Как рассчитать отопление в частном доме: формулы и калькулятор онлайн
Содержание
Как рассчитать отопление в частном доме: формулы и калькулятор онлайн
Система отопления в собственном доме – это, образно говоря, весьма сложный «организм», и создаваться он должен исключительно на основании хорошо продуманного и тщательно просчитанного проекта. Поэтому идеальным вариантом, безусловно, станет привлечение для планирования специалиста в этих вопросах. Но, как известно, в традиции многих наших людей — стараться ни на кого не надеяться и всё, по возможности, выполнять самостоятельно. Этой категории хозяев жилья и предназначена настоящая публикация.
Теперь о том, что имеется в виду, когда говорится о расчёте отопления? Примеров обустройства таких систем – великое множество. Причём различия могут крыться как в использовании того или иного источника энергии (электричества или топлива) для преобразования в тепловую, так и в технологии подачи этого выработанного тепла в помещения. Но есть и абсолютно одинаковая, объединяющая сторона вопроса.
Речь идет о ключевых показателях — какое же количество этой тепловой энергии необходимо для каждого из помещений дома, чтобы гарантированно поддерживать в нем комфортные условия. И, соответственно, какое общее количество тепла необходимо выработать для всего жилья в целом.
То есть, несколько перефразируя внесенное в заголовок «как рассчитать отопление в частном доме», далее мы будем рассматривать вопрос «как определить тепловую мощность для каждой из комнат и в целом за весь дом».
В публикации будет предложена три метода. Первый – самый нехитрый, но и, понятно, наименее точный. Второй – самый точный, но одновременно с этим – наиболее сложный для неподготовленного человека. И, наконец, третий – в котором сочетаются достоинства и нивелируются недостатки двух первых. Он в достаточной мере точный, учитывающий специфику расположения дома и помещений в нем, и одновременно – вполне понятный даже новичку. Тем более что мы сопроводим этот метод еще и удобным онлайн-калькулятором.
Простейший способ расчета
Этот способ расчёта в интернете рекомендуют чаще других. Проще, надо полагать, действительно не придумать.
Исходят из того, что для полноценного отопления жилья с высотой потолков в пределах 2,5÷3,0 метра и достаточно качественной термоизоляцией всех основных конструкций, необходимо затратить 100 ватт тепловой энергии на каждый один квадратный метр площади помещения.
В качестве «производной» от подобного подхода можно рассматривать «норму» и исходя от объёма помещения.
— Так, в частном доме с качественным утеплением и современными окнами со стеклопакетами можно считать их соотношения 34 Вт тепловой энергии на каждый кубометр объёма.
— В панельном доме городской массовой застройки тепла потребуется больше – 41 ватт на кубометр.
Просто и быстро! Считаем по площади (или объему) необходимое количество тепла для каждого помещения. А затем суммирование всех результатов даст нам общую тепловую мощность, которая требуется для отопления дома. К ней можно добавить порядка 20 или 25% эксплуатационного запаса – и ответ готов!
Действительно, несложно. Но насколько это точно?
Даже человеку, весьма далекому от строительства и теплотехники, может показаться подозрительной уж слишком высокая «универсальность» подобного метода. Согласитесь, одно дело проводить расчет отопительной системы для дома, скажем, в Ханты-Мансийске, и другое – для такого же по площади, но на Кубани. Ни слова не говорится о количестве и качестве окон, а ведь это – одна из основных «магистралей» утечки тепла из помещений. Не принимаются в расчет состояние системы утепления, тип перекрытий, то, с чем соседствует помещение по горизонтали и вертикали. И многое другое …
В результате таких расчетов вполне могут получиться две крайности:
- Одна очень неприятная, когда система отопления попросту не справляется со своими обязанностями.
- Другая – это избыточная мощность приобретённого и установленного оборудования, которая практически всегда остается невостребованной. А это – лишние затраты на более дорогие модели мощных котлов, на большее количество радиаторов. Да и не особо полезно для техники, когда она постоянно работает с очень большой «недогрузкой».
Одним словом, назвать такой подход рациональным – сложно. И рачительный хозяин все же предпочтет более точные вычисления.
Ознакомьтесь с дровяными печами длительного горения для отопления дома, а также с их техническим обслуживанием и эксплуатацией, в специальной статье на нашем портале.
Точный расчет теплопотерь дома
Какова основная задача системы отопления? Будет правильным сформулировать так – восполнение неизбежных потерь тепла из жилых помещений, вызванных разницей температур внутри и снаружи, на улице. Даже интуитивно понятно, что чем выше такая разница, тем потери значительнее. То есть, чем суровее климат, тем больше может потребоваться приток тепла для компенсации потерянного.
Значит, если получить возможность подсчитать объемы этих потерь, то можно с высокой степенью точности определить ту необходимую тепловую мощность системы отопления, которой будет достаточно для создания комфортных условий проживания. Так оно и есть! Именно по такому принципу и строится профессиональный расчет систем.
Тепловые потери вполне поддаются вычислению, так как довольно доступно описываются физическими формулами. И разница температур, безусловно, это далеко не единственная величина, предопределяющая объемы утечки тепла. Огромное значение имеют теплопроводность материалов ограждающих конструкций здания, их толщина, площадь поверхностей, через которую происходит теплообмен, объемы воздуха, пропускаемые через помещения с вентиляционными потоками, и другие факторы.
Различные участки здания характеризуются своими масштабами тепловых потерь. Основной их поток приходится на стены, окна, на холодные чердаки или недостаточно утеплённые крыши, перекрытия, полы. Очень много тепла покидает помещения через каналы вытяжной вентиляции. Дотошные исследователи нередко включают в расчеты и сантехнические теплопотери.
Давайте посмотрим, как можно при желании самостоятельно определить, какое же количество теряющегося тепла необходимо компенсировать за счет системы отопления.
Как рассчитывают теплопотери через ограждающие конструкции?
Прежде всего, давайте возьмём за аксиому то, что количество тепловой мощности, необходимое для компенсации теплопотерь, рассчитывается для каждого помещения отдельно, строго с учетом его специфики. И лишь потом можно будет просуммировать все показатели, чтобы общее значение за всю систему отопления.
Любой из материалов, из числа используемых в строительстве, способен становиться проводником тепла. Просто степень этой теплопроводности может очень сильно отличаться. Поэтому-то через одни материалы тепло буквально улетает (например, металл), а другие вполне могут служить термоизоляцией (минеральная вата, пенополиуретан и др).
Это качество материала характеризуется его коэффициентом теплопроводности. Обычно эта величина обозначается греческой буквой λ, а единицей измерения служит Вт / (м×К).
К – это Кельвин, то есть по сути – градус по шкале Кельвина, что для многих наших строителей является весьма непривычным. Поэтому очень часто можно встретить справочные таблицы, в который Кельвины заменены на градусы Цельсия – так понятнее (Вт / (м×℃)).
Коэффициент теплопроводности – это табличная величина, отражающая физические свойства материала. Значение указывается в справочных таблицах, которых немало опубликовано в интернете. Очень часто этот коэффициент указывается и в паспортных характеристиках приобретаемых строительных материалов.
(В приложении к этой статье есть таблица, в которой указаны коэффициенты теплопроводности для большинства из применяемых в индивидуальном строительстве материалов. Ее можно скопировать, например, в формате электронной таблицы Excel, и затем использовать в различных строительных расчетах).
А вот теплопроводные характеристики создаваемой конструкции уже описываются другой величиной – сопротивлением теплопередаче Rt (его еще частот называют термическим сопротивлением).
Между коэффициентом теплопроводности и сопротивлением теплопередаче имеется следующая взаимосвязь:
Rt = δ / λ,
δ — это толщина слоя материала, выраженная в метрах.
Соответственно, единицей измерения является следующая величина — м²×℃/Вт
При строительстве очень часто конструкция включает в себя несколько слоев различных материалов. Это может быть обусловлено и технологией строительства, но чаще делается в интересах отделки и, что, пожалуй, главное – утепления. Суммарное сопротивление теплопередаче такой конструкции, состоящей из n-слоев, можно выразить следующим образом:
Rt общ = δ1 / λ1 + δ2 / λ2 + … + δn / λn
Формула, правда, несколько неточна, так как в ней должны фигурировать еще значения сопротивления тонких пристенных слоев воздуха снаружи и внутри. И хотя они довольно незначительны, и каких-то серьёзных изменений в общую картину не вносят, лучше не забыть и о них.
Rt общ = 1 / αв + δ1 / λ1 + δ2 / λ2 + … + δn / λn + 1 / αн
Как видите, добавились еще две величины.
— αв – коэффициент тепловосприятия у внутренних поверхностей. Для ровных, не имеющих ребристости внутренних поверхностей стен, полов и потолков его можно взять равным 8,7 Вт/(м×℃)
— αн – коэффициент теплоотдачи а наружной поверхности стены. Здесь он в больше мере зависит от скорости воздуха (ветра).
Для обычных инженерных расчетов, когда принято среднюю скорость ветра считать равной 5 м/с, этот коэффициент примет значение 23 Вт/(м×℃).
Более точные значения можно взять из следующей таблицы. Например, рассчитывается сопротивление стены, выходящей внешней стороной в неотапливаемое помещение, но воздух в котором практически неподвижен.
| Скорость воздуха (ветра) м/с | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Значение αн, Вт/(м×℃) | 3.3 | 11,0 | 15.2 | 19.1 | 22.9 | 26.4 | 33.3 | 39.8 |
Как видите, при желании и наличии информации о строении конструкций, можно определить ее сопротивление теплопередаче. Только вот зачем нам это надо?
А именно для того, чтобы рассчитать теплопотери. Дело в том, что термическое сопротивление как раз и показывает, какое количество тепла будет передано через эту конструкцию на площади 1 квадратный метр и при разнице температур в 1 градус.
Это можно выразить следующей формулой
Rt = Δt / q
Δt – разница температур с разных сторон ограждающей конструкции (например, в помещении и на улице).
q – количество тепла, которое уйдет в течение часа через ограждающую конструкцию на площади 1 м².
То есть удельные теплопотери с участка конструкции будут равны
q = Δt / Rt
А если умножить на общую площадь рассчитываемой конструкции, то можно определить и суммарные потери тепла через нее:
Qк = Sк × Δt / Rt
Qк — теплопотери через определённую строительную конструкцию;
Sк — площадь этой конструкции в квадратных метрах
Так, разбив рассматриваемое помещение на участки, можно довольно точно определить для каждого из них его теплопотери. Например, берутся в расчет внешние стены. Внутренние брать нет смысла, если в комнатах поддерживается одинаковая температура.
Для расчета обычно берут температуру воздуха на улице, свойственную самой холодной декаде зимы. Например, для региона самыми сильными (но при этом – нормальными!) морозами считаются – 35 ℃. А для комфортного проживания в доме в нем стараются поддерживать температуру не ниже +20 ℃. Значит, разница температур при расчетах должна закладываться в 55 градусов! Тем самым задаётся довольно неплохой эксплуатационный запас, так как такие морозы обычно стоят не слишком долго, и в остальное время система отопления будет трудиться в «щадящем» режиме.
Как быть с окнами? Иногда их наличие просто игнорируют, то есть включают в общую площадь стен. Это все же кажется не совсем правильным. Тем более что и площадь остекления бывает порой весьма значительна, и показатели термического сопротивления разных окон тоже могут весьма сильно отличаться.
Предлагается воспользоваться вот такой табличкой, в которой уже рассчитаны значения сопротивления теплопередаче для разных типов окон. То есть останется только закончить расчет, указав в формуле площадь окна и разницу температур.
| Тип окна | Rt (м ² × ℃ /Вт) |
|---|---|
| Обычное деревянное окно с двойными рамами | 0.37 |
| Однокамерный стеклопакет (толщина стекла 4 мм) | |
| 4-16-4 | 0.32 |
| 4-Ar16-4 | 0.34 |
| 4-16-4i | 0.53 |
| 4-Ar16-4i | 0.59 |
| Двухкамерный стеклопакет | |
| 4-6-4-6-4 | 0.42 |
| 4-Ar6-4-Ar6-4 | 0.44 |
| 4-6-4-6-4i | 0.53 |
| 4-Ar6-4-Ar6-4i | 0.60 |
| 4-8-4-8-4 | 0.45 |
| 4-Ar8-4-Ar8-4 | 0.47 |
| 4-8-4-8-4i | 0.55 |
| 4-Ar8-4-Ar8-4i | 0.67 |
| 4-10-4-10-4 | 0.47 |
| 4-Ar10-4-Ar10-4 | 0.49 |
| 4-10-4-10-4i | 0.58 |
| 4-Ar10-4-Ar10-4i | 0.65 |
| 4-12-4-12-4 | 0.49 |
| 4-Ar12-4-Ar12-4 | 0.52 |
| 4-12-4-12-4i | 0.61 |
| 4-Ar12-4-Ar12-4i | 0.68 |
| 4-16-4-16-4 | 0.52 |
| 4-Ar16-4-Ar16-4 | 0.55 |
| 4-16-4-16-4i | 0.65 |
| 4-Ar16-4-Ar16-4i | 0.72 |
В таблице указано несколько типов стеклопакетов. Они описываются «формулами», в которых указывается толщина стекла (по умолчанию 4 мм) и расстояние между ними, то есть, по сути, толщина одной камеры. Если толщина стекла показана, как 4i — то это стекло со специальным покрытием, придающим окну дополнительные энергосберегающие качества. Если ширина камеры показана с буквенным символом Аr, то это означает ее заполнение аргоном или иным инертным газом, что также дает существенный выигрыш в сохранении тепла.
При проведении расчетов следует помнить еще некоторые тонкости. Например, не принимаются во внимание те слои, которые со стороны улицы отделены от конструкции вентилируемым зазором. В частности, это касается вентилируемых фасадов. Да и практически всех типов кровельных покрытий, за исключением плоских крыш. Ведь по технологии между слоем утепления и кровельным покрытием в обязательном порядке должен оставаться зазор для вентиляции этого пространства.
Кстати, проведение таких расчетов теплопотерь помогают еще и правильно оценить, насколько эффективна созданная система термоизоляции дома. Дело в том, что суммарное сопротивление теплопередаче той или иной строительной конструкции должно быть не меньше нормированного значения, установленного для данного региона с учетом его климатических особенностей.
Причем эти нормы – различаются для стен, для перекрытий и покрытий.
Подобные справочные данные наверняка можно найти в любой местной строительной организации – к каким показателям термического сопротивления они стремятся при проектировании и возведении зданий.
А можно и воспользоваться предлагаемой картой-схемой – на ней наглядно показаны нужные значения. Главное только – не спутать их цветовую маркировку, расшифровка которой указана в сносках.
Например, расчет проводится для внешней стены дома, выстроенного в Пензенской области. Находим по карте, что для создания в доме комфортных условий суммарное термическое сопротивление ограждающей конструкции должно достигать 3,15 м²×℃/Вт. Но на деле после проведения вычислений получилось, что оно составляет всего 2,77. Этого явно недостаточно, то есть образовавшийся «дефицит» в 3,15 – 2,43 = 0,72 м²×℃/Вт желательно покрыть, несколько увеличив слой утеплителя.
Это тоже несложно вычислить:
hy = ΔRt × λy
hy — искомая толщина утеплительного слоя, которая доведет суммарное термическое сопротивление конструкции до нормативного значения;
ΔRt — разница между нормированным и реальным значением термического сопротивления;
λy — коэффициент теплопроводности выбранного утеплительного материала.
Например, в нашем примере утепление велось минеральной ватой с коэффициентом теплопроводности в 0.043 Вт/м×℃. Выясняется, что оно оказалось недостаточным. Подсчитываем, на сколько потребуется увеличить слой термоизоляции, чтобы выйти на норму.
hy = 0,72× 0,043 = 0,03096 м
То есть дополнительный слой минеральной ваты, толщиной в 30 мм, решит вопрос с полноценностью утепления стены.
По такому пути подсчета теплопотерь через ограждающие конструкции проходило очень много людей. Неудивительно, что в интернете можно отыскать немало таблиц, в котором указаны уже готовые удельные величины для популярных в частном строительстве конструкций. То есть проектировщики делятся своими наработками, и это может очень существенно упростить задачу для начинающего.
Например, вот такая таблица, в которой приведены рассчитанные значения термического сопротивления. Останется только внести в формулу разницу температур и площадь конструкции:
| Материал и толщина стены или иной конструкции | Сопротивление теплопередаче Rt (м ² × ℃/Вт) |
|---|---|
| Кирпичная стена | |
| толщиной в 3 кирпича (790 мм) | 0.592 |
| толщиной в 2.5 кирпича (670 мм) | 0.502 |
| толщиной в 2 кирпича (540 мм) | 0.405 |
| толщиной в 1 кирпича (250 мм) | 0.187 |
| Сруб из бревна Ø 250 мм | 0.550 |
| Ø 200 мм | 0.440 |
| Сруб из бруса | |
| толщиной 200 мм | 0.806 |
| толщиной 100 мм | 0.353 |
| Каркасная стена (доска + минвата + доска) 200 мм | 0.703 |
| Стена из пенобетона 200 мм | 0.476 |
| 300 мм | 0.709 |
| Штукатурка по кирпичу, бетону, пенобетону (20-30 мм) | 0.035 |
| Потолочное (чердачное) перекрытие | 1.43 |
| Деревянные полы | 1.85 |
| Двойные деревянные двери | 0.21 |
Или даже вот такие, в которых сразу приводятся и удельные теплопотери в ваттах, который остается только умножить на площадь.
| Характеристика | Наружная | Удельные теплопотери, Вт/м² | |||
| ограждения | температура, | 1 этаж | 2 этаж | ||
| °С | Угловая | Неугловая | Угловая | Неугловая | |
| комната | комната | комната | комната | ||
| Стена в 2.5 кирпича (670 мм) | -24 | 76 | 75 | 70 | 66 |
| с внутренней штукатуркой | -26 | 83 | 81 | 75 | 71 |
| -28 | 87 | 83 | 78 | 75 | |
| -30 | 89 | 85 | 80 | 76 | |
| Стена в 2 кирпича (54 см) | -24 | 91 | 90 | 82 | 79 |
| с внутренней штукатуркой | -26 | 97 | 96 | 87 | 87 |
| -28 | 102 | 101 | 91 | 89 | |
| -30 | 104 | 102 | 94 | 91 | |
| Рубленая стена (25 см) | -24 | 61 | 60 | 55 | 52 |
| с внутренней обшивкой | -26 | 65 | 63 | 58 | 56 |
| -28 | 67 | 66 | 61 | 58 | |
| -30 | 70 | 67 | 62 | 60 | |
| Рубленая стена (20 см) | -24 | 76 | 76 | 69 | 66 |
| с внутренней обшивкой | -26 | 83 | 81 | 75 | 72 |
| -28 | 87 | 84 | 78 | 75 | |
| -30 | 89 | 87 | 80 | 77 | |
| Стена из бруса (18 см) | -24 | 76 | 76 | 69 | 66 |
| с внутренней обшивкой | -26 | 83 | 81 | 75 | 72 |
| -28 | 87 | 84 | 78 | 75 | |
| -30 | 89 | 87 | 80 | 77 | |
| Стена из бруса (10 см) | -24 | 87 | 85 | 78 | 76 |
| с внутренней обшивкой | -26 | 94 | 91 | 83 | 82 |
| -28 | 98 | 96 | 87 | 85 | |
| -30 | 101 | 98 | 89 | 87 | |
| Каркасная стена (20 см) | -24 | 62 | 60 | 55 | 54 |
| с керамзитовым заполнением | -26 | 65 | 63 | 58 | 56 |
| -28 | 68 | 66 | 61 | 59 | |
| -30 | 71 | 69 | 63 | 62 | |
| Стена из пенобетона (20 см) | -24 | 92 | 89 | 87 | 80 |
| с внутренней штукатуркой | -26 | 97 | 94 | 87 | 84 |
| -28 | 101 | 98 | 90 | 88 | |
| -30 | 105 | 102 | 94 | 91 | |
Безусловно, всех «комбинаций» строительных материалов, да еще и дополненных термоизоляцией, предусмотреть невозможно. Значит – кропотливо, не торопясь, оценивая конструкцию каждой перегородки и каждого перекрытия в комнате, ведут подсчет суммарных теплопотерь.
Но это пока что – только через ограждающие конструкции дома. А ведь немалая доля потерь тепла приходится еще и на вентиляцию!
Как рассчитываются объемы теплопотерь через вентиляцию?
Надо сразу сказать, что здесь в плане расчетов – значительно проще.
Без вентиляции жизнь в доме невозможна. То есть постоянно в жилые помещения должен обеспечиваться приток свежего воздуха. А через вентиляционные каналы на кухне, в ванной, в санузле, в некоторых других технических помещениях – вытягиваться на улицу.
Такой обмен воздуха тоже должен подчиняться определенным законам. Он, в зависимости от обстоятельств, от особенностей каждого помещения, рассчитывается или с позиций кратности, исходя из объема комнаты, или в абсолютных показателях, например, кубометров в час на каждого длительно пребывающего в комнате человека.
Эти требования перечислены в предлагаемой вниманию читателя таблице. Она содержит нормативы из различных документов, которые, на первый взгляд, иногда начинают противоречить друг другу. Ничего подобного – они никак не отменяют один другого. Просто подсчёт норм вентиляции обычно проводится со всех возможных позиций, а затем для дальнейших вычислений берется максимальное из полученных значение.
Кроме того, наверное, понятно, что приток должен быть равен вытяжке. То есть если приток получается выше, приходится «за уши подтягивать» вверх и вытяжку. Если вдруг выходит наоборот, то есть вытяжка получается объемнее – ничего не поделаешь, придется увеличивать и приток.
Таблица нормативов воздухообмена при вентиляции жилого дома.
| Тип помещения | Минимальные нормы воздухообмена (кратность в час или кубометров в час) | |
|---|---|---|
| ПРИТОК | ВЫТЯЖКА | |
| Требования по | ||
| Жилые помещения с постоянным пребыванием людей | Не менее однократного обмена объема в течение часа | — |
| Кухня | — | 60 м³/час |
| Ванная, туалет | — | 25 м³/час |
| Остальные помещения | Не менее 0,2 объема в течение часа | |
| Требования по | ||
| Минимальный расход наружного воздуха на одного человека: жилые помещения с постоянным пребыванием людей, в условиях естественного проветривания: | ||
| При общей жилой площади более 20 м² на человека | 30 м³/час, но при этом не менее 0,35 от общего объема воздухообмена квартиры в час | |
| При общей жилой площади менее 20 м² на человека | 3 м³/час на каждый 1 м² площади помещения | |
| Требования по | ||
| Спальная, детская, гостиная | Однократный обмен объема в час | |
| Кабинет, библиотека | 0,5 от объема в час | |
| Бельевая, кладовка, гардеробная | 0,2 от объема в час | |
| Домашний спортзал, биллиардная | 80 м³/час | |
| Кухня с электрической плитой | 60 м³/час | |
| Помещения с газовым оборудованием | Однократный обмен + 100 м³/час на газовую плиту | |
| Помещение с твёрдотопливным котлом или печью | Однократный обмен + 100 м³/час на котел или печь | |
| Домашняя прачечная, сушилка, гладильная | 90 м³/час | |
| Душевая, ванная, туалет или совмещенный санузел | 25 м³/час | |
| Домашняя сауна | 10 м³/час на каждого человека | |
Как видно, объемы получаются немалыми. Даже однократный обмен в течение часа (а это минимум!) заставляет оперировать многими десятками и даже сотнями кубометров!
Понятно, что с приходом зимы уходящий в вытяжные каналы воздух невольно будет «уводить» с собой немало тепла. Увы, это неизбежные издержки. С ними, правда стараются бороться, сводить их к минимуму, например, монтажом рекуператоров. Это такие установки, где «перекрещиваются» входящий и уходящий потоки воздуха, и при этом уходящий делится своим теплом со свежим, поступающим в комнаты.
Используют и системы геотермального подогрева воздуха. Но все равно пока что вентиляционные теплопотери рассматриваются в качестве одних из наиболее значительных.
А вот рассчитать их на деле – довольно просто. Если известен требуемый воздухообмен, то его необходимо сначала привести к весовому эквиваленту. Ну а затем – просчитать, сколько тепловой энергии потребуется, чтобы нагреть такую массу воздуха до определенной температуры.
Например, по таблице определено, что в течение часа будет достаточно однократного воздухообмена. Значит, объем притока во все жилые помещения должен соотвествовать их реальному геометрическому объему.
Допустим, имеется три комнаты: 6,3×4,0 м, 4,7×3,4 м и 2,8×3,3 м. Высота потолков везде одинаковая и составляет 2,8 м
Общая площадь жилых помещений – 50,42 м². Значит, общий объем, и он же – однократный обмен воздуха – 141,18 м³.
Плотность воздуха при средней температуре в 20 градусов – 1,2041 кг/м³. В течение часа должно смениться почти 170 килограмм воздуха.
Удельная теплоёмкость воздуха – примерно 1005 Дж/(кг×℃). Это, если перевести в ватты, в которых мы уже начали расчет – 0,279 Втч/(кг×℃). Это столько нужно тепловой энергии, чтобы нагреть один килограмм воздуха на 1 градус.
Понятно, что при самых сильных морозах вентиляцию все же стараются как-то «придушить», свести к минимуму приток очень холодного воздуха. Но даже если рассматривать для, например, вполне скромных минус 10℃, то уже получаются внушительные величины.
Qвнт = 170 кг × 30 ℃ × 0,279 Втч/(кг×℃) = 1422 Вт или 1,42 кВт.
Кому-то может показаться, что и не сильно много. Но это – только на вентиляцию, и, извините, при самом лёгком морозце в доме (или квартире) ну очень скромной площади. Да и полтора почти киловатта в час – это не так уж и мало: в сутки набежит 34, в месяц — 1039, а за условные семь месяцев отопительного сезона потери могут составить 7270 киловатт!
А площадь частных домов может быть и значительно больше, и потолки выше, и помещения некоторые потребуют не однократного обмена, а двух-трех и более. Так что не зря вентиляцию ставят на одно из лидирующих мест в этом вопросе.
Расчет канализационных теплопотерь
Это расчет проводят нечасто, так как на деле такие теплопотери в наименьшей степени влияют на общий объем подлежащего компенсации утраченного тепла.
Сначала давайте разберемся, в чем они выражаются.
Зимой вода поступает из источника в дом очень холодной. Так, она может иметь температуру всего в 4 ÷ 6 ℃, что делает ее применение крайне некомфортной. Для бытового применения ее необходимо греть. И эта задача тоже чаще всего ложится на систему отопления.
Кроме того, даже просто контактируя с воздухом в помещениях (через поверхности труб, через стенки сливного бачка унитаза, при открытом кране и т.п.) холодная вода непроизвольно отбирает у него часть тепла.
Вся подогретая вода рано или поздно сливается в канализацию, унося с собой и отобранное тепло.
Давайте посмотрим в среднем, какой уровень теплопотерь это даст.
Допустим, семья из трех человек в течение месяца выходит на средний расход воды в 15 кубометров (данные взяты условно, так как вполне могут варьироваться и в большую, и в меньшую сторону). Остановимся на том, что зимой температура воды из источника равна 6 ℃.
Часть воды будет нагреваться до высоких температур в бойлере, двухконтурном котле или проточном водонагревателе. Другая часть используется вообще без нагрева или идёт на подмес. Здесь довольно сложно правильно разделить эти объемы, поэтому давайте условно согласимся с тем, что вся вода нагревается тем или иным способом до +25 градусов.
Считаем, сколько энергии необходимо затратить на нагрев этого количества. Теплоёмкость воды 4183 Дж/(кг×℃) или 1,1619 Втч/(кг×℃) Плотность принимаем «классическую», то есть 1000 кг/м³.
Qкн = 15000 кг × 19 ℃ × 1,1619 Втч/(кг×℃) = 331 141 Вт – но это в течение месяца.
В сутки в среднем получается 10857 Вт, а в час, соответственно, 452 Вт, то есть 0,452 кВт.
Даже в сравнении с вентиляцией – слишком большими потерями не выглядит. Поэтому таким подсчетом чаще всего пренебрегают.
Понятно, что потери с вентиляцией и канализацией суммируются с потерями через строительные конструкции, взятыми уже в масштабе всего дома, то есть по всем отапливаемым помещениям. Общее значение может дать представление о той мощности, которую необходимо потратить на восполнение этих потерь. То есть – как раз о мощности системы отопления. Обычно к полученным показателям добавляют еще порядка 10% – на непредвиденные, аномальные похолодания.
Может проводиться и отдельный дополнительный расчет, если, скажем, именно на котельное оборудование возлагается задача подогрева воды для бытовых нужд. Но обычно достаточно для этого увеличить расчетную мощность котла примерно на 25%.
Согласитесь, что для непрофессионала все же подобный способ расчётов выглядит довольно громоздким и сложным.
У специалистов-проектировщиков в распоряжении, конечно, имеются современные программы , в которые уже внесены практически все табличные величины. В них учтены и многие другие важные нюансы, о которых начинающий часто даже не догадывается. Например, тепло могут «оттягивать» некоторые массивные детали конструкции, как, скажем, фундамент, контактирующий с мёрзлым грунтом. Вместе с тем, некоторые «дышащие» стены (натуральный брус или бревно) обладают своеобразной возможностью «возврата тепла», что даёт немалую экономию. Подобные обстоятельства еще больше усложняют расчеты.
Поэтому-то и рекомендуют очень широко метод с максимальным упрощением, о котором говорилось выше, то есть с соотношением 100 Вт на 1 м² площади. А о недостатках этого подхода мы уже говорили.
Видео: Как рассчитывается мощность системы отопления?
А в последнем разделе этой публикации автор возьмет на себя смелость предложить довольно простой для понимания, и вместе с тем – учитывающий множество факторов алгоритм расчета тепловой мощности, необходимой для обогрева конкретного помещения.
Удобный алгоритм самостоятельного расчета тепловой мощности для обогрева помещений
В этом алгоритме собраны все лучшие стороны обоих перечисленных способов. То есть и присутствует некая «дотошность» в учете влияния на теплопотери разносторонних факторов, и нет избыточного «фанатизма» с идеально точным вычислением. Все это, можно сказать, взаимно компенсируется, и в итоге получается результат с очень неплохой степенью достоверности. То есть такой, которому можно вполне доверять при выборе котельного оборудования.
Методика вычислений сохраняется – индивидуально просчитывается каждое отапливаемое помещение в доме. Полученные результаты лучше всего сохранять, составив для этого некую табличку. Это, во-первых, позволит правильно распределить по комнатам приборы теплообмена – радиаторы или конвекторы с требуемой тепловой отдачей. А во-вторых – анализ получившихся результатов нередко помогает вычислить «слабое звено», для которого желательно предусмотреть дополнительные энергосберегающие меры.
Сумма полученных результатов даст общее количество тепловой энергии, необходимое для создания и поддержания в доме комфортных условий жизни. При выборе котла к этому суммарному значению добавляют обычно еще порядка 10÷20%. Ну а если котел используется еще и для нагрева воды (по двухконтурной схеме или через бойлер косвенного нагрева), то или проводится дополнительный расчет, или прибавляется еще около 25% мощности.
Удобство предлагаемого метода в том, что он реализован в форме онлайн-калькулятора. Обрабатывая указываемые пользователем данные, программа вносит на каждый фактор, влияющий на объёмы теплопотерь, свои коррективы. И в итоге пользователь сразу получает готовый результат за помещение.
Что предстоит и в какой последовательности указать?
- Начнём с климатических особенностей. Они будут охарактеризованы минимальной температурой воздуха на улице в самую холодную неделю зимы. Важно – этот показатель должен быть нормальным для вашего региона!
- Далее, следуют два поля под одной рубрикой «Геометрия помещения». Необходимо указать точно площадь и выбрать из предлагаемых диапазонов высоту потолка.
- Переходим к другим особенностям рассматриваемого помещения.
— Указывается количество внешних стен. Понятно, что чем их больше, тем выше теплопотери. А во внутренних помещениях, не имеющих внешних стен, эти потери и вовсе минимальны.
— Бывает важно, в какую сторону света смотрит внешняя стена. Так, если она южная, то есть в течение дня получает «заряд солнечных лучей», и даже в хорошо морозный день теплопотери будут несколько меньше. И, наоборот, стена, никогда не видевшая солнца, всегда будет холоднее. Пользователю необходимо выбрать из двух предлагаемых вариантов. Если он не знает положение сторон света, или не хочет учитывать этот фактор, можно оставить по умолчанию, но тогда расчет пойдёт, как для наиболее неблагоприятных условий.
— В некоторых местностях в зимнее время очень выражено преобладание направлений ветра. Естественно, наветренная сторона будет выстуживаться значительно быстрее, и это требует внесения поправки. Если информация о «розе ветров» есть – выбираем из предложенных вариантов. Нет – оставляем по умолчанию, и будут рассматриваться наименее благоприятные условия.
— Степень утепления стен. Полноценной можно назвать лишь ту, которая предполагает полный комплекс термоизоляционных работ с выходом на нормированные показатели термического сопротивления. Как это проводится, и как оценивается – уже рассказывалось выше в этой статье. Ну а вообще неутепленной стена в жилом доме быть не должна, так как при этом бесполезно создавать систему отопления.
— Тепловые потери через перекрытия (покрытия) учитываются следующими двумя пунктами. В этих полях необходимо указать, выбрав из предлагаемых вариантов, какое «соседство» имеет рассматриваемое помещение по вертикали, то есть – что располагается снизу и сверху.
- Следующая группа полей посвящена окнам, имеющимся в помещении. Все запрашиваемые данные — просты и понятны, а программа сама внесет коррективы и на тип окон, и на их размеры. В частности, отношением площади остекления к площади комнаты генерируется специальный поправочный коэффициент.
- Наконец, свою «лепту» в общее количество тепловых потерь вносят и регулярно используемые в течения дня двери, выходящие на улицу, на холодный балкон или в другое неотапливаемое помещение. Понятно, что каждое открытие такой двери сопровождается притоком немалого объёма холодного воздуха, и это требует дополнительной тепловой энергии для компенсации. А таких дверей иногда бывает и больше одной…
Результат показывается в киловаттах. Его заносят в таблицу и переходят к следующему помещению. И так далее, пока не будет просчитан весь дом.
Калькулятор расчёта тепловой мощности отопления по помещениям
Как видите, все довольно просто и быстро, особенно если положить перед собой план дома и заранее «вооружиться» информацией об особенностях каждой комнаты.
Полученные значения впоследствии суммируются. Вентиляционные и иные потери отдельно просчитывать не требуется. При необходимости – добавляются упомянутые выше резервы мощности. И уже по окончательному результату подбирается котел. Ну а результаты по каждой из комнат, как уже говорилось, помогут правильно подобрать и разместить радиаторы или другие приборы (системы) теплообмена.
Расчет отопления частного дома: что учитывается при расчете, особенности вычетов при помощи онлайн-калькулятора
Расчет отопления частного дома – одна из важных задач при его строительстве или капитальном ремонте. Делать это лучше на этапе планирования. Некоторую помощь в расчетах может оказать специальный онлайн-калькулятор. Существует немало калькуляторов для расчетов потребления топлива, мощности печи, системы вентиляции, сечения дымохода, производительности насосно-смесительного узла «теплого пола» и других. Однако следует учитывать, что все они показывают лишь приближенный результат, т.к. могут рассчитать только простейшие конфигурации. На самом деле при расчете отопления необходимо учитывать массу дополнительных нюансов. Это нужно сделать, чтобы правильно посчитать затраты на всю систему отопления и в будущем не страдать от холода в доме или наоборот его излишков, а следовательно и лишних затрат на топливо.
За помощью для произведения расчетов систем отопления мы обратились в Аквахит — компания, которая специализируется на монтаже систем отопления в частных домах.
Расчет отопления в частном доме – что надо посчитать
Чтобы сделать расчет отопления частного дома, необходимо вычислить мощность отопительного котла, определиться с количеством и размещением радиаторов, учесть ряд факторов от погоды, до теплоизоляции и материала изготовления труб и котла.
Учитывайте, что от этого процесса будет зависеть комфортность проживания в доме, так как ваши расчеты будут непосредственно влиять на качество обогрева. Кроме того, эти расчеты – основа заложенного бюджета на монтаж и дальнейшую эксплуатацию всей системы отопления. Именно на этом этапе придется решать, сколько денег вы будете в дальнейшем тратить на отопление своего дома. Приступая к расчетам важно помнить о климатических условиях, в которых находится ваш регион и об условиях, в которых дом будет эксплуатироваться.
Видео описание
В нашем видео поговорим об отоплении в частном загородном доме. У нас в гостях автор и ведущий канала Тепло-Вода Владимир Сухоруков:
Система отопления – это не только печь и батареи. В нее входят:
-
;
- Насосная станция;
- Трубы;
- Радиаторы;
- Контрольные приборы;
- Иногда нужен расширительный бак.
Расчет мощности отопительных приборов
Перед тем как рассчитать мощность отопительного котла, следует определить, какой его тип будет использоваться. У отопительных котлов разный КПД и от этого выбора будет зависеть не только уровень теплоотдачи, но и финансовая составляющая последующей эксплуатации при выборе топлива:
- Электрокотлы, ,
- Котлы на твердом топливе,
- Котлы на жидком топливе,
- Комбинированный котел электричество/твердое топливо.
Когда сделан выбор типа котла, необходимо определиться с его пропускной способностью. Именно от этого будет зависеть функционирование всей системы. Вычисление мощности водонагревательного котла производят, учитывая количество теплоэнергии, требующегося на м3. Калькулятор может помочь посчитать объем отапливаемых комнат:
- спальня: 9 м2 3 м = 27 м3,
- спальня: 12 м2 3 м = 36 м3,
- спальня: 15 м2 3 м = 45 м3,
- гостиная: 25 м2 3 м = 75 м3,
- коридор: 6 м2 3 м = 18 м3,
- кухня: 12 м2 3 м = 36 м3,
- санузел: 8 м2 3 м = 24 м3.
Далее суммируются результаты, и получается общий объем дома – 261 м3. При подсчетах обязательно учитываются комнаты и переходы, в которых не планируется ставить приборы обогрева, например, коридор, кладовая, или прихожая. Это делается, чтобы тепла от установленных в доме радиаторов, хватило на отопление всего дома.
Возьмем произвольный показатель для региона в 50 Вт/м3 и площадь дома 261 м3, которую планируется обогревать. Формула расчета мощности: 50 Вт 261 м3 = 13050 Вт. Результат умножается на коэффициент 1,2 и вычисляется мощность котла – 15,6 кВт. Коэффициент позволяет добавить 20% резервной мощности котлу. Она даст возможность котлу работать в сберегательном режиме, избегая особых перегрузок.
Поправка коэффициента на климатические условия регионов меняется от 0,7 в южных регионах России, до 2,0 в северных регионах. Коэффициент 1,2 применяют в центральной части России.
Вот еще одна формула, которой пользуются онлайн-калькуляторы:
Чтобы получить предварительный результат требуемой мощности котла, можно площадь комнаты умножить на климатический коэффициент и, полученный результат, разделить на 10.
Пример формулы расчета мощности отопительного котла для дома площадью 120 м2 в северном регионе России:
Какие трубы лучше для магистрали отопления
Мало знать, как рассчитать мощность котла, надо еще правильно выбрать трубы. Сейчас рынок предлагает несколько видов труб для отопления из разных материалов:
- полиэтилен,
- полипропилен (с армированием и без),
- стальные,
- медные,
- нержавеющие.
У каждого из этих видов свои нюансы, которые стоит учитывать при разработке и расчете отопления частного дома:
- Стальные трубы в использовании универсальны и выдерживают давление до 25 атмосфер, но обладают существенным недостатком – они ржавеют и имеют определенный срок эксплуатации. Кроме того, имеют сложности при монтаже.
- Трубы из полипропилена, композитного металлопластика и сшитого полиэтилена легко монтируются и, благодаря весу, их можно использовать на тонких стенах. Преимущество таких труб в том, что они не подвержены ржавчине, гниению и не реагируют на бактерии. Важный показатель – они не расширяются от тепла и не деформируются на морозе. Выдерживают постоянную температуру до 90 градусов и кратковременное повышение до 110 градусов Цельсия.
- Медные трубы отличает высокая цена и повышенная сложность при монтаже, но в прочности они конкурируют с пластиковыми трубами, не подвержены ржавчине и считаются лучшим вариантом. Кроме того, медь пластична, хорошо проводит тепло и держит температуру воды в трубах в пределах от –200 до 250 градусов Цельсия. Эта способность меди защитит систему от возможной разморозки, что очень важно в условиях Сибири и северных районов.
Как рассчитать оптимальное количество и объемы теплообменников
При расчёте количества необходимых радиаторов, следует учитывать из какого материала они произведены. Рынок сейчас предлагает три вида металлических радиаторов:
- Чугун,
- Алюминий,
- Биметаллический сплав,
Все они имеют свои особенности. Чугун и алюминий имеют одинаковый показатель теплоотдачи, но при этом алюминий быстро остывает, а чугун медленно нагревается, но долго сохраняет тепло. Биметаллические радиаторы быстро нагреваются, но остывают значительнее медленнее алюминиевых.
При расчете количества радиаторов также следует учитывать и другие нюансы:
- теплоизоляция пола и стен помогает сохранить до 35% тепла,
- угловая комната прохладнее других и требует большего количества радиаторов,
- использование стеклопакетов на окнах сохраняет 15% теплоэнергии,
- через крышу «уходит» до 25% теплоэнергии.
В соответствии с нормами СНиП, на обогрев 1 м³ требуется 100 Вт тепла. Следовательно, 50 м³ потребуют 5000 Вт. В среднем, одна секция биметаллического радиатора выделяет 150 Вт при температуре теплоносителя 50 °C, а прибор на 8 секций выделяет 150 * 8 = 1200 Вт. С помощью простого калькулятора считаем: 5000 : 1200 = 4,16. То есть, для обогрева этой площади нужно примерно 4-5 радиаторов.
Однако, в частном доме температура регулируется самостоятельно и обычно считается, что одна батарея выделяет 1500-1800 Вт тепла. Пересчитываем среднее значение и получаем 5000 : 1650 = 3,03. То есть, должно быть достаточно и трёх радиаторов. Разумеется, это общий принцип, а более точные расчёты делаются исходя из предполагаемой температуры теплоносителя и тепловыделения радиаторов, которые будут установлены.
Можно воспользоваться примерной формулой расчета секций радиатора:
Значок (*) показывает, что дробная часть округляется по общим математическим правилам, N – количество секций, S – площадь комнаты в м2, а P – теплоотдача 1 секции в Вт.
Видео описание
Пример, как рассчитать отопление в частном доме при помощи онлайн-калькулятора в этом видео:
Заключение
Монтаж и расчет отопительной системы в частном доме – это главная составляющая условий комфортного проживания в нем. Поэтому к расчету отопления в частном доме следует подойти с особой тщательностью, учитывая множество сопутствующих нюансов и факторов.
Калькулятор поможет если нужно быстро и усреднённо сравнить между собой различные технологии строительства. В других случаях лучше обратиться к специалисту, который грамотно проведет расчеты, правильно обработает результаты и учтет все погрешности.
С этой задачей не справится ни одна программа, потому что в нее заложены только общие формулы, а калькуляторы отопления частного дома и таблицы, предлагаемые в интернете, служат лишь для облегчения расчетов и не могут гарантировать точности. Для точных правильных расчетов стоит доверить эту работу специалистам, которые смогут учесть все пожелания, возможности и технические показатели выбранных материалов и приборов.
Выставка домов «Малоэтажная страна» выражает искреннюю благодарность специалистам компании «АкваХит» за помощь в создании материала.
Компания «АкваХит» – специализируется на услугах по подбору, поставке, монтажу и обслуживанию оборудования для систем отопления, водоснабжения и учета тепла.
Если Вам нужна более подробная консультация, то можете воспользоваться следующими контактами:
Источник https://remont-book.com/kak-rasschitat-otoplenie-v-chastnom-dome/
Источник https://m-strana.ru/articles/raschet-otopleniya-chastnogo-doma-kalkulyator/
Источник
Источник