Расчет системы отопления частного дома: правила и примеры расчёта

Расчет системы 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.

Поэтому принято считать, что в среднем секция радиаторов (500 мм между патрубками вне зависимости от дизайна, материала) будет реально, без перегрева котла, отдавать тепловую мощность около 150 Вт.

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. Как совмещать радиаторы с теплым полом

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.

Далее трубой 16 мм (20 мм наружный), при той же скорости можем подключить радиаторы до 7,2 кВт – до 5 радиаторов без проблем…

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.

Расчет отопления частного дома

Для климата средней полосы тепло в доме является насущной потребностью. Вопрос отопления в квартирах решается районными котельными, ТЭЦ или тепловыми станциями. А как же быть владельцу частного жилого помещения? Ответ один — установка отопительной техники, необходимой для комфортного проживания в доме, она же — автономная система отопления. Чтобы не получить в результате установки жизненно необходимой автономной станции груду металлолома, к проектированию и монтажу следует отнестись скрупулёзно и с большой ответственностью.

Расчет тепловых потерь

Первый этап расчета заключается в расчете тепловых потерь комнаты. Потолок, пол, количество окон, материал из которых изготовлены стены, наличие межкомнатной или входной двери — все это источники теплопотерь.

Рассмотрим на примере угловой комнаты объемом 24,3 куб. м.:

• площадь комнаты — 18 кв. м. (6 м х 3 м)
• 1 этаж
• потолок высотой 2,75 м,
• наружные стены — 2 шт. из бруса (толщина18 см), обшитые изнутри гипроком и оклеенные обоями,
• окно — 2 шт., 1,6 м х 1,1 м каждое
• пол — деревянный утепленный, снизу — подпол.

Расчеты площадей поверхностей:

• наружных стен за минусом окон: S1 = (6+3) х 2,7 — 2×1,1×1,6 = 20,78 кв. м.
• окон: S2 = 2×1,1×1,6=3,52 кв. м.
• пола: S3 = 6×3=18 кв. м.
• потолка: S4 = 6×3= 18 кв. м.

Теперь, имея все расчеты теплоотдающих площадей, оценим теплопотери каждой:

• Q1 = S1 х 62 = 20,78×62 = 1289 Вт
• Q2= S2 x 135 = 3×135 = 405 Вт
• Q3=S3 x 35 = 18×35 = 630 Вт
• Q4 = S4 x 27 = 18×27 = 486 Вт
• Q5=Q+ Q2+Q3+Q4=2810 Bт

Итого: суммарные теплопотери комнаты в самые холодные дни равны 2,81 кВт. Это число записывается со знаком минус и теперь известно сколько тепла необходимо подать в комнату для комфортной температуры в ней.

Расчет гидравлики

Переходим к наиболее сложному и важному гидравлическому расчету — гарантии эффективной и надежной работы ОС.

Единицами расчета гидравлической системы являются:

• диаметр трубопровода на участках отопительной системы;
• величины давлений сети в разных точках;
• потери давления теплоносителя;
• гидравлическая увязка всех точек системы.

Перед расчетом нужно предварительно выбрать конфигурацию системы, тип трубопровода и регулирующей/запорной арматуры. Затем определиться с видом приборов отопления и их расположением в доме. Составить чертеж индивидуальной системы отопления с указанием номеров, длины расчетных участков и тепловых нагрузок. В заключении выявить основное кольцо циркуляции, включающее поочередные отрезки трубопровода, направленные к стояку (при однотрубной системе) или к самому уделенному прибору отопления (при двухтрубной системе) и обратно к источнику тепла.

При любом режиме эксплуатации СО необходимо обеспечить бесшумность работы. В случае отсутствия неподвижных опор и компенсаторов на магистралях и стояках возникает механический шум из-за температурного удлинения. Использование медных или стальных труб способствует распространению шума по всей системе отопления.

Из-за значительной турбулизации потока, который возникает при увеличенном движении теплоносителя в трубопроводе и усиленном дросселировании потока воды регулирующим клапаном, возникает гидравлический шум. Поэтому, учитывая возможность возникновения шума, необходимо на всех этапах гидравлического расчета и конструирования — подбор насосов и теплообменников, балансовых и регулирующих клапанов, анализ температурных удлинений трубопровода — выбирать соответствующие для заданных исходных условий оптимальное оборудование и арматуру.

Изготовить отопление в частном доме возможно и самостоятельно. Возможные варианты представлены в данной статье: https://teplo.guru/sistemy/varianty-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html

Перепады давления в СО

Гидравлический расчет включает имеющиеся перепады давления на вводе отопительной системы:

• диаметры участков СО
• регулирующие клапаны, которые устанавливаются на ветках, стояках и подводках приборов отопления;
• разделительные, перепускные и смесительные клапаны;
• балансовые клапаны и величины их гидравлической настройки.

При пуске отопительной системы балансовые клапаны настраиваются на схемные параметры настройки.

На схеме отопления обозначается расчетная тепловая нагрузка каждого из отопительных приборов, которая равна тепловой расчетной нагрузке помещения, Q4. В случае наличия более одного прибора необходимо разделить величину нагрузки между ними.

Далее необходимо определить основное циркуляционное кольцо. В однотрубной системе количество колец равно числу стояков, а в двухтрубной — количеству приборов отопления. Клапаны баланса предусматривают для каждого кольца циркуляции, поэтому количество клапанов в однотрубной системе равно числу вертикальных стояков, а в двухтрубной — количеству приборов отопления. В двухтрубной СО балансовые вентили располагают на обратной подводке прибора отопления.

Санитарные нормы и правила, касающиеся отопления в частном доме, представлены здесь: https://teplo.guru/normy/snipy-po-otopleniyu.html

Расчет циркуляционного кольца включает:

• систему с попутным движением воды. В однотрубных системах кольцо располагается в самом нагруженном стояке, в двухтрубных — в нижнем приборе отопления более нагруженного стояка;
• систему с тупиковым движением теплоносителя. В однотрубных системах кольцо располагается в самом нагруженном и удаленном стояке, в двухтрубных — в нижнем приборе отопления нагруженного удаленного стояка;
• горизонтальную систему, где кольцо располагается в более нагруженной ветви 1-го этажа.

Необходимо из двух направлений расчета гидравлики основного кольца циркуляции выбрать одно.

При первом направлении расчета, диаметр трубопровода и потери давления в кольце циркуляции определяются по задаваемой скорости движения воды на каждом участке основного кольца с последующим подбором насоса циркуляции. Напор насоса Pн, Па определяется в зависимости от вида отопительной системы:

• для вертикальных бифилярных и однотрубных систем: Рн = Pс. о. — Ре
• для горизонтальных бифилярных и однотрубных, двухтрубных систем:Рн = Pс. о. — 0,4Ре

• Pс.о — потери давления в основном кольце циркуляции, Па;
• Ре — естественное циркуляционное давление, которое возникает вследствие понижения температуры теплоносителя в трубах кольца и приборах отопления, Па.

В горизонтальных трубах скорость теплоносителя принимают от 0,25 м/с, для возможности удаления воздуха из них. Оптимальная расчетная движения теплоносителя в трубах из стали до 0,5 м/с, полимерных и медных — до 0,7 м/с.

После расчета основного кольца циркуляции производят расчет остальных колец путем определения известного давления в них и подбора диаметров по примерной величине удельных потерь Rср.

Применяется направление в системах с местным теплогенератором, в СО при зависимом (при недостаточном давлении на вводе тепловой системы) или независимом присоединении к тепловым СО.

Второе направление расчета заключается в подборе диаметра трубы на расчетных участках и определении потерь давления в кольце циркуляции. Рассчитывается по изначально заданной величине циркуляционного давления. Диаметры участков трубопровода подбирают по примерной величине удельных потерь давления Rср. Этот принцип применяется в расчетах отопительных систем с зависимым присоединением к тепловым сетям, с естественной циркуляцией.

Для исходного параметра расчета нужно определить величину имеющегося циркуляционного перепада давления PP, где PP в системе с естественной циркуляцией равно Pe, а в насосных системах — от вида отопительной системы:

• в вертикальных однотрубных и бифилярных системах: PР = Рн + Ре
• в горизонтальных однотрубных, двухтрубных и бифилярных системах: PР = Рн + 0,4.Ре

Расчет трубопроводов СО

Следующей задачей расчета гидравлики является определение диаметра трубопровода. Расчет производится с учетом циркуляционного давления, установленном для данной СО, и тепловой нагрузки. Следует отметить, что в двухтрубных СО с водяным теплоносителем главное циркуляционное кольцо располагается в нижнем приборе отопления, более нагруженного и удаленного от центра стояка.

По формуле Rср = β*?рр/∑L; Па/м определяем среднее значение на 1 метр трубы удельной потери давления от трения Rср, Па/м, где:

• β — коэффициент, учитывающий часть потери давления на местные сопротивления от общей суммы расчётного циркуляционного давления (для СО с искусственной циркуляцией β=0,65);
• рр — имеющееся давление в принятой СО, Па;
• ∑L — сумма всей длины расчётного кольца циркуляции, м.

Расчет количества радиаторов при водяном отоплении

Формула расчета

В создании уютной атмосферы в доме при водяной системе отопления необходимым элементом являются радиаторы. При расчете учитываются общий объем дома, конструкция здания, материал стен, вид батарей и другие факторы.

Например: один кубометр кирпичного дома с качественными стеклопакетами потребует 0,034 кВт; из панели — 0,041 кВт; возведенные согласно всех современных требований — 0,020 кВт.

Расчет производим следующим образом:

• определяем тип помещения и выбираем вид радиаторов;
• умножаем площадь дома на указанный тепловой поток;
• делим полученное число на показатель теплового потока одного элемента (секции) радиатора и округляем результат в большую сторону.

Например: комната 6x4x2,5 м панельного дома (тепловой поток дома 0,041 кВт), объем комнаты V = 6x4x2,5 = 60 куб. м. оптимальный объем теплоэнергии Q = 60×0, 041 = 2,46 кВт3, количество секций N = 2,46 / 0,16 = 15,375 = 16 секций.

Характеристики радиаторов

Тип радиатора

Правильно проведя расчет и монтаж из высококачественных комплектующих, вы обеспечите ваш дом надежной, эффективной и долговечной индивидуальной системой отопления.

Видео осуществления гидравлического расчета

Как сделать гидравлический расчет системы отопления

Нужно отметить, что инженерные расчеты систем водоснабжения и отопления никак нельзя назвать простыми, но без них обойтись невозможно, только очень опытный специалист-практик может нарисовать систему отопления «на глазок» и безошибочно подобрать диаметры труб. Это если схема достаточно проста и предназначена для обогрева небольшого дома высотой 1 или 2 этажа. А когда речь идет о сложных двухтрубных системах, то рассчитывать их все равно придется. Эта статья для тех, кто решился самостоятельно выполнить расчет системы отопления частного дома. Мы изложим методику несколько упрощенно, но так, чтобы получить максимально точные результаты.

Цель и ход выполнения расчета

Конечно, за результатами можно обратиться к специалистам либо воспользоваться онлайн-калькулятором, коих хватает на всяких интернет-ресурсах. Но первое стоит денег, а второе может дать некорректный результат и его все равно надо проверять.

Так что лучше набраться терпения и взяться за дело самому. Надо понимать, что практическая цель гидравлического расчета – это подбор проходных сечений труб и определение перепада давления во всей системе, чтобы верно выбрать циркуляционный насос.

Примечание. Давая рекомендации по выполнению вычислений подразумевается, что теплотехнические расчеты уже сделаны, и радиаторы подобраны по мощности. Если же нет, то придется идти старым путем: принимать тепловую мощность каждого радиатора по квадратуре помещения, но тогда точность расчета снизится.

Общая схема расчета выглядит таким образом:

• подготовка аксонометрической схемы: когда уже выполнен расчет отопительных приборов, то известна их мощность, ее надо нанести на чертеж возле каждого радиатора;
• определение расхода теплоносителя и диаметров трубопроводов;
• расчет сопротивления системы и подбор циркуляционного насоса;
• расчет объема воды в системе и вместительности расширительного бака.

Любой гидравлический расчет системы отопления начинается со схемы, нарисованной в 3 измерениях для наглядности (аксонометрия). На нее наносятся все известные данные, в качестве примера возьмем участок системы, изображенный на чертеже:

Определение расхода теплоносителя и диаметров труб

Вначале каждую отопительную ветвь надо разбить на участки, начиная с самого конца. Разбивка делается по расходу воды, а он изменяется от радиатора к радиатору. Значит, после каждой батареи начинается новый участок, это показано на примере, что представлен выше. Начинаем с 1-го участка и находим в нем массовый расход теплоносителя, ориентируясь на мощность последнего отопительного прибора:

G = 860q/ ∆t, где:

• G – расход теплоносителя, кг/ч;
• q – тепловая мощность радиатора на участке, кВт;
• Δt– разница температур в подающем и обратном трубопроводе, обычно берут 20 ºС.

Для первого участка расчет теплоносителя выглядит так:

860 х 2 / 20 = 86 кг/ч.

Полученный результат надо сразу нанести на схему, но для дальнейших расчетов он нам понадобится в других единицах – литрах в секунду. Чтобы сделать перевод, надо воспользоваться формулой:

GV = G /3600ρ, где:

• GV – объемный расход воды, л/сек;
• ρ– плотность воды, при температуре 60 ºС равна 0.983 кг / литр.

Имеем: 86 / 3600 х 0,983 = 0.024 л/сек. Потребность в переводе единиц объясняется необходимостью использования специальных готовых таблиц для определения диаметра трубы в частном доме. Они есть в свободном доступе и называются «Таблицы Шевелева для гидравлических расчетов». Скачать их можно, перейдя по ссылке: http://dwg.ru/dnl/11875

В данных таблицах опубликованы значения диаметров стальных и пластмассовых труб в зависимости от расхода и скорости движения теплоносителя. Если открыть страницу 31, то в таблице 1 для стальных труб в первом столбце указаны расходы в л/сек. Чтобы не производить полный расчет труб для системы отопления частого дома, надо просто подобрать диаметр по расходу, как показано ниже на рисунке:

Примечание. В левом столбце под диаметром сразу же указывается скорость движения воды. Для систем отопления ее значение должно лежать в пределах 0.2—0.5 м/сек.

Итак, для нашего примера внутренний размер прохода должен составлять 10 мм. Но поскольку такие трубы не используются в отоплении, то смело принимаем трубопровод DN15 (15 мм). Проставляем его на схеме и переходим ко второму участку. Так как следующий радиатор имеет такую же мощность, то применять формулы не нужно, берем предыдущий расход воды и умножаем его на 2 и получаем 0.048 л/сек. Снова обращаемся к таблице и находим в ней ближайшее подходящее значение. При этом не забываем следить за скоростью течения воды v (м/сек), чтобы она не превышала указанные пределы (на рисунках отмечена в левом столбце красным кружочком):

Важно. Для систем отопления с естественной циркуляцией скорость движения теплоносителя должна составлять 0.1—0.2 м/сек.

Как видно на рисунке, участок №2 тоже прокладывается трубой DN15. Далее, по первой формуле находим расход на участке №3:

860 х 1,5 / 20 = 65 кг/ч и переводим его в другие единицы:

65 / 3600 х 0,983 = 0.018 л/сек.

Прибавив его к сумме расходов двух предыдущих участков, получаем: 0.048 + 0.018 = 0.066 л/сек и вновь обращаемся к таблице. Поскольку у нас в примере делается не расчет гравитационной системы, а напорной, то по скорости теплоносителя труба DN15 подойдет и на этот раз:

Идя таким путем, просчитываем все участки и наносим все данные на нашу аксонометрическую схему:

Расчет циркуляционного насоса

Подбор и расчет насоса заключается в том, чтобы выяснить потери давления теплоносителя, протекающего по всей сети трубопроводов. Результатом станет цифра, показывающая, какое давление следует развивать циркуляционному насосу, чтобы «продавить» воду по системе. Это давление вычисляют по формуле:

P = Rl + Z, где:

• Р – потери давления в сети трубопроводов, Па;
• R – удельное сопротивление трению, Па/м;
• l – длина трубы на одном участке, м;
• Z – потеря давления в местных сопротивлениях, Па.

Примечание. Двух – и однотрубная система отопления рассчитываются одинаково, по длине трубы во всех ветвях, а в первом случае — прямой и обратной магистрали.

Данный расчет достаточно громоздкий и сложный, в то время как значение Rl для каждого участка можно легко найти по тем же таблицам Шевелева. В примере синим кружочком отмечены значения 1000i на каждом участке, его надо только пересчитать по длине трубы. Возьмем первый участок из примера, его протяженность 5 м. Тогда сопротивление трению будет:

Rl = 26.6 / 1000 х 5 = 0.13 Бар.

Так же производим просчет всех участков попутной системы отопления, а потом результаты суммируем. Остается узнать значение Z, перепад давления в местных сопротивлениях. Для котла и радиаторов эти цифры указаны в паспорте на изделие. На все прочие сопротивления мы советуем взять 20% от общих потерь на трение Rl и все эти показатели просуммировать. Полученное значение умножаем на коэффициент запаса 1.3, это и будет необходимый напор насоса.

Следует знать, что производительность насоса – это не емкость системы отопления, а общий расход воды по всем ветвям и стоякам. Пример его расчета представлен в предыдущем разделе, только для подбора перекачивающего агрегата нужно тоже предусмотреть запас не менее 20%.

Расчет расширительного бака

Чтобы произвести расчет расширительного бака для закрытой системы отопления, необходимо выяснить, насколько увеличивается объем жидкости при ее нагреве от комнатной температуры +20 ºС до рабочей, находящейся в пределах 50—80 ºС. Эта задача тоже не из простых, но ее можно решить другим способом.

Вполне корректным считается принимать объем бака в размере десятой части от всего количества воды в системе, включая радиаторы и водяную рубашку котла. Поэтому снова открываем паспорта оборудования и находим в них вместительность 1 секции батареи и котлового бака.

Далее, расчет объема теплоносителя в системе отопления выполняется по простой схеме: вычисляется площадь поперечного сечения трубы каждого диаметра и умножается на ее длину. Полученные значения суммируются, к ним прибавляются паспортные данные, а потом от результата берется десятая часть. То есть, если во всей системе 150 л воды, то вместительность расширительного бака должна составлять 15 л.

Заключение

Многие, прочитав данную статью, могут отказаться от намерения считать гидравлику самостоятельно ввиду явной сложности процесса. Рекомендация для них – обратиться к специалисту-практику. Те же, кто проявил желание и уже сделал расчет тепловой мощности отопления на здание, наверняка справятся и с этой задачей. Но готовую схему с результатами все равно стоит показать опытному монтажнику для проверки.

Расчет системы отопления частного дома: правила и примеры расчёта

Содержание статьи

• Расчет системы отопления частного дома: правила и примеры расчёта
• Как рассчитать однотрубную систему отопления
• Как рассчитать отопление в доме в 2017 году

Основными элементами любой обогревательной сети частного дома являются котел, радиаторы и циркуляционный насос. Расчеты мощности именно такого оборудования и необходимо производить прежде всего при проектировании отопительной системы. Также при обустройстве коммуникаций этого типа следует определиться с толщиной прокладываемых магистралей.

Профессиональные инженеры составляют чертежи отопительных систем загородных домов с учетом множества самых разных факторов. При выполнении расчетов специалисты принимают во внимание, к примеру, такие показатели, как теплопроводность материала стен дома, площадь окон и дверей, особенности конструкции вентиляционной системы и пр.

Самостоятельные расчеты выполняют чаще всего все же по упрощенной схеме. Использование такого метода, к сожалению, не исключает разного рода ошибок в проектировании. Погрешности при применении такой схемы расчетов критичными обычно не бывают. Но все же использовать такой способ проектирования можно только при обустройстве систем отопления не слишком больших по площади домов.

Расчет мощности котла: правила

Для обогрева загородных жилых домов могут использоваться нагревательные агрегаты:

Вне зависимости от разновидности котла, расчеты мощности при использовании упрощенной схемы производится одним и тем же способом. В первую очередь нагревательное оборудование для системы отопления выбирают, конечно же, с учетом общей площади дома. Также в обязательном порядке учитывают климатические особенности той местности, в которой построено здание.

Выполняют расчеты мощности котла по такой формуле:

M — искомая мощность котла, П — отапливаемая площадь дома, МУД — удельная мощность котла.

Последний параметр определяется в зависимости от региона расположения дома. Удельная мощность котлов составляет:

• для теплых регионов — 0.7-0.9 кВт;
• для средней полосы — 1.0-1.2 кВт;
• для Москвы и Подмосковья — 1.2-1.5 кВт;
• для северных районов — 1.5-2 кВт.

Полученную при использовании такой формулы цифру в последующем желательно увеличить еще на 20%. Это позволит обеспечить качественный обогрев здания в случае, к примеру, кричного понижения температуры воздуха на улице или же при замедлении подачи топлива в нагревательный агрегат.

Мощность котла: пример расчета

Для примера сделаем вычисления необходимого теплового потенциала нагревательного оборудования отопительной сети дома площадью в 50 м², построенного в Рязанской области.

Исходные данные в этом случае будут выглядеть так:

Производим собственно сам подсчет:

Далее добавляем поправочные 20% и получаем:

То есть для дома в 50 м², возведенного в средней полосе РФ, понадобиться котел мощностью примерно в 7 кВт.

Расчет насоса

В большинстве случаев в частных загородных зданиях сегодня монтируются отопительные системы принудительного типа. Теплоноситель в таких сетях движется по магистралям в результате работы циркуляционного насоса, установленного в большинстве случаев на обратке.

Производится расчет такого оборудования с учетом:

• верхней точки системы;
• сопротивления теплосети;
• площади дома.

Сопротивление сети при выполнении самостоятельных расчетов определяют обычно в зависимости от типа используемых радиаторов. Так, к примеру, этот показатель будет составлять:

• для чугунных батарей — 1 м;
• для биметаллических — 2 м;
• для алюминиевых — 1.2 м.

Верхней точкой системы называют обычно высоту расположения радиаторов на последнем этаже здания.

Пример расчета производительности циркуляционного насоса

Допустим, наш дом в 50 м² метров имеет высоту в два этажа. Радиаторы на последнем этаже в этом случае будут располагаться на высоте примерно в 2.5 м. Исходя из этого, можно вычислить необходимый напор насоса. Если батареи в доме установлены биметаллические, этот показатель будет составлять:

По стандарту, на 10 м² помещения необходимо порядка 1 кВт мощности батареи. Согласно этому, определяем потребляемую электроэнергию:

Переводим киловатты в килокалории:

Теперь нужно вычислить собственно производительность насоса. Для этого необходимо, помимо всего прочего, знать рекомендованную разницу температур теплоносителя на входе и на выходе. В большинстве случаев при применении упрощенной схемы расчетов отопительных систем этот показатель принимают равным 20.

В этом случае искомая производительность насоса при напоре в 4.5 м будет составлять:

Расчет необходимой мощности радиаторов отопления

Этот параметр для каждого помещения придется рассчитывать отдельно. Для определения нужного количества батарей в конкретной комнате следует знать:

• мощность секции радиатора;
• площадь самого помещения.

Мощность секций батарей зависит от их габаритов и использованного для изготовления материала. Этот параметр производители указывают в технических паспортах радиаторов.

При выполнении расчетов сначала определяют общую требуемую мощность для эффективного отопления комнаты. При этом во внимание принимают то, что для обогрева 1 м² помещения необходимо порядка 100 Вт мощности радиатора.

Далее полученную цифру делят на показатель мощности одной секции. Таким образом определяют требуемое количество секций. По описанной выше схеме расчет радиаторов системы отопления выполняют для комнат:

• с высотой потолков ниже 3 м;
• количеством окон не более одного;
• без контактирующих с улицей стен;
• с хорошей теплоизоляцией.

В противном случае дополнительно используют поправочный коэффициент 1.1. Это позволяет сделать отопление помещения максимально эффективным.

Пример расчета количества радиаторов

Допустим, нужно узнать требуемое количество биметаллических радиаторов для комнаты в 20 м² с потолками высотой в 2.5 м, одним окном, не имеющей наружных ограждающих конструкций. Сначала узнаем общую требуемую мощность:

Теперь вычисляем нужное количество биметаллических секций, с учетом того, что мощность одной из них (стандартной на 500 мм) обычно составляет 200 Вт:

То есть в данном случае для эффективного обогрева помещения необходимо 10 биметаллических секций. Следовательно, в комнате придется установить, к примеру, два радиатора по пять секций или же один— на 10 секций.

Если в помещении предусмотрено больше одного окна, а его потолки имеют высоту, превосходящую 3 м, применяем поправочный коэффициент 1.1:

• 2000*1.1=2200 — для второго окна;
• 2200*1.1=2420 — поправка на потолок.

Далее по описанной выше схеме рассчитываем число секций:

То есть в данном случае в комнате на 20 м2, скорее всего, придется установить два радиатора по 6 секций.

Толщина труб системы отопления

Этот параметр также определяется с учетом того, что для эффективного обогрева 10 м² помещения необходима 1 кВт энергии. То есть для дома в 50 м² этот показатель будет составлять 5 кВт и с поправкой в 20% — 6 кВт или 6000 Вт.

Собственно сам диаметр труб вычисляется по специальным таблицам. Для двухтрубной системы отопления такая таблица будет выглядеть так:

В нашем примере, для того чтобы определить сечение труб, нужно найти в таблице в общем поле вычисленный нами показатель в 6000 Вт и посмотреть на указанное в правом столбце значение. Мощность теплового потока в данном случае будет находиться между цифрами 5748 и 7185. Следовательно, в доме необходимо будет протянуть магистрали сечением 15 мм.

Расчет системы отопления

В данном разделе приведён расчет системы отопления на конкретном примере. Познакомившись с материалами раздела, вы освоите методику расчета отопления, и обнаружите, что и эта задача вам по силам, даже если вы не имеете высшего технического образования.

Для чего нужен расчет системы отопления?

Расчет отопления частного дома на конкретном примере поможет вам рассчитать все необходимые параметры для системы отопления вашего дома: тепловые потери каждого помещения и всего дома, мощность радиаторов, мощность отопительного котла, мощность циркуляционного насоса.

Все расчёты выполняются в специальной программе Valtec, которую можно будет бесплатно скачать по ссылке в одной из статей этого раздела.

Как рассчитать мощность отопления (исходные данные для расчета)

С чего начать расчёт мощности отопления? Данная статья поможет ответить на этот вопрос. Не смотря на то, что расчётами мощности отопления вы отродясь не занимались, делать вам придётся хорошо знакомые вещи. И понадобятся вам не какие-то сложные приспособления и вычислительные устройства, а всего-навсего линейка, листок бумаги, карандаш и калькулятор.

Программа для расчёта системы отопления

Здесь вы сможете скачать бесплатно программу для расчёта систем отопления, познакомитесь с главным меню программы, а также с теми инструментами программы, которые нужны для расчета системы водяного отопления дома. Если вы способны включить компьютер и вбить запрос в строку поиска браузера, то и работа с программой для расчёта системы отопления не вызовет у вас большого труда.

Расчет тепловой энергии на отопление

Расчёт тепловой энергии на отопление – это расчёт тепловых потерь, которые происходят через стены, потолки, полы, оконные и дверные проёмы помещений дома. Данные расчёты нужны будут впоследствии для выбора мощности радиаторов отопления.

Расчет тепловых потерь дома (видео)

В предыдущей статье рассматривался расчет тепловых потерь дома, но больше теоретически. Понимая, что непросто объяснять на пальцах то, что лучше показать, я записал несколько видеоуроков по расчету системы отопления реального дома.

Здесь вы найдёте первые три этапа расчетов, которые нужно выполнить, чтобы потом правильно подобрать мощность отопительного котла и радиаторов отопления.

Что такое инфильтрация и когда её надо учитывать?

В видео про расчет тепловых потерь я обещал, что расскажу про инфильтрацию потом. Вот это “потом” и наступило, сдерживаю своё обещание.

В этой статье вы прочитаете не только о том, что такое инфильтрация, а и том, когда её учитывать нужно обязательно, а когда – нет.

Подведение итогов теплового расчета

В этой статье проанализируем результат всех движений по расчету тепла на отопление, которые были проделаны в предыдущих статьях и видео. Здесь мы выберем систему отопления и решим, как уменьшить тепловые потери, если они получились слишком большими.

Расчет мощности радиаторов отопления

Мощность радиаторов определяется по тем расчётам, которые были проведены на предыдущем шаге, где вы рассчитали тепловые потери своего дома. Говоря просто, мощность радиаторов должна быть больше, чем тепловые потери, – чтобы тепла в доме осталось больше, чем ушло через стены и прочие конструкции на “отопление воробьям”. Ну, а подробности читайте в статье.

Подбор панельных радиаторов

До сих пор мы то и дело говорили о радиаторах секционных, бессовестно упустив факт наличия в мире радиаторов панельных. А ведь если человек запланировал установить в систему отопления дома именно панельные радиаторы, то ему тоже нужно знать, как рассчитать мощность таких радиаторов. Кстати, на панельных радиаторах есть ещё и маркировка.

Подбор насоса для отопления без расчетов

В следующих статьях и видео выполняется расчет мощности циркуляционного насоса в программе Valtec. А можно ли обойтись без таких расчетов? И как тогда подобрать насос для системы отопления? Об этом читайте в статье.

Гидравлический расчет отопления: сбор данных

Это завершающий этап в расчётах системы отопления. Здесь предстоит определиться с мощностью отопительного котла и циркуляционного насоса (если ваша система отопления с принудительной циркуляцией).

Первым делом мы соберём все данные, которые потом понадобятся при расчетах.

Гидравлический расчет системы отопления (видео)

Здесь вы не найдёте ничего, кроме голой практики: в видеоуроке я покажу на примере реального дома, как рассчитать гидравлические сопротивления системы отопления.

Эту работу нужно сделать для правильного подбора мощности циркуляционного насоса. Понятно, что если ваша система отопления с естественой циркуляцией теплоносителя, то циркуляционный насос выбирать не придётся; тогда этот материал можно пропустить. Остальным же.

Как рассчитать объем расширительного бака для отопления?

Расширительный бак устроен довольно просто, в эксплуатации надёжен и устанавливаться может как угодно и где угодно. Тем не менее, и он имеет два очень важных параметра, не учтя которые можно здорово навредить своей системе отопления. В этой статье подробно об одном из этих параметров.

Давление в расширительном баке отопления, – как рассчитать?

Втрой важный параметр, который нужно учитывать для расширительных баков, – это начальное давление в баке. Ответ на “почему?” вы найдёте в этой короткой статье, в которой я постарался обойтись без длинных расчётов.

Проекты систем отопления: примеры

Возможно, в разделе про расчеты эта статья лишняя. И, возможно, изучив раздел по проектированию отопления дома, вы в этой информации уже не нуждаетесь. Однако не спешите её пропускать: может, всё же в ней есть что-то, что вы упустили раньше? Да и повторение – мать учения.

Расчет отопления частного дома

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?

Многие из нас привыкли считать, что в отопительную систему входят только нагревательный котел и теплообменники, которые связаны между собой посредством трубопровода. Однако, в обвязку входят еще и другие элементы:

• 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.

Общая площадь жилья, нуждающегося в обогреве, м 2

Необходимая производительность нагревательного элемента, кВт

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.

Специалисты рекомендуют размещать большую часть батарей под подоконником, что позволит исключить проникновение холодного воздух через окна.

Трубопроводная отопительная система

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

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.

Монтаж отопительных приборов

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.

Придерживаясь вышеуказанных рекомендаций, вы сможете реализовать в своем доме качественный обогрев.

ВИДЕО: Котлы отопления – какой котел выбрать