Примеры pacчетa системы отопления

Чтобы правильно определить мощность котла, необходимо точно рассчитать тепловую потребность здания. Такой расчет производится для самой низкой годовой температуры данной климатической зоны при условии, что отапливаются все помещения дома.

Для определения минимальной необходимой мощности отопительных систем можно воспользоваться упрощенной формулой расчета:

Q_T = V · △T · k/860,

где Q_T - тепловая нагрузка на помещение; V — объем обогреваемого помещения, м³; △Т — разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения, °С; k — коэффициент тепловых потерь строения, зависящий от типа конструкции и изоляции помещения; 860 — коэффициент для перевода в кВт/час.

Коэффициент тепловых потерь для разных видов сооружений составляет:

• 3,0—4,0 — без теплоизоляции (упрощенная конструкция из дерева или металлического гофролиста);
• 2,0—2,9 — простая теплоизоляция (упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши);
• 1,0-1.9 — средняя теплоизоляция (стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей);
• 0,6—0,9 — высокая теплоизоляция (улучшенная конструкция, кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшое число окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала).

Например, если мансарда не отапливается, то при неутепленном перекрытии и лестнице, расположенной внутри дома, холодный воздух устремится на первый этаж.

Однако такой расчет не учитывает тепловые потери в зависимости от размещения помещений, утепления и типа ограждающих конструкций. Так, угловые помещения требуют больше тепла, как и помещения с высокими потолками и большими окнами и т. д. Поэтому для более точного расчета минимальной тепловой мощности желательно применять следующую формулу:

Q_T = (Q_nxSxk1xk2xk3xk4xk5xk6xk7)/1000,

где Q_n — удельная величина тепловых потерь; S — площадь помещения, м², k1 — коэффициент тепловых потерь окон, k2 — коэффициент тепловых потерь стен; k3 — коэффициент соотношения площадей окон и пола, k4 — коэффициент наружной температуры, k5 — число стен, выходящих наружу; k6 — тип помещения, которое находится над отапливаемым; k7 — высота помещения.

Удельная величина тепловых потерь обычно равна 65— 100 Вт/м² в нее входят утечки тепловой энергии путем ее поглощения окнами, стенами, потолком и полом; утечки через вентиляцию, щели и трещины и т п.

Коэффициент тепловых потерь окон k1, обычно принимается равным:

1,27 — при применении обычного остекления;
1,0 — если в окнах установлен двойной стеклопакет;
3 0,85 — если в окнах установлен тройной стеклопакет.

Коэффициент тепловых потерь стен k2 составляет:

1,27 — при плохой теплоизоляции,
1,0 — в помещениях с толщиной стен 2 кирпича или слоем утеплителя 150 мм;
0,854 — в помещениях с хорошей теплоизоляцией.

Коэффициент соотношения площадей окон и пола k3, составляет:

0,8 — 10 %;
0,9 — 20 %;
1,0 — 30 %;
1,1 —40 %;
1,2 — 50%.

Коэффициент наружной температуры k4 принимается равным:

0,7 — -10 °С;
0,9 — -15 °С;
1,1 — -20 °С;
1,3 — -25 °С;
1,5 — -35 °С.

Количество стен, выходящих наружу, k5.

1,1 — одна;
1,2 — две;
1,3 — три;
1,4 — четыре

Тип помещения, которое находится над отапливаемым, k6:

1,0 — холодный чердак;
0,9 — теплый чердак;
0,8 — отапливаемое помещение.

Высота помещения k7

1.0 — 2,5 м;
1,05 — 3,0 м;
1,1 — 3,5 м;
1,15 — 4,0 м;
1,2 — 4,5 м.

Если же точные расчеты не нужны, приблизительно определить количество необходимой для обогрева энергии можно из расчета 40 Вт на каждый кубический метр объема помещения или 100 Вт на квадратный метр площади при высоте потолка 2,5 м. Например, для обогрева 1 м² комнаты высотой 2,8 м необходимо 2,8-40 = 112 Вт.

Для обогрева такой комнаты площадью 20 м² понадобится 112 · 20 = 2240 Вт.

В хорошо утепленных помещениях можно установить радиаторы меньшей тепловой мощности из расчета 60—80 Вт на 1 м². Однако нормативов для этого пока не существуем а снижая мощность, легко совершить ошибку, которую будет трудно исправить. Лучше пользоваться нормативными значениями, тем более что излишек тепла легко убрать с помощью терморегулятора.

Зная необходимую мощность, можно посчитать количество секций радиатора. Если мощность теплоотдачи одной секции составляет 170 Вт при температуре на входе 80 °С и на выходе 60 °С, необходимо 2240/170 = 14 секций. С учетом колебаний температуры теплоносителя рекомендуется сделать запас 20—25 %.

Таким образом для данной комнаты потребуется ориентировочно 17 секций. Для сравнения стоимости различных способов отопления возьмем, к примеру, дом в Московской области общей площадью 150 м² со средней теплоизоляцией. Чтобы не проводить точных расчетов, примем усредненные данные тепловой потребности. Для обычных и плохо утепленных зданий она составляет 180—100 Вт/м², для хорошо утепленного здания — от 50 Вт/м².

Итак, в наиболее холодный период года для обогрева 1 м² общей площади дома потребуется 100 Вт энергии.

Предположим, что за отопительный сезон на отопление дома в среднем будет затрачено 50 Вт/м². Тогда средняя мощность, расходуемая на отопление дома: 150-50 н 7,5 кВт. Отопительный сезон длится 214 дней, значит, за сезон будет потрачено: 7,5 · 24 · 214 = 38,52 МВт-ч = 33,2 Гкал.

Магистральный газ

Теплота его сгорания составляет 8500 ккал/м³. Для отопления обычным газовым котлом понадобится 33200 · 1000/8500/0,9 = 4340 м³ газа или 33200 · 1000 / 8500 / 1,1 = 3550 м³ газа — конденсационным котлом.

Электричество

Электрокотел имеет КПД 99 %. Поэтому на отопление дома потребуется 38,9 МВт.

Солярка

Теплота сгорания дизельного топлива примерно 10200 ккал/кг. Средняя плотность топлива — 843 кг/м³. Для отопления потребуется 33200 · 1000/10200/0,8/843 =4,8 м³ солярки.

Твердое топливо

Теплота сгорания дров сильно зависит от их влажности. В среднем на каждые 10 % влажности теплота сгорания снижается на 500 ккал/кг. Свежесрубленные дрова обладают влажностью 50—60 % и теплотой сгорания порядка 1940 ккал/кг. После 1,5—2 лет естественной сушки на открытом воздухе влажность дров снижается до равновесного значения 20 %, а теплота сгорания повышается до 3400 ккал/кг. Таким образом, наибольшая эффективность использования дров достигается, если перед использованием дрова хранятся 1—2 сезона.

Необходимое количество таких дров на сезон 33200 · 1000/3400/0,7/650 = 21,3 м³ (принимая плотность сухих березовых дров — 650 кг/м³). Пеллет для отопления потребуется 33200 · 1000/4500/0,8 = 9,2 т.

Данные для других видов твердого топлива, исходя из КПД печи 80 %, сведены в таблицу.

Таблица. Характеристики некоторых видов топлива

Отопительные приборы и их классификация

Отопительные приборы отбирают у теплоносителя часть тепловой энергии и передают ее воздуху отапливаемого помещения. Еще недавно в наших домах такими приборами были преимущественно чугунные ребристые радиаторы. Подробнее приборы и их классификация