Расчет системы отопления частного дома: формулы и примеры

Отопление частного дома – необходимый элемент комфортабельного жилья. Согласитесь, что к обустройству отопительного комплекса следует подходить внимательно, т.к. ошибки обойдутся недешево. Но вы никогда не занимались подобными вычислениями и не знаете как правильно их выполнять?

Мы поможем вам – в нашей статье подробно рассмотрим, как делается расчет системы отопления частного дома для эффективного восполнения потерь тепла в зимние месяцы.

Приведем конкретные примеры, дополнив материал статьи наглядными фото и полезными видеосоветами, а также актуальными таблицами с показателями и коэффициентами, необходимыми для вычислений.

Содержание статьи:

Теплопотери частного дома

Здание теряет тепло из-за разности температур воздуха внутри и вне дома. Теплопотери тем выше, чем более значительна площадь ограждающих конструкций здания (окон, кровли, стен, фундамента).

Также связаны с материалами ограждающих конструкций и их размерами. К примеру, теплопотери тонких стен больше, чем толстых.

Галерея изображений

Фото из

Система отопления частного дома с двумя агрегатами

Вариант отопления в бревенчатом доме

Поступление воздуха и утечки тепла через окна и двери

Система вентиляции с поставкой свежего воздуха

Схема устройства ГВС и отопления

Подбор котла по типу топлива

Варианты прокладки контуров отопления

Открытый вариант отопления

Эффективный для частного дома обязательно учитывает материалы, использованные при постройке ограждающих конструкций.

Например, при равной толщине стены из дерева и кирпича проводят тепло с разной интенсивностью – теплопотери через деревянные конструкции идут медленнее. Одни материалы пропускают тепло лучше (металл, кирпич, бетон), другие хуже (дерево, минвата, пенополистирол).

Атмосфера внутри жилой постройки косвенно связана с внешней воздушной средой. Стены, проемы окон и дверей, крыша и фундамент зимой передают тепло из дома наружу, поставляя взамен холод. На них приходится 70-90% от общих теплопотерь коттеджа.

Стены, крыша, окна и двери – все пропускает тепло зимой наружу. Тепловизор наглядно покажет утечки тепла

Постоянная утечка тепловой энергии за отопительный сезон происходит также через вентиляцию и канализацию.

При расчете теплопотерь постройки ИЖС эти данные обычно не учитывают. Но включение в общий тепловой расчет дома потерь тепла через канализационную и вентиляционную системы – решение все же правильное.

Существенно снизить утечки тепла, проходящие через строительные конструкции, дверные/оконные проемы сможет грамотно устроенная система теплоизоляции

Выполнить расчёт автономного контура отопления загородного дома без оценки теплопотерь его ограждающих конструкций невозможно. Точнее, не получится , достаточную для обогрева коттеджа в самые лютые заморозки.

Анализ реального расхода тепловой энергии через стены позволит сравнить затраты на котловое оборудование и топливо с расходами на теплоизоляцию ограждающих конструкций.

Ведь чем более энергоэффективен дом, т.е. чем меньше тепловой энергии он теряет в зимние месяцы, тем меньше расходы на приобретение топлива.

Для грамотного расчета системы отопления потребуется распространенных строительных материалов.

Таблица значений коэффициента теплопроводности различных строительных материалов, наиболее часто применяемых при возведен

Расчет потерь тепла через стены

На примере условного двухэтажного коттеджа рассчитаем теплопотери через его стеновые конструкции.

Исходные данные:

• квадратная «коробка» с фасадными стенами шириной 12 м и высотой 7 м;
• в стенах 16 проемов, площадь каждого 2,5 м²;
• материал фасадных стен – полнотелый кирпич керамический;
• толщина стены – 2 кирпича.

Далее проведем вычисление группы показателей, из которых и складывается общее значение потерь тепла через стены.

Показатель сопротивления теплопередачи

Чтобы выяснить показатель сопротивления теплопередачи для фасадной стены, нужно разделить толщину стенового материала на его коэффициент теплопроводности.

Для ряда конструкционных материалов данные по коэффициенту теплопроводности представлены на изображениях выше и ниже.

Для точных расчетов потребуется коэффициент теплопроводности указанных в таблице теплоизоляционных материалов, применяемых в строительстве

Наша условная стена выстроена из керамического полнотелого кирпича, коэффициент теплопроводности которого – 0,56 Вт/м·^оС. Ее толщина с учетом кладки на ЦПР – 0,51 м. Разделив толщину стены на коэффициент теплопроводности кирпича, получаем сопротивление теплопередаче стены:

0,51 : 0,56 = 0,91 Вт/м^2×оС

Результат деления округляем до двух знаков после запятой, в более точных данных по сопротивлению теплопередачи потребности нет.

Площадь внешних стен

Поскольку примером выбрано квадратное здание, площадь его стен определяется умножением ширины на высоту одной стены, затем на число внешних стен:

12 · 7 · 4 = 336 м²

Итак, нам известна площадь фасадных стен. Но как же проемы окон и дверей, занимающие вместе 40 м2 (2,5·16=40 м²) фасадной стены, нужно ли их учитывать?

Действительно, как же корректно рассчитать без учета сопротивления теплопередачи оконных и дверных конструкций.

Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов, применяемых для утепления несущих стен

Если необходимо обсчитать теплопотери здания крупной площади или теплого дома (энергоэффективного) – да, учет коэффициентов теплопередачи оконных рам и входных дверей при расчете будет правильным.

Однако для малоэтажных построек ИЖС, возводимых из традиционных материалов, дверными и оконными проемами допустимо пренебречь. Т.е. не отнимать их площадь из общей площади фасадных стен.

Общие теплопотери стен

Выясняем потери тепла стены с ее одного квадратного метра при разнице температуры воздуха внутри и снаружи дома в один градус.

Для этого делим единицу на сопротивление теплопередачи стены, вычисленное ранее:

1 : 0,91 = 1,09 Вт/м²·^оС

Зная теплопотери с квадратного метра периметра внешних стен, можно определить потери тепла при определенных уличных температурах.

К примеру, если в помещениях коттеджа температура +20 ^оС, а на улице -17 ^оС, разница температур составит 20+17=37 ^оС. В такой ситуации общие теплопотери стен нашего условного дома будут:

0,91 · 336 · 37 = 11313 Вт,

Где: 0,91 – сопротивление теплопередачи квадратного метра стены; 336 – площадь фасадных стен; 37 – разница температур комнатной и уличной атмосферы.

Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов, применяемых для утепления пола/стен, для устройства сухой стяжки пола и выравнивания стен

Пересчитаем полученную величину теплопотерь в киловатт-часы, они удобнее для восприятия и последующих расчетов мощности отопительной системы.

Теплопотери стен в киловатт-часах

Вначале выясним, столько тепловой энергии уйдет через стены за один час при разнице температур в 37 ^оС.

Напоминаем, что расчет ведется для дома с конструкционными характеристиками, условно выбранными для демонстрационно-показательных вычислений:

11313 · 1 : 1000 = 11,313 кВт·ч,

Где: 11313 – величина теплопотерь, полученная ранее; 1 – час; 1000 – количество ватт в киловатте.

Коэффициент теплопроводности стройматериалов, применяемых для утепления стен и перекрытий

Для вычисления потерь тепла за сутки полученное значение теплопотерь за час умножаем на 24 часа:

11,313 · 24 = 271,512 кВт·ч

Для наглядности выясним потери тепловой энергии за полный отопительный сезон:

7 · 30 · 271,512 = 57017,52 кВт·ч,

Где: 7 – число месяцев в отопительном сезоне; 30 – количество дней в месяце; 271,512 – суточные теплопотери стен.

Итак, расчетные теплопотери дома с выбранными выше характеристиками ограждающих конструкций составят 57017,52 кВт·ч за семь месяцев отопительного сезона.

Учет влияния вентиляции частного дома

Расчет вентиляционных потерь тепла в отопительный сезон в качестве примера проведем для условного коттеджа квадратной формы, со стеной 12-ти метровой ширины и 7-ми метровой высоты.

Без учета мебели и внутренних стен внутренний объем атмосферы в этом здании составит:

12 · 12 · 7 = 1008 м³

При температуре воздуха +20 ^оС (норма в сезон отопления) его плотность равна 1,2047 кг/м³, а удельная теплоемкость 1,005 кДж/(кг·^оС).

Вычислим массу атмосферы в доме:

1008 · 1,2047 = 1214,34 кг,

Где: 1008 – объем домашней атмосферы; 1,2047 – плотность воздуха при t +20 ^оС .

Таблица со значением коэффициента теплопроводности материалов, которые могут потребоваться при проведении точных расчетов

Предположим пятикратную смену воздушного объема в помещениях дома. Отметим, что точная свежего воздуха зависит от числа жильцов коттеджа.

При средней разнице температур между домом и улицей в отопительный сезон, равной 27 ^оС (20 ^оС домашняя, -7 ^оС внешняя атмосфера) за сутки на обогрев приточного холодного воздуха понадобиться тепловой энергии:

5 · 27 · 1214,34 · 1,005 = 164755,58 кДж,

Где: 5 – число смен воздуха в помещениях; 27 – разница температур комнатной и уличной атмосферы; 1214,34 – плотность воздуха при t +20 ^оС; 1,005 – удельная теплоемкость воздуха.

Переведем килоджоули в киловатт-часы, поделив значение на количество килоджоулей в одном киловатт-часе (3600):

164755,58 : 3600 = 45,76 кВт·ч

Выяснив затраты тепловой энергии на обогрев воздуха в доме при пятикратной его замене через приточную вентиляцию, можно рассчитать «воздушные» теплопотери за семимесячный отопительный сезон:

7 · 30 · 45,76 = 9609,6 кВт·ч,

Где: 7 – число «отапливаемых» месяцев; 30 – среднее число дней в месяце; 45,76 – суточные затраты тепловой энергии на нагрев приточного воздуха.

Вентиляционные (инфильтрационные) энергозатраты неизбежны, поскольку обновление воздуха в помещениях коттеджа жизненно необходимо.

Потребности нагрева сменяемой воздушной атмосферы в доме требуется вычислять, суммировать с теплопотерями через ограждающие конструкции и учитывать при выборе отопительного котла. Есть еще один вид тепловых энергозатрат, последний – канализационные теплопотери.

Затраты энергии на подготовку ГВС

Если в теплые месяцы из крана в коттедж поступает холодная вода, то в отопительный сезон она – ледяная, с температурой не выше +5 ^оС. Купание, мытье посуды и стирка невозможны без нагрева воды.

Набираемая в бачок унитаза вода контактирует через стенки с домашней атмосферой, забирая немного тепла. Что происходит с водой, нагретой путем сжигания не бесплатного топлива и потраченной на бытовые нужды? Ее сливают в канализацию.

Двухконтурный котел с бойлером косвенного нагрева, используемый как для нагрева теплоносителя, так и для поставки горячей воды в сооруженный для нее контур

Рассмотрим на примере. Семья из трех человек, предположим, расходует 17 м³ воды ежемесячно. 1000 кг/м³ – плотность воды, а 4,183 кДж/кг·^оС – ее удельная теплоемкость.

Средняя температура нагрева воды, предназначенной для бытовых нужд, пусть будет +40 ^оС. Соответственно, разница средней температуры между поступающей в дом холодной водой (+5 ^оС) и нагретой в бойлере (+30 ^оС) получается 25 ^оС.

Для расчета канализационных теплопотерь считаем:

17 · 1000 · 25 · 4,183 = 1777775 кДж,

Где: 17 – месячный объем расхода воды; 1000 – плотность воды; 25 – разница температур холодной и нагретой воды; 4,183 – удельная теплоемкость воды;

Для пересчета килоджоулей в более понятные киловатт-часы:

1777775 : 3600 = 493,82 кВт·ч

Таким образом, за семимесячный период отопительного сезона в канализацию уходит тепловая энергия в объеме:

493,82 · 7 = 3456,74 кВт·ч

Расход тепловой энергии на нагрев воды для гигиенических нужд невелик, в сравнении с теплопотерями через стены и вентиляцию. Но это ведь тоже энергозатраты, нагружающие отопительный котел или бойлер и вызывающие расход топлива.

Расчет мощности отопительного котла

Котел в составе системы отопления предназначен для компенсации теплопотерь здания. А также, в случае или при оснащении котла бойлером косвенного нагрева, для согревания воды на гигиенические нужды.

Вычислив суточные потери тепла и расход теплой воды «на канализацию», можно точно определить необходимую мощность котла для коттеджа определенной площади и характеристик ограждающих конструкций.

Одноконтурный котел производит только нагрев теплоносителя для отопительной системы

Для определения мощности котла отопления необходимо рассчитать затраты тепловой энергии дома через фасадные стены и на нагрев сменяемой воздушной атмосферы внутренних помещений.

Требуются данные по теплопотерям в киловатт-часах за сутки – в случае условного дома, обсчитанного в качестве примера, это:

271,512 + 45,76 = 317,272 кВт·ч,

Где: 271,512 – суточные потери тепла внешними стенами; 45,76 – суточные теплопотери на нагрев приточного воздуха.

Соответственно, необходимая отопительная мощность котла будет:

317,272 : 24 (часа) = 13,22 кВт

Однако такой котел окажется под постоянно высокой нагрузкой, снижающей его срок службы. И в особенно морозные дни расчетной мощности котла будет недостаточно, поскольку при высоком перепаде температур между комнатной и уличной атмосферами резко возрастут теплопотери здания.

Поэтому по усредненному расчету затрат тепловой энергии не стоит – он с сильными морозами может и не справиться.

Рациональным будет увеличить требуемую мощность котлового оборудования на 20%:

13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 кВт

Для вычисления требуемой мощности второго контура котла, греющего воду для мытья посуды, купания и т.п., нужно разделить месячное потребление тепла «канализационных» теплопотерь на число дней в месяце и на 24 часа:

493,82 : 30 : 24 = 0,68 кВт

По итогам расчетов оптимальная мощность котла для коттеджа-примера равна 15,86 кВт для отопительного контура и 0,68 кВт для нагревательного контура.

Выбор радиаторов отопления

Традиционно рекомендовано выбирать по площади отапливаемой комнаты, причем с 15-20% завышением мощностных потребностей на всякий случай.

На примере рассмотрим, насколько корректна методика выбора радиатора «10 м2 площади – 1,2 кВт».

Тепловая мощность радиаторов зависит от способа их подключения, что необходимо учитывать при проведении расчетов системы отопления

Исходные данные: угловая комната на первом уровне двухэтажного дома ИЖС; внешняя стена из двухрядной кладки керамического кирпича; ширина комнаты 3 м, длина 4 м, высота потолка 3 м.

По упрощенной схеме выбора предлагается рассчитать площадь помещения, считаем:

3 (ширина) · 4 (длина) = 12 м²

Т.е. необходимая мощность радиатора отопления с 20% надбавкой получается 14,4 кВт. А теперь посчитаем мощностные параметры отопительного радиатора на основании теплопотерь комнаты.

Фактически площадь комнаты влияет на потери тепловой энергии меньше, чем площадь ее стен, выходящих одной стороной наружу здания (фасадных).

Поэтому считать будем именно площадь «уличных» стен, имеющихся в комнате:

3 (ширина) · 3 (высота) + 4 (длина) · 3 (высота) = 21 м²

Зная площадь стен, передающих тепло «на улицу», рассчитаем теплопотери при разнице комнатной и уличной температуры в 30^о (в доме +18 ^оС, снаружи -12 ^оС), причем сразу в киловатт-часах:

0,91 · 21 · 30 : 1000 = 0,57 кВт,

Где: 0,91 – сопротивление теплопередачи м2 комнатных стен, выходящих «на улицу»; 21 – площадь «уличных» стен; 30 – разница температур внутри и снаружи дома; 1000 – число ватт в киловатте.

Согласно строительным стандартам приборы отопления располагают в местах максимальных теплопотерь. Например, радиаторы устанавливаются под оконными проемами, тепловые пушки – над входом в дом. В угловых комнатах батареи устанавливаются на глухие стены, подверженные максимальному воздействию ветров

Выходит, что для компенсации потерь тепла через фасадные стены данной конструкции, при 30^о разнице температур в доме и на улице достаточно отопления мощностью 0,57 кВт·ч. Увеличим необходимую мощность на 20, даже на 30% – получаем 0,74 кВт·ч.

Таким образом, реальные мощностные потребности отопления могут быть значительно ниже, чем торговая схема «1,2 кВт на квадратный метр площади помещения».

Причем корректное вычисление необходимых мощностей отопительных радиаторов позволит сократить объем , что уменьшит нагрузку на котел и расходы на топливо.

Выводы и полезное видео по теме

Куда уходит тепло из дома – ответы предоставляет наглядный видеоролик:

В видеоролике рассмотрен порядок расчета теплопотерь дома через ограждающие конструкции. Зная потери тепла, получится точно рассчитать мощности отопительной системы:

Подробное видео о принципах подбора мощностных характеристик котла отопления смотрите ниже:

Выработка тепла ежегодно дорожает – растут цены на топливо. А тепла постоянно не хватает. Относиться безразлично к энергозатратам коттеджа нельзя – это совершенно невыгодно.

С одной стороны каждый новый сезон отопления обходится домовладельцу дороже и дороже. С другой стороны утепление стен, фундамента и кровли загородного стоит хороших денег. Однако чем меньше тепла уйдет из здания, тем дешевле будет его отапливать.

Сохранение тепла в помещениях дома – основная задача отопительной системы в зимние месяцы. Выбор мощности отопительного котла зависит от состояния дома и от качества утепления его ограждающих конструкций. Принцип «киловатт на 10 квадратов площади» работает в коттедже среднего состояния фасадов, кровли и фундамента.

Вы самостоятельно рассчитывали систему отопления для своего дома? Или заметили несоответствие вычислений, приведенных в статье? Поделитесь своим практическим опытом или объемом теоретических знаний, оставив комментарий в блоке под этой статьей.

Расчет отопления по площади помещения

При замене батарей или переходе на индивидуальное отопление в квартире встает вопрос о том, как рассчитать количество радиаторов отопления и число секций приборов. Если мощность батарей окажется недостаточной, в холодное время года в квартире будет прохладно. Избыточное количество секций не только ведет к ненужным переплатам – при системе отопления с однотрубной разводкой жильцы нижних этажей останутся без тепла. Рассчитать оптимальную мощность и количество радиаторов можно, опираясь на площадь или объем комнаты, учитывая при этом особенности помещения и специфику разных видов батарей.

Расчет по площади

Наиболее распространенной и простой методикой является способ расчета мощности приборов, требуемой для обогрева, по площади обогреваемого помещения. Согласно усредненной норме, на отопление 1 кв. метр площади требуется 100 Вт тепловой мощности. В качестве примера рассмотрим комнату, имеющую площадь 15 кв. метров. Согласно данному методу, для ее обогрева потребуется 1500 Вт тепловой энергии.

При использовании данной методики нужно учесть несколько важных моментов:

• норма в 100 Вт на 1 кв. метр площади относится к средней климатической полосе, в южных регионах для обогрева 1 кв. метра помещения требуется меньшая мощность – от 60 до 90 Вт;
• для областей с суровым климатом и очень холодной зимой на обогрев 1 кв. метра требуется от 150 до 200 Вт;
• метод подходит для помещений со стандартной высотой потолков, не превышающей 3 метра;
• способ не учитывает потери тепла, которые будут зависеть от расположения квартиры, количества окон, качества утепления, материала стен.

Методика расчета по объему помещения

Способ расчетов с учетом объема потолка будет более точным: он учитывает высоту потолков в квартире и материал, из которого сделаны наружные стены. Последовательность вычислений будет следующей:

1. Определяется объем помещения, для этого площадь комнаты умножается на высоту потолка. Для комнаты площадью 15 кв. м. и высотой потолка 2,7 м он будет равен 40,5 кубометрам.
2. В зависимости от материала стен на обогрев одного кубометра воздуха тратится разное количество энергии. По нормам СНиП для квартиры в кирпичном доме этот показатель равен 34 Вт, для панельного дома – 41 Вт. Значит, полученный объем нужно умножить на 34 или на 41 Вт. Тогда для кирпичного здания на обогрев комнаты в 15 квадратов потребуется 1377 Вт (40,5*34), для панельного – 1660, 5 Вт (40,5*41).

Корректировка результатов

Любой из выбранных способов покажет лишь приблизительный результат, если не будут учитываться все факторы, влияющие на уменьшение или увеличение теплопотерь. Для точного расчета необходимо полученное значение мощности радиаторов умножить на приведенные ниже коэффициенты, среди которых нужно выбрать подходящие.

Окна

В зависимости от размеров окон и качества утепления через них помещение может терять 15–35% тепла. Значит, для вычислений мы будем использовать два связанных с окнами коэффициента.

Соотношение площади окон и пола в комнате:

• 10% – коэффициент 0,8;
• 20% – 0,9;
• 30% – 1,0;
• 40% – 1,1;
• 50% – 1,2.

Вид остекления:

• для окна с трехкамерным стеклопакетом или двухкамерным с аргоном – 0,85;
• для окна с обычным двухкамерным стеклопакетом – 1,0;
• для рам с обычным двойным остеклением – 1,27.

Стены и потолок

Потери тепла зависят от количества наружных стен, качества теплоизоляции и от того, какое помещение расположено над квартирой. Для учета этих факторов будет использоваться еще 3 коэффициента.

Число наружных стен:

• нет наружных стен, потери тепла отсутствуют – коэффициент 1,0;
• одна наружная стена – 1,1;
• две – 1,2;
• три – 1,3.

Коэффициент теплоизоляции:

• нормальная теплоизоляция (стена толщиной в 2 кирпича или слой утеплителя) – 1,0;
• высокая степень теплоизоляции – 0,8;
• низкая – 1,27.

Учет типа вышерасположенного помещения:

• отапливаемая квартира – 0,8;
• отапливаемый чердак – 0,9;
• холодный чердак – 1,0.

Высота потолков

Если вы пользовались способом расчета по площади для комнаты с нестандартной высотой стен, то для уточнения результата придется ее учесть. Коэффициент можно узнать следующим образом: имеющуюся высоту потолка разделить на стандартную высоту, которая равна 2,7 метра. Таким образом мы получим следующие цифры:

• 2,5 метра – коэффициент 0,9;
• 3,0 метра – 1,1;
• 3,5 метра – 1,3;
• 4,0 метра – 1,5;
• 4,5 метра – 1,7.

Климатические условия

Последний коэффициент учитывает температуру воздуха на улице в зимнее время. Отталкиваться будем от средней температуры в наиболее холодную неделю года.

• -10 °C – 0,7;
• -15 °C – 0,9;
• -20 °C – 1,1;
• -25 °C – 1,3;
• -35 °C – 1,5.

Расчет количества секций радиаторов

После того как нам стала известна мощность, требуемая для обогрева помещения, мы можем произвести расчет батарей отопления.

Для того чтобы рассчитать количество секций радиатора, нужно поделить рассчитанную общую мощность на мощность одной секции прибора. Для проведения вычислений можно пользоваться среднестатистическими показателями для разных типов радиаторов со стандартным осевым расстоянием, равным 50 см:

• для чугунных батарей примерная мощность одной секции составляет 160 Вт;
• для биметаллических – 180 Вт;
• для алюминиевых – 200 Вт.

Справка: осевое расстояние радиатора – это высота между центрами отверстий, через которые подается и отводится теплоноситель.

Для примера определим требуемое число секций биметаллического радиатора для комнаты площадью 15 кв. м. Предположим, что вы считали мощность простейшим способом по площади помещения. Делим требуемые для ее обогрева 1500 Вт мощности на 180 Вт. Полученное число 8,3 округляем – необходимое число секций биметаллического радиатора равно 8.

Важно! Если вы решили выбрать батареи нестандартного размера, узнайте мощность одной секции из паспорта прибора.

Зависимость от температурного режима системы отопления

Мощность радиаторов указывается для системы с высокотемпературным тепловым режимом. Если система отопления вашего дома работает в среднетемпературном или низкотемпературном тепловом режиме, для подбора батарей с нужным количеством секций придется произвести дополнительные расчеты.

Для начала определим тепловой напор системы, который представляет собой разницу между средней температурой воздуха и батарей. За температуру приборов отопления берется среднее арифметическое от значений температуры подачи и отвода теплоносителя.

1. Высокотемпературный режим: 90/70/20 (температура подачи — 90 °C, обратки —70 °C, за среднюю температуру в помещении принимается значение 20 °C). Тепловой напор рассчитаем так: (90 + 70) / 2 – 20 = 60 °С;
2. Среднетемпературный: 75/65/20, тепловой напор – 50 °С.
3. Низкотемпературный: 55/45/20, тепловой напор – 30 °С.

Чтобы узнать, сколько секций батареи вам понадобится для систем с тепловым напором 50 и 30, нужно умножить общую мощность на паспортный напор радиатора, а затем разделить на имеющийся тепловой напор. Для комнаты 15 кв.м. потребуется 15 секций алюминиевых радиаторов, 17 – биметаллических и 19 – чугунных батарей.

Для отопительной системы с низкотемпературным режимом вам потребуется в 2 раза больше секций.

Расчет теплоносителя в системе отопления

Содержание:

1. Расчет объема теплоносителя – что нужно знать перед началом
2. Количество теплоносителя в системе отопления
3. Расход теплоносителя в системе отопления

По совокупности признаков бесспорным лидером среди теплоносителей является обыкновенная вода. Лучше всего использовать дистиллированную воду, хотя подойдет и кипячёная или химически обработанная – для осаждения растворённых в воде солей и кислорода.

Однако если существует вероятность того, что температура в помещении с системой отопления на некоторое время опустится ниже нуля, то вода в качестве теплоносителя не подойдёт. Если она замёрзнет, то при увеличении объёма велика вероятность необратимого повреждения системы отопления. В таких случаях используют теплоноситель на базе антифриза.

Расчет объема теплоносителя – что нужно знать перед началом

Что требуется от идеального переносчика тепла:

• Хорошая передача тепла
• Небольшая вязкость
• Низкая расширяемость при замерзании
• Небольшая текучесть
• Нетоксичность
• Дешевизна 

Количество теплоносителя в системе отопления

Теплоноситель нужен после монтажа новой отопительной системы, после её ремонта или реконструкции.

Перед заполнением отопительной системы требуется определить точное количество теплоносителя, для того чтобы заранее купить или подготовить необходимый объём. Нужно собрать информацию про паспортный объем всех отопительных приборов и трубопроводов (детальнее: “Расчет объема системы отопления, включая радиаторы”). Обычно такие данные содержатся на упаковке или в справочной литературе. Объём труб легко высчитывается по их длине и известному сечению.

Для наиболее распространённых элементов теплосетей объёмы теплоносителя таковы:

• Секция современного радиатора (алюминиевого, стального или биметаллического) – 0,45 литра
• Секция радиатора старого типа (чугунного, МС 140-500, ГОСТ 8690-94) – 1.45 литра
• Погонный метр трубы (15 миллиметров внутренний диаметр) – 0,177 литра
• Погонный метр трубы (32 миллиметров внутренний диаметр) – 0,8 литра

Расход теплоносителя в системе отопления можно примерно подсчитать и без суммирования. Можно просто исходить из мощности отопительной системы. Для расчёта используют соотношение, что отопительной системе для передачи одного килоВатта тепла понадобится 15 литров неплоносителя. Нетрудно подсчитать, что для отопительной системы мощностью 75 килоВатт понадобится 75х15=1125 литров теплоносителя. Ещё раз – этот метод приблизительный и не даёт точного объёма. Читайте также: “Как рассчитать систему отопления”.

Нам недостаточно подсчитать расход теплоносителя – формула для вычисления объёма расширительного бака также совершенно необходима.

Мало просто просуммировать объёмы составляющих теплосети (радиаторов, котла и трубопроводов). Дело в том, что в процессе нагревания исходной объём жидкости существенно изменяется, а следовательно возрастает давление. Для того, чтобы его скомпенсировать, применяют так называемые расширительные баки.

Их объём вычисляется с использованием следующих показателей и коэффициентов:

Е – так называемый коэффициент расширения жидкости (исчисляется в процентах). Для разных теплоносителей он разный. Для воды он составляет 4%, для антифриза на базе этиленгликоля – 4,4 %.

d – коэффициент эффективности расширительного бака
VS – расчетный расход теплоносителя (просуммированный объём всех составляющих системы теплоснабжения)
V – результат вычисления. Объём расширительного бака.

Формула для расчета – V = (VS x E)/d

Расчет теплоносителя в системе отопления выполнен – пора заливать!

Существуют два варианта заполнения системы, в зависимости от её конструкции:

• Заливка «самотёком» – в высшей точке системы в отверстие вставляется воронка, через которую постепенно заливается теплоноситель. Нужно не забыть в нижней точке системы открыть кран и подставить какую-то ёмкость.
• Принудительная закачка с помощью насоса. Подойдет практически любой электрический насос малой мощности. В процессе заполнения следует контролировать показания манометра, дабы не переборщить с давлением. Очень желательно не забыть открыть воздушные клапаны на батареях.

Расход теплоносителя в системе отопления

Расход в системе теплоносителя подразумевает массовое количество теплоносителя (кг/с), предназначаемое для подачи нужного количества тепла в обогреваемое помещение. Расчет теплоносителя в отопительной системе определяется как частное от деления расчетной тепловой потребности (Вт) помещения (помещений) на теплоотдачу 1 кг теплоносителя для обогрева (Дж/кг). Читайте также: “Как сделать расчет расхода теплоносителя для системы отопления – теория и практика”.

Некоторые советы по наполнению системы отопления теплоносителем на видео:

Расход теплоносителя в системе в продолжение отопительного сезона в вертикальных системах центрального отопления изменяется, поскольку они регулируются (особенно это касается гравитационной циркуляции теплоносителя – детальнее: “Расчет гравитационной системы отопления частного дома – схема”). На практике в расчетах обычно расход теплоносителя измеряют в кг/ч.

Расчет и подбор теплообменников

Проблема 1

Выходящий из реактора поток горячего продукта необходимо охладить от начальной температуры t _{1 000} = 95 ° C до конечной температуры t ₁ = 50 ° C; для этого он направляется в холодильник, куда подается вода с начальной температурой t _{2 н} = 20 ° C. Пожалуйста, рассчитайте ∆t _ср для условий прямого и противотока в холодильнике.

Решение: 1) Поскольку конечная температура охлаждающей воды t ₂ для прямого протока теплоносителя не может превышать значение конечной температуры горячего теплоносителя (t _{1 к} = 50 ° C), поэтому предположим, что t _{2 к} = 40 ° C.

Рассчитаем средние температуры на входе и выходе холодильника:

∆t _{н ср} = 95 – 20 = 75;

∆t _{к ср} = 50 – 40 = 10

∆t _ср = 75 – 10 / л (75/10) = 32. 3 ° С

2) Для условий противотока, предположим, что конечная температура воды такая же, как и для прямого потока теплоносителя, т.е. t _{2 к} = 40 ° C.

∆t _{н ср} = 95 – 40 = 55;

∆t _{к ср} = 50 – 20 = 30

∆t _ср = 55 – 30 / л (55/30) = 41,3 ° C

Проблема 2

Используя условия задачи 1, определите требуемую поверхность теплообмена (F) и расход охлаждающей воды (G).Расход горячего продукта G = 15000 кг / час и его теплоемкость C = 3430 Дж / кг · град (0,8 ккал · кг · град). Параметры охлаждающей воды следующие: теплоемкость c = 4080 Дж / кг · град (1 ккал · кг · град), коэффициент теплопередачи k = 290 Вт / м ² · град (250 ккал / м ² * град. ).

Решение: Используя уравнение теплового баланса, получим выражение для определения теплового потока при нагревании холодного теплоносителя:

Q = Q _гт = Q _хт

Откуда: Q = Q _гт = GC (t _{1 н} – t _{1 к} ) = (15000/3600) · 3430 · (95-50) = 643125 Вт

Полагая t _{2 к} = 40 ° C, найдем расход холодного теплоносителя:

G = Q / c (t _{2 к} – t ₂ ) = 643125/4080 (40-20) = 7. 9 кг / с = 28 500 кг / ч

Требуемая поверхность теплообмена

В случае прямого потока:

F = Q / k · ∆t _ср = 643125/290 · 32,3 = 69 м ²

В случае противотока:

F = Q / k · ∆t _ср = 643125/290 · 41,3 = 54 м ²

Проблема 3

На заводе газ транспортируется по стальному трубопроводу с наружным диаметром d ₂ = 1500 мм, толщиной стенки δ ₂ = 15 мм, теплопроводностью λ ₂ = 55 Вт / м · град.Изнутри трубопровод облицован шамотным кирпичом, толщина которого δ ₁ = 85 мм, теплопроводность λ ₁ = 0,91 Вт / м · град. Коэффициент теплопередачи от газа к стене α ₁ = 12,7 Вт / м ² · град; от внешней поверхности стены до воздуха α ₂ = 17,3 Вт / м ² · град. Найдите коэффициент теплопередачи от газа к воздуху.

Решение: 1) Определим внутренний диаметр трубопровода:

d ₁ = d ₂ – 2 · (δ ₂ + δ ₁ ) = 1500 – 2 (15 + 85) = 1300 мм = 1. 3 м

Средний диаметр футеровки:

d _{1 ср} = 1300 + 85 = 1385 мм = 1,385 м

Средний диаметр стенки трубопровода:

d _{2 ср} = 1500-15 = 1485 мм = 1,485 м

Рассчитаем коэффициент теплопередачи по формуле:

k = [(1 / α ₁ ) · (1 / d ₁ ) + (δ ₁ / λ ₁ ) · (1 / d _{1 ср} ) + (δ ₂ / λ ₂ ) · (1 / d _{2 ср} ) + (1 / α ₂ )] ^-1 = [(1/12.7) · (1 / 1,3) + (0,085 / 0,91) · (1 / 1,385) + (0,015 / 55) · (1 / 1,485) + (1 / 17,3)] ^-1 = 5,4 Вт / м ² · град

Проблема 4

Однопроходный кожухотрубный теплообменник нагревает метанол с водой от начальной температуры 20 до 45 ° C. Водяной поток охлаждается от 100 до 45 ° C. Пучок теплообменника состоит из 111 трубок, диаметр одной трубки 25х2,5 мм. Скорость потока метанола по трубкам составляет 0,8 м / с (Вт). Коэффициент теплопередачи 400 Вт / м ² · град.Пожалуйста, определите общую длину пучка труб.

Решение:

Определим среднюю разность температур теплоносителя как среднее логарифмическое значение.

∆t _{н ср} = 95 – 45 = 50;

∆t _{к ср} = 45-20 = 25

∆t _ср = 50 + 25/2 = 37,5 ° C

Затем давайте определим среднюю температуру теплоносителя, протекающего через межтрубное пространство.

∆t _ср = 45 + 20/2 = 32.5 ° С

Определим массовый расход метанола.

G _сп = n · 0,785 · d _вн ² · w _сп · ρ _сп = 111 · 0,785 · 0,02 ² · 0,8 · = 21,8

ρ _сп = 785 кг / м ³ – плотность метанола при 32,5 ° С, значение взято из справочной литературы.

Затем определим тепловой поток.

Q = G _сп с _сп (т _{к сп} – т _{н сп} ) = 21. 8 · 2520 (45-20) = 1,373 · 10 ⁶ Вт

c _сп = 2520 кг / м ³ – теплоемкость метанола при 32,5 ° С, значение взято из справочной литературы.

Определим требуемую поверхность теплообмена.

F = Q / K∆t _ср = 1,373 · 10 ⁶ / (400 · 37,5) = 91,7 м ³

Рассчитаем общую длину пучка труб по среднему диаметру труб.

L = F / nπd _ср = 91.7/111 · 3,14 · 0,0225 = 11,7 м.

В соответствии с рекомендациями, общая длина пучка труб должна быть разделена на несколько участков предлагаемого типоразмера с обеспечением необходимого запаса поверхности теплообмена.

Проблема 5

Пластинчатый теплообменник используется для нагрева потока 10% раствора NaOH с 40 ° C до 75 ° C. Расход гидроксида натрия 19000 кг / ч. В качестве теплоносителя используется конденсат водяного пара с расходом 16000 кг / ч и начальной температурой 95 ° C.Примем коэффициент теплопередачи 1400 Вт / м ² · град. Рассчитайте основные параметры пластинчатого теплообменника.

Решение: Найдем количество переданного тепла.

Q = G _р с _р (t _{к р} – t _{н р} ) = 19000/3600 · 3860 (75-40) = 713 028 W

Из уравнения теплового баланса определим конечную температуру конденсата.

т _{к х} = (Q · 3600 / G _к с _к ) – 95 = (713028 · 3600) / (16000 · 4190) – 95 = 56.7 ° С

с _{р , к} – теплоемкость раствора и конденсата, значения указаны в справочных материалах.

Определим средние температуры теплоносителя.

∆t _{н ср} = 95 – 75 = 20;

∆t _{к ср} = 56,7 – 40 = 16,7

∆t _ср = 20 + 16,7 / 2 = 18,4 ° C

Определим сечение каналов; для расчета примем массовую скорость конденсата Wk = 1500 кг / м ² · сек.

S = G / W = 16000/3600 · 1500 = 0,003 м ²

Полагая ширину канала b = 6 мм, найдем ширину спирали.

B = S / b = 0,003 / 0,006 = 0,5 м

Исходя из рекомендаций, примем ширину спирали по ближайшему большему табличному значению B = 0,58 м.

Уточним сечение канала

S = B · b = 0,58 · 0,006 = 0,0035 м ²

и массовая скорость потоков

W _р = G _р / S = 19000/3600 · 0.0035 = 1508 кг / м ³ · сек

W _к = G _к / S = 16000/3600 · 0,0035 = 1270 кг / м ³ · сек

Поверхность теплообмена спирального теплообменника определяется следующим образом.

F = Q / K∆t _ср = 713028 / (1400 · 18,4) = 27,7 м ²

Определим рабочую длину спирали

L = F / 2B = 27,7 / (2 · 0,58) = 23,8 м

Далее определим шаг спирали, задав толщину листа δ = 5 мм.

t = b + δ = 6 + 5 = 11 мм

o Рассчитать количество витков каждой спирали, исходный диаметр спирали следует принять, исходя из рекомендаций, как d = 200 мм.

N = (√ (2L / πt) + x ² ) – x = (√ (2 · 23,8 / 3,14 · 0,011) +8,6 ² ) – 8,6 = 29,5

где х = 0,5 (d / t – 1) = 0,5 (200/11 – 1) = 8,6

Требуемый диаметр спирали определяется следующим образом.

D = d + 2Nt + δ = 200 + 2 · 29,5 · 11 + 5 = 860 мм.

Проблема 6

Определите гидравлическое сопротивление теплоносителя, создаваемого в четырехходовом пластинчатом теплообменнике с длиной канала 0,9 м и эквивалентным диаметром 7,5 × 10 ^-3 , когда бутиловый спирт охлаждается водой. Свойства бутилового спирта следующие: расход G = 2,5 кг / с, скорость W = 0,240 м / с и плотность ρ = 776 кг / м ³ (критерий Рейнольдса Re = 1573> 50). Свойства охлаждающей воды следующие: расход G = 5 кг / с, скорость W = 0.175 м / с и плотностью ρ = 995 кг / м ³ (критерий Рейнольдса Re = 3101> 50).

Решение: Определим коэффициент местного гидравлического сопротивления.

ζ _бс = 15 / Re ^0,25 = 15/1573 ^0,25 = 2,38

ζ _в = 15 / Re ^0,25 = 15/3101 ^0,25 = 2,01

Уточним скорость движения спирта и воды в арматуре (принимая d _шт = 0,3м)

W _шт = G _бс / ρ _бс 0. 785d _шт ² = 2,5 / 776 · 0,785 · 0,3 ² = 0,05 м / с меньше 2 м / с, поэтому его можно не учитывать.

W _шт = G _в / ρ _в 0,785d _шт ² = 5/995 · 0,785 · 0,3 ² = 0,07 м / с меньше 2 м / с, поэтому может игнорировать.

Определим гидравлическое сопротивление бутилового спирта и охлаждающей воды.

∆Р _бс = хζ · (л / сут) · (ρ _бс w ² /2) = (4 · 2.38 · 0,9 / 0,0075) · (776 · 0,240 ² /2) = 25532 Па

∆Р _в = хζ · (л / сут) · (ρ _в w ² /2) = (4 · 2,01 · 0,9 / 0,0075) · (995 · 0,175 ² /2) = 14699 Па.

Удельная теплоемкость  Введение – Температура и теплоемкость  Эксперимент по удельной теплоемкости  Расчет тепла для воды  Расчет удельной теплоемкости образца.

Презентация на тему: «Удельная теплоемкость  Введение – Температура и тепло Эксперимент по удельной теплоемкости  Расчет тепла для воды  Расчет удельной теплоемкости образца. »- стенограмма презентации:

1 Удельная теплоемкость  Введение – Температура и теплоемкость  Эксперимент по удельной теплоемкости  Расчет тепла для воды  Расчет удельной теплоемкости образца

2 Введение – Температура и тепло Измерение средней кинетической энергии частиц вещества (o C) Температура – Тепло – Передача энергии от частиц одного вещества к частицам другого вещества  Вопрос № 1: Каким образом частицы скорость связана с его температурой? Нажмите стрелку, чтобы играть!  Задача №1: ИГРА !! – Контролируя температуру и ворота, студенты будут захватывать все атомы газа только в одной камере.

3 Эксперимент с удельным нагревом  Указания: – Залейте 50 мл прохладной водопроводной воды в калориметр. Запишите температуру. – Запишите температуру образца с горячей плиты. – Вставьте образец в калориметр. – После достижения равновесия запишите конечную температуру воды. Принадлежности: 1. Калориметр (чашка и крышка) 2. Термометр 3,50 мл прохладной водопроводной воды 4.2 Образцы нагретого металла

4 Расчет тепла для воды  Используйте электронную таблицу «теплового калькулятора» для расчета тепла, добавляемого к воде  Вводимые пользователем данные: – Масса образца – Удельная теплоемкость вещества (список веществ прилагается к таблице) – Значения температуры  Выходные данные программы : – Тепло добавлено к воде

5 Расчет удельной теплоемкости образца  С помощью «калькулятора тепла» найдите удельную теплоемкость образца. Перейдите в группу новостей SED 555, чтобы ввести данные для усреднения класса.  Введите эту удельную теплоемкость в заголовок группы новостей – Результаты класса – Удельная теплоемкость.

Как рассчитать скрытую теплоту, необходимую для фазового изменения

2. Образование
3. Наука
4. Физика
5. Как рассчитать скрытую теплоту, необходимую для фазового изменения

Стивен Хольцнер

, l atent heat – это количество тепла на килограмм, которое вы должны добавить или убрать, чтобы объект изменил свое состояние; Другими словами, скрытая теплота – это теплота, необходимая для того, чтобы произошел фазовый переход.Его единицами измерения являются джоули на килограмм (Дж / кг) в системе MKS (метр-килограмм-секунда).

Физики различают три типа скрытой теплоты, соответствующие фазовым переходам между твердым, жидким и газообразным телом:

• Скрытая теплота плавления, L _f . Это количество тепла на килограмм, необходимое для перехода между твердой и жидкой фазами, например, когда вода превращается в лед или лед превращается в воду.

• Скрытая теплота испарения, L _v . Это количество тепла на килограмм, необходимое для перехода между жидкой и газовой фазами, например, когда вода кипит или когда пар конденсируется в воду.

• Скрытая теплота сублимации, л _с . Это количество тепла на килограмм, необходимое для перехода между твердой и газовой фазами, как при испарении сухого льда.

Вот формула теплопередачи при фазовых переходах, где

м – масса, а L – скрытая теплота:

Здесь L занимает место

и c (удельная теплоемкость) в формуле изменения температуры.

Предположим, вы находитесь в ресторане со стаканом 100,0 граммов воды комнатной температуры и 25 градусов Цельсия, но вы предпочитаете ледяную воду с температурой 0 градусов Цельсия.Сколько льда вам нужно? Вы можете найти ответ, используя формулы нагрева как для изменения температуры, так и для фазового перехода.

Вы достаете свой планшет, полагая, что тепло, поглощаемое тающим льдом, должно быть равно теплу, теряемому водой, которую вы хотите охладить. Вот количество тепла, теряемого охлаждаемой вами водой:

T – конечная температура, а T ₀ – начальная температура.

Подсчет цифр показывает, сколько тепла нужно терять воде:

Итак, сколько льда растопило бы такое количество тепла? То есть, сколько льда при 0 градусах Цельсия вам нужно добавить, чтобы охладить воду до 0 градусов Цельсия? Это будет следующая величина, где L _f – это скрытая теплота плавления льда:

Вы знаете, что это должно быть равно теплоте, теряемой водой, поэтому вы можете установить это равным и противоположным

.

Другими словами,

«Простите меня», – говорите вы официанту.«Пожалуйста, принесите мне ровно 31,0 грамма льда при температуре 0 градусов Цельсия».

Об авторе книги

Стивен Хольцнер, доктор философии, работал редактором журнала PC Magazine и работал на факультете Массачусетского технологического института и Корнельского университета. Он написал Physics II For Dummies , Physics Essentials for Dummies и Quantum Physics For Dummies .

Расчет теплоизоляции и теплопотерь воздуховодов

Перейти к основному содержанию Авторизоваться

• EN
• CZ
• RU

Форма поиска

Поиск

• Продукты
  • Единицы
    • AeroMaster Cirrus
    • AeroMaster XP
    • AeroMaster FP
    • Vento
    • ТОРТ
  • Воздушные завесы
    • DoorMaster C
    • DoorMaster D
    • DoorMaster P
  • Системы управления
    • VCS
    • Мобильное приложение
• заявка
  • Нормальная вентиляция
  • Бассейновые залы
  • Чистые помещения и здравоохранение
  • Сейсмические районы
• Рекомендации
• Служба поддержки
  • Программное обеспечение для проектирования AeroCAD
  • Форма гарантийного требования
• Сервисы
• О нас
  • Профиль Компании
  • Новости
  • Материалы для скачивания
• Контакты
  • Главное управление
  • Отдел продаж CZ / SK
  • Дилерский центр
  • Отдел обслуживания
  • отдел кадров
• Скачать

• диаграмма h-x
• Расчет свойств влажного воздуха
• Расчет площади вентиляционной установки
• Поперечное сечение воздуховодов
• Расчет теплоизоляции и теплопотерь воздуховодов
• Расчет удельной потери давления в воздуховоде
• Преобразователь единиц массового расхода воздуха
• Общий расчет местного сопротивления потери давления
• Расчет состояния воздуха при обогреве и мощность обогревателя

тел.