прибора: А = 3,0х*2х2 = 12,0 м 2 .

Создавать систему отопления в собственном доме или даже в городской квартире – чрезвычайно ответственное занятие. Будет совершенно неразумным при этом приобретать котельное оборудование, как говорится, «на глазок», то есть без учета всех особенностей жилья. В этом вполне не исключено попадание в две крайности: или мощности котла будет недостаточно – оборудование станет работать «на полную катушку», без пауз, но так и не давать ожидаемого результата, либо, наоборот, будет приобретен излишне дорогой прибор, возможности которого останутся совершенно невостребованными.

Но и это еще не все. Мало правильно приобрести необходимый котел отопления – очень важно оптимально подобрать и грамотно расположить по помещениям приборы теплообмена – радиаторы, конвекторы или «теплые полы». И опять, полагаться только лишь на свою интуицию или «добрые советы» соседей – не самый разумный вариант. Одним словом, без определенных расчетов – не обойтись.

Конечно, в идеале, подобные теплотехнические вычисления должны проводить соответствующие специалисты, но это часто стоит немалых денег. А неужели неинтересно попытаться выполнить это самостоятельно? В настоящей публикации будет подробно показано, как выполняется расчет отопления по площади помещения, с учетом многих важных нюансов. По аналогии можно будет выполнить , встроенный в эту страницу, поможет выполнить необходимые вычисления. Методику нельзя назвать совершенно «безгрешной», однако, она все же позволяет получить результат с вполне приемлемой степенью точности.

Простейшие приемы расчета

Для того чтобы система отопления создавала в холодное время года комфортные условия проживания, она должна справляться с двумя основными задачами. Эти функции тесно связаны между собой, и разделение их – весьма условно.

• Первое – это поддержание оптимального уровня температуры воздуха во всем объеме отапливаемого помещения. Безусловно, по высоте уровень температуры может несколько изменяться, но этот перепад не должен быть значительным. Вполне комфортными условиями считается усредненный показатель в +20 °С – именно такая температура, как правило, принимается за исходную в теплотехнических расчетах.

Иными словами, система отопления должна быть способной прогреть определенный объем воздуха.

Если уж подходить с полной точностью, то для отдельных помещений в жилых домах установлены стандарты необходимого микроклимата – они определены ГОСТ 30494-96. Выдержка из этого документа – в размещенной ниже таблице:

Предназначение помещения	Температура воздуха, °С		Относительная влажность, %		Скорость движения воздуха, м/с
	оптимальная	допустимая	оптимальная	допустимая, max	оптимальная, max	допустимая, max
Для холодного времени года
Жилая комната	20÷22	18÷24 (20÷24)	45÷30	60	0.15	0.2
То же, но для жилых комнат в регионах с минимальными температурами от - 31 °С и ниже	21÷23	20÷24 (22÷24)	45÷30	60	0.15	0.2
Кухня	19÷21	18÷26	Н/Н	Н/Н	0.15	0.2
Туалет	19÷21	18÷26	Н/Н	Н/Н	0.15	0.2
Ванная, совмещенный санузел	24÷26	18÷26	Н/Н	Н/Н	0.15	0.2
Помещения для отдыха и учебных занятий	20÷22	18÷24	45÷30	60	0.15	0.2
Межквартирный коридор	18÷20	16÷22	45÷30	60	Н/Н	Н/Н
Вестибюль, лестничная клетка	16÷18	14÷20	Н/Н	Н/Н	Н/Н	Н/Н
Кладовые	16÷18	12÷22	Н/Н	Н/Н	Н/Н	Н/Н
Для теплого времени года (Норматив только для жилых помещений. Для остальных – не нормируется)
Жилая комната	22÷25	20÷28	60÷30	65	0.2	0.3

• Второе – компенсирование потерь тепла через элементы конструкции здания.

Самый главный «противник» системы отопления — это теплопотери через строительные конструкции

Увы, теплопотери – это самый серьезный «соперник» любой системы отопления. Их можно свести к определенному минимуму, но даже при самой качественной термоизоляции полностью избавиться от них пока не получается. Утечки тепловой энергии идут по всем направлениям – примерное распределение их показано в таблице:

Элемент конструкции здания	Примерное значение теплопотерь
Фундамент, полы по грунту или над неотапливаемыми подвальными (цокольными) помещениями	от 5 до 10%
«Мостики холода» через плохо изолированные стыки строительных конструкций	от 5 до 10%
Места ввода инженерных коммуникаций (канализация, водопровод, газовые трубы, электрокабели и т.п.)	до 5%
Внешние стены, в зависимости от степени утепленности	от 20 до 30%
Некачественные окна и внешние двери	порядка 20÷25%, из них около 10% - через негерметизированные стыки между коробками и стеной, и за счет проветривания
Крыша	до 20%
Вентиляция и дымоход	до 25 ÷30%

Естественно, чтобы справиться с такими задачами, система отопления должна обладать определенной тепловой мощностью, причем этот потенциал не только должен соответствовать общим потребностям здания (квартиры), но и быть правильно распределенным по помещениям, в соответствии с их площадью и целым рядом других важных факторов.

Обычно расчет и ведется в направлении «от малого к большому». Проще говоря, просчитывается потребное количество тепловой энергии для каждого отапливаемого помещения, полученные значения суммируются, добавляется примерно 10% запаса (чтобы оборудование не работало на пределе своих возможностей) – и результат покажет, какой мощности необходим котел отопления. А значения по каждой комнате станут отправной точкой для подсчета необходимого количества радиаторов.

Самый упрощённый и наиболее часто применяемый в непрофессиональной среде метод – принять норму 100 Вт тепловой энергии на каждый квадратный метр площади:

Самый примитивный способ подсчета — соотношение 100 Вт/м²

Q = S × 100

Q – необходимая тепловая мощность для помещения;

S – площадь помещения (м²);

100 — удельная мощность на единицу площади (Вт/м²).

Например, комната 3.2 × 5,5 м

S = 3,2 × 5,5 = 17,6 м²

Q = 17,6 × 100 = 1760 Вт ≈ 1,8 кВт

Способ, очевидно, очень простой, но весьма несовершенный. Стоит сразу оговориться, что он условно применим только при стандартной высоте потолков – примерно 2.7 м (допустимо – в диапазоне от 2.5 до 3.0 м). С этой точки зрения, более точным станет расчет не от площади, а от объема помещения.

Понятно, что в этом случае значение удельной мощности рассчитано на кубический метр. Его принимают равным 41 Вт/м³ для железобетонного панельного дома, или 34 Вт/м³ — в кирпичном или выполненном из других материалов.

Q = S × h × 41 (или 34)

h – высота потолков (м);

41 или 34 – удельная мощность на единицу объема (Вт/м³).

Например, та же комната, в панельном доме, с высотой потолков в 3.2 м:

Q = 17,6 × 3,2 × 41 = 2309 Вт ≈ 2,3 кВт

Результат получается более точным, так как уже учитывает не только все линейные размеры помещения, но даже, в определенной степени, и особенности стен.

Но все же до настоящей точности он еще далек – многие нюансы оказываются «за скобками». Как выполнить более приближенные к реальным условиям расчеты – в следующем разделе публикации.

Возможно, вас заинтересует информация о том, что собой представляют

Проведение расчетов необходимой тепловой мощности с учетом особенностей помещений

Рассмотренные выше алгоритмы расчетов бывают полезны для первоначальной «прикидки», но вот полагаться на них полностью все же следует с очень большой осторожностью. Даже человеку, который ничего не понимает в строительной теплотехнике, наверняка могут показаться сомнительными указанные усредненные значения – не могут же они быть равными, скажем, для Краснодарского края и для Архангельской области. Кроме того, комната - комнате рознь: одна расположена на углу дома, то есть имеет две внешних стенки, а другая с трех сторон защищена от теплопотерь другими помещениями. Кроме того, в комнате может быть одно или несколько окон, как маленьких, так и весьма габаритных, порой – даже панорамного типа. Да и сами окна могут отличаться материалом изготовления и другими особенностями конструкции. И это далеко не полный перечень – просто такие особенности видны даже «невооруженным глазом».

Одним словом, нюансов, влияющих на теплопотери каждого конкретного помещения – достаточно много, и лучше не полениться, а провести более тщательный расчет. Поверьте, по предлагаемой в статье методике это будет сделать не так сложно.

Общие принципы и формула расчета

В основу расчетов будет положено все то же соотношение: 100 Вт на 1 квадратный метр. Но вот только сама формула «обрастает» немалым количеством разнообразных поправочных коэффициентов.

Q = (S × 100) × a × b× c × d × e × f × g × h × i × j × k × l × m

Латинские буквы, обозначающие коэффициенты, взяты совершенно произвольно, в алфавитном порядке, и не имеют отношения к каким-либо стандартно принятым в физике величинам. О значении каждого коэффициента будет рассказано отдельно.

• «а» - коэффициент, учитывающий количество внешних стен в конкретной комнате.

Очевидно, что чем больше в помещении внешних стен, тем больше площадь, через которую происходит тепловые потери. Кроме того, наличие двух и более внешних стен означает еще и углы – чрезвычайно уязвимые места с точки зрения образования «мостиков холода». Коэффициент «а» внесет поправку на эту специфическую особенность комнаты.

Коэффициент принимают равным:

— внешних стен нет (внутреннее помещение): а = 0,8 ;

— внешняя стена одна : а = 1,0 ;

— внешних стен две : а = 1,2 ;

— внешних стен три: а = 1,4 .

• «b» - коэффициент, учитывающий расположение внешних стен помещения относительно сторон света.

Возможно, вас заинтересует информация о том, какие бывают

Даже в самые холодные зимние дни солнечная энергия все же оказывает влияние на температурный баланс в здании. Вполне естественно, что та сторона дома, которая обращена на юг, получает определенный нагрев от солнечных лучей, и теплопотери через нее ниже.

А вот стены и окна, обращённые на север, Солнца «не видят» никогда. Восточная часть дома, хотя и «прихватывает» утренние солнечные лучи, какого-либо действенного нагрева от них все же не получает.

Исходя из этого, вводим коэффициент «b»:

— внешние стены комнаты смотрят на Север или Восток : b = 1,1 ;

— внешние стены помещения ориентированы на Юг или Запад : b = 1,0 .

• «с» - коэффициент, учитывающий расположение помещения относительно зимней «розы ветров»

Возможно, эта поправка не столь обязательна для домов, расположенных на защищенных от ветров участках. Но иногда преобладающие зимние ветры способны внести свои «жесткие коррективы» в тепловой баланс здания. Естественно, что наветренная сторона, то есть «подставленная» ветру, будет терять значительно больше тела, по сравнению с подветренной, противоположной.

По результатам многолетних метеонаблюдений в любом регионе составляется так называемая «роза ветров» - графическая схема, показывающая преобладающие направления ветра в зимнее и летнее время года. Эту информацию можно получить в местной гидрометеослужбе. Впрочем, многие жители и сами, без метеорологов, прекрасно знают, откуда преимущественно дуют ветра зимой, и с какой стороны дома обычно наметает наиболее глубокие сугробы.

Если есть желание провести расчеты с более высокой точностью, то можно включить в формулу и поправочный коэффициент «с», приняв его равным:

— наветренная сторона дома: с = 1,2 ;

— подветренные стены дома: с = 1,0 ;

— стена, расположенные параллельно направлению ветра: с = 1,1 .

• «d» - поправочный коэффициент, учитывающий особенности климатических условий региона постройки дома

Естественно, количество теплопотерь через все строительные конструкции здания будет очень сильно зависеть от уровня зимних температур. Вполне понятно, что в течение зимы показатели термометра «пляшут» в определенном диапазоне, но для каждого региона имеется усредненный показатель самых низких температур, свойственных наиболее холодной пятидневке года (обычно это свойственно январю). Для примера – ниже размещена карта-схема территории России, на которой цветами показаны примерные значения.

Обычно это значение несложно уточнить в региональной метеослужбе, но можно, в принципе, ориентироваться и на свои собственные наблюдения.

Итак, коэффициент «d», учитывающий особенности климата региона, для наших расчетом в принимаем равным:

— от – 35 °С и ниже: d = 1,5 ;

— от – 30 °С до – 34 °С: d = 1,3 ;

— от – 25 °С до – 29 °С: d = 1,2 ;

— от – 20 °С до – 24 °С: d = 1,1 ;

— от – 15 °С до – 19 °С: d = 1,0 ;

— от – 10 °С до – 14 °С: d = 0,9 ;

— не холоднее – 10 °С: d = 0,7 .

• «е» - коэффициент, учитывающий степень утепленности внешних стен.

Суммарное значение тепловых потерь здания напрямую связано со степенью утепленности всех строительных конструкций. Одним из «лидеров» по теплопотерям являются стены. Стало быть, значение тепловой мощности, необходимое для поддержания комфортных условий проживания в помещении, находится в зависимости от качества их термоизоляции.

Значение коэффициента для наших расчетов можно принять следующее:

— внешние стены не имеют утепления: е = 1,27 ;

— средняя степень утепления – стены в два кирпича или предусмотрена их поверхностная термоизоляция другими утеплителями: е = 1,0 ;

— утепление проведено качественно, на основании проведенных теплотехнических расчетов: е = 0,85 .

Ниже по ходу настоящей публикации будут даны рекомендации о том, как можно определить степень утепленности стен и иных конструкций здания.

• коэффициент «f» - поправка на высоту потолков

Потолки, особенно в частных домах, могут иметь различную высоту. Стало быть, и тепловая мощность на прогрев того или иного помещения одинаковой площади будет различаться еще и по этому параметру.

Не будет большой ошибкой принять следующие значения поправочного коэффициента «f»:

— высота потолков до 2.7 м: f = 1,0 ;

— высота потоков от 2,8 до 3,0 м: f = 1,05 ;

— высота потолков от 3,1 до 3,5 м: f = 1,1 ;

— высота потолков от 3,6 до 4,0 м: f = 1,15 ;

— высота потолков более 4,1 м: f = 1,2 .

• « g» - коэффициент, учитывающий тип пола или помещение, расположенное под перекрытием.

Как было показано выше, пол является одним из существенных источников теплопотерь. Значит, необходимо внести некоторые корректировки в расчет и на эту особенность конкретного помещения. Поправочный коэффициент «g» можно принять равным:

— холодный пол по грунту или над неотапливаемым помещением (например, подвальным или цокольным): g = 1,4 ;

— утепленный пол по грунту или над неотапливаемым помещением: g = 1,2 ;

— снизу расположено отапливаемое помещение: g = 1,0 .

• « h» - коэффициент, учитывающий тип помещения, расположенного сверху.

Нагретый системой отопления воздух всегда поднимается вверх, и если потолок в помещении холодный, то неизбежны повышенные теплопотери, которые потребуют увеличения необходимой тепловой мощности. Введём коэффициент «h», учитывающий и эту особенность рассчитываемого помещения:

— сверху расположен «холодный» чердак: h = 1,0 ;

— сверху расположен утепленный чердак или иное утепленное помещение: h = 0,9 ;

— сверху расположено любое отапливаемое помещение: h = 0,8 .

• « i» - коэффициент, учитывающий особенности конструкции окон

Окна – один из «магистральных маршрутов» течек тепла. Естественно, многое в этом вопросе зависит от качества самой оконной конструкции. Старые деревянные рамы, которые раньше повсеместно устанавливались во всех домах, по степени своей термоизоляции существенно уступают современным многокамерным системам со стеклопакетами.

Без слов понятно, что термоизоляционные качества этих окон — существенно различаются

Но и между ПВЗХ-окнами нет полного единообразия. Например, двухкамерный стеклопакет (с тремя стеклами) будет намного более «теплым» чем однокамерный.

Значит, необходимо ввести определенный коэффициент «i», учитывающий тип установленных в комнате окон:

— стандартные деревянные окна с обычным двойным остеклением: i = 1,27 ;

— современные оконные системы с однокамерным стеклопакетом: i = 1,0 ;

— современные оконные системы с двухкамерным или трехкамерным стеклопакетом, в том числе и с аргоновым заполнением: i = 0,85 .

• « j» - поправочный коэффициент на общую площадь остекления помещения

Какими бы качественными окна ни были, полностью избежать теплопотерь через них все равно не удастся. Но вполне понятно, что никак нельзя сравнивать маленькое окошко с панорамным остеклением чуть ли ни на всю стену.

Потребуется для начала найти соотношение площадей всех окон в комнате и самого помещения:

х = ∑ S ок / S п

∑ S ок – суммарная площадь окон в помещении;

S п – площадь помещения.

В зависимости от полученного значения и определяется поправочный коэффициент «j»:

— х = 0 ÷ 0,1 → j = 0,8 ;

— х = 0,11 ÷ 0,2 → j = 0,9 ;

— х = 0,21 ÷ 0,3 → j = 1,0 ;

— х = 0,31 ÷ 0,4 → j = 1,1 ;

— х = 0,41 ÷ 0,5 → j = 1,2 ;

• « k» - коэффициент, дающий поправку на наличие входной двери

Дверь на улицу или на неотапливаемый балкон — это всегда дополнительная «лазейка» для холода

Дверь на улицу или на открытый балкон способна внести свои коррективы в тепловой баланс помещения – каждое ее открытие сопровождается проникновением в помещение немалого объема холодного воздуха. Поэтому имеет смысл учесть и ее наличие – для этого введем коэффициент «k», который примем равным:

— двери нет: k = 1,0 ;

— одна дверь на улицу или на балкон: k = 1,3 ;

— две двери на улицу или на балкон: k = 1,7 .

• « l» - возможные поправки на схему подключения радиаторов отопления

Возможно, кому-то это покажется несущественной мелочью, но все же – почему бы сразу не учесть планируемую схему подключения радиаторов отопления. Дело в том, что их теплоотдача, а значит, и участие в поддержании определенного температурного баланса в помещении, достаточно заметно меняется при разных типах врезки труб подачи и «обратки».

Иллюстрация	Тип врезки радиатора	Значение коэффициента «l»
	Подключение по диагонали: подача сверху, «обратка» снизу	l = 1.0
	Подключение с одной стороны: подача сверху, «обратка» снизу	l = 1.03
	Двухстороннее подключение: и подача, и «обратка» снизу	l = 1.13
	Подключение по диагонали: подача снизу, «обратка» сверху	l = 1.25
	Подключение с одной стороны: подача снизу, «обратка» сверху	l = 1.28
	Одностороннее подключение, и подача, и «обратка» снизу	l = 1.28

• « m» - поправочный коэффициент на особенности места установки радиаторов отопления

И, наконец, последний коэффициент, который также связан с особенностями подключения радиаторов отопления. Наверное, понятно, что если батарея установлена открыто, ничем не загораживается сверху и с фасадной части, то она будет давать максимальную теплоотдачу. Однако, такая установка возможна далеко не всегда – чаще радиаторы частично скрываются подоконниками. Возможны и другие варианты. Кроме того, некоторые хозяева, стараясь вписать приоры отопления в создаваемый интерьерный ансамбль, скрывают их полностью или частично декоративными экранами – это тоже существенно отражается на тепловой отдаче.

Если есть определенные «наметки», как и где будут монтироваться радиаторы, это также можно учесть при проведении расчетов, введя специальный коэффициент «m»:

Иллюстрация	Особенности установки радиаторов	Значение коэффициента "m"
	Радиатор расположен на стене открыто или не перекрывается сверху подоконником	m = 0,9
	Радиатор сверху перекрыт подоконником или полкой	m = 1,0
	Радиатор сверху перекрыт выступающей стеновой нишей	m = 1,07
	Радиатор сверху прикрыт подоконником (нишей), а с лицевой части - декоративным экраном	m = 1,12
	Радиатор полностью заключен в декоративный кожух	m = 1,2

Итак, с формулой расчета ясность есть. Наверняка, кто-то из читателей сразу возьмется за голову – мол, слишком сложно и громоздко. Однако, если к делу подойти системно, упорядочено, то никакой сложности нет и в помине.

У любого хорошего хозяина жилья обязательно есть подробный графический план своих «владений» с проставленными размерами, и обычно – сориентированный по сторонам света. Климатические особенности региона уточнить несложно. Останется лишь пройтись по всем помещениям с рулеткой, уточнить некоторые нюансы по каждой комнате. Особенности жилья - «соседство по вертикали» сверху и снизу, расположение входных дверей, предполагаемую или уже имеющуюся схему установки радиаторов отопления – никто, кроме хозяев, лучше не знает.

Рекомендуется сразу составить рабочую таблицу, куда занести все необходимые данные по каждому помещению. В нее же будет заноситься и результат вычислений. Ну а сами вычисления поможет провести встроенный калькулятор, в котором уже «заложены» все упомянутые выше коэффициенты и соотношения.

Если какие-то данные получить не удалось, то можно их, конечно, в расчет не принимать, но в этом случае калькулятор «по умолчанию» подсчитает результат с учетом наименее благоприятных условий.

Можно рассмотреть на примере. Имеем план дома (взят совершенно произвольный).

Регион с уровнем минимальных температур в пределах -20 ÷ 25 °С. Преобладание зимних ветров = северо-восточные. Дом одноэтажный, с утепленным чердаком. Утепленные полы по грунту. Выбрана оптимальное диагональное подключение радиаторов, которые будут устанавливаться под подоконниками.

Составляем таблицу примерно такого типа:

Помещение, его площадь, высота потолка. Утепленность пола и "соседство" сверху и снизу	Количество внешних стен и их основное расположение относительно сторон света и "розы ветров". Степень утепления стен	Количество, тип и размер окон	Наличие входных дверей (на улицу или на балкон)	Требуемая тепловая мощность (с учетом 10% резерва)
Площадь 78,5 м²				10,87 кВт ≈ 11 кВт
1. Прихожая. 3,18 м². Потолок 2.8 м. Утеленный пол по грунту. Сверху - утепленный чердак.	Одна, Юг, средняя степень утепления. Подветренная сторона	Нет	Одна	0,52 кВт
2. Холл. 6,2 м². Потолок 2.9 м. Утепленный пол по грунту. Сверху - утепленный чердак	Нет	Нет	Нет	0,62 кВт
3. Кухня-столовая. 14,9 м². Потолок 2.9 м. Хорошо утепленный пол по грунту. Свеху - утепленный чердак	Две. Юг-Запад. Средняя степень утепления. Подветренная сторона	Два, однокамерный стеклопакет, 1200 × 900 мм	Нет	2.22 кВт
4. Детская комната. 18,3 м². Потолок 2.8 м. Хорошо утепленный пол по грунту. Сверху - утепленный чердак	Две, Север - Запад. Высокая степень утепления. Наветренная	Два, двухкамерный стеклопакет, 1400 × 1000 мм	Нет	2,6 кВт
5. Спальная. 13,8 м². Потолок 2.8 м. Хорошо утепленный пол по грунту. Сверху - утепленный чердак	Две, Север, Восток. Высокая степень утепления. Наветренная сторона	Одно, двухкамерный стеклопакет, 1400 × 1000 мм	Нет	1,73 кВт
6. Гостиная. 18,0 м². Потолок 2.8 м. Хорошо утепленный пол. Сверху -утепленный чердак	Две, Восток, юг. Высокая степень утепления. Параллельно направлению ветра	Четыре, двухкамерный стеклопакет, 1500 × 1200 мм	Нет	2,59 кВт
7. Санузел совмещенный. 4,12 м². Потолок 2.8 м. Хорошо утепленный пол. Сверху -утепленный чердак.	Одна, Север. Высокая степень утепления. Наветренная сторона	Одно. Деревянная рама с двойным остеклением. 400 × 500 мм	Нет	0,59 кВт
ИТОГО:

Затем, пользуясь размешенным ниже калькулятором производим расчет для каждого помещения (уже с учетом 10% резерва). С использованием рекомендуемого приложения это не займет много времени. После этого останется просуммировать полученные значения по каждой комнате – это и будет необходимая суммарная мощность системы отопления.

Результат по каждой комнате, кстати, поможет правильно выбрать требуемое количество радиаторов отопления – останется только разделить на удельную тепловую мощность одной секции и округлить в большую сторону.

Как оптимизировать затраты на отопление? Эта задача решается только комплексным подходом, учитывающим все параметры системы, здания и климатические особенности региона. При этом важнейшей составляющей является тепловая нагрузка на отопление: расчет часовых и годовых показателей входят в систему вычислений КПД системы.

Зачем нужно знать этот параметр

Что же представляет собой расчет тепловой нагрузки на отопление? Он определяет оптимальное количество тепловой энергии для каждого помещения и здания в целом. Переменными величинами являются мощность отопительного оборудования – котла, радиаторов и трубопроводов. Также учитываются тепловые потери дома.

В идеале тепловая мощность отопительной системы должна компенсировать все тепловые потери и при этом поддерживать комфортный уровень температуры. Поэтому прежде чем выполнить расчет годовой нагрузки на отопление, нужно определиться с основными факторами, влияющими на нее:

• Характеристика конструктивных элементов дома. Наружные стены, окна, двери, вентиляционная система сказываются на уровне тепловых потерь;
• Размеры дома. Логично предположить, что чем больше помещение – тем интенсивнее должна работать система отопления. Немаловажным фактором при этом является не только общий объем каждой комнаты, но и площадь наружных стен и оконных конструкций;
• Климат в регионе. При относительно небольших снижениях температуры на улице нужно малое количество энергии для компенсации тепловых потерь. Т.е. максимальная часовая нагрузка на отопление напрямую зависит от степени снижения температуры в определенный период времени и среднегодовое значение для отопительного сезона.

Учитывая эти факторы составляется оптимальный тепловой режим работы системы отопления. Резюмируя все вышесказанное можно сказать, что определение тепловой нагрузки на отопление необходимо для уменьшения расхода энергоносителя и соблюдения оптимального уровня нагрева в помещениях дома.

Для расчета оптимальной нагрузки на отопление по укрупненным показателям нужно знать точный объем здания. Важно помнить, что эта методика разрабатывалась для больших сооружений, поэтому погрешность вычислений будет велика.

Выбор методики расчета

Перед тем, как выполнить расчет нагрузки на отопление по укрупненным показателям или с более высокой точностью необходимо узнать рекомендуемые температурные режимы для жилого здания.

Во время расчета характеристик отопления нужно руководствоваться нормами СанПиН 2.1.2.2645-10. Исходя из данных таблицы, в каждой комнате дома необходимо обеспечить оптимальный температурный режим работы отопления.

Методики, по которым осуществляется расчет часовой нагрузки на отопление, могут иметь различную степень точности. В некоторых случаях рекомендуется использовать достаточно сложные вычисления, в результате чего погрешность будет минимальна. Если же оптимизация затрат на энергоносители не является приоритетной задачей при проектировании отопления – можно применять менее точные схемы.

Во время расчета почасовой нагрузки на отопление нужно учитывать суточную смену уличной температуры. Для улучшения точности вычисления нужно знать технические характеристики здания.

Простые способы вычисления тепловой нагрузки

Любой расчет тепловой нагрузки нужен для оптимизации параметров системы отопления или улучшения теплоизоляционных характеристик дома. После его выполнения выбираются определенные способы регулирования тепловой нагрузки отопления. Рассмотрим нетрудоемкие методики вычисления этого параметра системы отопления.

Зависимость мощности отопления от площади

Для дома со стандартными размерами комнат, высотой потолков и хорошей теплоизоляцией можно применить известное соотношение площади помещения к требуемой тепловой мощности. В таком случае на 10 м² потребуется генерировать 1 кВт тепла. К полученному результату нужно применить поправочный коэффициент, зависящий от климатической зоны.

Предположим, что дом находится в Московской области. Его общая площадь составлять 150 м². В таком случае часовая тепловая нагрузка на отопление будет равна:

15*1=15 кВт/час

Главным недостатком этого метода является большая погрешность. Расчет не учитывает изменение погодных факторов, а также особенности здания – сопротивление теплопередачи стен, окон. Поэтому на практике его использовать не рекомендуется.

Укрупненный расчет тепловой нагрузки здания

Укрупненный расчет нагрузки на отопление характеризуется более точными результатами. Изначально он применялся для предварительного расчета этого параметра при невозможности определить точные характеристики здания. Общая формула для определения тепловой нагрузки на отопление представлена ниже:

Где q° – удельная тепловая характеристика строения. Значения нужно брать из соответствующей таблицы, а – поправочный коэффициент, о котором говорилось выше, Vн – наружный объем строения, м³, Tвн и Tнро – значения температуры внутри дома и на улице.

Предположим, что необходимо рассчитать максимальную часовую нагрузку на отопление в доме с объемом по наружным стенам 480 м³ (площадь 160 м², двухэтажный дом). В этом случае тепловая характеристика будет равна 0,49 Вт/м³*С. Поправочный коэффициент а = 1 (для Московской области). Оптимальная температура внутри жилого помещения (Твн) должна составлять +22°С. Температура на улице при этом будет равна -15°С. Воспользуемся формулой для расчета часовой нагрузки на отопление:

Q=0.49*1*480(22+15)= 9,408 кВт

По сравнению с предыдущим расчетом полученная величина меньше. Однако она учитывает важные факторы – температуру внутри помещения, на улице, общий объем здания. Подобные вычисления можно сделать для каждой комнаты. Методика расчета нагрузки на отопление по укрупненным показателям дает возможность определить оптимальную мощность для каждого радиатора в отдельно взятом помещении. Для более точного вычисления нужно знать среднетемпературные значения для конкретного региона.

Такой метод расчета можно применять для вычисления часовой тепловой нагрузки на отопление. Но полученные результаты не дадут оптимально точную величину тепловых потерь здания.

Точные расчеты тепловой нагрузки

Но все же этот расчет оптимальной тепловой нагрузки на отопление не дает требуемую точность вычисления. Он не учитывает важнейший параметр – характеристики здания. Главной из них является сопротивление теплопередачи материал изготовления отдельных элементов дома – стен, окон, потолка и пола. Именно они определяют степень сохранения тепловой энергии, полученной от теплоносителя системы отопления.

Что же такое сопротивление теплопередачи (R )? Это величина, обратная теплопроводности (λ ) – возможности структуры материала передавать тепловую энергию. Т.е. чем больше значение теплопроводности – тем выше тепловые потери. Для расчета годовой нагрузки на отопление воспользоваться этой величиной нельзя, так как она не учитывает толщину материала (d ). Поэтому специалисты используют параметр сопротивление теплопередачи, который вычисляется по следующей формуле:

Расчет по стенам и окнам

Существуют нормированные значения сопротивления теплопередачи стен, которые напрямую зависят от региона, где расположен дом.

В отличие от укрупненного расчета нагрузки на отопление сначала нужно вычислить сопротивление теплопередачи для наружных стен, окон, пола первого этажа и чердака. Возьмем за основу следующие характеристики дома:

• Площадь стен – 280 м² . В нее включены окна – 40 м² ;
• Материал изготовления стен – полнотелый кирпич (λ=0.56 ). Толщина наружных стен – 0,36 м . Исходя из этого рассчитываем сопротивление телепередачи – R=0.36/0.56= 0,64 м²*С/Вт ;
• Для улучшения теплоизоляционных свойств был установлен наружный утеплитель – пенополистирол толщиной 100 мм . Для него λ=0,036 . Соответственно R=0,1/0,036= 2,72 м²*С/Вт ;
• Общее значение R для наружных стен равно 0,64+2,72= 3,36 что является очень хорошим показателем теплоизоляции дома;
• Сопротивление теплопередачи окон – 0,75 м²*С/Вт (двойной стеклопакет с заполнением аргоном).

Фактически тепловые потери через стены составят:

(1/3,36)*240+(1/0.75)*40= 124 Вт при разнице температуры в 1°С

Температурные показатели возьмем такие же, как и для укрупненного вычисления нагрузки на отопление +22°С в помещении и -15°С на улице. Дальнейший расчет необходимо делать по следующей формуле:

124*(22+15)= 4,96 кВт/час

Расчет по вентиляции

Затем необходимо вычислить потери через вентиляцию. Общий объем воздуха в здании составляет 480 м³. При этом его плотность примерно равна 1,24 кг/м³. Т.е. его масса равна 595 кг. В среднем за сутки (24 часа) происходит пятикратное обновление воздуха. В таком случае для вычисления максимальной часовой нагрузки для отопления нужно рассчитать тепловые потери на вентиляцию:

(480*40*5)/24= 4000 кДж или 1,11 кВт/час

Суммируя все полученные показатели можно найти общие тепловые потери дом:

4,96+1,11=6,07 кВт/час

Таким образом определяется точная максимальная тепловая нагрузка на отопление. Полученная величина напрямую зависит от температуры на улице. Поэтому для расчета годовой нагрузки на отопительную систему нужно учитывать изменение погодных условий. Если средняя температура в течение отопительного сезона составляет -7°С, то итоговая нагрузка на отопление будет равна:

(124*(22+7)+((480*(22+7)*5)/24))/3600)*24*150(дней отопительного сезона)=15843 кВт

Меняя температурные значения можно сделать точный расчет тепловой нагрузки для любой системы отопления.

К полученным результатам нужно прибавить значение тепловых потерь через крышу и пол. Это можно сделать поправочным коэффициентом 1,2 – 6,07*1,2=7,3 кВт/ч.

Полученная величина указывает на фактические затраты энергоносителя при работе системы. Существует несколько способов регулирования тепловой нагрузки отопления. Наиболее действенный из них – уменьшение температуры в комнатах, где нет постоянного присутствия жильцов. Это можно осуществить с помощью терморегуляторов и установленных датчиков температуры. Но при этом в здании должна быть установлена двухтрубная система отопления.

Для вычисления точного значения тепловых потерь можно воспользоваться специализированной программой Valtec. В видеоматериале показа пример работы с ней.

1. Отопление

1.1. Расчетную часовую тепловую нагрузку отопления следует принимать по типовым или индивидуальным проектам зданий.

В случае отличия принятого в проекте значения расчетной температуры наружного воздуха для проектирования отопления от действующего нормативного значения для конкретной местности, необходимо произвести пересчет приведенной в проекте расчетной часовой тепловой нагрузки отапливаемого здания по формуле:

где Q o max - расчетная часовая тепловая нагрузка отопления здания, Гкал/ч;

Q o max пр - то же, по типовому или индивидуальному проекту, Гкал/ч;

t j - расчетная температура воздуха в отапливаемом здании, °С; принимается в соответствии с таблицей 1;

t o - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления в местности, где расположено здание, согласно СНиП 23-01-99 , °С;

t o .пр - то же, по типовому или индивидуальному проекту, °С.

Таблица 1. Расчетная температура воздуха в отапливаемых зданиях

Наименование здания	Расчетная температура воздуха в здании t j , °С
Жилое здание
Гостиница, общежитие, административное здание
Детский сад, ясли, поликлиника, амбулатория, диспансер, больница
Высшее, среднее специальное учебное заведение, школа, школа-интернат, предприятие общественного питания, клуб
Театр, магазин, пожарное депо
Кинотеатр

В местностях с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления -31 °С и ниже значение расчетной температуры воздуха внутри отапливаемых жилых зданий следует принимать в соответствии с главой СНиП 2.08.01-85 равным 20 °С.

1.2. При отсутствии проектной информации расчетную часовую тепловую нагрузку отопления отдельного здания можно определить по укрупненным показателям:

где  - поправочный коэффициент, учитывающий отличие расчетной температуры наружного воздуха для проектирования отопления t o от t o = -30 °С, при которой определено соответствующее значение q o ; принимается по таблице 2;

V - объем здания по наружному обмеру, м 3 ;

q o - удельная отопительная характеристика здания при t o = -30 °С, ккал/м 3 ч°С; принимается по таблицам 3 и 4;

K и.р - расчетный коэффициент инфильтрации, обусловленной тепловым и ветровым напором, т.е. соотношение тепловых потерь зданием с инфильтрацией и теплопередачей через наружные ограждения при температуре наружного воздуха, расчетной для проектирования отопления.

Таблица 2. Поправочный коэффициент  для жилых зданий

Расчетная температура наружного воздуха t o , °C

Таблица 3. Удельная отопительная характеристика жилых зданий

Наружный строительный объем V , м 3	Удельная отопительная характеристика q o , ккал/м 3 ч °С
	постройка до 1958 г.	постройка после 1958 г.

Таблица 3а. Удельная отопительная характеристика зданий, построенных до 1930 г.

Объем здания по наружному обмеру, м 3	Удельная отопительная характеристика здания, ккал/м 3 ч °С, для районов с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления t o , °C
	t o < -30 °С	20 °С > t o  -30 °С	t o > -20 °C

Таблица 4. Удельная тепловая характеристика административных, лечебных и культурно-просветительных зданий, детских учреждений

Наименование зданий	Объем зданий V , м 3	Удельные тепловые характеристики
		для отопления q o , ккал/м 3 ч °С	для вентиляции q v , ккал/м 3 ч °С
Административные здания, конторы
	более 15000
	более 10000
Кинотеатры
	более 10000
	более 30000
Магазины
	более 10000
Детские сады и ясли
Школы и высшие учебные заведения
	более 10000
Больницы
	более 15000
	более 10000
Прачечные
	более 10000
Предприятия общественного питания, столовые, фабрики-кухни
	более 10000
Лаборатории
	более 10000
Пожарные депо

Значение V , м 3 , следует принимать по информации типового или индивидуального проектов здания или бюро технической инвентаризации (БТИ).

Если здание имеет чердачное перекрытие, значение V , м 3 , определяется как произведение площади горизонтального сечения здания на уровне его I этажа (над цокольным этажом) на свободную высоту здания - от уровня чистого пола I этажа до верхней плоскости теплоизоляционного слоя чердачного перекрытия, при крышах, совмещенных с чердачными перекрытиями, - до средней отметки верха крыши. Выступающие за поверхности стен архитектурные детали и ниши в стенах здания, а также неотапливаемые лоджии при определении расчетной часовой тепловой нагрузки отопления не учитываются.

При наличии в здании отапливаемого подвала к полученному объему отапливаемого здания необходимо добавить 40% объема этого подвала. Строительный объем подземной части здания (подвал, цокольный этаж) определяется как произведение площади горизонтального сечения здания на уровне его I этажа на высоту подвала (цокольного этажа).

Расчетный коэффициент инфильтрации K и.р определяется по формуле:

, (3.3)

где g - ускорение свободного падения, м/с 2 ;

L - свободная высота здания, м;

w 0 - расчетная для данной местности скорость ветра в отопительный период, м/с; принимается по СНиП 23-01-99 .

Вводить в расчет расчетной часовой тепловой нагрузки отопления здания так называемую поправку на воздействие ветра не требуется, т.к. эта величина уже учтена в формуле (3.3).

В местностях, где расчетное значение температуры наружного воздуха для проектирования отопления t o  -40 °С, для зданий с неотапливаемыми подвалами следует учитывать добавочные тепловые потери через необогреваемые полы первого этажа в размере 5% .

Для зданий, законченных строительством, расчетную часовую тепловую нагрузку отопления следует увеличивать на первый отопительный период для каменных зданий, построенных:

В мае-июне - на 12%;

В июле-августе - на 20%;

В сентябре - на 25%;

В отопительном периоде - на 30%.

1.3. Удельную отопительную характеристику здания q o , ккал/м 3 ч °С, при отсутствии в табл.3 и 4 соответствующего его строительному объему значения q o , можно определить по формуле:

, (3.4)

где a = 1,6 ккал/м 2,83 ч °С; n = 6 - для зданий строительства до 1958 г.;

a = 1,3 ккал/м 2,875 ч °С; n = 8 - для зданий строительства после 1958 г.

1.4. В случае если часть жилого здания занята общественным учреждением (контора, магазин, аптека, приемный пункт прачечной и т.д.), расчетная часовая тепловая нагрузка отопления должна быть определена по проекту. Если расчетная часовая тепловая нагрузка в проекте указана только в целом по зданию, или определена по укрупненным показателям, тепловую нагрузку отдельных помещений можно определить по площади поверхности теплообмена установленных нагревательных приборов, используя общее уравнение, описывающее их теплоотдачу:

Q = k F t , (3.5)

где k - коэффициент теплопередачи нагревательного прибора, ккал/м 3 ч °С;

F - площадь поверхности теплообмена нагревательного прибора, м 2 ;

t - температурный напор нагревательного прибора, °С, определяемый как разность средней температуры нагревательного прибора конвективно-излучающего действия и температуры воздуха в отапливаемом здании.

Методика определения расчетной часовой тепловой нагрузки отопления по поверхности установленных нагревательных приборов систем отопления приведена в .

1.5. При подключении полотенцесушителей к системе отопления расчетную часовую тепловую нагрузку этих отопительных приборов можно определить как теплоотдачу неизолированных труб в помещении с расчетной температурой воздуха t j = 25 °С по методике, приведенной в .

1.6. При отсутствии проектных данных и определении расчетной часовой тепловой нагрузки отопления производственных, общественных, сельскохозяйственных и других нетиповых зданий (гаражей, подземных отапливаемых переходов, бассейнов, магазинов, киосков, аптек и т.д.) по укрупненным показателям, уточнение значений этой нагрузки следует производить по площади поверхности теплообмена установленных нагревательных приборов систем отопления в соответствии с методикой, приведенной в . Исходная информация для расчетов выявляется представителем теплоснабжающей организации в присутствии представителя абонента с составлением соответствующего акта.

1.7. Расход тепловой энергии на технологические нужды теплиц и оранжерей, Гкал/ч, определяется из выражения:

, (3.6)

где Q cxi - расход тепловой энергии на i -e технологические операции, Гкал/ч;

n - количество технологических операций.

В свою очередь,

Q cxi =1,05 (Q тп + Q в ) + Q пол + Q проп , (3.7)

где Q тп и Q в - тепловые потери через ограждающие конструкции и при воздухообмене, Гкал/ч;

Q пол + Q проп - расход тепловой энергии на нагрев поливочной воды и пропарку почвы, Гкал/ч;

1,05 - коэффициент, учитывающий расход тепловой энергии на отопление бытовых помещений.

1.7.1. Потери теплоты через ограждающие конструкции, Гкал/ч, можно определить по формуле:

Q тп = FK (t j - t o ) 10 -6 , (3.8)

где F - площадь поверхности ограждающей конструкции, м 2 ;

K - коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, ккал/м 2 ч °С; для одинарного остекления можно принимать K = 5,5, однослойного пленочного ограждения K = 7,0 ккал/м 2 ч °С;

t j и t o - технологическая температура в помещении и расчетная наружного воздуха для проектирования соответствующего сельскохозяйственного объекта, °С.

1.7.2. Тепловые потери при воздухообмене для оранжерей со стеклянными покрытиями, Гкал/ч, определяются по формуле:

Q в = 22,8 F инв S (t j - t o ) 10 -6 , (3.9)

где F инв - инвентарная площадь оранжереи, м 2 ;

S - коэффициент объема, представляющий собой соотношение объема оранжереи и ее инвентарной площади, м; может быть принят в пределах от 0,24 до 0,5 для малых оранжерей и 3 и более м - для ангарных.

Тепловые потери при воздухообмене для оранжерей с пленочным покрытием, Гкал/ч, определяются по формуле:

Q в = 11,4 F инв S (t j - t o ) 10 -6 . (3.9a)

1.7.3. Расход тепловой энергии на нагрев поливочной воды, Гкал/ч, определяется из выражения:

, (3.10)

где F полз - полезная площадь оранжереи, м 2 ;

n - продолжительность полива, ч.

1.7.4. Расход тепловой энергии на пропарку почвы, Гкал/ч, определяется из выражения:

. (3.11)

2. Приточная вентиляция

2.1. При наличии типового или индивидуального проектов здания и соответствии установленного оборудования системы приточной вентиляции проекту расчетную часовую тепловую нагрузку вентиляции можно принять по проекту с учетом различия значений расчетной температуры наружного воздуха для проектирования вентиляции, принятого в проекте, и действующим нормативным значением для местности, где расположено рассматриваемое здание.

Пересчет производится по формуле, аналогичной формуле (3.1):

, (3.1a)

где Q

Q в.пр - то же, по проекту, Гкал/ч;

t v .пр - расчетная температура наружного воздуха, при которой определена тепловая нагрузка приточной вентиляции в проекте, °С;

t v - расчетная температура наружного воздуха для проектирования приточной вентиляции в местности, где расположено здание, °С; принимается по указаниям СНиП 23-01-99 .

2.2. При отсутствии проектов или несоответствии установленного оборудования проекту расчетная часовая тепловая нагрузка приточной вентиляции должна быть определена по характеристикам оборудования, установленного в действительности, в соответствии с общей формулой, описывающей теплоотдачу калориферных установок:

Q = L c ( 2 +  1) 10 -6 , (3.12)

где L - объемный расход нагреваемого воздуха, м 3 /ч;

 - плотность нагреваемого воздуха, кг/м 3 ;

c - теплоемкость нагреваемого воздуха, ккал/кг;

 2 и  1 - расчетные значения температуры воздуха на входе и выходе калориферной установки, °С.

Методика определения расчетной часовой тепловой нагрузки приточных калориферных установок изложена в .

Допустимо определять расчетную часовую тепловую нагрузку приточной вентиляции общественных зданий по укрупненным показателям согласно формуле:

Q v = Vq v (t j - t v ) 10 -6 , (3.2а)

где q v - удельная тепловая вентиляционная характеристика здания, зависящая от назначения и строительного объема вентилируемого здания, ккал/м 3 ч °С; можно принимать по таблице 4.

3. Горячее водоснабжение

3.1. Средняя часовая тепловая нагрузка горячего водоснабжения потребителя тепловой энергии Q hm , Гкал/ч, в отопительный период определяется по формуле:

, (3.13)

где a - норма затрат воды на горячее водоснабжение абонента, л/ед. измерения в сутки; должна быть утверждена местным органом самоуправления; при отсутствии утвержденных норм принимается по таблице Приложения 3 (обязательного) СНиП 2.04.01-85 ;

N - количество единиц измерения, отнесенное к суткам, - количество жителей, учащихся в учебных заведениях и т.д.;

t c - температура водопроводной воды в отопительный период, °С; при отсутствии достоверной информации принимается t c = 5 °С;

T - продолжительность функционирования системы горячего водоснабжения абонента в сутки, ч;

Q т.п - тепловые потери в местной системе горячего водоснабжения, в подающем и циркуляционном трубопроводах наружной сети горячего водоснабжения, Гкал/ч.

3.2. Среднюю часовую тепловую нагрузку горячего водоснабжения в неотопительный период, Гкал, можно определить из выражения:

, (3.13a)

где Q hm - средняя часовая тепловая нагрузка горячего водоснабжения в отопительный период, Гкал/ч;

 - коэффициент, учитывающий снижение средней часовой нагрузки горячего водоснабжения в неотопительный период по сравнению с нагрузкой в отопительный период; если значение  не утверждено органом местного самоуправления,  принимается равным 0,8 для жилищно-коммунального сектора городов средней полосы России, 1,2-1,5 - для курортных, южных городов и населенных пунктов, для предприятий - 1,0;

t hs , t h - температура горячей воды в неотопительный и отопительный период, °С;

t cs , t c - температура водопроводной воды в неотопительный и отопительный период, °С; при отсутствии достоверных сведений принимается t cs = 15 °С, t c = 5 °С.

3.3. Тепловые потери трубопроводами системы горячего водоснабжения могут быть определены по формуле:

, (3.14)

где K i - коэффициент теплопередачи участка неизолированного трубопровода, ккал/м 2 ч °С; можно принимать K i = 10 ккал/м 2 ч °С;

d i и l i - диаметр трубопровода на участке и его длина, м;

t н и t к - температура горячей воды в начале и конце расчетного участка трубопровода, °С;

t окр - температура окружающей среды,°С; принимать по виду прокладки трубопроводов:

В бороздах, вертикальных каналах, коммуникационных шахтах сантехкабин t окр = 23 °С;

В ванных комнатах t окр = 25 °С;

В кухнях и туалетах t окр = 21 °С;

На лестничных клетках t окр = 16 °С;

В каналах подземной прокладки наружной сети горячего водоснабжения t окр = t гр ;

В тоннелях t окр = 40 °С;

В неотапливаемых подвалах t окр = 5 °С;

На чердаках t окр = -9 °С (при средней температуре наружного воздуха самого холодного месяца отопительного периода t н = -11 ... -20 °С);

 - коэффициент полезного действия тепловой изоляции трубопроводов; принимается для трубопроводов диаметром до 32 мм  = 0,6; 40-70 мм  = 0,74; 80-200 мм  = 0,81.

Таблица 5. Удельные тепловые потери трубопроводов систем горячего водоснабжения (по месту и способу прокладки)

Место и способ прокладки	Тепловые потери трубопровода, ккал/чм, при условном диаметре, мм
Главный подающий стояк в штрабе или коммуникационной шахте, изолирован
Стояк без полотенцесушителей, изолированный, в шахте сантехкабины, борозде или коммуникационной шахте
То же, с полотенцесушителями
Стояк неизолированный в шахте сантехкабины, борозде или коммуникационной шахте или открыто в ванной, кухне
Распределительные изолированные трубопроводы (подающие):
в подвале, на лестничной клетке
на холодном чердаке
на теплом чердаке
Циркуляционные трубопроводы изолированные:
в подвале
на теплом чердаке
на холодном чердаке
Циркуляционные трубопроводы неизолированные:
в квартирах
на лестничной клетке
Циркуляционные стояки в штрабе сантехнической кабины или ванной:
изолированные
неизолированные

Примечание. В числителе - удельные тепловые потери трубопроводов систем горячего водоснабжения без непосредственного водоразбора в системах теплоснабжения, в знаменателе - с непосредственным водоразбором.

Таблица 6. Удельные тепловые потери трубопроводов систем горячего водоснабжения (по перепаду температуры)

Перепад температуры, °С

Тепловые потери трубопровода, ккал/ч м, при условном диаметре, мм

Примечание. При перепаде температуры горячей воды, отличном от приведенных его значений, удельные тепловые потери следует определять интерполяцией.

3.4. При отсутствии исходной информации, необходимой для расчета тепловых потерь трубопроводами горячего водоснабжения, тепловые потери, Гкал/ч, можно определять, применяя специальный коэффициент K т.п , учитывающий тепловые потери этих трубопроводов, по выражению:

Q т.п = Q hm K т.п . (3.15)

Тепловой поток на горячее водоснабжение с учетом тепловых потерь можно определить из выражения:

Q г = Q hm (1 + K т.п ). (3.16)

Для определения значений коэффициента K т.п можно пользоваться таблицей 7.

Таблица 7. Коэффициент, учитывающий тепловые потери трубопроводами систем горячего водоснабжения

Система горячего водоснабжения	Коэффициент, учитывающий тепловые потери трубопроводами систем горячего водоснабжения
	с наружной сетью горячего водоснабжения	без наружной сети горячего водоснабжения
с изолированными стояками
с полотенцесушителями
без полотенцесушителей
с неизолированными стояками
с полотенцесушителями
без полотенцесушителей