Отопление

М. А. Рутковский
А. С. Шибеко

ОТОПЛЕНИЕ

Допущено Министерством образования Республики Беларусь  
в качестве учебного пособия для учащихся учреждений образования, 
реализующих образовательные программы среднего специального  
образования по специальностям «Обслуживание и эксплуатация жилых домов»,  
«Санитарно-техническое оборудование зданий и сооружений», 
«Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна»

Минск
РИПО
2021

УДК 697(075.32)
ББК 38.762.1я723
Р90

А в т о р ы:
кандидат технических наук М. А. Рутковский,  А. С. Шибеко

Р е ц е н з е н т ы:
цикловая комиссия общепрофессиональных и специальных  
учебных дисциплин строительного профиля филиала 
«Индустриально-педагогический колледж» УО «Республиканский 
институт профессионального образования» (В. П. Сосновский);
доцент кафедры теплогазоснабжения и вентиляции  
УО «Полоцкий государственный университет» кандидат  
технических наук, доцент Н. В. Бакатович

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой ее 
части не может быть осуществлено без разрешения издательства.
Выпуск издания осуществлен при финансовой поддержке Министерства образования Республики Беларусь.

Р90
Рутковский, М. А.
Отопление : учеб. пособие / М. А. Рутковский, А. С. Шибеко. – 
Минск : РИПО, 2021. – 272 с. : ил.

ISBN 978-985-7253-61-6.

В учебном пособии рассмотрены общие сведения о системах отопления зданий, их устройстве и принципе действия. Приведены примеры 
конструирования, методы расчета и информация о способах регулирования современных систем центрального и местного отопления. Даны 
примеры определения теплотехнических показателей ограждающих конструкций, тепловой мощности гидравлических расчетов систем водяного 
отопления различных видов.
Предназначено для учащихся учреждений профессионально-технического и среднего специального образования по специальностям «Теплогазоснабжение, вентиляция и охра на воздушного бассейна», «Санитарнотехническое оборудование зданий и сооружений», «Обслуживание и эксплуатация жилых домов».

УДК 697(075.32)
ББК 38.762.1я723

ISBN 978-985-7253-61-6      
 © Рутковский М. А., Шибеко А. С., 2021
 
 
 
              © Оформление. Республиканский институт 
 
 
 
 
        профессионального образования, 2021

ПРЕДИСЛОВИЕ

Система отопления – одна из самых важных 
систем, необходимых для обеспечения требуемых 
параметров микроклимата в зданиях различного 
назначения. 
В учебном пособии содержатся сведения о тепло технических основах отопления, описывается 
применяемое современное оборудование, а также 
излагаются основные вопросы теории, конструирования, особенностей работы и расчетов различных 
систем отопления.
Последовательность изложения материала основана на постепенном понимании обучающимися 
теории, принципов работы, проведения расчетов 
современных систем отопления. Контрольные вопросы предназначены для усвоения полученных 
знаний.
Решение практических задач, рассмотренных 
в пособии, позволит учащимся систематизировать 
знания о системах отопления, получить более полное представление о теоретических положениях, 
а также взаимосвязях отдельных элементов систем.

1. РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

1.1. ПАРАМЕТРЫ МИКРОКЛИМАТА ПОМЕЩЕНИЯ

Под микроклиматом помещений понимается совокупность 
параметров внутренней среды, которые могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на человека. Микроклимат помещений характеризуется следующими параметрами:
 
• температурой внутреннего воздуха в рабочей или обслуживаемой зоне помещения tв, °С;
 
• относительной влажностью воздуха ϕв, %;
 
• радиационной температурой помещения tR, °С;
 
• результирующей температурой помещения tпом, °С;
 
• скоростью движения воздуха в помещении vв, м/с.
Выделяют оптимальные и допустимые параметры микроклима та. Под оптимальными понимают такое сочетание параметров, которые при длительном и систематическом воздействии на 
человека обеспечивают нормальное тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции 
и ощущение комфорта не менее чем у 80 % людей, находящихся 
в помещении. Допустимые параметры микроклимата – сочетание 
значений показателей микроклимата, которые при длительном 
и систематическом воздействии на человека могут вызвать общее 
и локальное ощущение дискомфорта, ухудшение самочувствия 
и понижение работоспособности при усиленном напряжении 
механизмов терморегуляции, но не вызывают повреждений или 
ухудшения состояния здоровья. Допустимые параметры обеспечиваются системами отопления и вентиляции, оптимальные – 
системами кондиционирования воздуха. 
Температура в общем случае количественно выражает интуитивное понятие о степени нагретости объектов. Существуют раз

1.1. Параметры микроклимата помещения

личные шкалы температур. В технике и в быту используют шкалу, 
которую разработал Андерс Цельсий, в физике – Уильям Томсон, 
лорд Кельвин. В дальнейшем температура, приведенная по шкале 
Цельсия, будет обозначаться строчной буквой t (°С), а абсолютная 
температура (по шкале Кельвина) – прописной Т (К).
Температура воздуха оказывает большое влияние на организм 
человека. При постоянных прочих параметрах микроклимата повышенная температура вызывает перегрев организма, большую 
утомляемость и потоотделение, тепловой удар. При увеличении 
температуры от 22 до 26 °С работоспособность человека снижается на 16 %, а при дальнейшем увеличении до 30 °С снижение составляет 40–50 %. Низкая температура вызывает локальное или 
общее охлаждение организма и может привести к простудным 
и прочим заболеваниям. 
В помещениях зданий температура нормируется в обслуживаемой или рабочей зоне. Обслуживаемая зона (зона обитания), 
согласно ГОСТ 30494–2011, это пространство в помещении, ограниченное плоскостями, параллельными полу и стенам, которые 
проходят:
 
• по вертикали – на расстоянии 0,5 м от внутренней поверхности наружных и внутренних стен, окон, отопительных приборов;
 
• по горизонтали – для стоящих или двигающихся людей – 
на высоте 0,1 и 2,0 м над уровнем пола; для сидящих – на высоте 
1,5 м от уровня пола; в обоих случаях верхняя граница должна 
быть не ближе 1,0 м от потолка при потолочном отоплении. 
Рабочая зона – пространство, ограниченное по высоте 2,0 м 
над уровнем пола или площадки, на которых находятся места 
постоянного или непостоянного (временного) пребывания работающих (ТКП 45-4.02-73–2007).
Относительная влажность воздуха ϕв (%) показывает степень 
насыщения влажного воздуха водяными парами. Для определения 
относительной влажности воздуха можно использовать формулу 

â
â
â
100 %,
e
E
ϕ =
⋅

где eв – парциальное давление (т. е. давление отдельного компонента воздушной смеси) водяного пара, Па; Ев – максимальное 
парциальное давление (давление насыщения) водяного пара, Па.

1. Расчетные параметры

Другими словами, относительная влажность показывает отношение массы содержащегося в воздухе водяного пара к максимальному его количеству, которое может содержаться при данной 
температуре и барометрическом давлении.
Значение ϕв изменяется от 0 % (сухой воздух) до 100 % (влажный насыщенный воздух). 
При низкой относительной влажности происходит высыхание 
слизистых оболочек и обезвоживание организма. При повышенной 
влажности происходит увеличение температуры тела из-за ухудшения теплоотдачи организма, учащаются пульс и частота дыхания, 
обильно выделяется пот. При наличии низкой температуры и высокой влажности возможно переохлаждение организма. Оптимальной 
считается относительная влажность 30–45 %, допустимой – до 60 %.
Радиационная температура помещения tR (°С) является осредненной по площади температурой внутренних поверхностей 
ограждений и отопительных приборов:

âí.ï 
1

1

,

n

i
i
i
R
n

i
i

t
F

t
F

=

=

= ∑

∑

где tвн.пi – температура внутренней поверхности i-го ограждения 
или отопительного прибора, °С; Fi – площадь поверхности соответствующего ограждения или прибора, м2.
Для помещений без источников интенсивного лучистого излучения температуры внутреннего воздуха и радиационная мало 
отличаются друг от друга.
Интенсивное лучистое излучение вызывает гипертермию, 
обильное потоотделение, нарушает работу сердца и дыхательной 
системы. При радиационном охлаждении происходит понижение 
температуры глубоких тканей, которое сопровождается более 
длительным восстановительным периодом и более существенными функциональными сбоями в организме.
Результирующая температура помещения tпом (°С) учитывает 
влияние температуры внутреннего воздуха tвн и радиационной tR:

(
)
ïîì
âí
1
,
R
t
at
a t
=
+
−
 
где а – коэффициент, зависящий от подвижности воздуха в помещении; при wокр ≤ 0,2 м/с а = 0,5; при 0,2 м/с < wокр ≤ 0,6 м/с 
а = 0,6; 0,6 м/с < wокр ≤ 1,0 м/с а = 0,7.

1.1. Параметры микроклимата помещения

Температура помещения показывает такую одинаковую температуру воздуха и поверхностей, при которой теплоотдача человеком будет такая же, как и при заданных неравных температурах 
воздуха и поверхностей.
Скорость движения воздуха в помещении vв (м/с), называемая 
иногда подвижностью, является средней по объему обслуживаемой 
(рабочей) зоны помещения. Ощущение человеком движения воздуха начинается со скорости 0,1 м/с. Малая подвижность при высоких температурах воздуха приводит к перегреву организма, высокая 
при низких температурах, особенно сквозняки, – к простудным заболеваниям, обострению хронических инфекций и пр. В холодный 
период года допустимая скорость движения воздуха не должна превышать 0,2 м/с в состоянии покоя и при выполнении легких работ.
Кроме того, на микроклимат в помещении оказывают влияние следующие факторы:
 
• химический состав воздуха;
 
• наличие биологических и химических загрязнителей, пыли;
 
• наличие источников излучения;
 
• освещенность;
 
• уровень шума;
 
• атмосферное давление;
 
• содержание отрицательных и положительных ионов.
Выбор расчетных параметров внутренного воздуха осуществляется по нормативным документам. Для жилых, общественных 
и административных зданий требования к воздуху обслуживаемой 
зоны приведены в ГОСТ 30494–2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях». Для общественных зданий существует классификация помещений по категориям:
 • к помещениям 1-й категории относятся те, в которых люди 
в положении лежа или сидя находятся в состоянии покоя и отдыха;
 • в помещениях 2-й категории люди заняты умственным трудом, учебой;
 
• помещения 3-й категории – это помещения с массовым 
пребыванием людей; среди них выделяют три подкатегории: 
3а (люди пребывают преимущественно в положении сидя без уличной одежды), 3б (люди в основном находятся в положении сидя 
в уличной одежде) и 3в (люди преимущественно пребывают в положении стоя без уличной одежды);
 
• помещения 4-й категории служат для занятий подвижными видами спорта;

1. Расчетные параметры

 • в помещениях 5-й категории люди находятся в полураздетом 
виде (раздевалки, процедурные кабинеты, кабинеты врачей и пр.);
 
• помещения 6-й категории предназначены для временного 
пребывания людей (вестибюли, гардеробные, коридоры, лестницы, санузлы, курительные, кладовые).
Требования к воздуху в рабочей зоне производственных помещений приведены в ГОСТ 12.1.005–88 «Система стандартов 
безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования 
к воздуху рабочей зоны», где в зависимости от категории работ 
даны величины оптимальных и допустимых параметров (температуры, относительной влажности и подвижности воздуха). Кроме 
того, в данном стандарте содержатся сведения о предельно допустимых концентрациях вредных веществ в воздухе рабочей зоны.
Деление по категориям работ производится в зависимости от 
энергозатрат организма. Выделяют легкие, средней тяжести и тяжелые физические работы. Легкими (категория I) являются те, 
в которых расход энергии человека составляет до 174 Вт. В свою 
очередь выделяют работы категории Iа (энергозатраты человека 
составляют до 139 Вт), производимые сидя и не вызывающие сильного физического напряжения (часовые заводы, предприятия точного приборостроения, управленческие организации и т. п.), и категории Iб (энергозатраты 140–174 Вт), выполняемые стоя, сидя или 
связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим 
напряжением (полиграфическое производство, предприятия связи, контролеры, мастера и пр.). При работах средней тяжести (категория II) энергозатраты человека составляют 175–290 Вт. Здесь 
также внутри категории выделяют две подкатегории:
 
• работы категории IIа с затратами энергии 175–232 Вт связаны с постоянной ходьбой и перемещением грузов до 1 кг в положении стоя или сидя (некоторые механосборочные цехи, ткацкое производство);
 
• работы категории IIб (энергозатраты 233–290 Вт) связаны 
с ходьбой, переносом или перемещением грузов массой до 10 кг 
и требующие умеренного физического напряжения (сварочные, 
некоторые механосборочные цехи и т. п.).
Тяжелые работы (категория III, затраты энергии составляют 
более 290 Вт) связаны с постоянным перемещением, переносом 
грузов более 10 кг и требуют значительных физических усилий 
(кузнечные цехи с ручной ковкой и т. п.).

1.2. Условия комфортности

1.2. УСЛОВИЯ КОМФОРТНОСТИ

В.Н. Богословский для определения сочетания параметров, 
при которых в помещении будет комфортная температурная обстановка, предложил два условия комфортности.
Первое условие комфортности заключается в том, что человек, находящийся в середине помещения, при определенном 
сочетании температур будет отдавать всю явную теплоту, не испытывая перегрева или переохлаждения. Для холодного периода, 
когда среднесуточная температура наружного воздуха не превышает 8 °С, связь между параметрами следующая:

ïîì
âí
1,57
0,57
1,5,
Rt
t
t
=
−
±
 

где tR – радиационная температура помещения, °С; tпом – результирующая температура помещения, °С; tвн – температура внутреннего воздуха в рабочей или обслуживаемой зоне помещения, °С.
Температура помещения принимается: 21 °С – при легкой 
работе, 18,5 °С – для работы средней тяжести и 16 °С – при тяжелой работе.
Для теплого периода (среднесуточная температура наружного 
воздуха свыше 8 °С)

ïîì
âí
1,5
0,5
1,5.
Rt
t
t
=
−
±

Здесь tпом при легкой работе принимается: 26 °С, для работы 
средней тяжести – 24 °С и при тяжелой работе – 22 °С.
Второе условие комфортности ограничивает интенсивность 
теплообмена при нахождении человека около нагретых и охлажденных поверхностей. Положение человека при расчетах допустимой 
температуры на поверхности панели 
äîï
ïàí
t
 принимается или под центром панели (при ее расположении в потолке), или на расстоянии 
1 м от нее (при расположении в стенах).
Для нагретой поверхности панели максимально допустимая 
температура должна составлять 

äîï
ïàí
÷–ï

8,7
19,2
,
t
≤
+ ϕ
 

где ϕч–п – коэффициент облученности системы «человек–панель».
Для охлаждающих панелей минимально допустимая температура должна быть

äîï
ïàí
÷–ï

5
23
.
t
≥
− ϕ
 

1. Расчетные параметры

Коэффициент облученности примерно может быть определен как

÷–ï

ïàí
1
0,8
,
x

F

ϕ
=
−

где х – расстояние от человека до панели, м; Fпан – площадь панели, м2.

Общепризнанными в мире разработками, посвященными тепловому комфорту, являются разработки проф. Повла Оле Фангера. 
Для оценки степени комфортности он ввел величину PMV (Predicted Mean Vote – ожидаемая средняя оценка) – индекс комфортности по Фангеру, который рассчитывают следующим образом:

(
)

ìåò
0,036
÷åë
PMV
0,303
0,028
,
q
e
q

−
=
+
∆
 

где qмет – удельная (на единицу площади поверхности человека) 
выделяемая метаболическая теплота, также называемая удельной 
теплопродукцией организма, Вт/м2; Δqчел – разница между фактическими теплопотерями человека, определяемыми уровнем физической нагрузки, и теплопотерями в окружающую среду с заданными параметрами микроклимата при условии отсутствия 
напряжения терморегуляционных функций организма, Вт/м2.
Удельная теплопродукция человека qмет (Вт/м2) по Фангеру 
составляет (для среднестатистического человека ростом 173 см, 
массой 70 кг и площадью поверхности тела 1,8 м2): во сне – 48,5; 
в положении сидя – 58; при писании – 70; в положении стоя – 
81,5; при обычной работе в лаборатории или на кухне – 93–116; 
при медленной ходьбе со скоростью 3 км/ч – 116; при нормальной ходьбе со скоростью 5 км/ч – 151; при плотничных и каменных работах – 175; при беге со скоростью 10 км/ч – 465. При 
условном делении работ по степени тяжести теплопродукция составляет: для легкой – до 100; средней тяжести – 100–160 и тяжелой – более 160 Вт/м2. 
Величина Δqчел зависит от вида выполняемой работы, вида 
одежды, параметров микроклимата (tв, tR, ϕΔв, wв).
Результат расчета PMV оценивается по семибалльной шкале: 
0 – нейтрально, +1 – немного тепло, +2 – тепло, +3 – жарко, 
минус 1 – немного прохладно, минус 2 – прохладно, минус 3 – 
холодно.
Для оценки неудовлетворенности людей микроклиматом помещения вводится ожидаемый процент неудовлетворенных мик