Як правильно провести розрахунок теплової енергії на опалення

Витрата теплової енергії на опалення

Система опалення вашого будинку повинна бути зібрана грамотно. Тільки так можна гарантувати ефективне її функціонування, економію палива, високу тепловіддачу і безшумність роботи. Всі чотири якості визначають ступінь комфортного проживання взимку всередині будинку. Тому розрахунок тепла - це необхідна процедура.

Щоб правильно провести розрахунок, потрібні знання формул і різних коефіцієнтів, які ґрунтуються на стан будинку в цілому.

Що потрібно для розрахунку?

Так званий тепловий розрахунок проводиться в кілька етапів:

1. Спочатку необхідно визначити теплові втрати самої будівлі. Зазвичай тепловтрати розраховуються для приміщень, у яких є хоча б одна зовнішня стіна. Цей показник допоможе визначити потужність опалювального котла і радіаторів.
2. Потім визначається температурний режим. Тут треба враховувати взаємозв`язок трьох позицій, а точніше, трьох температур - котла, радіаторів та повітря в приміщенні. Оптимальний варіант в тій же послідовності - 75С-65С-20С. Він є основою європейського стандарту EN 442.
3. З урахуванням тепловтрат приміщення визначається потужність опалювальних батарей.
4. Наступний етап - гідравлічний розрахунок. Саме він дозволить точно визначити всі метричні характеристики елементів системи опалення - діаметр труб, фітингів, запірної арматури та інше. Плюс на основі розрахунку буде обраний розширювальний бак і циркуляційний насос.
5. Розраховується потужність опалювального котла.
6. І останній етап - це визначення загального обсягу опалювальної системи. Тобто, скільки теплоносія знадобиться, щоб заповнити її. До речі, обсяг розширювального бачка теж буде визначатися виходячи з цього показника. Додамо, що обсяг опалення допоможе дізнатися, чи вистачить обсягу (кількості літрів) розширювального бака, який вбудований в опалювальний котел, або доведеться купувати додаткову ємність.

До речі, з приводу теплових втрат. Існують певні норми, які виставлені фахівцями в якості стандарту. Цей показник, а, точніше, співвідношення, визначає майбутню ефективну роботу всієї опалювальної системи в цілому. Це співвідношення дорівнює - 50/150 Вт / м². Тобто тут використовується співвідношення потужності системи і опалювальної площі приміщення.

тепловий розрахунок

Отже, перед тим як розраховувати систему опалення власного будинку, ви повинні з`ясувати деякі дані, які стосуються самої споруди.

Що саме?

• З проекту будинку ви дізнаєтеся розміри опалювальних приміщень - висоту стін, площа, кількість віконних і дверних прорізів, а також їх розміри.
• Як розташований будинок відносно сторін світу. Не забувайте про середню температуру взимку в вашому регіоні.
• З якого матеріалу споруджено сама будівля. Особливу увагу зовнішніх стін.
• Обов`язково визначаємо складові від підлоги до грунту, куди входить фундамент будівлі.
• Те ж саме відноситься і до верхніх елементів, тобто до стелі, покрівлі та перекриття.

Саме ці параметри будови дозволять вам перейти до проведення гідравлічного розрахунку. Скажімо прямо, вся вищеописана інформація доступна, так що проблем з її збором не повинно виникнути.

Формула розрахунку

Нормативи витрати теплової енергії

Теплові навантаження розраховуються з урахуванням потужності опалювального агрегату і теплових втрат будівлі. Тому, щоб визначити потужність проектованого котла, необхідно тепловтрати будівлі помножити на коефіцієнт 1,2. Це своєрідний запас, рівний 20%.

Для чого потрібен такий коефіцієнт? З його допомогою можна:

• Прогнозувати падіння тиску газу в магістралі. Адже взимку споживачів додається, і кожен намагається взяти палива більше, ніж інші.
• Варіювати температурний режим всередині приміщень будинку.

Додамо, що теплові втрати не можуть розподілятися по всій конструкції будівлі рівномірно. Різниця показників може бути досить великою. Ось деякі приклади:

• Через зовнішні стіни залишає будівлю до 40% тепла.
• Через підлоги - до 10%.
• Те ж саме відноситься і до даху.
• Через вентиляційну систему - до 20%.
• Через двері і вікна - 10%.

матеріали

Отже, з конструкцією будівлі розібралися і зробили одне дуже важливе висновок, що від архітектури самого будинку і місця його розташування залежать втрати тепла, які необхідно компенсувати. Але багато також визначається і матеріалами стін, даху і підлоги, а також наявністю або відсутністю теплоізоляції. Це важливий фактор.

Наприклад, визначимо коефіцієнти, що знижують тепловтрати, які залежать від віконних конструкцій:

• Звичайні дерев`яні вікна зі звичайними стеклами. Для розрахунку теплової енергії в даному випадку використовується коефіцієнт, рівний 1,27. Тобто через такий вид скління відбувається витік теплової енергії, яка дорівнює 27% від загального показника.
• Якщо встановлені пластикові вікна з двокамерними склопакетами, то використовується коефіцієнт 1,0.
• Якщо встановлені пластикові вікна з шестикамерна профілю і з трикамерним склопакетом, то береться коефіцієнт 0,85.

Йдемо далі, розбираючись з вікнами. Існує певний зв`язок площі приміщення і площі віконного скління. Чим більше друга позиція, тим вище теплові втрати будівлі. І тут є певне співвідношення:

• Якщо площа вікон по відношенню до площі підлоги має всього лише 10% -ний показник, то для розрахунку теплової потужності системи опалення використовується коефіцієнт 0,8.
• Якщо співвідношення розташовується в діапазоні 10-19%, то застосовується коефіцієнт 0,9.
• При 20% - 1,0.
• При 30% -2.
• При 40% - 1,4.
• При 50% - 1,5.

І це тільки вікна. А є ще вплив матеріалів, які використовувалися в будівництві будинку, на теплові навантаження. Розташуємо їх у таблиці, де стінові матеріали будуть розташовуватися зі зменшенням теплових втрат, а значить, їх коефіцієнт буде також знижуватися:

Як бачите, різниця від використовуваних матеріалів істотна. Тому ще на стадії проектування будинку необхідно точно визначитися з тим, з якого матеріалу він буде зводитися. Звичайно, багато забудовників будують будинок на основі бюджету, виділеного на будівництво. Але при таких розкладках варто переглянути його. Фахівці запевняють, що краще вкластися спочатку, щоб згодом пожинати плоди економії від експлуатації будинку. Тим більше що система опалення взимку становить одну з головних статей витрат.

Розміри кімнат і поверховість будівлі

Схема системи опалення

Отже, продовжуємо розбиратися в коефіцієнтах, що впливають на формулу розрахунку тепла. Як впливають розміри приміщення на теплові навантаження?

• Якщо висота стель у вашому будинку не перевищує 2,5 метра, то в розрахунку враховується коефіцієнт 1,0.
• При висоті 3 м вже береться 1,05. Незначна різниця, але вона істотно впливає на теплові втрати, якщо загальна площа будинку досить велика.
• При 3,5 м - 1,1.
• При 4,5 м -2.

А ось такий показник, як поверховість будівлі, впливає на тепловтрати приміщення по-різному. Тут необхідно враховувати не тільки кількість поверхів, а й місце приміщення, тобто, на якому поверсі воно розташоване. Наприклад, якщо це кімната на першому поверсі, а сам будинок має три-чотири поверхи, то для розрахунку використовується коефіцієнт 0,82.

При переміщенні приміщення в верхні поверхи підвищується і показник тепловтрат. До того ж доведеться враховувати горище - утеплений він чи ні.

Як бачите, щоб точно підрахувати теплові втрати будівлі, необхідно визначитися з різними факторами. І їх все обов`язково треба враховувати. До речі, нами були розглянуті не всі чинники, що знижують або підвищують теплові втрати. Але сама формула розрахунку буде в основному залежати від площі опалювального будинку і від показника, який називається питомим значенням теплових втрат. До речі, в цій формулі воно стандартне і дорівнює 100 Вт / м². Всі інші складові формули - коефіцієнти.

гідравлічний розрахунок

Отже, з тепловтратами визначилися, потужність опалювального агрегату підібрана, залишається лише визначитися з об`ємом необхідного теплоносія, а, відповідно, і з розмірами, а також матеріалами використовуваних труб, радіаторів та запірної арматури.

В першу чергу визначаємо об`єм води всередині опалювальної системи. Для цього будуть потрібні три показника:

1. Загальна потужність опалювальної системи.
2. Різниця температур на виході і вході в опалювальний котел.
3. Теплоємність води. Цей показник стандартний і дорівнює 4,19 кДж.

Гідравлічний розрахунок системи опалення

Формула така - перший показник ділимо на два останніх. До речі, цей тип розрахунку може бути використаний для будь-якої ділянки системи опалення. Тут важливо розбити магістраль на частини, щоб в кожній швидкість руху теплоносія була однаковою. Тому фахівці рекомендують робити розбивку від однієї запірної арматури до іншої, від одного радіатора опалення до іншого.

Тепер переходимо до розрахунку втрат напору теплоносія, які залежать від тертя всередині трубної системи. Для цього використовуються лише дві величини, які у формулі перемножуються між собою. Це довжина магістрального ділянки і питомі втрати тертя.

А от втрати напору в запірній арматурі розраховуються абсолютно за іншою формулою. У ній враховуються такі показники, як:

• Щільність теплоносія.
• Його швидкість в системі.
• Сумарний показник всіх коефіцієнтів, які присутні в даному елементі.

Щоб всі три показники, які виведені формулами, підходили до стандартних величин, необхідно правильно підібрати діаметри труб. Для порівняння наведемо приклад кількох видів труб, щоб було зрозуміло, як їх діаметр впливає на теплову віддачу.

1. Металопластикові труби діаметром 16 мм. Її теплова потужність варіюється в діапазоні 2,8-4,5 кВт. Різниця показника залежить від температури теплоносія. Але враховуйте, що це діапазон, де встановлені мінімальний і максимальний показник.
2. Та ж труба з діаметром 32 мм. У цьому випадку потужність варіюється в межах 13-21 кВт.
3. Труба з поліпропілену. Діаметр 20 мм - діапазон потужності 4-7 кВт.
4. Та ж труба діаметром 32 мм - 10-18 кВт.

І останнє - це визначення циркуляційного насоса. Щоб теплоносій рівномірно розподілявся по всій опалювальній системі, необхідно, щоб його швидкість була не меншою 0,25 м / сек і не більше 1,5 м / сек. При цьому тиск не повинен бути вище 20 МПа. Якщо швидкість теплоносія буде вище максимально запропонованої величини, то трубна система буде працювати з шумом. Якщо швидкість буде менше, то може статися завоздушіваніе контуру.

Висновок по темі

Для звичайних споживачів, неспеціалістів, які не розуміють нюансів і особливостей теплотехнічних розрахунків, все, що було описано вище - тема непроста і десь навіть незрозуміла. І це насправді так. Адже розібратися у всіх тонкощах підбору того чи іншого коефіцієнта досить складно. Ось чому розрахунок теплової енергії, а точніше, розрахунок її кількості, якщо така необхідність виникає, краще довірити інженеру-теплотехніку. Але й не робити такий розрахунок не можна. Ви самі змогли переконатися, що від нього залежить досить широкий ряд показників, які впливають на правильність монтажу опалювальної системи.