Правильный расчет тепловой мощности системы отопления по площади помещения

Прежде, чем приступить к монтажу автономной системы отопления в собственном доме или квартире, владельцу недвижимости необходимо иметь проект. Создание его специалистами подразумевает, в том числе, что будет выполнен расчет тепловой мощности для помещения, имеющего определенную площадь и объем. На фото можно увидеть, как может выглядеть отопительная система частного домовладения.

Необходимость расчета тепловой мощности системы отопления

Потребность в вычислении тепловой энергии, необходимой для обогрева комнат и подсобных помещений, связана с тем, что нужно определить основные характеристики системы в зависимости от индивидуальных особенностей проектируемого объекта, включая:

• назначение здания и его тип;
• конфигурацию каждого помещения;
• количество жильцов;
• географическое положение и регион, в котором находится населенный пункт;
• прочие параметры.

Расчет необходимой мощности отопления является важным моментом, его результат используют для вычисления параметров отопительного оборудования, которое планируют установить:

1. Подбор котла в зависимости от его мощности. Эффективность функционирования отопительной конструкции определяется правильностью выбора нагревательного агрегата. Котел должен иметь такую производительность, чтобы обеспечить обогрев всех помещений в соответствии с потребностями людей, проживающих в доме или квартире, даже в наиболее холодные зимние дни. Одновременно при наличии у прибора избыточной мощности часть вырабатываемой энергии не будет востребована, а значит, некоторая сумма денег потратится напрасно.
2. Необходимость согласовывать подключение к магистральному газопроводу. Для присоединения к газовой сети потребуется ТУ. Для этого подают заявку в соответствующую службу с указанием предполагаемого расхода газа на год и оценкой тепловой мощности в сумме для всех потребителей.
3. Выполнение расчетов периферийного оборудования. Расчет тепловых нагрузок на отопление необходим для определения длины трубопровода и сечения труб, производительности циркуляционного насоса, типа батарей и т.д.

Варианты приблизительных расчетов

Выполнить точный расчет тепловой мощности системы отопления довольно сложно, его могут сделать только профессионалы, имеющие соответствующую квалификацию и специальные знания. По этой причине данные вычисления обычно поручают специалистам.

В тоже время существуют и более простые способы, позволяющие приблизительно оценить величину требуемой тепловой энергии и их можно сделать самостоятельно:

1. Нередко применяют расчет мощности отопления по площади (детальнее: «Расчет отопления по площади — определяем мощность отопительных приборов»). Считается, что жилые дома возводятся по проектам, разработанным с учетом климата в определенном регионе, и что в проектных решениях заложено использование материалов, которые обеспечивают требуемый тепловой баланс. Поэтому при расчете принято умножать величину удельной мощности на площадь помещений. Например, для Московского региона данный параметр находится в пределе от 100 до 150 ватт на один «квадрат».
2. Более точный результат будет получен, если учитывать объем помещения и температуру. Алгоритм вычисления включает высоту потолка, уровень комфорта в отапливаемом помещении и особенности дома.

Используемая формула выглядит следующим образом: Q = VхΔTхK/860, где:

V – объем помещения;
ΔT – разница между температурой внутри дома и снаружи на улице;
К – коэффициент теплопотерь.

Поправочный коэффициент позволяет учесть конструктивные особенности объекта недвижимости. Например, когда определяется тепловая мощность системы отопления здания, для строений с обычной кровлей из двойной кирпичной кладки К находится в диапазоне 1,0–1,9.

Метод укрупненных показателей. Во многом похож на предыдущий вариант, но его применяют для вычисления тепловой нагрузки для систем отопления многоквартирных зданий или других больших объектов.

Все три вышеперечисленные способы, позволяющие сделать расчет необходимой теплоотдачи, дают приблизительный результат, который может отличаться от реальных данных или в меньшую, или в большую сторону. Понятно, что монтаж маломощной отопительной системы не обеспечит требуемую степень обогрева.

В свою очередь, избыток мощности у отопительного оборудования приведет к быстрому износу приборов, перерасходу топлива, электроэнергии, а соответственно и денежных средств. Подобные расчеты обычно применяют в несложных случаях, например, при выборе котла.

Точное вычисление тепловой мощности

Степень теплоизоляции и ее эффективность зависят от того, насколько качественно она сделана и от конструктивных особенностей зданий. Основная часть теплопотерь приходится на наружные стены (примерно 40%), затем следуют оконные конструкции (около 20%), а крыша и пол – это 10%. Остальное тепло покидает дом через вентиляцию и двери.

Поэтому расчет тепловой мощности системы отопления должен учитывать данные нюансы.

Для этого используют поправочные коэффициенты:

• К1 зависит от типа окон. Двухкамерным стеклопакетам соответствует 1, обычному остеклению – 1,27, трехкамерному окну – 0,85;
• К2 показывает степень теплоизоляции стен. Находится в пределе от 1 (пенобетон) до 1,5 для бетонных блоков и кладки в 1,5 кирпича;
• К3 отражает соотношение между площадью окон и пола. Чем больше оконных рам, тем сильнее потери тепла. При 20% остекления коэффициент равен 1, а при 50% он увеличивается до 1,5;
• К4 зависит от минимальной температуры снаружи здания на протяжении отопительного сезона. За единицу принимают температуру -20 °C, а затем на каждые 5 градусов прибавляют или вычитают 0,1;
• К5 учитывает количество наружных стен. Коэффициент для одной стены равен 1, если их две или три, тогда он составляет 1,2, когда четыре – 1,33;
• К6 отражает тип помещения, которое находится над определенной комнатой. При наличии сверху жилого этажа величина поправки – 0,82, теплого чердака – 0,91, холодного чердака — 1,0;
• К7 – зависит от высоты потолков. Для высоты 2,5 метра это 1,0, а для 3-х метров — 1,05.

Когда все поправочные коэффициенты известны, делают расчет мощности системы отопления для каждого помещения, используя формулу:

• Qi=qхSiхK1хK2хK3хK4хK5хK6хK7, где q =100 Вт/м², а Si – площадь комнаты.

Расчетная величина увеличивается, если коэффициент больше 1 или уменьшает, если он меньше единицы. Узнав данный параметр для каждого помещения, узнают величину мощности всей отопительной системы согласно формуле: Q=Σ Qi, i = 1…N, где N – это общее количество помещений в здании (прочитайте также: «Тепловой расчет помещения и здания целиком, формула тепловых потерь»).

Как правило, для обеспечения запаса тепловой энергии на всевозможные непредвиденные случаи результат увеличивают на 15–20%. Это могут быть сильнейшие морозы, разбитое окно, поврежденная теплоизоляция и т.д.

Пример выполнения расчета

Поправочные коэффициенты в данном случае будут равны:

• К1 (двухкамерный стеклопакет) = 1,0;
• К2 (стены из бруса) = 1,25;
• К3 (площадь остекления) = 1,1;
• К4 (при -25 °C -1,1, а при 30°C) = 1,16;
• К5 (три наружные стены) = 1,22;
• К6 (сверху теплый чердак) = 0,91;
• К7 (высота помещения) = 1,0.

В результате полная тепловая нагрузка будет равна:

Q=100 Вт/ м²х135 м²х1,0х1,25х1,1х1,16х1,22х0,91х1,0 = 23,9 кВт.

В итоге мощность отопительной системы составит: W=Qх1,2 = 28,7 кВт.

В том случае, когда бы использовался упрощенный метод вычислений, основанный на расчете мощности отопления согласно площади, то результат был бы совсем иной:

100–150 Вт х150м² = 15–22,5 кВт

Отопительная система функционировала бы без запаса по мощности — на пределе. Приведенный пример является подтверждением важности применения точных способов, позволяющих определять тепловые нагрузки на отопление.

Пример расчета тепловой мощности системы отопления на видео:

Особенности расчета тепловой энергии на отопление здания

Самостоятельное оборудование дома системой отопления — очень ответственное занятие. Выбирать все комплектующие, включая котёл, без предварительно подготовленных расчётов будет неразумно. В первую очередь необходимо сделать расчёт тепловой энергии на отопление здания. Калькулятор может помочь в этом вопросе. Именно площадь помещения является первым, что нужно узнать перед покупкой оборудования.

Чтобы отопление в доме было эффективным и качественным, а также были созданы комфортные условия проживания, система должна выполнять две важные функции. Они очень похожи между собой и мало чем отличаются:

1. 1. Оптимальная температура воздуха во всём помещении на постоянной основе. Под потолком воздух будет теплее, но разница должна быть незначительная. Согласно общепринятым правилам, оптимальной температурой в помещении считается около +20 градусов Цельсия. Система отопления должна иметь возможность прогреть определённый объём воздуха до необходимой температуры в помещении. Если говорить о юридической стороне вопроса, то все требуемые параметры прописаны в государственных стандартах, а в частности в ГОСТ 30494–96 .
2. 2. Компенсирование теплопотерь через элементы здания. К сожалению, тепловые потери являются серьёзным соперником системы отопления. Хотя их и можно минимизировать с помощью хорошей теплоизоляции, но полностью устранить не получится.

Во втором варианте тепло может уходить из дома по разным причинам и направлениям. К ним можно отнести фундамент, полы, изначально плохо заизолированные стыки строительных конструкций, выход газовых и канализационных труб, окна и стены, вентиляция и дымоход.

Разумеется, чтобы система отопления справлялась со своей основной задачей, она должна иметь запас мощности с учётом теплопотерь. Кроме этого, мощность нужно выбирать с учётом площади помещения и его расположения в здании, а также в соответствии с другими требованиями.

Как правило, рассчитывать эти данные необходимо, начиная с каждой отдельной комнаты, после чего складывать все данные и добавлять 10% запаса для того, чтобы устройство не работало на своих пределах. При этом количество радиаторов в комнате после этого определить несложно, поскольку расчёты имеются по каждой из них.

В непрофессиональных кругах существует обобщённый метод расчёта, где на 1 кв. м помещения нужно 100 Вт тепловой энергии.

Самый примитивный способ подсчёта — использование формулы:

• Q — необходимое количество тепла для здания;
• S — площадь помещения;
• 100 — количество мощность в Вт на 1 кв. м.

Этот способ очень простой, но он не является совершенным. Стоит отметить, что такая формула применима только для комнат, где высота потолков от 2,5 до 3 м. То есть при более высокой комнате нужно формулу рассчитывать в зависимости от объёма помещения, а не от её квадратуры.

Разумеется, что рассчитывать теперь нужно, отталкиваясь от мощности на один кубический метр, а не квадратный. Таким образом, для кирпичного дома будет достаточно 34 кВт на один кубический метр, а для панельного 41 кВт.

Результат можно получить более точный, так как здесь учитываются не только размеры площади помещения, но и в определённой степени тип стен.

С другой стороны, максимальная точность определяется совсем по-другому. Связано это с упущением многих нюансов, которые влияют на теплопотери.

Вышеуказанные методы применимы только для приблизительного подсчёта. В связи с этим полностью им доверять не стоит. Даже человек, который ничего не понимает в подобных расчётах, может засомневаться в их правдоподобности. К примеру, не могут же быть одинаковые цифры для северных и южных регионов. Также стоит учитывать и количество окон, стен в комнате, которые выходят на улицу. Для комнаты, где одна стена контактирует с воздухом и имеется только одно окно, теплопотери будут выше, чем в угловом помещении с двумя окнами.

Кроме этого, важны и площадь самих окон, материал, из которых они изготовлены, и ещё другие нюансы, влияющие на теплопотери. Одним словом, учитывать при расчёте отопления помещения необходимо множество факторов. Сделать это не так сложно даже начинающему мастеру. Благодаря такому подходу теплопотери будут минимальными.

За основу в этом методе также можно взять соотношение 100 кВт на 1 кв. м помещения. Но сама формула будет усовершенствованной и к ней прибавится много новых дополнительных факторов и коэффициентов.

Выглядит она следующим образом:

Q = (S x 100) x А x Б x В x Г x Д x Е x Ё x Ж x З x И x Й x К.

Кириллические буквы взяты по алфавиту и не имеют никакого отношения к математическим формулам или законам физики. Главное, правильно сделать тепловой расчёт помещения.

Можно более детально разъяснить каждую составляющую формулы:

1. 1. А — количество стен в комнате, которые контактируют с воздухом (внешние стены здания). Разумеется, что наличие внешних стен влечёт за собой тепловые потери. Кроме этого, имеются ещё и угловые комнаты, которые более уязвимы, поскольку имеют «мостики холода». Сквозь углы в помещение попадает больше холода, чем через стены. Подставлять коэффициент по этому фактору необходимо следующим образом: внешних стен нет — умножаем на 0,8, при одной — на 1, при двух — на 1,2, а при трёх — на 1,4.
2. 2. Б — расположение внешних стен относительно сторон света. Даже в условиях сильных северных холодов солнечные лучи имеют значение. Логично, что стены, которые «смотрят на юг», имеют более сильное солнечное влияние, чем стены, смотрящие на север. На последние этот фактор практически не влияет, так же как и на восточную сторону. Таким образом, коэффициент «Б» можно учитывать только тогда, когда стены развёрнуты на север или восток, умножая на 1,1. Если сторона западная или южная, то учитывать влияние солнца не нужно, то есть умножение происходит только на 1.
3. 3. В — влияние зимних ветров на теплопотери. Хотя иногда этот фактор и не имеет значения, так как дом расположен на участке с защитой от ветров, но если это не так, то нужно вносить поправку на холодную «розу ветров». Разумеется, что стена, в которую дует «в лоб» ветер, будет иметь намного больше теплопотерь, чем противоположна ей. В любом регионе существует уже составленная согласно многолетним наблюдениям так называемая роза ветров — график, который показывает направления ветра в зимнее и летнее время. Если есть необходимость в такой поправке, то нужно умножить значение на такой коэффициент: наветренная сторона — на 1,2, подветренная — на 1, а параллельная — на 1,1.
4. 4. Г — учитывание расположения дома в определённых климатических условиях. Большое значение для количества теплопотерь имеет местонахождение здания в определённых климатических условиях. Разумеется, что в зимний период показатели термометра опускаются в минус. Но для каждого региона эти показатели разные. Как правило, эти данные можно уточнить в метеослужбе, но можно сделать расчёты и самостоятельно. При этом необходимо умножать на коэффициент от 0,7 до 1,5 при средней температуре от -10 до -35 градусов.
5. 5. Д — степень утепления внутренних стен. Одним из значений теплопотерь, которое нужно учитывать при расчёте, является степень изолирования конструкций. В большей мере это относится к стенам здания. То есть их уровень термоизоляции напрямую влияет на теплопотери. Таким образом, если стены без утепления, следует умножать на 1,27, среднее качество — 1, а хорошая термоизоляция — на 0,85.
6. 6. Е — поправка на высоту потолков. Во многих зданиях потолки не имеют стандартно принятой нормы высоты в 3 метра. В связи с этим и теплопотери могут быть разные исходя из такого параметра. Его стоит также учитывать. Если высота более трех метров, требуется умножать на 1,1, от 3,6 до 4 — на 1,15, более 4 — на 1,2.
7. 7. Ё — тип пола. Это значение нужно учитывать так же, как и помещение, которое находится под ним. Пол считается одним из основных источников потерь тепла. Поэтому нужно внести некоторые коррективы. Пол без утепления и расположенный под подвальным помещением — следует умножать на 1,4, пол находится над землёй, но имеется утепление — на 1,2, под отапливаемым помещением — на 1.
8. 8. Ж — тип верхнего помещения и потолка. Как известно, тёплый воздух всегда будет подниматься в верхнюю часть помещения, и если потолок имеет свои особенности и увеличенные теплопотери, то это тоже нужно учитывать. Если сверху расположен чердак с утеплением, то умножать нужно на 0,9, а если отапливаемое помещение, то на 0,8.
9. 9. З — особенности окон. Следует учитывать и коэффициент инфильтрации здания в расчёте тепловой нагрузки. Окна являются одним из ключевых факторов при большой потере тепла. Разумеется, что в основном это зависит от качества производства самой оконной конструкции. Ранее устанавливались только деревянные конструкции, которые по степени потерь тепла значительно уступают современным стеклопакетам с несколькими камерами. Хотя и стеклопакеты бывают разные. К примеру, двухкамерные конструкции будут намного теплее однокамерных. Для учёта этого фактора следует подставлять такие значения: Деревянные окна с двойным остеклением — 1,27, однокамерные стеклопакеты — 1, двухкамерные — 0,9.
10. 10. И — общая площадь остекления. Хотя можно установить самые новые окна с 3 камерами и аргоновым покрытием, но полностью избежать потерь тепла не удастся. Для того чтобы определить это значение, необходимо сначала найти общую площадь окон с помощью формулы х = Sок / Sп. После этого, в зависимости от полученного значения, умножать его от 0,8 до 1,2.
11. 11. Й — наличие входной двери. Входная дверь или балкон также имеют большое значение для расчёта тепловой нагрузки на отопление здания. При каждом открытии в комнату поступает определённое количество холодного воздуха. Это нужно учитывать при расчётах теплопотерь. Если имеется одна дверь на улицу или на балкон, то умножать нужно на 1,3, а если две, то на 1,7.

После того как все данные учтены и выведено значение объёма теплопотерь, для каждой комнаты нужно правильно подсчитать количество секций радиатора для создания комфортной температуры. Для этих целей применяются разные методики. Как оказалось, посчитать расход теплоэнергии, которая уходит из помещения через разные пути, несложно.

Оптимальный вариант — это использование коэффициента площади помещения. Квадратура указана в технической документации к зданию, а требования — к количеству необходимой энергии в нормах СНиП.

Согласно таким требованиям, нужно ориентироваться на следующие показатели:

• средняя полоса России — на 1 квадрат нужно от 60 до 100 Вт;
• если области северные, то этот показатель увеличивается до 150−200 Вт.

Опираясь на эти показатели, можно рассчитать необходимое потребление энергии для каждой комнаты и количество рёбер радиатора для каждой комнаты. Сколько кВт энергии имеет одно такое ребро, указано в технической документации к батарее.

Таким образом, на отопление здания расчёт тепловой нагрузки с калькулятором сделать несложно. Его можно осуществить с помощью общих методов с использованием укрупнённых значений, а также точных математических способов. Главное, правильно подойти к задаче. Только так можно получить действительно хороший результат.