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 образо-
вания 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 отопле-
ния зданий, их устройстве и принципе действия. Приведены примеры 
конструирования, методы расчета и информация о способах регулиро-
вания современных систем центрального и местного отопления. Даны 
примеры определения теплотехнических показателей ограждающих кон-
струкций, тепловой мощности гидравлических расчетов систем водяного 
отопления различных видов.
Предназначено для учащихся учреждений профессионально-техниче-
ского и среднего специального образования по специальностям «Тепло-
газоснабжение, вентиляция и охра на воздушного бассейна», «Санитарно-
техническое оборудование зданий и сооружений», «Обслуживание и экс-
плуатация 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 микро-
клима 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 интуи-
тивное 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 по-
вышенная температура вызывает перегрев организма, большую 
утомляемость и потоотделение, тепловой удар. При увеличении 
температуры от 22 до 26 °С работоспособность человека снижает-
ся на 16 %, а при дальнейшем увеличении до 30 °С снижение со-
ставляет 40–50 %. Низкая температура вызывает локальное или 
общее охлаждение организма и может привести к простудным 
и прочим заболеваниям. 
В помещениях зданий температура нормируется в обслужи-
ваемой или рабочей зоне. Обслуживаемая зона (зона обитания), 
согласно ГОСТ 30494–2011, это пространство в помещении, огра-
ниченное плоскостями, параллельными полу и стенам, которые 
проходят:
 
• по вертикали – на расстоянии 0,5 м от внутренней поверх-
ности наружных и внутренних стен, окон, отопительных при-
боров;
 
• 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 рабо-
тающих (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 компо-
нента 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 из-
лучения 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 существенны-
ми 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 по-
мещении; 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 тем-
пературу воздуха и поверхностей, при которой теплоотдача чело-
веком 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 возду-
ха начинается со скорости 0,1 м/с. Малая подвижность при высо-
ких температурах воздуха приводит к перегреву организма, высокая 
при низких температурах, особенно сквозняки, – к простудным за-
болеваниям, обострению хронических инфекций и пр. В холодный 
период года допустимая скорость движения воздуха не должна пре-
вышать 0,2 м/с в состоянии покоя и при выполнении легких работ.
Кроме того, на микроклимат в помещении оказывают влия-
ние 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 осуществ-
ляется по нормативным документам. Для жилых, общественных 
и административных зданий требования к воздуху обслуживаемой 
зоны приведены в ГОСТ 30494–2011 «Здания жилые и обществен-
ные. Параметры микроклимата в помещениях». Для обществен-
ных 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 тру-
дом, учебой;
 
• помещения 3-й категории – это помещения с массовым 
пребыванием людей; среди них выделяют три подкатегории: 
3а (люди пребывают преимущественно в положении сидя без улич-
ной одежды), 3б (люди в основном находятся в положении сидя 
в уличной одежде) и 3в (люди преимущественно пребывают в по-
ложении стоя без уличной одежды);
 
• помещения 4-й категории служат для занятий подвижны-
ми 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, лестни-
цы, санузлы, курительные, кладовые).
Требования к воздуху в рабочей зоне производственных по-
мещений 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 (темпе-
ратуры, относительной влажности и подвижности воздуха). Кроме 
того, в данном стандарте содержатся сведения о предельно допус-
тимых концентрациях вредных веществ в воздухе рабочей зоны.
Деление по категориям работ производится в зависимости от 
энергозатрат организма. Выделяют легкие, средней тяжести и тя-
желые 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 силь-
ного физического напряжения (часовые заводы, предприятия точ-
ного приборостроения, управленческие организации и т. п.), и ка-
тегории Iб (энергозатраты 140–174 Вт), выполняемые стоя, сидя или 
связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим 
напряжением (полиграфическое производство, предприятия свя-
зи, контролеры, мастера и пр.). При работах средней тяжести (ка-
тегория II) энергозатраты человека составляют 175–290 Вт. Здесь 
также внутри категории выделяют две подкатегории:
 
• работы категории IIа с затратами энергии 175–232 Вт свя-
заны с постоянной ходьбой и перемещением грузов до 1 кг в по-
ложении стоя или сидя (некоторые механосборочные цехи, ткац-
кое 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 об-
становка, предложил два условия комфортности.
Первое условие комфортности заключается в том, что че-
ловек, находящийся в середине помещения, при определенном 
сочетании температур будет отдавать всю явную теплоту, не ис-
пытывая перегрева или переохлаждения. Для холодного периода, 
когда среднесуточная температура наружного воздуха не превы-
шает 8 °С, связь между параметрами следующая:

ïîì
âí
1,57
0,57
1,5,
Rt
t
t
=
−
±
 

где tR – радиационная температура помещения, °С; tпом – резуль-
тирующая температура помещения, °С; tвн – температура внутрен-
него 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 тя-
желой 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 охлажден-
ных поверхностей. Положение человека при расчетах допустимой 
температуры на поверхности панели 
äîï
ïàí
t
 принимается или под цент-
ром 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 темпе-
ратура должна быть

äîï
ïàí
÷–ï

5
23
.
t
≥
− ϕ
 

1. Расчетные параметры

Коэффициент облученности примерно может быть опреде-
лен как

÷–ï

ïàí
1
0,8
,
x

F

ϕ
=
−

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

Общепризнанными в мире разработками, посвященными теп-
ловому комфорту, являются разработки проф. Повла Оле Фангера. 
Для оценки степени комфортности он ввел величину PMV (Pre-
dicted Mean Vote – ожидаемая средняя оценка) – индекс комфорт-
ности 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 факти-
ческими теплопотерями человека, определяемыми уровнем фи-
зической нагрузки, и теплопотерями в окружающую среду с за-
данными 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 нормаль-
ной ходьбе со скоростью 5 км/ч – 151; при плотничных и ка-
менных работах – 175; при беге со скоростью 10 км/ч – 465. При 
условном делении работ по степени тяжести теплопродукция со-
ставляет: для легкой – до 100; средней тяжести – 100–160 и тя-
желой – 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 по-
мещения вводится ожидаемый процент неудовлетворенных мик-