Теплотехнический расчет отопления деревянного дома

11/09/2019
автор Администратор
Теплотехнический расчет отопления деревянного дома

Теплотехнические расчет отопления центра отдыха в Алтайском крае

Еще один пример работы, которым нам хотелось бы поделиться – это проект отопления инфракрасными обогревателями одного из корпусов центра детского отдыха, туризма и краеведения «Алтай» в селе Нижнекаянча.

При организации системы отопления в таких местах – базы отдыха, санатории, загородные развлекательные центры – в последние годы все чаще отдают предпочтение именно электрическим системам отопления. Т.к. подобные объекты находятся за городом, то либо не имеют возможности подключения к центральной отопительной системе вовсе. Либо это стоит баснословных денег. Еще одним вариантом может быть установка автономной котельной. Но опять же, ее строительство, оборудование, монтаж и обслуживание, чаще всего обойдется значительно дороже, чем установка электрических обогревателей.

Объект расчета: двухэтажное здание с 16-ью жилыми комнатами.

Параметры Объекта:

  • Средняя температура зимой -20/24 °С;
  • Температурная зона согласно региону расположения: IV;
  • Требуемая температура для поддержания: в жилых помещениях – 24°C, в подсобных – 18°C;
  • Площадь жилых помещений: 204 м²;
  • Площадь подсобных помещений: 250 м²;
  • Стены и перегородки: дерево, утеплитель;
  • Потолок: дерево, наличие неотапливаемого чердака. Высота потолка 2,8 м.

Так же для расчетов были использованы данные о конструктивных и теплотехнических характеристиках помещения (тип и площадь остекления, характеристики наружных и внутренних стен, степень утепления, и т.д.) согласно техническому заданию заказчика и климатические характеристики региона согласно справочным данным.

На основании указанных данных был проведен теплотехнический расчет, выдержки из которого, а так же подбор и размещение обогревателей нами и представлены в данном обзоре.

Выбор тепловой нагрузки:

В здании 2 этажа. Первый и второй этаж идентичны по планировке, типу остекления, степени утепления помещения. Здание Центра новое, 2017 года постройки, каркасного типа. Утеплитель – минераловатный, 100 мм. 1 слой.  Согласно строительным нормам, при обогреве в зимний период необходимо затрачивать 100Вт мощности на 1 метр квадратный площади. Далее эта величина корректируется в зависимости от конструктивных и теплотехнических характеристик помещения, и климатической зоны.

Формула расчета с учетом особенностей помещений:

Wобогр.=Sпом.*100 Вт/м.кв.*Ко*Кпл*Ктеп*Ктем*Кстен*Ктип*Квыс.

Wобогр. – расчетная мощность инфракрасного обогревателя; Sпом. – площадь расчитываемого помещения; 100 Вт/м.кв. – норматив расчета отопления; Ко – тип остекления:

  • Старые окна – 1,27;
  • Двойной стеклопакет – 1,0;
  • Тройной стеклопакет – 0,85.

Кпл – отношение площади оконных проемов к полу помещения

  • 10% или отсутствует - 0,8;
  • 20% - 0,9;
  • 30% - 1,0;
  • 40% - 1,1;
  • 50% - 1,2;
  • Более 50% - 1,3.

Ктеп – степень теплоизоляции стен

  • Низкая или без утепления – 1,27;
  • Средняя – 1,0 (с применением хотя бы одного слоя теплоизоляции, толщиной не менее 50 мм);
  • Высокая степень теплоизоляции, выполненная с применением современных материалов – 0,85.

Ктем – средняя температура воздуха за окном в наиболее холодное время

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

Кстен – число наружных стен

  • Одна - 1,1;
  • Две - 1,2;
  • Три - 1,3;
  • Четыре - 1,4.

Ктип – тип и вид граничащих помещений

  • Чердак не отапливаемый – 1,0;
  • Теплое помещение (квартира, офис и т.п.) – 0,8;
  • Чердак отапливаемый – 0,9.

Квыс – высота потолков

  • До 2,5 м - 1,0;
  • От 2,5 м до 3 м – 1,05;
  • От 3 м до 3,5 м - 1,1;
  • От 3,5 м до 4 м – 1,15;
  • От 4,5 м и выше – 1,2.

Рассчитаем мощность обогревателей для жилых комнат:

Ко: вид остекления: пластиковые окна с двойным стеклопакетом, равен 1,0.

Кпл: в комнатах по 2 окна, с общей площадью остекления 2,1 м2. 8% от площади пола, равен 0,8.

Ктеп: теплоизоляция стен средняя, равен 1,0.

Ктем: согласно данным климатической зоны - 24°C, т.е. равен 1,3.

Кстен: каждое помещение имеет одну уличную стену, угловые комнаты – 2, но учитывая небольшую площадь помещений, разница в одну десятую доли не даст сильного колебания по мощности, поэтому расчет будет одинаковым для всех комнат. Кстен = 1,1.

Ктип: принимаем равным 1,0.

Квыс: высота потолков 2,8 м, значит Квыс=1,05.

W1обогр. = 25,5*100*1,0*0,8*1,0*1,3*1,1*1,0*1,05 = 3063 Вт, или 3,0 кВт.

Рассмотрим теперь нежилые и подсобные помещения (коридоры, бытовки, туалеты).
Начнем с туалетов и бытовок. Для таких маленьких помещений можно не проводить столь подробный расчет, а ориентироваться на площадь – у всех этих помещений площадь не более 3м.кв. Достаточно обогревателя на 0,3-0,5 кВт.

Общая площадь этих помещений составляет 12 м². Остальную площадь занимают коридоры – 238 м². Для них рассчитаем общую нагрузку по мощности, а потом при размещении обогревателей на плане будем подбирать количество и мощность моделей. Т.к. в нежилых помещения предполагается поддерживать температуру 18 °C, т.е. на 20% ниже, чем для жилых помещения, то и норматив расчета отопления возьмем не 100 Вт, а 80 Вт на 1 м².

Кпл: в коридорах либо нет окон, либо их площадь менее 10%,  равен 0,8.

Ктеп: теплоизоляция стен средняя, равен 1,0.

Ктем: согласно данным климатической зоны - 24°C, т.е. равен 1,3.

Кстен: 1,1.

Ктип: все коридоры прилегают к отапливаемым жилым комнатам, но имеется либо неотапливаемый чердак на втором этаже, либо холодный фундамент на 1ом этаже, то примем данный коэффициент равным 1,0. 

Квыс: высота потолков 2,8 м, значит Квыс=1,05.

W2обогр. = 238*80*0,8*1,0*1,3*1,1*1,0*1,05 = 22870 Вт, или 23,0 кВт.

Выбор вида и марки обогревателей и терморегуляторов

В жилых помещениях, при подборе модели ИК-обогревателя необходимо помнить о минимальной и максимальной высоте подвеса. Наибольшую долю на рынке занимают именно потолочные инфракрасные обогреватели, так как при монтаже на потолке, их излучение распространяется по всей площади помещения, и охват получается максимальным. При расположении на стене зона обогрева уменьшается минимум на 20%. 

Высота в здании не превышает 3,0 метра, следовательно и максимальная мощность одного потолочного обогревателя не может быть более 2000 Вт (т.к. его минимальная высота подвеса 2,7 м).

Для жилых комнат мы получили расчетную мощность 3,0 кВт. Логично установить 2 обогревателя мощностью по 1,5 кВт каждый. По согласования с заказчиком был выбран бренд Алмак 16 – так как имеют и самый эстетичный вид, и самую длительную гарантию, 5 лет.

Туалеты и бытовки: для помещений достаточно мощности 300 Вт, но такие модели есть только в исполнение для потолков армстронг и имеют габарит 60*60. Ради единообразия  стиля было решено установить модели Алмак 500 Вт. Излишнего расхода электроэнергии при этом не будет, т.к. обогреватели будут установлены через терморегулятор, и за счет разницы в мощности будут быстрее достигать заданной температуры и выключаться.

Разберем теперь выбор обогревателей в коридоры.

Центральную часть здания занимает трапецевидный холл, с лестницей на второй этаж. Общая площадь холла на каждом этаже составляет 63,9 м.кв., т.е. на каждый нужно завести 6,0 кВт. Удобнее всего взять 3 обогревателя Zilon IR-2.0EN2 мощностью 2,0 кВт каждый.

На боковые коридоры у нас остается по 2,75 кВт на каждый – т.к. коридоры длиной более 10 м. каждый, то целесообразнее ставить 3 обогревателя Алмак 11 мощность 1,0 кВт. От расчетной мощности это составит на 1,0 кВт больше – 24,0 кВт вместо 23,0 кВт. Но наличие терморегуляторов не допустит перерасхода электроэнергии. 

Для жилых комнат, бытовых помещений и боковых коридоров вполне подойдут механические терморегуляторы EBERLE 16а. Они рассчитаны на мощность 3,0 кВт, поэтому на них можно подключать несколько обогревателей одновременно. И даже можно устанавливать один термостат на два смежных помещения – как в подсобках 2 и 3.

В холлах суммарная мощность обогревателей составляет 6,0 кВт, поэтому там для управления устанавливаются терморегулятор повышенной мощности Terneo b 32 А.

Рекомендованное размещение обогревателей представлено на рисунке ниже.