Расчет системы отопления жилого дома. Тепловой расчет системы отопления

Из всех известных на данный момент вариантов для обогрева собственного дома наиболее распространённым видом является индивидуальная система водяного отопления. Масляные радиаторы, камины, печи, тепловентиляторы и обогреватели инфракрасного излучения зачастую используют как вспомогательные приборы.

Система отопления частного дома состоит из отопительных приборов, трубопровода и запорно-регулирующих механизмов, всё это служит для транспортировки тепла от теплогенератора к конечным точкам отопления помещений. Важно понимать, что надёжность, долговечность и эффективность индивидуальной системы отопления зависит от её правильного расчёта и монтажа, а также от качества используемых материалов в данной системе и её грамотной эксплуатации.

Расчёт системы отопления

Рассмотрим подробно упрощённый вариант расчёта системы водяного отопления, в котором мы будем использовать стандартные и общедоступные комплектующие. На рисунке схематически представлена индивидуальная система отопления частного дома на основе одноконтурного котла. Прежде всего, нам необходимо определиться с его мощностью, так как он является основой всех вычислений в дальнейшем. Выполним данную процедуру по описанной ниже схеме.

Общая площадь помещения: S = 78,5; общий объём: V = 220

У нас имеется одноэтажный дом с тремя комнатами, прихожей, коридором, кухней, ванной и туалетом. Зная площадь каждого отдельного помещения и высоту комнат, необходимо произвести элементарные расчёты для того, чтобы вычислить объём всего дома:

• комната 1: 10 м 2 · 2,8 м = 28 м 3
• комната 2: 10 м 2 · 2,8 м = 28 м 3
• комната 3: 20 м 2 · 2,8 м = 56 м 3
• прихожая: 8 м 2 · 2,8 м = 22,4 м 3
• коридор: 8 м 2 · 2,8 м = 22,4 м 3
• кухня: 15,5 м 2 · 2,8 м = 43,4 м 3
• ванная: 4 м 2 · 2,8 м = 11,2 м 3
• туалет: 3 м 2 · 2,8 м = 8,4 м 3

Таким образом, мы посчитали объём всех отдельных помещений, благодаря чему теперь можно вычислить общий объём дома, он равен 220 кубическим метрам. Заметьте, мы также посчитали объём коридора, но на самом деле там не указано ни одного отопительного прибора, для чего это нужно? Дело в том, что коридор также будет отапливаться, но пассивным образом, за счёт циркуляции тепла, поэтому нам необходимо внести его в общий список отопления, для того, чтобы расчёт был правильным и дал нужный результат.

Следующий этап расчёта мощности котла мы будем проводить, исходя из необходимого количества энергии на один кубический метр. Для каждого региона существует свой показатель — в наших вычислениях используем 40 Вт на кубический метр, исходя из рекомендаций для регионов европейской части СНГ:

• 40 Вт · 220 м 3 = 8800 Вт

Полученную цифру необходимо возвести в коэффициент 1,2, что даст нам 20% запаса мощности для того, чтобы котёл постоянно не работал на полную мощность. Таким образом, мы понимаем, что нам необходим котёл, который способен вырабатывать 10,6 кВт (стандартные одноконтурные котлы выпускаются мощностью 12-14 кВт).

Расчёт радиаторов

В нашем случае мы будем использовать стандартные алюминиевые радиаторы высотой 0,6 м. Мощность каждого ребра такого радиатора при температуре 70 °С составляет 150 Вт. Далее мы посчитаем мощность каждого радиатора и количество условных рёбер:

• комната 1: 28 м 3 · 40 Вт · 1,2 = 1344 Вт. Округляем до 1500 и получаем 10 условных рёбер, но поскольку у нас два радиатора, оба под окнами, мы возьмём один с 6-ю рёбрами, второй с 4-мя.
• комната 2: 28 м 3 · 40 Вт · 1,2 = 1344 Вт. Округляем до 1500 и получаем один радиатор с 10-ю рёбрами.
• комната 3: 56 м 3 · 40 Вт · 1,2 = 2688 Вт Округляем до 2700 и получаем три радиатора: 1-й и 2-й по 5 рёбер, 3-й (боковой) — 8 рёбер.
• прихожая: 22,4 м 3 · 40 Вт · 1,2 = 1075,2 Вт. Округляем до 1200 и получаем два радиатора по 4 ребра.
• ванная: 11,2 м 3 · 45 Вт · 1,2 = 600 Вт. Тут температура должна быть немного выше, получается 1 радиатор с 4-мя рёбрами.
• туалет: 8,4 м 3 · 40 Вт · 1,2 = 403,2 Вт. Округляем до 450 и получаем три ребра.
• кухня: 43,4 м 3 · 40 Вт · 1,2 = 2083,2 Вт. Округляем до 2100 и получаем два радиатора по 7 рёбер.

В конечном результате мы видим, что нам необходимо 12 радиаторов общей мощностью:

• 900 + 600 + 1500 + 750 + 750 + 1200 + 600 + 600 + 600 + 450 + 1050 + 1050 = 10,05 кВт

Исходя из последних расчётов, видно, что наша индивидуальная система отопления без проблем справится с возложенной на неё нагрузкой.

Выбор труб

Трубопровод для системы индивидуального отопления является средой для транспортировки тепловой энергии (в частности, нагретой воды). На отечественном рынке трубы для монтажа систем представлены в трёх основных видах:

• металлические
• медные
• пластиковые

Металлические трубы имеют ряд значительных недостатков. Кроме того, что они обладают большим весом и требуют специального оборудования для монтажа, а также наличие опыта, они ещё подвержены коррозии и могут накапливать статическое электричество. Хороший вариант — медные трубы, они способны выдерживать температуру до 200 градусов и давление около 200 атмосфер. Но медные трубы отличаются спецификой в монтаже (требуется специальное оборудование, серебряный припой и большой опыт работы), кроме того их стоимость очень велика. Самым популярным вариантом считаются пластиковые трубы. И вот почему:

• они имеют алюминиевую основу, которая с двух сторон покрыта пластмассой, благодаря чему они обладают огромной прочностью;
• они абсолютно не пропускают кислород, что позволяет свести к нулю процесс образования коррозии на внутренних стенках;
• благодаря алюминиевому армированию у них очень низкий коэффициент линейного расширения;
• пластиковые трубы антистатичны;
• обладают малым гидравлическим сопротивлением;
• не требуется специальных навыков для монтажа.

Монтаж системы

Первым делом нам требуется установить секционные радиаторы. Их надо размещать строго под окнами, тёплый воздух от радиатора будет препятствовать проникновению холодного воздуха из окна. Для монтажа секционных радиаторов не понадобится никакого специального оборудования, лишь перфоратор и строительный уровень. Необходимо строго придерживаться одного правила: все радиаторы в доме должны быть смонтированы строго на одном горизонтальном уровне, от этого параметра зависит общая циркуляция воды в системе. Также соблюдайте вертикальное расположение рёбер радиатора.

После монтажа радиаторов можно приступать к прокладке труб. Необходимо заранее промерить общую длину труб, а также посчитать количество всевозможных фитингов (колен, тройников, заглушек и пр.). Для монтажа пластиковых труб понадобится всего три инструмента — рулетка, ножницы для труб и паяльник. На большинстве таких труб и фитингов есть лазерная перфорация в виде насечек и направляющих линий, что даёт возможность по месту выполнять монтаж правильно и ровно. Работая с паяльником, следует придерживаться только одного правила — после того как вы расплавили и состыковали концы изделий, ни в коем случае не прокручивайте их, если с первого раза не получилось припаять ровно, иначе возможна течь в этом месте. Лучше заранее потренируйтесь на кусочках, которые пойдут в отходы.

Дополнительные приборы

По статистике система с пассивной циркуляцией воды будет исправно функционировать, если площадь помещения не превышает 100-120 м 2 . В противном случае необходимо использовать специальные насосы. Конечно, существует ряд котлов, в которые уже встроены насосные системы и они сами обеспечивают циркуляцию воды по трубам, если у вас не такой, то следует приобрести его отдельно.

На отечественном рынке их выбор очень велик, к тому же они отвечают всем необходимым требованиям — потребляют мало электроэнергии, бесшумны и малогабаритны. Монтируют циркуляционные насосы на концах веток отопления. Таким образом, насос прослужит дольше, так как он не будет находиться под прямым воздействием горячей воды.

Пример однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией: 1 — котёл; 2 — группа безопасности; 3 — радиаторы отопления; 4 — игольчатый кран; 5 — расширительный бак; 6 — слив; 7 — водопровод; 8 — фильтр грубой очистки воды; 9 — циркуляционный насос; 10 — шаровые краны

Из всего вышеперечисленного становится ясно, что с монтажом подобной системы без труда справятся два или три человека, для этого не требуется обладать специальными профессиональными навыками, главное, уметь пользоваться элементарными строительными инструментами. В нашей статье мы рассмотрели систему индивидуального отопления, собранную с помощью стандартных комплектующих, их цена и общедоступность позволят почти каждому у себя дома смонтировать аналогичную систему отопления.

Владельцу отопительной сети бывает трудно найти вразумительный ответ, как сделать расчет домашнего отопления. Это происходит одновременно из-за большой сложности самого расчета, как такового, и вследствие предельной простоты получения искомых результатов, о чем обычно специалисты не любят распространяться, считая, что и так все понятно.

По большому счету сам процесс расчета нас интересовать не должен. Нам важно как-то получить правильный ответ на имеющиеся вопросы о мощностях, диаметрах, количествах… Какое оборудование применить? Ошибки здесь быть не должно, иначе произойдет двойная или тройная переплата. Как же правильно рассчитать систему отопления частного дома?

Почему большая сложность

Расчет системы отопления с допустимыми погрешностями под силу разве что лицензированной организации. Ряд параметров в бытовых условиях просто не определимы.

• Сколько энергии теряется из-за обдува ветром? — а когда подрастет дерево рядом?
• Сколько солнце загоняет энергии в окна? — а сколько будет, если окна не помыть полгода?
• Сколько тепла уходит с вентиляцией? — а после образования щели под дверью из-за отсутствия замены уплотнителя?
• Какая реальная влажность пенопласта на чердаке? — а зачем она нужна, после того как его подъедят мыши….

Во всех вопросах показана существующая динамика изменения теплопотерь с течением времени у любого дома. Зачем же тогда точность на сегодня? Но даже на текущий момент, нельзя в бытовых условиях высчитать точно параметры системы отопления исходя из теплопотерь.
Гидравлический расчет тоже сложный.

Как определить теплопотери

Известна некая формула, согласно которой теплопотери напрямую зависят от отапливаемой площади. При высоте потолка до 2,6 метра в самый холодный месяц в «нормальном» доме теряем 1 кВт с 10 м кв. Мощность отопления должна это перекрыть.

Реальные теплопотери частных домов чаще находятся в пределах от 0,5 кВт/10 м кв. до 2,0 кВт/10 м кв. Этот показатель характеризует энергосберегающие качества дома в первую очередь. И меньше зависит от климата, хоть его влияние остается значительным.

Какие удельные теплопотери будут у дома, кВт/10 м кв.?

• 0,5 – энергосберегающий дом
• 0,8 – утепленный
• 1,0 – утепленный «более-менее»
• 1,3 – слабая теплоизоляция
• 1,5 – без утепления
• 2,0 – холодные тонкие материалы, имеются сквозняки.

Общие теплопотери для дома можно узнать умножив приведенное значение на отапливаемую площадь, м. Но это все нас интересует для определения мощности теплогенератора.

Расчет мощности котла

Недопустимо принимать мощность котла исходя из теплопотерь больше чем 100 Вт/м кв. Это значит отапливать (засорять) природу. Теплосберегающий дом (50 вт/м кв.) делается, как правило, по проекту, в котором расчет системы отопопления произведен. Для других домов принимается 1кВт/10 м кв., и не больше.

Если дом не соответствует названию «утепленный», особенно для умеренного и холодного климата, значит он должен быть приведен в такое состояние, после чего уже подбирается отопление по тому же расчету – 100 Вт на метр квадратный.

Расчет мощности котла выполняется по следующей формуле – теплопетери умножить на 1,2,
где 1,2 – резерв мощности, обычно используемый для нагрева бытовой воды.
Для дома 100 м кв. – 12 кВт или чуть больше.

Расчеты показывают, что для не автоматизированного котла резерв может быть и 2,0, тогда топить нужно аккуратно (без закипания), но можно быстрее разогревать дом при наличии и мощного циркуляционного насоса. А если в схеме имеется теплоаккумулятор то и 3,0 – допустимые реалии по теплогенерации. Но не окажутся ли они неподъемными по цене? Об окупаемости оборудования речь уже не идет, только об удобстве пользования…

Послушаем эксперта, он расскажет, как лучше подобрать котел на твердом топливе для дома, и какую мощность принять…

При выборе твердотопливного котла

• Стоит рассматривать только твердотопливные котлы классической конструкции, как надежные, простые и дешевые и лишенные недостатков бочкообразных устройств под названием «длительного горения» …В обычном твердотопливном котле верхняя загрузочная камера всегда даст немного дыма в помещение. Более предпочтительны котлы с фронтальной камерой загрузки, особенно, если они установлены в жилом доме.
• Чугунные котлы требуют защиту от холодной обратки, боятся залпового вброса холодной воды, например, при включении электричества. Качественную схему нужно предусмотреть заранее.
• Защита от холодной обратки также желательна для любого вида котла, чтобы не образовывался агрессивный конденсат на теплообменнике, при его температуре ниже 60 град.
• Твердотопливный котел желательно брать повышенной мощности, например, двухратной мощности от требуемой. Тогда не нужно будет постоянно стоять у маломощного котла и подбрасывать дрова, чтобы он развил нужную мощность. Процесс при не интенсивном горении будет на порядок комфортнее…
• Желательно приобретать котел с подачей вторичного воздуха, для дожига СО при неинтенсивном горении. Повышаем КПД и комфортность топки.

Распределение мощности по дому

Генерируемая котлом мощность должна равномерно разойтись по всему дому, не оставить холодных зон. Равномерный прогрев здания будет обеспечен, если мощность установленных радиаторов в каждой комнате будет компенсировать ее теплопотери.

Суммарная мощность всех радиаторов должна быть немного большей чем у котла. В дальнейшем мы будем исходить из следующих расчетов.

Во внутренних комнатах радиаторы не устанавливаются, возможен лишь теплый пол.

Чем длиннее наружные стены комнаты и чем больше в них площадь остекления, тем больше она теряет тепловой энергии. В комнате с одним окном к обычной формуле расчета теплопотерь по площади применяется поправочный коэффициент (приблизительно) 1,2.
С двумя окнами – 1,4, угловая с двумя окнами – 1,6, угловая с двумя окнами и длинными наружными стенами – 1,7, например.

Вычисление мощности и выбор параметров устанавливаемых радиаторов

Производители радиаторов указывают паспортную тепловую мощность своих изделий. Но мелко-неизвестные при этом завышают данные как хотят (чем мощнее – лучше купят), а крупные указывают значения для температуры теплоносителя 90 град и др., которые редко бывают в реальной отопительной сети.

Тогда обычный 10 секционный радиатор из магазина – принимается как 1,5 кВт. Угловая комната с двумя окнами площадью 20 м кв. должна терять энергии 3 кВт (2кВт умножить на коэффициент 1,5). Следовательно, под каждым окном в данной комнате нужно разместить
минимум по 10 секций радиатора – по 1,5 кВт.

Для полноценной системы отопления желательно не учитывать мощность теплого пола – радиаторы должны справиться сами. Но чаще удешевляют радиаторную сеть в 2 – 4 раза, — только лишь для доп. подогрева и создания тепловых завес.

В чем особенность гидравлического расчета

Если котел уже подобран исходя из площади, то почему бы не подобрать подобным методом насос и трубы, тем более, что шаг градации их параметров намного больше, чем мощности у котлов. Грубый подбор в магазине ближайшего большего параметра не требует точнейших расчетов, если сеть типична и компактна и применяются стандартизированное оборудование – циркуляционные насосы, радиаторы и трубы для отопления.

Так для дома площадью 100 м кв. предстоит выбрать насос 25/40, и трубы 16 мм (внутренний диаметр) для группы радиаторов до 5 шт. и 12 мм для подключения 1 — 2 шт. радиаторов. Как бы мы не старались усовершенствовать свой гидравлический расчет, ничего другого выбрать не придется…
Для дома площадью 200 м кв. – соответственно насос 25/60 и трубы от котла 20 мм (внутренний д.) и далее по разветвлениям как указано выше….

Для совершенно не типичных большой протяженности сетей (котельная находится на большом расстоянии от дома) действительно лучше рассчитать гидравлическое сопротивление трубопровода, исходя из обеспечения доставки необходимого количества теплоносителем по мощности и подобрать особенный насос и трубы согласно расчета…

Подбор параметров насоса для отопления дома

Конкретнее о выборе насоса для котла в доме на основе тепловых гидравлических расчетов. Для обычных 3-х скоростных циркуляционных насосов, выбираются следующие их типоразмеры:

• для площади до 120 м кв. – 25-40,
• от 120 до 160 – 25-50,
• от 160 до 240 – 25-60,
• до 300 – 25-80.

Но для насосов под электронным управлением Grundfos рекомендует чуть увеличивать типоразмер, так как эти изделия умеют вращаться слишком медленно поэтому не будут излишними на малых площадях. Для линейки Grundfos Alpha рекомендованы производителем следующие параметры выбора насоса.

Вычисление параметров труб

Существуют таблицы по подбору диаметра труб, в зависимости от подключенной тепловой мощности. В таблице приведены количество тепловой энергии в ваттах, (под ним количество теплоносителя кг/мин), при условии:
— на подаче +80 град, на обратке +60 град, воздух +20 град.

Понятно, что через металлопластиковую трубу диаметром 12 мм (наружный 16 мм) при рекомендуемой скорости в 0,5 м/сек пройдет примерно 4,5 кВт. Т.е. мы можем подключить этим диаметром до 3 радиаторов, во всяком случае отводы на один радиатор будем делать только этим диаметром.

20 мм (25 мм наружный) – почти 13 кВт – магистраль от котла для небольшого дома – или этаж до 150 м кв.

Следующий диаметр 26 мм (32 металлопластик наружный) – более 20 кВт применяется уже редко в главных магистралях. Устанавливают меньший диаметр, так как это участки трубопровода обычно короткие, скорость можно увеличивать, вплоть до возникновения шума в котельной, игнорируя небольшое повышение общего гидравлического сопротивления системы, как не значительное…

Выбор полипропиленовых труб

Полипропиленовые трубы для отопления более толстостенные. И стандартизация по ним идет по наружному диаметру. Минимальный наружный диаметр 20 мм. При этом внутренний у трубы PN25 (армированная стекловолокном, для отопления, макс. +90 град) будет приблизительно 13,2 мм.

В основном применяются диаметры наружные 20 и 25 мм, что грубо приравнивается по передаваемой мощности к металлопластику 16 и 20 мм (наружный) соответственно.

Полипропилен 32 м и 40 мм применяются реже на магистралях больших домов или в особых каких-то проектах (самотечное отопление, например).

• Стандартные наружные диаметры полипропиленовых труб РN25 — 20, 25, 32, 40 мм.
• Соответствующий внутренний диаметр — 13,2, 16,6, 21,2, 26,6 мм

Таким образом на основании теплотехнического и гидравлического расчетов мы выбрали диаметры трубопроводов, в данном случае из полипропилена. Ранее мы рассчитали мощность котла для конкретного дома, мощность каждого радиатора в каждой комнате, и подобрали необходимые характеристики насоса твердотопливного котла для всего этого хозяйства, — т.е. создали полный расчет системы отопления дома.

Какие параметры нуждаются в расчете при проектировании автономной системы отопления? Как выполняется расчет системы отопления частного дома в каждом конкретном случае? В статье мы предоставим в распоряжение читателя все необходимые формулы, справочные данные и сопроводим расчеты примерами.

Нам предстоит узнать, насколько это сложно — рассчитать параметры автономного отопления.

Что считаем

Из каких этапов состоит расчет системы отопления для частного дома?

• Суммарную потребность в тепле и соответствующую ей мощность отопительного котла .
• Потребность в тепловой энергии отдельного помещения и, соответственно, мощность отопительного прибора в нем.

Заметьте: нам предстоит затронуть и методы определения тепловой мощности для разных отопительных приборов.

• Объем расширительного бака .
• Параметры циркуляционного насоса .

Тепловая мощность

Грубо оценить потребность дома в тепле можно двумя способами:

1. По площади.
2. По объему.

Расчет по площади

Эта методика предельно проста и основана на СНиП полувековой давности: на 10 квадратных метров площади берется один киловатт тепловой мощности. Таким образом, дом общей площадью 100 м2 можно обогреть 10-киловаттным котлом.

Схема хороша тем, что не требует лезть в дебри и высчитывать тепловое сопротивление ограждающих конструкций. Но, как любая упрощенная схема расчетов, она дает весьма приблизительный результат.

Быстро, просто и… неточно.

Причин несколько:

• Котел прогревает весь объем воздуха в помещении, который зависит не только от площади дома, но и от высоты потолков. А этот параметр в частном домостроении может варьироваться в широчайших пределах.
• Окна и двери теряют гораздо больше тепла на единицу площади, чем стены. Хотя бы потому, что куда более прозрачны для инфракрасного излучения.
• Климатическая зона тоже очень сильно влияет на потери тепла через ограждающие конструкции. Увеличение дельты температур между помещением и улицей вдвое потянет за собой двукратное увеличение затрат на отопление.

Расчет по объему с региональными коэффициентами

Именно в силу перечисленных причин лучше использовать ненамного более сложную, но дающую куда более точный результат схему расчетов.

1. За базовое значение принимаются 60 ватт тепла на кубометр объема отапливаемого помещения.
2. На каждое окно в наружной стене к расчетной тепловой мощности добавляется 100 ватт, на каждую дверь — 200.
3. Полученный результат умножается на региональный коэффициент:

Давайте в качестве примера возьмем тот самый дом площадью в 100 квадратных метров.

Однако в этот раз мы оговорим ряд дополнительных условий:

• Высота его потолков — 3,5 метра.
• Дом имеет 10 окон и 2 двери в наружных стенах.
• Он расположен в городе Верхоянске (средняя температура января 45,4 С, абсолютный минимум — 67,6 С).

Итак, выполним расчет отопления частного дома для этих условий.

1. Внутренний объем отапливаемого помещения равен 100*3,5=350 м3.
2. Базовое значение тепловой мощности будет равным 350*60=21000 Вт.
3. Окна и двери усугубляют ситуацию: 21000+(100*10)+(200*2)=22400 ватт.
4. Наконец, освежающий климат Верхоянска заставит нас увеличить и без того большую тепловую мощность отопления еще вдвое: 22400*2=44800 ватт.

Как несложно заметить, разница с результатом, полученным по первой методике — больше четырехкратной.

Отопительные приборы

Сама методика расчета потребности в тепле для отдельной комнаты полностью идентична приведенной выше.

К примеру, для комнаты площадью 12 м2с двумя окнами в описанном нами доме расчет будет иметь такой вид:

1. Объем комнаты равен 12*3,5=42 м3.
2. Базовая тепловая мощность будет равной 42*60=2520 ватт.
3. Два окна добавят к ней еще 200. 2520+200=2720.
4. Региональный коэффициент увеличит потребность в тепле вдвое. 2720*2=5440 ватт.

• Производители всегда указывают тепловую мощность для конвекторов, пластинчатых радиаторов и т.д. в сопроводительной документации.

• Для секционных радиаторов необходимую информацию обычно можно найти на сайтах дилеров и производителей. Там же нередко можно обнаружить калькулятор для пересчета киловатт в секции.
• Наконец, если вы используете секционные радиаторы неизвестного происхождения, при их стандартном размере в 500 миллиметров по осям ниппелей можно ориентироваться на следующие усредненные значения:

В автономной отопительной системе с ее умеренными и предсказуемыми параметрами теплоносителя чаще всего используются алюминиевые радиаторы. Их разумная цена очень приятным образом сочетается с пристойным внешним видом и высокой теплоотдачей.

В нашем случае алюминиевых секций мощностью 200 ватт потребуется 5440/200=27 (с округлением).

Разместить в одной комнате столько секций — нетривиальная задача.

Как всегда, есть пара тонкостей.

• При боковом подключении многосекционного радиатора температура последних секций куда ниже, чем первых; соответственно, падает тепловой поток от отопительного прибора. Решить проблему поможет простая инструкция: подключайте радиаторы по схеме «снизу вниз».
• Производители указывают тепловую мощность для дельты температур между теплоносителем и помещением в 70 градусов (например, 90/20С). При ее снижении тепловой поток будет падать.

Особый случай

Нередко в качестве отопительных приборов в частных домах используются самодельные стальные регистры.

Обратите внимание: они привлекают не только низкой себестоимостью, но и исключительной прочностью на разрыв, что очень кстати при подключении дома к теплотрассе.
В автономной системе отопления их привлекательность сводится на нет непритязательным внешним видом и невысокой теплоотдачей на единицу объема отопительного прибора.

Прямо скажем — не верх эстетики.

Тем не менее: как оценить тепловую мощность регистра известного размера?

Для одиночной горизонтальной круглой трубы она вычисляется по формуле вида Q = Pi*Dн *L * k * Dt, в которой:

• Q — тепловой поток;
• Pi — число «пи», принимаемое равным 3,1415;
• Dн — наружный диаметр трубы в метрах;
• L — ее длина (тоже в метрах);
• k — коэффициент теплопроводности, который берется равным 11,63 Вт/м2*С;
• Dt — дельта температур, разница между теплоносителем и воздухом в комнате.

В многосекционном горизонтальном регистре теплоотдача всех секций, кроме первой, умножается на 0,9, поскольку они отдают тепло восходящему потоку нагретого первой секцией воздуха.

Давайте вычислим теплоотдачу четырехсекционного регистра с диаметром секции 159 мм и длиной 2,5 метра при температуре теплоносителя 80 С и температуре воздуха в комнате 18 С.

1. Теплоотдача первой секции равна 3,1415*0,159*2,5*11,63*(80-18)=900 ватт.
2. Теплоотдача каждой из остальных трех секций равна 900*0,9=810 ватт.
3. Суммарная тепловая мощность отопительного прибора — 900+(810*3)=3330 ватт.

Расширительный бак

И в этом случае есть две методики расчета — простая и точная.

Простая схема

Простой расчет прост донельзя: объем расширительного бака берется равным 1/10 объема теплоносителя в контуре.

Откуда взять значение объема теплоносителя?

Вот пара простейших решений:

1. Заполните контур водой, стравите воздух, а потом слейте всю воду через сбросник в любую мерную посуду.
2. Кроме того, грубо объем сбалансированной системы можно вычислить из расчета 15 литров теплоносителя на киловатт мощности котла. Так, в случае котла мощностью 45 КВт в системе будет примерно 45*15=675 литров теплоносителя.

Стало быть, в этом случае разумным минимумом будет в 80 литров (с округлением в большую сторону до стандартного значения).

Точная схема

Более точно можно своими руками рассчитать объем расширительного бака по формуле V = (Vt х E)/D, в которой:

• V — искомое значение в литрах.
• Vt — полный объем теплоносителя.
• E — коэффициент расширения теплоносителя.
• D — коэффициент эффективности расширительного бака.

Очевидно, последние два параметра нуждаются в комментариях.

Коэффициент расширения воды и бедных водно-гликолевых смесей можно взять по следующей таблице (при нагреве с исходной температуры в +10 С):

Коэффициент эффективности бачка можно рассчитать по формуле D = (Pv — Ps) / (Pv + 1), в которой:

• Pv — максимальное давление в контуре (давление срабатывания предохранительного клапана).

Подсказка: обычно оно берется равным 2,5 кгс/см2.

• Ps- статическое давление контура (оно же — давление зарядки бака). Оно рассчитывается как 1/10 часть перепада в метрах между уровнем расположения бака и верхней точкой контура (избыточное давление в 1 кгс/см2 поднимает водяной столб на 10 метров). Давление, равное Ps, создается в воздушной камере бака перед заполнением системы.

Давайте в качестве примера подсчитаем требования к бачку для следующих условий:

• Перепад высоты между баком и верхней точкой контура равен 5 метрам.
• Мощность отопительного котла в доме равна 36 КВт.
• Максимальный нагрев воды равен 80 градусам (с 10 до 90С).

Итак:

1. Коэффициент эффективности бака будет равным (2,5-0,5)/(2,5+1)=0,57.

1. Объем теплоносителя из расчета 15 литров на киловатт равен 15*36=540 литров.
2. Коэффициент расширения воды при нагреве на 80 градусов равен 3,58%, или 0,0358.
3. Таким образом, минимальный объем бака равен (540*0,0358)/0,57=34 литра.

Циркуляционный насос

Как подобрать оптимальные параметры ?

Для нас важны два параметра: создаваемый насосом напор и его производительность.

На фото — насос в отопительном контуре.

С напором все не просто, а очень просто: контур любой разумной для частного дома протяженности потребует напора не более минимальных для бюджетных устройств 2 метров.

Справка: перепад в 2 метра заставляет циркулировать систему отопления 40-квартирного дома.

Простейший способ подобрать производительность — умножить объем теплоносителя в системе на 3: контур должен оборачиваться трижды за час. Так, в системе объемом 540 литров достаточно насоса производительностью 1,5 м3/час (с округлением).

Более точный расчет выполняется по формуле G=Q/(1,163*Dt), в которой:

• G — производительность в кубометрах в час.
• Q — мощность котла или участка контура, где предстоит обеспечить циркуляцию, в киловаттах.
• 1,163 — коэффициент, привязанный к средней теплоемкости воды.
• Dt — дельта температур между подачей и обраткой контура.

Иногда производительность указывается в литрах в минуту. Пересчитать несложно.

Заключение

Надеемся, что предоставили в распоряжение читателя все необходимые материалы. Дополнительную информацию о том, как выполняется расчет отопления в частном доме, можно найти в прикрепленном видео. Успехов!

Обустройство жилья отопительной системой - главная составляющая создания в доме комфортных температурных условий проживания в нем. В обвязку теплового контура входят много элементов, поэтому важно уделить внимание каждому из них. Не менее важно грамотно выполнить расчет отопления частного дома, от которого во многом зависит эффективность работы теплового блока, равно как и его экономичность. А как рассчитать систему отопления по всем правилам, вы узнаете из этой статьи.

Из чего складывается нагревательный узел?

• насосная установка;
• приборы для управления и контроля работы установки;
• теплоноситель;
• расширительный бак (при необходимости).

Чтобы правильно выполнить расчёт отопления дома, следует, в первую очередь, определиться с производительность нагревательного котла. Кроме этого, нужно рассчитать количество батарей отопления в частном доме в отдельно взятой комнате

Подбор нагревательного элемента

Котлы условно делятся на несколько групп в зависимости от типа используемого топлива:

• электрический;
• жидкотопливный;
• газовый;
• твердотопливный;
• комбинированный.

Выбор нагревателя напрямую зависит от доступности и дешевизны топливных ресурсов.

Среди всех предложенных моделей, наибольшей популярностью обладают аппараты, функционирующие на газе. Именно этот вид топлива является сравнительно выгодным и доступным. Кроме этого, оборудование подобного плана не требует особых знаний и навыков для его обслуживания, а КПД таких узлов довольно высокий, чем не могут похвастаться другие идентичные по функциональности агрегаты. Но вместе с тем газовые котлы уместны лишь в том случае, если ваш дом подключен к центрованной газовой магистрали.

Определение мощности котла

Перед тем, как рассчитать отопление, нужно определить пропускную способность нагревателя, поскольку именно от этого показателя зависит эффективность функционирования тепловой установки. Так, сверхмощный агрегат будет потреблять много топливных ресурсов, тогда как маломощный аппарат не сможет в полной мере обеспечить качественного обогрева помещения. Именно по этой причине расчёт системы отопления - это важный и ответственный процесс.

Можно не вдаваться в сложные формулы вычисления производительности котла, а попросту воспользоваться предложенной ниже таблицей. В ней указана площадь обогреваемого сооружения и мощность нагревателя, который сможет создать в нем полноценные температурные условия для проживания.

Расчет количества и объема теплообменников

Современные радиаторы изготавливаются из трех видов металла: чугун, алюминий и биметаллический сплав. Первые два варианта имеют равновеликий показатель теплоотдачи, но вместе с тем, прогретые чугунные батареи остывают медленнее теплообменников, изготовленных из алюминия. Биметаллические радиаторы имеют высокую теплоотдачу, и сравнительно медленно остывают. Поэтому в последнее время люди все чаще отдают свое предпочтение именно таким видам обогревательных приборов.

От чего зависит количество радиаторов

Существует перечень нюансов, которые должны учитываться при расчете количества радиаторов отопления в частном доме:

• температурные условия в угловой комнате ниже, чем в остальных других, поскольку у нее две стены контактируют с улицей;
• при высоте потолков более чем 3 метра, для расчета мощности теплоносителя нужно брать не площадь помещения, а его объем;
• теплоизоляция стеновых перекрытий и напольной поверхности позволит сохранить до 35% теплоэнергии;
• чем ниже температура воздуха на улице в холодное время года, тем больше радиаторов должно быть в сооружении и, соответственно, чем ниже она - тем меньше по количеству теплообменников можно размещать в здании;
• современное остекление металопластиковыми окнами позволит сократить теплопотери на 15%;
• одноконтурные обвязки выполняются посредством радиаторов, размер которых не превышает 10 секций;
• при перемещении теплоносителя сверху вниз по магистрали, удается увеличить его производительность на 20%.

Формула и пример расчета

Согласно данным СНиП, для обогрева 1 квадрата необходимо затратить 100 Вт тепла, соответственно, чтобы отопить помещение площадью 20 кв.м нужно затратить 2000 Вт. Для расчета радиаторов отопления по площади понадобится только калькулятор. Итак, один биметаллический теплообменник с 8-ю секциями выдает примерно 120 Вт. По конечному счету у нас получается: 2000 / 120 = 17 секций.

Расчёт радиаторов отопления частного дома выглядит несколько иначе. Поскольку в этом случае мы самостоятельно регулируем температуру теплоносителя, принято считать, что одна батарея способна выдавать до 150 Вт. Пересчитаем нашу задачу: 2000 / 150 = 13,3.

Округляем в большую сторону и получаем 14 секций. Такое количество теплообменников нам понадобится, чтобы выполнить обвязку теплового контура в помещении площадью 20 кв.м.

Что же касается непосредственно размещения радиаторов, то их рекомендуется располагать непосредственно по разным стенам помещения.

Трубопроводная отопительная система

Монтаж теплового контура осуществляется с применением труб, сделанных из таких материалов:

• полипропилен;
• металлопластик;
• медь;
• сталь;
• нержавейка.

Каждый из этих вариантов обладает своими преимуществами и недостатками. Наиболее предпочтительный вариант для обвязки отопительной системы является трубопровод, выполненный из металлопластика. Его стоимость сравнительно невысокая, а срок эксплуатации (при условии правильного монтажа) колеблется в рамках от 45 до 60 лет.

Установка подобного оборудования выполняется согласно требованиям СНиП. Хотелось бы выделить наиболее важные моменты, которые необходимо в обязательном порядке учитывать при монтаже нагревательной техники:

1. Величина зазора между нижней частью прибора и напольной поверхность должна составлять как минимум 6 см. Это не только обеспечит возможность уборки под оборудованием, но и предотвратить вероятность проникновения тепловой энергии в напольную поверхность.
2. Величина зазора между верхней точкой нагревателя и подоконником не должна быть меньше 5 см. Благодаря этому вы сможете беспрепятственно демонтировать теплообменник, не задевая подоконник.
3. При использовании радиаторов с ребрами, крайне важно следить за тем, чтобы они располагались исключительно в вертикальном положении.
4. Центральная точка обогревательного прибора должна совпадать с центром оконной рамы. В этомслучае батарея будет выступать в качестве тепловой завесы, препятствуя проникновению холодных воздушных масс через стеклопакеты в помещение.

Обвязка будет эффективнее работать, если установить все радиаторы на одинаковом уровне.

ВИДЕО: Котлы отопления - какой котел выбрать

Жилье по-настоящему комфортно только тогда, когда в нем поддерживается оптимальный микроклимат, для чего необходим правильный расчет отопления частного дома или квартиры.

Если нужно сделать расчет отопления частного дома

Зачастую будущие домовладельцы предпочитают заказывать застройщикам свои коттеджи «под ключ», что означает расчет и монтаж всех без исключения коммуникаций в жилых и хозяйственных помещениях. Однако случается, что строительство было завершено летом, а зимой выяснилось, что обогревательная система работает так, что хуже некуда, нужно переделывать, а застройщик исчез и приходится засучивать рукава. Либо дом был возведен своими силами, и возникла необходимость установки теплосети с нуля.

В любом случае все сводится к тому, что нужно срочно делать тепловой расчет отопления частного дома, иногда без помощи высоких технологий, что называется – на коленке. Что для этого понадобится?

Как рассчитать отопление без больших погрешностей

Очень редко домовладельцы, решившие смонтировать автономную систему обогрева, останавливаются на варианте естественной циркуляции теплоносителя, в роли которого обычно выступает вода, реже антифриз. Установка насоса и котла подразумевает постоянный расход электроэнергии в будущем, вследствие чего все расчеты разумнее всего переводить в Ватты . Однако теплоемкость системы обычно считают в Дж/(кг . °С), а количество теплоты, выделяемое радиаторами – в калориях. Как совместить все эти единицы измерения? Все просто.

Начать с того, что одна калория равноценна количеству теплоты, затраченному на то, чтобы один грамм воды подогреть на 1 градус. Если обратиться к теплоемкости, то 1 калория равна приблизительно 4,2 Дж, если же точнее, то 4,1868 Дж. Соответственно, для одного литра воды, ввиду того, что он весит 1 килограмм, это значение будет соответствовать 4,2 кДж. При этом 1 калория равна 0,001163 Ватт. час, а значит, 1 кКал будет 1,163 Ватт. час. Вот, собственно, и все, что нужно для того, чтобы найти соотношение между излучаемым теплом и мощностью потребителя электроэнергии.

Теперь, чтобы не было других вариантов, кроме как правильно рассчитать отопление, обратимся к фактам. На обогрев 1 квадратного метра помещения необходимо затратить 90-125 Вт (как правило, это мощность одной секции радиатора), в зависимости от климатических особенностей местности. Согласно СНиП мощность каждой секции радиатора должна соответствовать 100 кВт . И это при условии, что высота потолка не превышает трех метров, в противном случае затрачиваемая мощность возрастет. Также мощность придется повышать или понижать приблизительно на 15 градусов на каждые 10 градусов отклонения в большую или меньшую сторону от средних 70 градусов температуры нагревателя.

Также, к примеру, система будет на 10% менее эффективна, если приток воды в радиаторы будет через нижние отверстия, а отток – через верхние. Исходя из всего вышесказанного, несложно вывести формулу для вычисления теплопотерь нагревательного контура, которые, собственно, и служат для эффективного обогрева помещения, поскольку происходят в его пределах. Возьмемся за определение количества теплозатрат для котла. К генератору тепла всегда подводятся две трубы, подающая, то есть та, по которой горячая вода бежит к радиаторам, и обратная, в которой уже остывшая вода течет обратно к котлу.

Допустим на подающей требуется температура 75 градусов, а на обратке, вследствие теплопотерь, будет 50 °С, какова в этом случае мощность котла, расход воды в котором 16 литров в минуту? Нам уже известно, что для подогрева литра воды на 1 градус необходимо затратить 1,163 Ватт в час. За это время через котел пройдет 16 . 60 = 960 литров. Следовательно, с учетом разницы температур T = t 1 – t 2 = 75 – 50 = 25 °С, получаем мощность котла 1.163 . 25 . 960 = 27912 Ватт. час или 27.912 кВт.

Существует и другой способ, как рассчитать систему отопления, основанный на удельной мощности, необходимой для обогрева 10 квадратных метров, в зависимости от особенностей региона. По определению в Северных районах удельная мощность котла W уд должна составлять 1,2-1,5 кВт на 10 м 2 , в Центральных районах это значение равно уже 1,2-1,5 кВт на ту же площадь, а в Южных – 0,7-0,9 кВт. Как правило, расчеты производятся для вышеупомянутых 10 квадратов при средней высоте потолка 2.7 метра, определяется мощность котла по формуле W кот = S . W уд / 10 , где S – площадь помещения. Для типовых домов данные можно взять из таблицы.

Как рассчитать систему отопления и сделать эффективный контур

Очень важно рассматривать трубы не только как соединительную теплосеть для радиаторов, но и как проводники горячей воды, циркулирующей под определенным давлением, сообщающимся ей насосом. Казалось бы, самое важное в этой системе – компрессор, но считать так было бы ошибкой. Все взаимосвязано, и невозможно создать большое давление при малой мощности насоса и большом диаметре труб. И наоборот, избыточная мощность и слишком малый диаметр обеспечат чрезмерное давление, которое вполне может нарушить целостность контура. Поэтому нужно знать, как рассчитать диаметр