Расчет теплового баланса

Что такое тепловой баланс

Тепловой баланс — это разница между количеством тепла, поступающего в помещение или здание, и теплом, уходящим наружу. Положительный баланс требует отопления, отрицательный — охлаждения. Расчёт позволяет определить мощность котла, радиаторов, тёплого пола или кондиционера, избежать переплаты за избыточное оборудование и обеспечить комфортную температуру во все сезоны.

Зачем нужен расчет теплового баланса

• Выбор отопительного оборудования: точная мощность котла, количество секций радиаторов, производительность теплового насоса.
• Проектирование систем вентиляции и кондиционирования: определение нагрузки на охлаждение летом и рекуперацию зимой.
• Энергоэффективность: оптимизация толщины утеплителя, типа окон, герметизации — снижает расходы на отопление до 40%.
• Соответствие нормам: СП 50.13330.2012 требует теплотехнического расчёта для получения разрешения на строительство.
• Комфортный микроклимат: исключает холодные зоны, сквозняки, перегрев, поддерживает стабильную температуру.

Основные компоненты теплового баланса

Теплопотери (расход тепла):

• Через стены, крышу, пол — зависят от площади, материала, толщины, коэффициента теплопроводности λ (Вт/(м·°C)).
• Через окна и двери — самые слабые места; однокамерный стеклопакет пропускает в 2 раза больше тепла, чем двухкамерный.
• Вентиляция и инфильтрация — нагрев приточного холодного воздуха; для жилого дома ~30% общих потерь.

Теплопритоки (поступление тепла):

• От людей: ~100 Вт на человека в покое, ~150 Вт при активности.
• От бытовой техники и освещения: компьютер 200–300 Вт, холодильник 150 Вт, лампы накаливания 60–100 Вт.
• Солнечная радиация через окна: до 300 Вт/м² в ясный день (зависит от ориентации, затенения, стеклопакета).

Формула расчёта теплового баланса

Общее уравнение:

Qотопления = Qстены + Qокна + Qпол + Qпотолок + Qвентиляция − Qлюди − Qтехника − Q_солнце

Теплопотери через ограждающую конструкцию:

Q = (S × ΔT) / R

• S — площадь, м²
• ΔT — разница температур (внутри − снаружи), °C
• R — сопротивление теплопередаче, м²·°C/Вт (указано в паспорте стены/окна или рассчитывается: R = δ/λ + 1/αвнутр + 1/αнаруж)

Теплопотери вентиляции:

Q_вент = 0,28 × L × ρ × c × ΔT

• L — расход воздуха, м³/ч (норма 30 м³/ч на человека)
• ρ — плотность воздуха, ~1,2 кг/м³
• c — теплоёмкость воздуха, ~1 кДж/(кг·°C)
• 0,28 — коэффициент перевода единиц

Пошаговая методика расчёта

1. Определите размеры помещения: площадь стен, окон, пола, потолка (м²), высоту потолков (м).
2. Выберите расчётные температуры: внутри +20…+22 °C, снаружи — минимальная для вашего региона (Москва −28 °C, Сочи −5 °C, Якутск −50 °C).
3. Найдите сопротивление теплопередаче для каждой конструкции: стена из кирпича 0,5 м + утеплитель 0,1 м, окна ПВХ двухкамерные, пол по грунту и т.д.
4. Рассчитайте теплопотери по формуле Q = S × ΔT / R для каждого элемента.
5. Добавьте вентиляционные потери: умножьте объём помещения на кратность воздухообмена (1–2 раза/ч для жилых комнат).
6. Вычтите теплопритоки: количество людей × 100 Вт, суммарная мощность техники, инсоляция через окна (приблизительно 50 Вт/м² окна для зимы).
7. Итоговая мощность отопления — положительная разница; добавьте запас 10–15% на пусковые режимы и холодные дни.

Пример расчёта для комнаты

Исходные данные:

• Комната 4 × 5 м, высота 2,7 м, одно окно 1,5 × 1,5 м.
• Наружная стена 5 × 2,7 = 13,5 м² (минус окно 2,25 м² = 11,25 м² стены), R_стены = 3,5 м²·°C/Вт.
• Окно ПВХ двухкамерное, R_окна = 0,6 м²·°C/Вт.
• Температура внутри +22 °C, снаружи −28 °C, ΔT = 50 °C.
• Вентиляция: объём 4 × 5 × 2,7 = 54 м³, кратность 1, расход 54 м³/ч.
• Один человек, компьютер 250 Вт, освещение 100 Вт.

Расчёт:

• Q_стена = 11,25 × 50 / 3,5 ≈ 161 Вт
• Q_окно = 2,25 × 50 / 0,6 ≈ 188 Вт
• Q_вент = 0,28 × 54 × 1,2 × 1 × 50 ≈ 907 Вт
• Теплопритоки: 100 (человек) + 250 (компьютер) + 100 (свет) = 450 Вт
• Итого: 161 + 188 + 907 − 450 ≈ 806 Вт

С запасом 15% — ~930 Вт требуемой мощности отопления для комнаты.

Коэффициенты и константы

Окна:

• Однокамерный стеклопакет: R ≈ 0,4 м²·°C/Вт
• Двухкамерный: R ≈ 0,6–0,7 м²·°C/Вт
• Энергосберегающий (low-e): R ≈ 0,8–1,0 м²·°C/Вт

Учёт региональных особенностей

• Климатический коэффициент: умножьте базовую потребность (100 Вт/м²) на коэффициент зоны — для Сибири 1,3–1,5, для юга 0,7–0,9.
• Количество градусо-суток отопительного периода (ГСОП): по СП 50.13330 для Москвы ~4900 °C·сут, для Краснодара ~2400 °C·сут — влияет на годовой расход энергии.
• Ветровая нагрузка: для открытой местности (степь, побережье) добавьте 10% к теплопотерям из-за инфильтрации.

Типичные ошибки и как их избежать

• Игнорирование мостиков холода: балконные плиты, стыки панелей, металлические перемычки снижают R на 20–30%. Учитывайте их отдельно или применяйте поправочный коэффициент 1,1–1,2.
• Недооценка вентиляционных потерь: старые окна с щелями дают кратность 2–3 вместо 1 — удваивает нагрузку на отопление.
• Забывают про потолок и пол: неутеплённый чердак или подвал увеличивают потери на 15–25%.
• Завышенная мощность котла: запас >20% ведёт к тактованию (частым включениям/выключениям), снижению КПД и износу оборудования.

Дополнительные советы

• Используйте рекуператор: возвращает до 70% тепла из вытяжного воздуха, снижает затраты на вентиляцию в 3 раза.
• Оптимизируйте площадь окон: южные окна дают полезную инсоляцию, северные — только потери; соотношение 1:4 оптимально.
• Автоматика и зонирование: терморегуляторы в каждой комнате экономят 10–15% энергии, поддерживая +18 °C в спальне ночью, +22 °C в гостиной днём.
• Проверьте результат: после установки отопления замерьте фактическую температуру и расход газа/электричества — отклонение >15% требует пересчёта или утепления.

Применение в проектировании

Расчёт теплового баланса — обязательный этап проекта по СП 50.13330 и СП 60.13330. Его результаты используют:

• Теплотехники: для подбора котла, радиаторов, труб, насосов.
• Архитекторы: для обоснования толщины утепления, типа окон, объёма здания.
• Энергоаудиторы: для выдачи энергетического паспорта класса A–G.
• Владельцы недвижимости: для оценки эксплуатационных расходов, выбора системы отопления (газ, электричество, тепловой насос).

Заключение

Точный расчёт теплового баланса экономит десятки тысяч рублей на этапе проектирования и строительства, предотвращает дискомфорт, избыточные счета за отопление и преждевременный выход оборудования из строя. Используйте онлайн-калькулятор для быстрой оценки, а для ответственных объектов — привлекайте сертифицированного теплотехника с расчётом по актуальным СП.

Часто задаваемые вопросы

Смотрите также

Мы подобрали калькуляторы, которые помогут вам с разными задачами, связанными с текущей темой.