Расчет системы 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

где:

• 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

Проекты систем отопления, реализуемых в своих домах, представлены в данном материале: https://teplo.guru/sistemy/proekty-otopleniya-chastnyh-domov.html

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

Тип радиатора	Мощность секции	Коррозийное воздействие кислорода	Ограничения по Ph	Коррозийное воздействие блуждающих токов	Давление рабочее/ испытательное	Гарантийный срок службы (лет)
Чугунный	110	—	6.5 — 9.0	—	6−9 /12−15	10
Алюминиевый	175−199	—	7— 8	+	10−20 / 15−30	3−10
Трубчатый Стальной	85	+	6.5 — 9.0	+	6−12 / 9−18.27	1
Биметаллический	199	+	6.5 — 9.0	+	35 / 57	3−10

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

Источник: teplo.guru

Расчет системы отопления – это очень важный этап, от которого во многом зависит последующий комфорт и удобство проживания в доме. Мы подготовили для вас десятки бесплатных онлайн-калькуляторов, которые облегчат расчеты, и все они собраны в рубрике «Система отопления»! Но для начала выясним, как вообще рассчитывается отопительная система?

Этап №1. Вначале рассчитываются теплопотери здания – эти сведения необходимы для того, чтобы определить мощность отопительного котла и каждого из радиаторов в частности. В этом вам поможет наш калькулятор теплопотерь! Что характерно, их следует рассчитывать для каждого помещения, в котором имеется наружная стена.

Этап №2. Далее нужно выбрать температурный режим. В среднем, для расчетов используется значение 75/65/20, что полностью соответствует требованиям EN 442. Если выберите именно этот режим, то уж точно не ошибетесь, ведь на него настроена большая часть всех импортных отопительных котлов.

Этап №3. После этого подбирается мощность радиаторов с учетом полученных теплопотерь в помещении. Также вам может пригодиться бесплатный калькулятор расчета количества секций радиатора отопления.

Этап №4. Для подбора подходящего циркуляционного насоса и труб нужного диаметра производится гидравлический расчет. Чтобы выполнить его, нужны специальные знания и соответствующие таблицы. Также можно воспользоваться калькулятором расчета производительности циркуляционного насоса.

Этап №5. Теперь нужно выбрать котел. Детальнее о выборе отопительного котла можно узнать из статей данной рубрики нашего сайта.

Этап №6. В конце необходимо рассчитать объем системы отопления. Ведь именно от вместительности сети будет зависеть объем расширительного бака. Здесь вам поможет калькулятор расчета общего объема системы отопления.

На заметку! Эти, а также многие другие онлайн-калькуляторы можно найти в данной рубрике сайта. Воспользуйтесь ими, чтобы максимально облегчить рабочий процесс!

Источник: stroyday.ru

Общие сведения

Но тут стоит учесть, что они могут показывать лишь приблизительный результат, так как в состоянии производить расчеты лишь для простейших конструкций. На самом же деле во время расчета отопления следует учесть огромное количество нюансов. Это следует делать, чтобы получилось правильно подсчитать затраты на отопительную систему и в будущем не страдать от недостатка/избытка тепла в доме, а также, чтобы не было лишних трат на отопление. Да, как видите, при выборе котла для дома, следует брать во внимание все параметры – и оборудование отопления, и жилого дома.

Расчет отопления – что следует подсчитывать

Для того чтобы выполнять расчет отопления в частном доме, следует выполнить расчет мощности отопительного котла, а также определиться, где будут размещены радиаторы и сколько их будет, учесть некоторые погодные факторы, а также теплоизоляцию и материал изготовления котла и труб.

Учтите, что от этого и будет напрямую зависеть комфорт проживания в вашем доме, так как именно правильность произведенных расчетов будет непосредственно влиять на качество отопления. Помимо этого, такие расчеты станут основой заложенного для монтажных работ бюджета и дальнейшей эксплуатации всей отопительной системы. Именно на таком этапе потребуется решить, какое количество денег вы будете тратить на обогревание вашего жилья. Когда вы приступите к расчетам, следует помнить о климатических условиях, в которых расположен регион вашего проживания и условиях, в которых будет использован дом.

Отопительная система включает в себя не только батареи и печь, а также:

• Котел отопления.
• Трубы для трубопровода.
• Насос (станция).
• Контрольные приборы.
• Радиаторы.
• В некоторых случаях расширительный бачок.

Теперь можно перейти к непосредственному расчету мощности.

Расчет мощности приборов отопления

Перед тем, как начать производить расчет отопления в частном доме, и в частности мощности системы, следует определиться, какой тип котла будет использован. У котлов отопления разные коэффициенты полезного действия, и от этого будет зависеть не только уровень отдачи тепла,

но и финасовое обеспечение эксплуатации устройства в дальнейшем:

• Электрические котлы.
• Газовые котлы.
• Котлы, работающие на жидком топливе.
• Котлы, работающие на твердом топливе.
• Комбинированный тип котла (от электричества и твердого топлива).

Когда вы выберете разновидность котла, следует определиться, какая у него должна быть пропускная способность. Именно от этого будет зависеть работоспособность системы в целом. Вычисление мощности котла для нагревания воды выполняют с учетом количества тепловой энергии, требующейся на каждый 1 м³.

Итак, вам поможет калькулятор, чтобы подсчитать объем отапливаемых комнат:

• Спальня №1 – 9 м²*3м=27 м³.
• Спальня №2 – 11 м²*3м=33 м³.
• Спальня №3 – 16 м²*3м=48 м³.
• Гостиная – 24 м²*3м=72 м³.
• Коридор – 5 м²*3м=15 м³.
• Кухня – 11 м²*3м=33 м³.
• Санитарный узел – 7 м²*3м=21 м³.

Обратите внимание, что для расчета следует брать во внимание каждое из помещений, даже если вы не планируете везде устанавливать радиаторы отопления.

После этого требуется просуммировать полученные результаты, и вывести объем дома (общий показатель), в нашем случае это 249 м³. Во время подсчета следует обязательно учесть переходы и объемы комнат, даже если вы в них не планируете ставить обогревательные приборы, к примеру, кладовая, прихожая, коридор. Это требуется для того, чтобы тепла от радиаторов, установленных в других частях дома, хватало для прогревания всего дома.

Интересно, что во время расчета отопительной системы важно также учесть местный климат, т.е. климатическую зону и температуру на улице в зимнее время.

Предлагаем взять произвольный показатель для места проживания в 50 Вт/м³ и объем дома в 249 м³, который вы планируете нагревать. Итак, расчет мощности : 50 Вт*249м³=12 450 Вт. Далее результат умножаем на коэффициент 1.2 и рассчитываем мощность котла ~ 15 кВт (14.94). Данный коэффициент дает возможность добавлять котлу до 20% резервной мощности. Она даст возможность котлу работать в режиме энергосбережения, а также избегать больших перегрузок.

Поправка на коэффициент по климатическим условиям может меняться от 0.75  на юге России до 2.0 в северном регионе. Указанный нами коэффициент 1.2 характерен для центральной части России. Для того, чтобы получить предварительные результаты котла и его требуемой мощности, можно умножить площадь комнаты на коэффициент климата и разделить полученный результат на 10.

Какие трубы лучше всего подходят для магистрали отопления

Малого того, чтобы требуется рассчитывать мощность котла, требуется правильно выбирать трубы и произвести расчет радиаторов отопления в частном доме.

На данный момент рынок предлагает различные виды труб для систем отопления из таких материалов, как:

• Полипропилен (без армирования, с армированием).
• Полиэтилен.
• Сталь.
• Медь.
• Нержавеющая сталь

Да, можно взять для отопления в доме разные трубы, но важно учесть особенности выбранных видов.

У каждого из них есть свои нюансы, которые следует учитывать при расчете отопления и разработке плана обогрева в частном доме:

1. Стальные трубы являются универсальными в использовании и могут выдержать давление до 25 атм, но имеют один большой, существенный недостаток – они подвержены коррозии и имеют ограниченный срок эксплуатации. Помимо этого, часто возникают сложности при их установке.
2. Полипропиленовые трубы, а также элементы из сшитого полиэтилена и композитного металлопластика несложно устанавливать, и за счет их малого веса их можно установить даже на тонкие стены. Преимуществом таким труб является то, что они не подвергаются гниению, ржавчине и не реагируют на бактерии. Еще один показатель – они не начинают расширяться от тепла и не портятся даже от мороза. Такие трубы способны выдержать постоянную температуру в 90 градусов и краткосрочное повышение температуры до 110 градусов.
3. Трубы из меди отличаются повышенными требованиями к монтажу и высокой цены, но в прочности они будут конкурировать с трубами из пластика, так как не подвержены коррозии и считаются самым лучшим вариантом. Помимо этого, медь – металл пластичный, который хорошо проводит тепло и может поддерживать температуру воды в трубах от -200 до +250 градусов. Такая способность материала помогает защитить систему от возможных перемерзаний, а это очень важно в Сибири и северных регионах.

Как произвести расчет оптимального количества и объема теплового обменника

Во время расчета количества радиаторов, которые потребуются для отопления дома, важно учесть, из какого материала сделаны обогреватели.

На современном рынке бытовых устройств есть три разновидности радиаторов из металла:

• Алюминий.
• Чугун.
• Сплав биметаллического типа.

У каждого из видов есть свои особенности. Алюминий и чугун, к примеру, имеют одинаковые показатели тепловой отдачи, но алюминий отличается тем, что очень быстро остывает, а чугун очень медленно нагревается, но при этом способен долго сохранять тепло. Радиаторы из биметаллического сплава быстро прогреваются и остывают медленнее, чем алюминиевые конструкции.

Во время расчета требуемого количества обогревателей следует учесть и несколько других нюансов:

• Теплоизоляция стен и пола помогает сохранять до 30% тепла.
• Угловые комнаты намного прохладнее стальных комнат и требуют большого количества радиаторов.
• Использование качественных стеклопакетов для окон помогает сохранить до 15% тепловой энергии.
• Через крышу можно потерять до ¼ всей тепловой энергии.

Если производить расчеты по всем нормам СНиП, то для обогрева 1 м³ требуется 100 Вт тепла, а значит, 40 м³ объема требуют 4 кВт. Если 8-секционный  прибор из биметаллического сплава выделит 110 Вт, то при помощи стандартного калькулятора считаем: 4000 Вт / 110=36,4. Теперь округлите полученное число в большую сторону и получите 37 радиаторов. Но в частном доме можно самостоятельно регулировать температуру. Считается, что каждая батарея дает по 140 Вт тепла, и тогда в пересчете получается 4000/140=28,6. Когда округлим, получаем 29 радиаторов.

Источник: domsdelat.ru