Расчет отопления по площади — определяем мощность отопительных приборов

Советы

Точность расчетов позволит собрать максимально комфортную систему для вашего жилья. При правильном подходе можно сделать любую комнату достаточно теплой. Грамотный подход влечет за собой и финансовые преимущества. Вы точно сэкономите, не переплачивая за лишнее оборудование. Еще больше можно сэкономить при условии грамотного монтажа оборудования.

Особой сложностью отличается однотрубная система отопления. Здесь в каждый последующий отопительный прибор носитель поступает все более холодный. Для расчета мощности однотрубной системы для каждого радиатора в отдельности нужно пересчитывать температуру.

Чтобы последняя в ветке батарея не получилась огромной, на практике проблема решается установкой температуры через байпас. Это поможет отрегулировать теплоотдачу, что в итоге компенсирует температуру теплоносителя.

Если стоит задача приблизительно подсчитать количество секций радиаторов, то сделать это несложно и быстро. Куда больше внимания и времени уйдет на корректировку, связанную с особенностями помещения, выбором способа подключения и расположения устройств.

Например, специалисты при подсчетах вносят корректировки в зависимости от средних температурных показателей.

Стандартные коэффициенты выглядят следующим образом:

• -10 градусов – 0,7;
• -15 градусов – 0,9;
• -20 градусов – 1,1;
• -25 градусов – 1,3;
• -30 градусов – 1,5.

На мощность теплового излучения будет влиять и режим отопительной системы. При выборе радиатора по паспортным показателям стоит понимать, что производители обычно указывают максимальную мощность. Высокотемпературный режим системы отопления предполагает, что в ней курсирует носитель, нагретый до 90 градусов. При таком режиме в помещении с точно высчитанным количеством радиаторов будет около 20 градусов тепла.

Однако в таком режиме системы отопления работают редко. Режимы современных систем обычно средние или низкие. Для внесения корректировки нужно определить температурный напор системы. Здесь учитывается разница между температурой в помещении и отопительных приборов.

Сколько чугунных радиаторов отопления нужно при высокотемпературном и низкотемпературном режимах, высчитаем на примере: размер стандартной секции – 50 см, помещение – 16 кв. м.

Одна секция из чугуна, работающая в высокотемпературном режиме (90/70/20), обогреет 1,5 м2. Для обеспечения тепла потребуется 16/1,5 – 10,6 секций, то есть 11 штук. В системе с низкотемпературным режимом (55/45/20) понадобится вдвое больше секций – 22.

Расчет будет выглядеть следующим образом:

(55+45) /2-20=30 градусов;

(90+70) /2-20=60 градусов.

Батарея из 22 секций получается очень большой, поэтому чугунный вариант точно не подойдет. Это одна из причин, почему чугунные радиаторы не рекомендуют использовать в низкотемпературных системах.

О том, как произвести расчет радиаторов отопления, смотрите далее.

Порядок расчета тепловой мощности

Знание тепловой мощности одной секции позволит узнать необходимое их количество, но как вычислить этот параметр.

В данной статье будут рассмотрено несколько вариантов, как сделать необходимые расчеты в зависимости от разных переменных:

Расчет мощности по площади

Как рассчитать батареи отопления — количество и размер

«). 

Разумеется, что подобный метод не может обеспечить абсолютную точность, поскольку:

• панорамный способ остекления в одну нитку значительно увеличивает потерю тепла по сравнению с тем, когда стена сплошная;
• несмотря на то, что расположение квартир внутри здания не учитывают, при наличии теплых стен при одинаковом количестве батарей в них будет намного теплее, чем в угловом помещении, имеющем стену, соприкасающуюся с улицей;
• расчет верен только в том случае, когда высота потолков не превышает 2,5 — 2,7 метра (стандартный параметр для квартир, построенных в советское время). Уточненных вычислений требуют помещения в сталинках, у которых трехметровые потолки. Кроме этого, в начале 20-го века во многих строящихся домах высота потолков достигала 4 — 4,5 метра. 

Порядок действий следующий:

• сначала определяют площадь 3х5=15м²;
• потом вычисляют требуемую тепловую мощность отопления — 15м² х100Вт х0,7= 1050 ватт. 0,7 – региональный коэффициент;
• если мощность каждой секции составляет 180 ватт, тогда потребуется 1050: 180 = 5,83 секции. После округления до целых значений получается 6 секций. 

Простые вычисления мощности по объему

Поскольку расчет мощности батареи отопления в зависимости от объема воздуха в помещении учитывает высоту потолка, он является более точным. На один кубометр требуется 40 ватт мощности отопительного оборудования.

Расчет производится для той же комнаты в Краснодарском крае при том, что ее построили с высотой потолков, равной 3,1 метра:

• прежде всего, вычисляют объем помещения 3х5х 3,1 = 46,5 кубометра;
• радиаторы должны обладать мощностью 46,5х 40 = 1860 ватт, а с учетом регионального коэффициента 1860х0,7 = 1302 ватта или 8 чугунных секций (1302: 180 =7,23). 

Уточненные вычисления мощности по объему

Более точный расчет мощности батарей отопления производят c учетом разных переменных:

• количества окон и дверей. В среднем теплопотери по причине наличия одного окна стандартного размера составляют 100 ватт, а одной двери – 200 ватт;
• если помещение располагается в углу здания или в его торце, используют коэффициент 1,1 – 1,3, который зависит от толщины стен и материала их изготовления;
• для частных домовладений применяют коэффициент 1,5, так как в них отмечаются повышенные теплопотери через крышу и пол, поскольку снизу и сверху нет теплых квартир. 

Теперь расчет мощности тепла для радиаторов отопления будет выполнен для помещения аналогичного по площади (как в Краснодарском крае), но находящегося в углу частного домовладения в Оймяконе, где средняя температура в январе опускается до — 54 градусов, а температурный минимум за все время наблюдений достигал 82 градусов мороза. Особо неприятный момент заключается в том, что дверь выходит на улицу и имеется окно.

Последовательность вычислений такая:

• поскольку известна базовая мощность, равная 1860 ватт, к ней прибавляют 300 ватт (окно плюс дверь) и получают 2160 ватт;
• так как дом частный, происходит потеря тепла за счет холодного пола и крыши — 2160х1,5 = 3240 ватт;
• угол дома вынуждает использовать коэффициент 1,3 и в итоге получится – 3240х1,3 = 4212 ватт;
• Оймяконский климат требует применения регионального коэффициента, равного 2 — 4212х2 = 8424 ватта. 

Если радиаторы будут чугунными, то количество секций должно быть равным 8424: 180 = 46,8, а с округлением – 47. Поскольку длина секции составляет 93 миллиметра, то батарея растянется на 4,4 метра.

Видео о стандартах расчетов мощности батарей отопления:

Цель теплотехнического расчета

От теплотехнических особенностей капитальных ограждений здания зависит многое. Это и влажность конструктивных элементов, и температурные показатели, которые влияют на наличие или отсутствие конденсата на межкомнатных перегородках и  перекрытиях.

Расчет покажет, будут ли поддерживаться стабильные температурные и влажностные характеристики при плюсовой и минусовой температуре. В перечень этих характеристик входит и такой показатель, как количество тепла, теряющегося ограждающими конструкциями строения в холодный период.

Нельзя начинать проектирование, не имея всех этих данных. Опираясь на них, выбирают толщину стен и перекрытий, последовательность слоев.

По регламенту ГОСТ 30494-96 температурные значения внутри помещений. В среднем она равна 21⁰. При этом относительная влажность обязана пребывать в комфортных рамках, а это в среднем 37%. Наибольшая скорость перемещения массы воздуха — 0,15 м/с

Теплотехнический расчет ставит перед собой цели определить:

1. Идентичны ли конструкции заявленным запросам с точки зрения тепловой защиты?
2. Настолько полно обеспечивается комфортный микроклимат внутри здания?
3. Обеспечивается ли оптимальная тепловая защита конструкций?

Основной принцип — соблюдение баланса разности температурных показателей атмосферы внутренних конструкций ограждений и помещений. Если его не соблюдать, тепло будут поглощать эти поверхности, а внутри температура останется очень низкой.

На внутреннюю температуру не должны существенно влиять изменения теплового потока. Эту характеристику называют теплоустойчивостью.

Путем выполнения теплового расчета определяют оптимальные пределы (минимальный и максимальный) габаритов стен, перекрытий по толщине. Это является гарантией эксплуатации здания на протяжении длительного периода как без экстремальных промерзаний конструкций, так и перегревов.

4.1 Расчет площади отопительных приборов в однотрубных системах отопления

Поверхность
нагрева отопительных приборов в
однотрубных системах отопления
рассчитывается с учетом температуры
теплоносителя на входе в каждый прибор
t_вх
, С,
количества теплоносителя, проходящего
через прибор G_пр,
кг/ч, и величины тепловой нагрузки
прибора Q_пр,
Вт.

Расчет
площади каждого отопительного прибора
осуществляется в определенной
последовательности:

а)
Вычерчивается расчетная схема стояка,
принимается тип отопительного прибора
и место установки, схема подачи
теплоносителя в прибор, конструкция
узла прибора. На расчетной схеме
проставляются диаметры труб, тепловая
нагрузка прибора, равная теплопотерям
данного помещения, Q_т.п.,
Вт.

б)
Рассчитывается общее количество воды,
кг/ч, циркулирующей по стояку, по формуле:

(4.1)

где
—
коэффициент учета дополнительного
теплового потока, (для данного вида
отопительных приборов=
1,02);

—
коэффициент учета дополнительных потерь
теплоты отопительных приборов у наружных
ограждений, принимаемый по таблице 4.1;

с
=4,187 кДж/(кг.оС)
удельная массовая теплоемкость воды;

–суммарные
теплопотери в помещениях, обслуживаемых
стояком, Вт.

Таблица
4.1 — Коэффициент учета дополнительных
потерь теплоты отопительных приборов
у наружных ограждений

Наименование отопительного прибора	Коэффициент учета, у наружной стены, в том числе под световыми проемами
Радиатор чугунный секционный	1,02

Рекомендуемые
диаметры трубопроводов узла нагревательных
приборов приведены в таблице 4.2.

Таблица
4.2 — Рекомендуемые диаметры трубопроводов
узла нагревательного прибора

Наименование узла стояка	Диаметр труб Dу, мм
стояка	замыкающего участка	подводки
1	3	4	5
Этажестояк со смещенным обходным участком	15 20 25	15 20 20	15 20 25/20
Этажестояк с осевым замыкающим участком и краном типа КРП	15 20	15 15	15 20
Этажестояк проточный	15 20	— —	15 20
То же	15 20	15 20	15 20
Узел верхнего этажа при нижней разводке и кране типа КРП	15 20	15 15	15 20
То же	15 20	15 20	15 20

Тепловая
нагрузка Q_ст,
Вт и общее количество воды G_ст,
кг/ч, циркулирующей по стояку, сведены
в таблицу 4.3.

Например:
Q_ст1
определяется суммированием теплопотерь
в помещениях 101, 201, 301; Q_ст2
— в помещениях 102, 202, 302.

Таблица
4.3 — Сводная таблица расчета расхода
воды в стояках

№ ст	Qст, Вт	Gст, кг/ч
1
2
3
…
	Qст	Gст

В
данном курсовомпроекте проводим
оценочный расчет нагревательных
приборов.

Расчетная
наружная площадь поверхности отопительного
прибора, м2,
определяется по формуле:

(4.2)

гдеQ_пр
– тепловая нагрузка на прибор, Вт,
Q_пр=Q_пом;

q_ном
– усредненное значение номинальной
плотности теплового потока, Вт/м2:

—
для радиаторов чугунных — q_ном=595,Вт/м2.

Расчетное
количество секций радиаторов по помещению
(стояку) определяется по формуле:

(4.3)

где
а₁
– площадь одной секции радиатора марки
М140-АО (ГОСТ
8690-75),
м2,а₁
= 0,254 м2;

₃
— поправочный коэффициент, учитывающий
число секций в одном радиаторе; ₃
=;

₄
– поправочный коэффициент, учитывающий
способ установки радиатора в помещении;
₄
= 1.

Таблица
4.4 — Значения поправочного коэффициента
β₃,
учитывающего число секций в одном
радиаторемарки МС 140-АО

При
округлении дробного числа элементов
приборов любого типа до целого допускается
уменьшать их расчетную площадь А_пр
не более чем на 5% (0,1 м2).
При других условиях принимается ближайший
нагревательный прибор.

Результаты
расчетов отопительных приборов каждого
стояка системы водяного отопления
сведены в таблицу 4.5.

Таблица
4.5 — Результаты расчета отопительных
приборов системы водяного отопления

Повышение эффективности теплоотдачи

При обогреве радиатором внутреннего воздуха помещения происходит также интенсивный нагрев внешней стены в области за батареей. Это ведет к дополнительным неоправданным потерям тепла.

Предлагается для повышения эффективности теплоотдачи радиатора отгораживать отопительный прибор от наружной стены теплоотражающим экраном.

Рынок предлагает множество современных изоляционных материалов с отражающей тепло фольгированной поверхностью. Фольга защищает согретый батареей теплый воздух от контакта с холодной стеной и направляет его внутрь комнаты.

Для правильной работы границы установленного отражателя должны превышать габариты радиатора и с каждой стороны на 2-3 см выступать. Промежуток между отопительным прибором и поверхностью тепловой защиты следует оставлять величиной 3-5 см.

Для изготовления теплоотражающего экрана можно посоветовать изоспан, пенофол, алюфом. Из приобретенного рулона вырезается прямоугольник необходимых размеров и закрепляется на стене в месте установки радиатора.

Фиксировать экран, отражающий тепло отопительного прибора, на стене лучше всего силиконовым клеем или посредством жидких гвоздей

Рекомендуется отделять лист изоляции от внешней стены небольшой воздушной прослойкой, например, с помощью тонкой пластиковой решетки.

Если отражатель стыкуется из нескольких частей изоляционного материала, места соединений со стороны фольги необходимо проклеивать металлизированной клейкой лентой.

Несложные подходы к расчету по площади комнаты

Для того чтобы расчет количества секций радиатора по площади был произведен правильно, и в холодную погоду вы чувствовали себя комфортно в вашем доме, нужно, чтобы система отопления удовлетворяла два требования. Эти условия в какой-то степени зависят друг от друга, поэтому разделить их вряд ли получится.

Во-первых, поддержание требуемой температуры воздуха во всем отапливаемом помещении. Естественно, что температурные показатели могут слегка отличаться, однако эти отклонения должны быть минимальными. На практике весьма комфортным показателем средней температуры считается 20 ˚С – именно ее берут за эталон, перед тем, как рассчитать количество батарей в доме.

Проще говоря, отопительная система должна справляться с прогревом определенного количества воздуха.

Говоря о точности расчетов, проводимых для отдельных помещений, для жилых домов существуют стандарты микроклимата, их можно найти в ГОСТе 30494-96. Вся информация находится в соответствующих таблицах.

Для выполнения конкретных задач система отопления должна иметь заданную тепловую мощность. Поэтому она должна не только отвечать нуждам помещения, но и иметь корректное распределение, исходя из площади и целого перечня иных не менее важных нюансов.

Для того чтобы рассчитать сколько надо батарей в комнату как можно эффективнее, сначала высчитывают нужный объем тепловой энергии для всех помещений, а уже готовые значения складывают и набавляют приблизительно 10 % для запаса, чтобы оборудованию не приходилось работать на грани своих возможностей. По результатам можно будет судить, какой котел по мощности придется приобрести. А расчеты по каждой комнате потребуются для того, чтобы понять, сколько секций радиатора нужно на комнату.

Зачастую, в качестве нормы на 1 м2 площади берут 100 Вт тепловой энергии – это считается самым простым методом для тех, кто делает расчет мощности отопления по объему помещения своими руками.

Для просчетов пользуются формулой Q = S×100, где:

Q – искомая тепловая мощность для комнаты;

S – площадь комнаты(м²);

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

Метод является довольно простым. Формулой пользуются условно, когда высота потолков не превышает 2,5-3 м. Более точный результат можно получить, если обсчитывать объем помещения. В этом случае удельную мощность приравнивают к значению 41 Вт/м3 – если дом состоит из железобетонных панелей, и 34 Вт/м3 – для кирпичных и других сооружений.

Более совершенная формула выглядит так Q = S×h×41 (34), где:

h – высота потолков (м);

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

В результате мы получаем более точные измерения, потому как кроме линейных размеров помещения в расчет берутся и параметры стен.

Рассчитываем батареи исходя из условий — правильный подбор

Примите к сведению, что производители радиаторов указывают в характеристиках максимально возможные параметры мощности, которые актуальны лишь для самых благоприятных условий. Если же необходимо вычислить тепловую мощность в реальных условиях, потребуется вычислить такой показатель, как температурный напор или «дельту системы». Допустим, если в месте входа температура воды в системе составляет 90 ℃, а на выходе – 70 ℃, и комнату нужно прогревать до 20 ℃, то дельта системы будет 70 ℃.

Если в комнате нужна температура, например в 23 ℃, а теплоноситель не разогревают даже до 70 ℃, потребуется пересчет мощности.

Сначала высчитываем температурный напор, определив среднее значение между входящей и выходящей температурой теплоносителя и отняв от него показатели нагрева комнаты.

Например, на входе теплоноситель нагрет до 70 ℃, а на выходе до 60 ℃, при этом комфортная температура в комнате нужна 23 ℃. Тогда дельта температур будет (70+60):2-23=42 ℃. После этого следует воспользоваться таблицей для переопределения мощности и взять из нее коэффициент, соответствующий дельте. В нашем случае к значению в 42 ℃ привязан коэффициент 0,51.

Итак, если вы приобрели радиатор с заявленной мощностью в 185 Вт, то реальная мощность будет: 185×0,51=94,35 Вт. То есть с учетом настоящих условий мощность радиатора будет почти вдвое меньше заявленной.

В связи с этим, перед тем как выбирать радиатор по площади, стоит выяснить настоящие условия эксплуатации для вашей отопительной системы, чтобы в результате в вашей квартире были созданы комфортные для жизни условия.