Расчет системы отопления – как рассчитать систему отопления, учет тепловых потерь, расчет гидравлики и количества радиаторов

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.

teplodom1.ru

Расчет системы отопления частного дома: формулы и примеры

Отопление частного дома – необходимый элемент комфортабельного жилья. Согласитесь, что к обустройству отопительного комплекса следует подходить внимательно, т.к. ошибки обойдутся недешево. Но вы никогда не занимались подобными вычислениями и не знаете как правильно их выполнять?

Мы поможем вам – в нашей статье подробно рассмотрим, как делается расчет системы отопления частного дома для эффективного восполнения потерь тепла в зимние месяцы.

Приведем конкретные примеры, дополнив материал статьи наглядными фото и полезными видеосоветами, а также актуальными таблицами с показателями и коэффициентами, необходимыми для вычислений.

Содержание статьи:

Теплопотери частного дома

Здание теряет тепло из-за разности температур воздуха внутри и вне дома. Теплопотери тем выше, чем более значительна площадь ограждающих конструкций здания (окон, кровли, стен, фундамента).

Также связаны с материалами ограждающих конструкций и их размерами. К примеру, теплопотери тонких стен больше, чем толстых.

Галерея изображений

Фото из

Система отопления частного дома с двумя агрегатами

Вариант отопления в бревенчатом доме

Поступление воздуха и утечки тепла через окна и двери

Система вентиляции с поставкой свежего воздуха

Схема устройства ГВС и отопления

Подбор котла по типу топлива

Варианты прокладки контуров отопления

Открытый вариант отопления

Эффективный для частного дома обязательно учитывает материалы, использованные при постройке ограждающих конструкций.

Например, при равной толщине стены из дерева и кирпича проводят тепло с разной интенсивностью – теплопотери через деревянные конструкции идут медленнее. Одни материалы пропускают тепло лучше (металл, кирпич, бетон), другие хуже (дерево, минвата, пенополистирол).

Атмосфера внутри жилой постройки косвенно связана с внешней воздушной средой. Стены, проемы окон и дверей, крыша и фундамент зимой передают тепло из дома наружу, поставляя взамен холод. На них приходится 70-90% от общих теплопотерь коттеджа.

Стены, крыша, окна и двери – все пропускает тепло зимой наружу. Тепловизор наглядно покажет утечки тепла

Постоянная утечка тепловой энергии за отопительный сезон происходит также через вентиляцию и канализацию.

При расчете теплопотерь постройки ИЖС эти данные обычно не учитывают. Но включение в общий тепловой расчет дома потерь тепла через канализационную и вентиляционную системы – решение все же правильное.

Существенно снизить утечки тепла, проходящие через строительные конструкции, дверные/оконные проемы сможет грамотно устроенная система теплоизоляции

Выполнить расчёт автономного контура отопления загородного дома без оценки теплопотерь его ограждающих конструкций невозможно. Точнее, не получится , достаточную для обогрева коттеджа в самые лютые заморозки.

Анализ реального расхода тепловой энергии через стены позволит сравнить затраты на котловое оборудование и топливо с расходами на теплоизоляцию ограждающих конструкций.

Ведь чем более энергоэффективен дом, т.е. чем меньше тепловой энергии он теряет в зимние месяцы, тем меньше расходы на приобретение топлива.

Для грамотного расчета системы отопления потребуется распространенных строительных материалов.

Таблица значений коэффициента теплопроводности различных строительных материалов, наиболее часто применяемых при возведен

Расчет потерь тепла через стены

На примере условного двухэтажного коттеджа рассчитаем теплопотери через его стеновые конструкции.

Исходные данные:

• квадратная «коробка» с фасадными стенами шириной 12 м и высотой 7 м;
• в стенах 16 проемов, площадь каждого 2,5 м²;
• материал фасадных стен – полнотелый кирпич керамический;
• толщина стены – 2 кирпича.

Далее проведем вычисление группы показателей, из которых и складывается общее значение потерь тепла через стены.

Показатель сопротивления теплопередачи

Чтобы выяснить показатель сопротивления теплопередачи для фасадной стены, нужно разделить толщину стенового материала на его коэффициент теплопроводности.

Для ряда конструкционных материалов данные по коэффициенту теплопроводности представлены на изображениях выше и ниже.

Для точных расчетов потребуется коэффициент теплопроводности указанных в таблице теплоизоляционных материалов, применяемых в строительстве

Наша условная стена выстроена из керамического полнотелого кирпича, коэффициент теплопроводности которого – 0,56 Вт/м·^оС. Ее толщина с учетом кладки на ЦПР – 0,51 м. Разделив толщину стены на коэффициент теплопроводности кирпича, получаем сопротивление теплопередаче стены:

0,51 : 0,56 = 0,91 Вт/м^2×оС

Результат деления округляем до двух знаков после запятой, в более точных данных по сопротивлению теплопередачи потребности нет.

Площадь внешних стен

Поскольку примером выбрано квадратное здание, площадь его стен определяется умножением ширины на высоту одной стены, затем на число внешних стен:

12 · 7 · 4 = 336 м²

Итак, нам известна площадь фасадных стен. Но как же проемы окон и дверей, занимающие вместе 40 м2 (2,5·16=40 м²) фасадной стены, нужно ли их учитывать?

Действительно, как же корректно рассчитать без учета сопротивления теплопередачи оконных и дверных конструкций.

Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов, применяемых для утепления несущих стен

Если необходимо обсчитать теплопотери здания крупной площади или теплого дома (энергоэффективного) – да, учет коэффициентов теплопередачи оконных рам и входных дверей при расчете будет правильным.

Однако для малоэтажных построек ИЖС, возводимых из традиционных материалов, дверными и оконными проемами допустимо пренебречь. Т.е. не отнимать их площадь из общей площади фасадных стен.

Общие теплопотери стен

Выясняем потери тепла стены с ее одного квадратного метра при разнице температуры воздуха внутри и снаружи дома в один градус.

Для этого делим единицу на сопротивление теплопередачи стены, вычисленное ранее:

1 : 0,91 = 1,09 Вт/м²·^оС

Зная теплопотери с квадратного метра периметра внешних стен, можно определить потери тепла при определенных уличных температурах.

К примеру, если в помещениях коттеджа температура +20 ^оС, а на улице -17 ^оС, разница температур составит 20+17=37 ^оС. В такой ситуации общие теплопотери стен нашего условного дома будут:

0,91 · 336 · 37 = 11313 Вт,

Где: 0,91 – сопротивление теплопередачи квадратного метра стены; 336 – площадь фасадных стен; 37 – разница температур комнатной и уличной атмосферы.

Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов, применяемых для утепления пола/стен, для устройства сухой стяжки пола и выравнивания стен

Пересчитаем полученную величину теплопотерь в киловатт-часы, они удобнее для восприятия и последующих расчетов мощности отопительной системы.

Теплопотери стен в киловатт-часах

Вначале выясним, столько тепловой энергии уйдет через стены за один час при разнице температур в 37 ^оС.

Напоминаем, что расчет ведется для дома с конструкционными характеристиками, условно выбранными для демонстрационно-показательных вычислений:

11313 · 1 : 1000 = 11,313 кВт·ч,

Где: 11313 – величина теплопотерь, полученная ранее; 1 – час; 1000 – количество ватт в киловатте.

Коэффициент теплопроводности стройматериалов, применяемых для утепления стен и перекрытий

Для вычисления потерь тепла за сутки полученное значение теплопотерь за час умножаем на 24 часа:

11,313 · 24 = 271,512 кВт·ч

Для наглядности выясним потери тепловой энергии за полный отопительный сезон:

7 · 30 · 271,512 = 57017,52 кВт·ч,

Где: 7 – число месяцев в отопительном сезоне; 30 – количество дней в месяце; 271,512 – суточные теплопотери стен.

Итак, расчетные теплопотери дома с выбранными выше характеристиками ограждающих конструкций составят 57017,52 кВт·ч за семь месяцев отопительного сезона.

Учет влияния вентиляции частного дома

Расчет вентиляционных потерь тепла в отопительный сезон в качестве примера проведем для условного коттеджа квадратной формы, со стеной 12-ти метровой ширины и 7-ми метровой высоты.

Без учета мебели и внутренних стен внутренний объем атмосферы в этом здании составит:

12 · 12 · 7 = 1008 м³

При температуре воздуха +20 ^оС (норма в сезон отопления) его плотность равна 1,2047 кг/м³, а удельная теплоемкость 1,005 кДж/(кг·^оС).

Вычислим массу атмосферы в доме:

1008 · 1,2047 = 1214,34 кг,

Где: 1008 – объем домашней атмосферы; 1,2047 – плотность воздуха при t +20 ^оС .

Таблица со значением коэффициента теплопроводности материалов, которые могут потребоваться при проведении точных расчетов

Предположим пятикратную смену воздушного объема в помещениях дома. Отметим, что точная свежего воздуха зависит от числа жильцов коттеджа.

При средней разнице температур между домом и улицей в отопительный сезон, равной 27 ^оС (20 ^оС домашняя, -7 ^оС внешняя атмосфера) за сутки на обогрев приточного холодного воздуха понадобиться тепловой энергии:

5 · 27 · 1214,34 · 1,005 = 164755,58 кДж,

Где: 5 – число смен воздуха в помещениях; 27 – разница температур комнатной и уличной атмосферы; 1214,34 – плотность воздуха при t +20 ^оС; 1,005 – удельная теплоемкость воздуха.

Переведем килоджоули в киловатт-часы, поделив значение на количество килоджоулей в одном киловатт-часе (3600):

164755,58 : 3600 = 45,76 кВт·ч

Выяснив затраты тепловой энергии на обогрев воздуха в доме при пятикратной его замене через приточную вентиляцию, можно рассчитать «воздушные» теплопотери за семимесячный отопительный сезон:

7 · 30 · 45,76 = 9609,6 кВт·ч,

Где: 7 – число «отапливаемых» месяцев; 30 – среднее число дней в месяце; 45,76 – суточные затраты тепловой энергии на нагрев приточного воздуха.

Вентиляционные (инфильтрационные) энергозатраты неизбежны, поскольку обновление воздуха в помещениях коттеджа жизненно необходимо.

Потребности нагрева сменяемой воздушной атмосферы в доме требуется вычислять, суммировать с теплопотерями через ограждающие конструкции и учитывать при выборе отопительного котла. Есть еще один вид тепловых энергозатрат, последний – канализационные теплопотери.

Затраты энергии на подготовку ГВС

Если в теплые месяцы из крана в коттедж поступает холодная вода, то в отопительный сезон она – ледяная, с температурой не выше +5 ^оС. Купание, мытье посуды и стирка невозможны без нагрева воды.

Набираемая в бачок унитаза вода контактирует через стенки с домашней атмосферой, забирая немного тепла. Что происходит с водой, нагретой путем сжигания не бесплатного топлива и потраченной на бытовые нужды? Ее сливают в канализацию.

Двухконтурный котел с бойлером косвенного нагрева, используемый как для нагрева теплоносителя, так и для поставки горячей воды в сооруженный для нее контур

Рассмотрим на примере. Семья из трех человек, предположим, расходует 17 м³ воды ежемесячно. 1000 кг/м³ – плотность воды, а 4,183 кДж/кг·^оС – ее удельная теплоемкость.

Средняя температура нагрева воды, предназначенной для бытовых нужд, пусть будет +40 ^оС. Соответственно, разница средней температуры между поступающей в дом холодной водой (+5 ^оС) и нагретой в бойлере (+30 ^оС) получается 25 ^оС.

Для расчета канализационных теплопотерь считаем:

17 · 1000 · 25 · 4,183 = 1777775 кДж,

Где: 17 – месячный объем расхода воды; 1000 – плотность воды; 25 – разница температур холодной и нагретой воды; 4,183 – удельная теплоемкость воды;

Для пересчета килоджоулей в более понятные киловатт-часы:

1777775 : 3600 = 493,82 кВт·ч

Таким образом, за семимесячный период отопительного сезона в канализацию уходит тепловая энергия в объеме:

493,82 · 7 = 3456,74 кВт·ч

Расход тепловой энергии на нагрев воды для гигиенических нужд невелик, в сравнении с теплопотерями через стены и вентиляцию. Но это ведь тоже энергозатраты, нагружающие отопительный котел или бойлер и вызывающие расход топлива.

Расчет мощности отопительного котла

Котел в составе системы отопления предназначен для компенсации теплопотерь здания. А также, в случае или при оснащении котла бойлером косвенного нагрева, для согревания воды на гигиенические нужды.

Вычислив суточные потери тепла и расход теплой воды «на канализацию», можно точно определить необходимую мощность котла для коттеджа определенной площади и характеристик ограждающих конструкций.

Одноконтурный котел производит только нагрев теплоносителя для отопительной системы

Для определения мощности котла отопления необходимо рассчитать затраты тепловой энергии дома через фасадные стены и на нагрев сменяемой воздушной атмосферы внутренних помещений.

Требуются данные по теплопотерям в киловатт-часах за сутки – в случае условного дома, обсчитанного в качестве примера, это:

271,512 + 45,76 = 317,272 кВт·ч,

Где: 271,512 – суточные потери тепла внешними стенами; 45,76 – суточные теплопотери на нагрев приточного воздуха.

Соответственно, необходимая отопительная мощность котла будет:

317,272 : 24 (часа) = 13,22 кВт

Однако такой котел окажется под постоянно высокой нагрузкой, снижающей его срок службы. И в особенно морозные дни расчетной мощности котла будет недостаточно, поскольку при высоком перепаде температур между комнатной и уличной атмосферами резко возрастут теплопотери здания.

Поэтому по усредненному расчету затрат тепловой энергии не стоит – он с сильными морозами может и не справиться.

Рациональным будет увеличить требуемую мощность котлового оборудования на 20%:

13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 кВт

Для вычисления требуемой мощности второго контура котла, греющего воду для мытья посуды, купания и т.п., нужно разделить месячное потребление тепла «канализационных» теплопотерь на число дней в месяце и на 24 часа:

493,82 : 30 : 24 = 0,68 кВт

По итогам расчетов оптимальная мощность котла для коттеджа-примера равна 15,86 кВт для отопительного контура и 0,68 кВт для нагревательного контура.

Выбор радиаторов отопления

Традиционно рекомендовано выбирать по площади отапливаемой комнаты, причем с 15-20% завышением мощностных потребностей на всякий случай.

На примере рассмотрим, насколько корректна методика выбора радиатора «10 м2 площади – 1,2 кВт».

Тепловая мощность радиаторов зависит от способа их подключения, что необходимо учитывать при проведении расчетов системы отопления

Исходные данные: угловая комната на первом уровне двухэтажного дома ИЖС; внешняя стена из двухрядной кладки керамического кирпича; ширина комнаты 3 м, длина 4 м, высота потолка 3 м.

По упрощенной схеме выбора предлагается рассчитать площадь помещения, считаем:

3 (ширина) · 4 (длина) = 12 м²

Т.е. необходимая мощность радиатора отопления с 20% надбавкой получается 14,4 кВт. А теперь посчитаем мощностные параметры отопительного радиатора на основании теплопотерь комнаты.

Фактически площадь комнаты влияет на потери тепловой энергии меньше, чем площадь ее стен, выходящих одной стороной наружу здания (фасадных).

Поэтому считать будем именно площадь «уличных» стен, имеющихся в комнате:

3 (ширина) · 3 (высота) + 4 (длина) · 3 (высота) = 21 м²

Зная площадь стен, передающих тепло «на улицу», рассчитаем теплопотери при разнице комнатной и уличной температуры в 30^о (в доме +18 ^оС, снаружи -12 ^оС), причем сразу в киловатт-часах:

0,91 · 21 · 30 : 1000 = 0,57 кВт,

Где: 0,91 – сопротивление теплопередачи м2 комнатных стен, выходящих «на улицу»; 21 – площадь «уличных» стен; 30 – разница температур внутри и снаружи дома; 1000 – число ватт в киловатте.

Согласно строительным стандартам приборы отопления располагают в местах максимальных теплопотерь. Например, радиаторы устанавливаются под оконными проемами, тепловые пушки – над входом в дом. В угловых комнатах батареи устанавливаются на глухие стены, подверженные максимальному воздействию ветров

Выходит, что для компенсации потерь тепла через фасадные стены данной конструкции, при 30^о разнице температур в доме и на улице достаточно отопления мощностью 0,57 кВт·ч. Увеличим необходимую мощность на 20, даже на 30% – получаем 0,74 кВт·ч.

Таким образом, реальные мощностные потребности отопления могут быть значительно ниже, чем торговая схема «1,2 кВт на квадратный метр площади помещения».

Причем корректное вычисление необходимых мощностей отопительных радиаторов позволит сократить объем , что уменьшит нагрузку на котел и расходы на топливо.

Выводы и полезное видео по теме

Куда уходит тепло из дома – ответы предоставляет наглядный видеоролик:

В видеоролике рассмотрен порядок расчета теплопотерь дома через ограждающие конструкции. Зная потери тепла, получится точно рассчитать мощности отопительной системы:

Подробное видео о принципах подбора мощностных характеристик котла отопления смотрите ниже:

Выработка тепла ежегодно дорожает – растут цены на топливо. А тепла постоянно не хватает. Относиться безразлично к энергозатратам коттеджа нельзя – это совершенно невыгодно.

С одной стороны каждый новый сезон отопления обходится домовладельцу дороже и дороже. С другой стороны утепление стен, фундамента и кровли загородного стоит хороших денег. Однако чем меньше тепла уйдет из здания, тем дешевле будет его отапливать.

Сохранение тепла в помещениях дома – основная задача отопительной системы в зимние месяцы. Выбор мощности отопительного котла зависит от состояния дома и от качества утепления его ограждающих конструкций. Принцип «киловатт на 10 квадратов площади» работает в коттедже среднего состояния фасадов, кровли и фундамента.

Вы самостоятельно рассчитывали систему отопления для своего дома? Или заметили несоответствие вычислений, приведенных в статье? Поделитесь своим практическим опытом или объемом теоретических знаний, оставив комментарий в блоке под этой статьей.

sovet-ingenera.com

Онлайн калькуляторы для расчета системы отопления

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!

stroyday.ru

«Как рассчитать отопление в частном доме?» – Яндекс.Знатоки

Расчет отопления включает в себя несколько этапов:

• расчет теплопотерь, показывающих, какое количество тепла из-за конструктивных особенностей помещений и материалов, из которого изготовлен дом, «уходит» в окружающую среду
• расчет необходимой мощности отопительного оборудования, на основании которого подбирается такая мощность отопительного котла, которая позволит отоплению работать эффективно и стабильно, не расходуя при этом излишних ресурсов, но имея запас мощности на работу в условиях нетипично холодных температур и подготовку горячей воды (если это необходимо)
• гидравлические расчеты отвечают за выбор оптимального варианта разводки труб отопления, подбор подходящих труб, насосов, запорных элементов и фитингов, определяют необходимый объем расширительных баков

Одина из главных составляющих расчета и проектирования системы отопления – определение верной требуемой мощности отопительного оборудования.

Расчет тепловых потерь дома производится на основе информации о планировке дома, размеров помещений, расположения окон и дверей, используемых при строительстве дома материалов и утеплителей. Профессиональный расчет теплопотерь производят наши инженеры и проектировщики, исходя из данных таблиц со свойствами различных материалов.

Упрощенная формула расчета необходимой тепловой мощности для отопления одного помещения выглядит так:

Тепловая мощность, требуемая на обогрев одного помещения = Резервный коэффициент * Количество ватт на отопление одного метра помещения * Площадь помещения * Коэффициент теплопотерь через окна * Коэффициент соотношения площади окон * Коэффициент теплопотерь через стены * Коэффициент зимних температур воздуха * Коэффициент наружных стен * Коэффициент потолка * Коэффициент высоты потолка * Коэффициент ГВС

Соответственно, для определения общей тепловой мощности, требуемой для отопления дома, необходимо сложить расчетные показатели тепловых мощностей отдельных помещений.

Резервный коэффициент необходим для обеспечения запаса мощности на случай сильных морозов, в которые системе отопления для поддержания в доме комфортной температуры придется работать с увеличенной мощностью. Как правило, этот коэффициент при расчете принимается равным 1,2

Количество ватт на отопление одного метра помещения зависит от типа комнаты и ее назначения. Стандартное на отопление 1 м2 требуется 100 ватт. Если помещение планируется нежилым (кладовая, прачечная и т.д.), это значение можно уменьшить. Для ванных комнат, детских и любых других помещений, где комфортной является температура воздуха чуть выше, чем в остальных комнатах этот показатель следует увеличить.

Коэффициент теплопотерь через окна зависит от формата и качества стеклопакетов, установленных в доме. Для самых простых однокамерных окон этот коэффициент при расчете равен 1,27, для двухкамерного стеклопакета – 1, для трехкамерного – 0,85

Коэффициент соотношения площади окон определяется соотношением площади окон в помещении к площади помещения (по полу) и составляет, в зависимости от соотношения:

• при соотношении 10% — 0,8
• 20% — 1,0
• 30% — 1,2
• 40% — 1,4
• 50% — 1,5

Этот коэффициент наглядно показывает, насколько тепловая мощность системы отопления дома с обычными окнами может отличаться о дома с панорамным остеклением.

Коэффициент теплопотерь через стены зависит от того материала, из которого изготовлены стены дома и наличия теплоизоляции в стенах. Для самых распространенных материалов стен этот коэффициент расчета отопления будет таким:

• кирпичных стен (в два кирпича) с утеплителем 150 мм – 0,85
• кирпичных стен (в два кирпича) без утеплителя – 1,1
• пенобетонных блоков – 1
• бревна (сруб) – 1,25
• обычного бетона без утепления – 1,5

Коэффициент зимних температур воздуха соответствует усредненному показателю отрицательных температур самого холодного месяца (как правило, января или февраля)

• для -15°С он составляет 0,9
• для -20°С – 1
• для -25°С – 1,1

Коэффициент наружных стен зависит от того, какое количество стен помещения является наружными, т.е. не смежными с другими помещениями.

• если в помещении всего одна стена является наружной, коэффициент будет равен 1
• для двух стен – 1,2
• для трех – 1,22

Коэффициент потолка учитывается в расчете отопления таким образом:

• если над помещением есть неотапливаемое помещение (чердак, мансарда) – 1
• если над помещением есть утепленный чердак – 0,9
• если над помещением располагается отапливаемая комната – 0,82

Коэффициент высоты потолка определяет в расчете зависимость необходимой по тепловым расчетам мощности системы отопления от объема воздуха в помещении, определяемого высотой потолка. Чем выше потолки, тем большее количество тепловой мощности потребуется для отопления.

• для комнат со стандартной высотой потолков 2,5 метра этот коэффициент будет равен 1
• для потолков 3 метра – 1,05
• для потолков 5 метров – 1,1

Коэффициент ГВС
Для проживания в доме помимо отопления необходима также и система горячего водоснабжения. Проще и выгоднее всего организовать ее не отдельными водонагревательными элементами, а с помощью комбинации работы отопительного котла и бойлера косвенного нагрева. При такой схеме вода будет нагреваться за счет прохождения через бойлер теплоносителя системы отопления, что потребует увеличения мощности отопительного оборудования. При организации горячего водоснабжения от отопительного котла коэффициент ГВС для формулы расчета будет составлять от 1,2 до 1,3 (в зависимости от количества проживающих в доме потребителей горячей воды).

По усредненным показателям, без проведения каких-либо расчетов требуемую мощность системы отопления дома определяют как 1 кВт на каждые 10 квадратных метров, добавляя в получившейся цифре 20-30% на горячее водоснабжение.

(с) https://amikta.ru/otoplenie/raschet-otopleniya/

yandex.ru

Расчет системы отопления частного дома, схема, таблицы

Отопление частного дома

Система водяного отопления все больше в последнее время пользуется популярностью как основной способ для обогрева частного дома. Водяное отопление может быть дополнено и такими устройствами, как обогреватели, работающие на электричестве. Некоторые устройства и отопительные системы появились на отечественном рынке совсем недавно, но уже сумели завоевать популярность. К таким можно отнести обогреватели инфракрасного типа, масляные радиаторы, систему теплого пола и другие. Для обогрева локального типа нередко применяется такое устройство, как камин.

Однако в последнее время камины выполняют больше декоративную функцию, чем обогревательную. От того, насколько правильно был осуществлен проект и расчет отопления частного дома, а также установлена система водяного отопления, зависит ее долговечность и эффективность во время эксплуатации. Во время работы такой отопительной системы необходимо придерживаться определенных правил для того чтобы она работала как можно более эффективно и качественно.

Отопительная система частного дома – это не только такие компоненты, как котел или радиаторы. Отопительная система водяного типа включает и такие элементы:

• Насосы;
• Средства автоматики;
• Трубопровод;
• Теплоноситель;
• Устройства для регулировки.

Чтобы произвести расчет отопления частного дома, нужно руководствоваться такими параметрами, как мощность отопительного котла. Для каждой из комнат дома необходимо рассчитать также мощность радиаторов отопления.

Схема системы отопления

Выбор котла

Котел может быть нескольких типов:

• Электрический котел;
• Котел, работающий на жидком топливе;
• Газовый котел;
• Твердотопливный котел;
• Комбинированный котел.

Выбор котла, который будет использовать схема отопления жилого дома, должен зависеть от того, какой тип топлива является наиболее доступным и недорогим.

Кроме затрат на топливо, потребуется не реже, чем раз в год проводить профилактический осмотр котла. Лучше всего для этих целей вызывать специалиста. Также потребуется выполнять профилактическую очистку фильтров. Наиболее простыми в эксплуатации считаются котлы, которые работают на газе. Также они довольно дешевые в обслуживании и ремонте. Газовый котел подойдет только в тех домах, которые имеют доступ к газовой магистрали.

Газ – это такой тип топлива, который не требует индивидуальной транспортировки или места для хранения. Помимо этого преимущества, многие газовые котлы современного типа могут похвастаться довольно высоким показателем КПД.

Котлы данного класса выделяются высокой степенью безопасности. Современные котлы устроены таким образом, что для них не требуется выделять специальное помещение для котельной. Современные котлы характеризуются красивым внешним видом и способны удачно вписаться в интерьер любой кухни.

Газовый котел на кухне

На сегодняшний день особой популярностью пользуются полуавтоматические котлы, работающие на топливе твердого типа.  Правда, есть у таких котлов один недостаток, который заключается в том, что один раз в день необходимо загружать топливо. Многие производители выпускают такие котлы, которые являются полностью автоматизированными. В таких котлах загрузка твердого топлива происходит в автономном режиме.

Сделать расчет системы отопления частного дома можно и в случае с котлом, работающем на электричестве.

Однако такие котлы немного более проблематичные. Помимо основной проблемы, которая заключается в том, что сейчас электричество довольно дорогое, они еще могут перезагружать сеть. В небольших поселках на один дом выделяется в среднем до 3 кВт в час, а для котла этого мало, причем нужно учитывать, что сеть будет загружена не только работой котла.

Электрический котел

Для организации отопительной системы частного дома можно установить и жидкотопливный тип котла. Недостатком таких котлов является то, что они могут вызывать нарекания с точки зрения экологии и безопасности.

Рекомендуем к прочтению:

Расчет мощности котла

Перед тем, как рассчитать отопление в доме, делать это необходимо с расчета мощности котла. От мощности котла, в первую очередь, будет зависеть эффективность всей отопительной системы. Главное в этом вопросе – не переусердствовать, так как слишком мощный котел будет потреблять больше топлива, чем необходимо. А если котел будет слишком слабый, то не получится обогреть дом должным образом, а это негативно повлияет на комфорт в доме. Поэтому расчет системы отопления загородного дома – это важно. Подобрать котел необходимой мощности можно, если параллельно высчитать удельные теплопотери здания за весь отопительный период. Расчет отопления дома – удельных теплопотерь можно следующим методом:

q_дом=Q_год/F_h

Qгод – это расход теплоэнергии за весь период отопления;

Fh – площадь дома, которая отапливается;

Таблица выбора мощности котла в зависимости от отапливаемой площади

Для того чтобы осуществить расчет отопления загородного дома – расход  энергии, которая уйдет отопления частного дома, нужно воспользоваться следующей формулой и таким средством, как калькулятор:

Q_год=β_h*[Q_k-(Q_{вн б}+Q_s)*ν

β_h – это коэффициент учета дополнительно потребления тепла, отопительной системой.

Q_{вн б} – тепловые поступления бытового характера, которые характерны для всего отопительного периода.

Qk – это значение общих домовых теплопотерь.

Q_s – это поступления тепла в виде солнечной радиации, которые попадают в дом через окна.

Перед тем, как рассчитать отопление частного дома, стоит учесть, что для различных типов помещений характерны разные температурные режимы и показатели влажности воздуха. Они представлены в следующей таблице:

Рекомендуем к прочтению:

Далее представлена таблица, в которой показаны коэффициенты затенения прореза светового типа и относительного количества солнечной радиации, которая поступает через окна.

Если планируется установить водяное отопление, то площадь дома будет во многом определяющим фактором. Если дом имеет общую площадь не более чем 100 кв. метров, то подойдет и отопительная система с циркуляцией естественного типа. Если дом имеет площадь большего размера, то в обязательном порядке необходима система отопления с циркуляцией принудительного характера. Расчет системы отопления дома должен производиться точно и правильно.

Насос для циркуляции должен устанавливаться в обратку. Такой насос должен быть не только надежным и долговечным, но также экономным в плане потребления энергии и не производить неприятный шум. Нередко современные котлы уже оснащены циркуляционным насосом.

Трубопроводы отопительной системы

Для монтажа схема отопление дома может использовать такие типы трубопроводов:

• Трубопроводы из полиэтилена, полипропилена или металлопластика;
• Трубопроводы из меди;
• Трубопроводы из стали.

Полиэтиленовые трубы	Полипропиленовые трубы
Медные трубы	Стальные трубы

Все из этих трубопроводов обладают как своими преимуществами, так и недостатками. Полимерные трубы более простые в монтаже и надежно защищены от воздействия коррозии. Медные трубы более устойчивые к высоким температурам и способны выдержать высокое давление. Стальные трубы выделяются таким недостатком, как потребность в проведении некоторых сварочных процессов. Программа расчета отопления частного дома должна учитывать абсолютно все детали, включая и это.

Выбор котлов для отопления частного дома

Отопительные приборы, которые использует схема системы отопления дома, могут быть следующих видов:

• Ребристые или конвективные;
• Радиационно-конвективные;
• Радиационные. Радиационные отопительные приборы редко используются для организации отопительной системы в частном доме.

Современные котлы обладают характеристиками, которые приведены в следующей таблице:

Когда осуществляется расчет отопления в деревянном доме, данная таблица может вам в некоторой степени помочь. При монтаже отопительных приборов нужно соблюдать некоторые требования:

• Расстояние от отопительного прибора до пола должно составлять не меньше, чем 60 мм. Благодаря такому расстоянию домашнее отопление схема позволит провести уборку в труднодоступном месте.
• Расстояние от прибора отопления до подоконника должно быть минимум в 50 мм, чтобы радиатор в случае чего можно было без проблем снять.
• Ребра приборов отопления должны быть расположены в вертикальном положении.
• Желательно отопительные приборы монтировать под окнами или возле окон.
• Центр прибора отопления должен совпадать с центром окна.

Если в одной комнате находится несколько отопительных приборов, то они должны быть расположены на одном и том же уровне.

otoplenie-doma.org

Расчет системы отопления — давление, емкость, сопротивление, кпд, программа для расчета

Расчет системы отопления

Рассмотрим подробный расчет системы отопления частного дома. В нем представлена информация обо всех источниках тепла – как основных, так и вспомогательных, описаны все особенности монтажа.

Нередко еще на начальном этапе строительства частного дома возникает вопрос, касающийся системы отопления. Ведь правильно подобранное оборудование и выполненный монтаж позволят вам на протяжении многих лет наслаждаться теплом и уютом в собственном доме, получая высокий кпд системы отопления. Однако для создания такой качественной системы необходимо провести тщательный предварительный расчет системы отопления.

На сегодняшний день большинство владельцев частных домов, планируя отопительную систему, останавливают свой выбор на водяном отоплении. Рассмотрим, как же правильно производится расчет для нее.

Современные отопительные элементы

Крайне редко можно сегодня увидеть дом, в котором отопление выполняется исключительно воздушными источниками. К ним можно отнести электрические отопительные приборы: тепловентиляторы, радиаторы, УФО, тепловые пушки, электрические камины, печи. Рациональнее всего использовать их в качестве вспомогательных элементов при стабильно работающей основной отопительной системе. Причина их «второстепенности» — достаточно высокая себестоимость электроэнергии.

Основные элементы системы отопления

При планировании отопительной системы любого типа важно знать, что есть общепринятые рекомендации, касающиеся удельной мощности используемого нагревательного котла. В частности, для северных регионов страны она составляет примерно 1,5 – 2,0 кВт, в центральных — 1,2 – 1,5 кВт, в южных — 0,7 – 0,9 кВт.

При этом перед тем, как рассчитать систему отопления, для вычисления оптимальной мощности котла следует воспользоваться формулой:

W кот. = S*W / 10.

Расчет системы отопления зданий, а именно – мощности котла – важный этап при планировании создания отопительной системы. При этом важно обратить особенное внимание на следующие параметры:

• суммарная площадь всех помещений, которые будут подключены к отопительной системе – S;
• рекомендованная удельная мощность котла (параметр, зависящий от региона).

Для того чтобы максимально упростить расчет системы отопления онлайн, в некоторых случаях в качестве рекомендованной мощности котла можно брать 1.

Допустим, что необходимо рассчитать емкость системы отопления  и мощность котла для дома, в котором суммарная площадь помещений, которые необходимо отапливать S = 100 м². При этом возьмем рекомендованную удельную мощность для центральных регионов страны и подставим данные в формулу. Получим:

Рекомендуем к прочтению:

W кот. = 100*1,2/10=12 кВт.

Что следует учитывать при планировании отопления

Подбирая наиболее подходящий тип отопительной системы, непременно следует учитывать площадь дома. Это важно, поскольку, например, однотрубная система с естественной циркуляцией прекрасно себя показывает только в домах, площадь которых не превышает 100 м². А вот в доме, площадь которого значительно больше, она функционировать не сможет по причине довольно большой инертности.

Система отопления частного дома

Таким образом, предварительный расчет давления в системе отопления и планирование отопительной системы необходимы для того чтобы найти и спроектировать систему, использование которой в доме будет наиболее эффективным. На стадии предварительного планирования необходимо постараться учесть все особенности архитектуры строения. В частности, если здание достаточно большое и, соответственно, – площадь помещений, которые подлежат отапливанию, тоже большая, наиболее целесообразным является внедрение отопительной системы с насосом, который будет осуществлять циркуляцию теплоносителя.

При выборе места для установки циркуляционного насоса важно помнить одну особенность – при постоянном контакте с горячим теплоносителем отдельные элементы насоса значительно быстрее выходят из строя.

То есть, для более длительной работы оборудования такого типа его следует устанавливать на контур обрата, по которому уже остывший теплоноситель возвращается для повторного нагрева к котлу.

Система отопления с циркуляционным насосом

При этом есть определенные параметры, которым должен соответствовать  циркуляционный насос:

• продолжительный срок эксплуатации;
• низкий уровень энергопотребления;
• высокая мощность;
• надежность;
• простота эксплуатации;
• бесшумность и отсутствие вибрации во время работы.

Расчет отопительной системы

При планировании отопительной системы для частного дома наиболее сложным и ответственным этапом является проведение гидравлических расчетов – нужно определить сопротивление системы отопления.

Тем, кто никогда прежде не сталкивался с подобным, не рекомендуется производить объем системы отопления расчет самостоятельно. Гораздо лучше – обратится к специалистам, которые выполнят данную работу максимально качественно и быстро.

Ведь, берясь самостоятельно как рассчитать объем системы отопления, так и далее планировать систему, мало кто знает, что предварительно необходимо произвести некоторые графически-проектные работы. В частности, следует определить и отобразить на плане отопительной системы такие параметры:

• тепловой баланс помещений, в которых будут расположены отопительные приборы;
• тип наиболее подходящих отопительных приборов и теплообменных поверхностей, указать их на предварительном плане отопительной системы;
• наиболее подходящий тип отопительной системы, подобрать наиболее подходящую конфигурацию. Также следует создать подробную схему расположения нагревательного котла, трубопровода.
• выбрать тип трубопровода, определить необходимые для качественной работы дополнительные элементы (вентили, клапаны, датчики). Указать на предварительной схеме системы их расположение.
• создать полную аксонометричную схему. В ней следует указать номера участков, их продолжительность и уровень тепловой нагрузки.
• спланировать и отобразить на схеме основной отопительный контур. При этом важно учесть максимальный расход теплоносителя.

Принципиальная схема отопления

Двухтрубная отопительная система

Для любой отопительной системы расчетным участком трубопровода является тот сегмент, диаметр на котором не изменяется и где происходит стабильный расход теплоносителя. Последний параметр вычисляется из теплового баланса помещения.

Для расчета двухтрубной системы отопления следует провести предварительную нумерацию участков. Начинается она с нагревательного элемента (котла). Все узловые точки подающей магистрали, в которых происходит разветвление системы, необходимо отмечать заглавными буквами.

Рекомендуем к прочтению:

Двухтрубная отопительная система

Соответственные узлы, расположенные на сборных магистральных трубопроводах, следует обозначать черточками. Места ответвления  приборных веток (на узловом стояке) чаще всего обозначаются арабскими цифрами. Эти обозначения соответствуют номеру этажа (в случае, если внедрена горизонтальная отопительная система) или номеру стояка (вертикальная система). При этом в месте соединения потока теплоносителя данный номер обозначается дополнительным штрихом.

Для максимально качественного выполнения работы следует нумеровать каждый участок. При этом важно учитывать, что номер должен  состоять из двух значений – начала и конца участка.

Вертикальная отопительная система

При разработке предварительной план-схемы вертикальной отопительной системы для нумерации стояков следует использовать арабские цифры. При этом начало нумерации следует проводить от квартиры, которая на схеме изображена в верхнем левом углу, и постепенно перемещаться по часовой стрелке. Предварительный план со строгим соблюдением масштабности позволяет определить продолжительность отдельного участка отопительной системы с точностью до 0,1 м.

Вертикальная отопительная система

При планировании отопительной системы дома особое внимание программа для расчета системы отопления должна уделить определению тепловой нагрузки участков. Для этого следует вычислить плотность теплового потока, который отдается теплоносителем. При этом изначально выясняется уровень распределения тепловой нагрузки для всех отопительных элементов, присутствующих в сети, а уже после этого определяют и тепловую нагрузку отдельных участков системы.

При отображении тепловой нагрузки участка (Q_i-j) на плане ее показывают над выносной линией. А под этой чертой обозначена продолжительность данного отрезка системы.

Однотрубная отопительная система

Пример расчета системы отопления, выполняемый при планировании однотрубной системы, является несколько более простым по сравнению с системой двухтрубной. Прежде всего, он содержит меньше особенностей, которые проявляются при определении необходимой для качественного отопления площади поверхности нагревательного элемента. Кроме того, в такой системе возникает сравнительно меньше сложностей при определении продолжительности и диаметра участков замыкающих.

Первым этапом расчетов для однотрубной отопительной системы является определение наиболее подходящего диаметра стояков.

При этом важным фактором является уровень давления в трубе. С другой стороны, расчеты можно производить и несколько по-иному – изначально определить диаметры трубы, используемой для основного контура, и только после этого – для замыкающих сегментов системы. При этом важно отобразить результаты исследований на графике – ведь в его помощью в дальнейшем будет производиться расчет коэффициента затекания.

Следует помнить, что количество воды, циркулирующей в системе, может изменяться под количеством многочисленных факторов. По этому, не следует относиться к количеству воды в системе, как к постоянной величине.

otoplenie-doma.org

постановка задачи, порядок выполнения расчета, ошибки и способы их исправления

От правильного выбора всех элементов системы водяного отопления, их установки, во многом зависит эффективность её работы, сроки безаварийной и экономичной эксплуатации. Насколько экономичным и эффективным будет отопление в доме, покажут уже начальные вложения средств на этапе установки и монтажа системы. Рассмотрим подробнее как осуществляется гидравлический расчет систым отопления, с целью определения оптимальной мощности отопительной системы.

Эффективность системы отопления «на глазок»

Во многом суммы таких затрат зависят от:

• требуемых диаметров трубопроводов
• фитингов и соответствующих им приборов отопления
• переходников
• регулировочной и запорной арматуры

Желание минимизировать такие затраты не должно идти в ущерб качеству, но принцип разумной достаточности, некий оптимум, должен выдерживаться.

В большинстве современных индивидуальных отопительных комплексов применяются электронасосы для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя, в качестве которого часто используются незамерзающие составы антифризов. Гидравлическое сопротивление таких систем отопления для разных их типов теплоносителей будет разным.

Учитывая постоянно растущую стоимость энергоносителей (все виды топлива, электроэнергия) и расходных материалов (теплоносители, запчасти и пр.), следует с самого начала стремиться заложить в систему принцип минимизации расходов на эксплуатацию системы. Опять же, исходя из их оптимального соотношения для решения задачи создания комфортного температурного режима в отапливаемых помещениях.

Разумеется, соотношение мощности всех элементов отопительной системы должны обеспечивать оптимальный режим подачи теплоносителяк приборам отопления в объёме достаточном для выполнения основной задачи всей системы — обогрева и поддержания заданного температурного режима внутри помещения, независимо от изменения наружных температур. К элементам отопительной системы относятся:

• котел
• насос
• диаметр труб
• регулировочная и запорная арматура
• тепловые приборы

Помимо того, очень неплохо, если в проект изначально будет заложена определённая «эластичность», допускаюшая переход на иной вид теплоносителя (замена воды на антифриз). Кроме того, отопительная система, при меняющихся режимах эксплуатации никоим образом не должна вносить дискомфорт во внутренний микроклимат помещений.

Гидравлический расчёт и решаемые задачи

В процессе выполнения гидравлического расчёта отопительной системы, решается достаточно большой круг вопросов обеспечения выполнения приведенных выше и целого ряда дополнительных требований. В частности, находится диаметр труб на всех секторах по рекомендованным параметрам, включающим определение:

• скорости движения теплоносителя;
• оптимального теплообмена на всех участках и приборах системы, с учётом обеспечения его экономической целесообразности.

В процессе движения теплоносителя происходит неизбежное его трение о стенки трубы, возникают потери скорости, особенно заметные на участках, содержащих повороты, колена и т. п. В задачи гидравлического расчёта входит определение потерь скорости движения среды, вернее, давления на отрезках системы, подобных указанным, для общего учёта и включения в проект требуемых компенсаторов. Параллельно определению потери давления, необходимо знать требуемый объём, называемый расходом, теплоносителя во всей проектируемой системе водяного отопления.

Учитывая разветвлённость современных отопительных систем и конструктивные требования реализации наиболее распространённых схем разводки, например, примерное равенство длин ветвей в коллекторной схеме, расчёт гидравлики даёт возможность учесть такие особенности. Это позволит обеспечить более качественную автобалансировку и увязку ветвей, включенных параллельно или по другой схеме. Такие возможности часто требуются в ходе эксплуатации с применением запорных и регулирующих элементов, в случае необходимости отключения или перекрытия отдельных веток и направлений, при возникновении необходимости работы системы в нестандартных режимах.

Подготовка выполнения расчёта

Проведению качественного и детального расчёта должны предшествовать ряд подготовительных мероприятий по выполнению расчётных графиков. Эту часть можно назвать сбором информации для проведения расчёта. Являясь самой сложной частью в проектировании водяной отопительной системы, расчёт гидравлики позволяет точно спроектировать всю её работу. В подготавливаемых данных обязательно должно присутствовать определение требуемого теплового баланса помещений, которые будут обогреваться проектируемой отопительной системой.

В проекте расчёт ведётся с учётом типа выбранных приборов отопления, с определёнными поверхностями теплообмена и размещения их в обогреваемых помещениях, это могут быть батареи секций радиаторов или теплообменники других типов. Точки их размещения указываются на поэтажных планах дома или квартиры.

Принимаемая схема конфигурирования системы водяного отопления должна быть оформлена графически. На этой схеме указывается место размещения генератора тепла (котёл), показываются точки крепления приборов отопления, прокладка основных подводящих и отводящих магистралей трубопроводов, прохода веток приборов отопления. На схеме подробно приводится расположение элементов регулирующей и запорной арматуры. Сюда входят все виды устанавливаемых кранов и вентилей, переходных клапанов, регуляторов, термостатов. В общем, всего, что принято называть регулирующей и запорной арматурой.

После определения на плане требуемой конфигурации системы, её необходимо вычертить в аксонометрической проекции по всем этажам. На такой схеме каждому отопительному прибору присваивается номер, указывается максимальная тепловая мощность. Важным элементом, также указываемым для теплового прибора на схеме, является расчётная длина участка трубопровода для его подключения.

Обозначения и порядок выполнения

На планах обязательно должно быть указано, определённое заранее, циркуляционное кольцо, называемое главным. Оно обязательно представляет собой замкнутый контур, включающий все отрезки трубопровода системы с наибольшим расходом теплоносителя. Для двухтрубных систем эти участки идут от котла (источника тепловой энергии) до самого удалённого теплового прибора и обратно к котлу. Для однотрубных систем берётся участок ветки — стояка и обратной части.

Единицей расчёта является отрезок трубопровода, имеющий неизменный диаметр и ток (расход) носителя тепловой энергии. Его величина определяется исходя из теплового баланса помещения. Принят определённый порядок обозначения таких отрезков, начиная от котла (источника тепла, генератора тепловой энергии), их нумеруют. Если от подающей магистрали трубопровода есть ответвления, их обозначение выполняется заглавными буквами в алфавитном порядке. Такой же буквой со штрихом обозначается сборная точка каждой ветки на обратном магистральном трубопроводе.

В обозначении начала ветки приборов отопления указывается номер этажа (горизонтальные системы) или ветки — стояка (вертикальные). Тот же номер, но со штрихом ставится в точке их подключения к обратной линии сбора потоков теплоносителя. В паре, эти обозначения составляют номер каждой ветки расчётного участка. Нумерация ведётся по часовой стрелке от левого верхнего угла плана. По плану определяется и длина каждой ветки, погрешность составляет не более 0,1 м.

На поэтажном плане отопительной системы по каждому её отрезку считается тепловая нагрузка, равная тепловому потоку, переданному теплоносителем, она принимается с округлением до 10 Вт. После определения по каждому прибору отопления в ветке, определяется суммарная нагрузка по теплу на магистральной подающей трубе. Как и выше, тут округление полученных значений ведётся до 10 Вт. После вычислений, каждый участок должен иметь двойное обозначение с указанием в числителе величины тепловой нагрузки, а в знаменателе — длины участка в метрах.

Требуемое количество (расход) теплоносителя на каждом участке легко определяется путём деления количества тепла на участке (скорректированное на коэффициент, учитывающий удельную теплоёмкость воды) на разность температур нагретого и охлаждённого теплоносителя на этом участке. Очевидно, что суммарное значение по всем рассчитанным участкам даст требуемое количество теплоносителя в целом по системе.

Не вдаваясь в детали, следует сказать, что дальнейшие расчёты позволяют определить диаметры труб каждого из участков системы отопления, потери давления на них, произвести гидравлическую увязку всех циркуляционных колец в сложных системах водяного отопления.

Последствия ошибок расчёта и способы их исправления

Очевидно, что гидравлический расчёт является достаточно сложным и ответственным этапом разработки отопления. Для облегчения подобных вычислений разработан целый математический аппарат, существуют многочисленные версии компьютерных программ, предназначенных для автоматизации процесса его выполнения.

Несмотря на это, от ошибок никто не застрахован. Среди наиболее распространённых выбор мощности тепловых приборов без проведения расчёта, указанного выше. В этом случае, помимо более высокой стоимости самих радиаторных батарей (если мощность больше требуемой), система будет затратной, расходуя повышенное количество топлива и требуя более значительных на свое содержание. Проще говоря, в комнатах будет жарко, форточки постоянно открыты и придётся дополнительно оплачивать обогрев улицы. В случае заниженной мощности попытки обогрева приведут к работе котла на повышенной мощности и также потребуют высоких финансовых затрат. Исправить такую ошибку достаточно сложно, возможно потребуется полностью переделывать всё отопление.

Если неверно проведен монтаж радиаторных батарей, эффективность работы всего отопительного комплекса также падает. К таким ошибкам относится нарушение правил установки батареи. Ошибки этой группы могу вдвое снизить теплоотдачу самых качественных тепловых приборов. Как и в первом случае, стремление повысить температуру в помещении, приведёт к дополнительным расходам энергоносителя. Чтобы исправить ошибки установки, зачастую достаточно переустановить и подключить заново радиаторные батареи.

Следующая группа ошибок относится к ошибке определения требуемой мощности источника тепла и приборов отопления. Если мощность котла заведомо выше мощности отопительных приборов, он будет работать неэффективно, потребляя большее количество топлива. Налицо двойной перерасход средств: в момент покупки такого котла и в ходе эксплуатации. Чтобы исправить положение, такой котёл, радиаторы или насос, а то и все трубы системы, придётся менять.

При расчёте требуемой мощности котла, может быть допущена ошибка в определении потерь тепла зданием. В результате мощность генератора тепловой энергии будет завышена. Результатом будет перерасход топлива. Чтобы исправить ошибку, придётся заменить котёл.

Ошибочный расчёт балансировки системы, нарушение требований примерного равенства веток и т. п. может привести к необходимости установки более мощного насоса, позволяющего доставить носитель к дальним приборам отопления в нагретом состоянии. Однако в этом случае возможно появление «звукового сопровождения» в виде гула, свиста и т. п. Если подобные ошибки допущены в системе тёплого водяного пола, то результатом установки мощного насоса может стать «поющий пол».

При ошибках определения требуемого количества теплоносителя или переводе гравитационной системы на принудительную циркуляцию, объём его может оказаться слишком велик, и дальние приборы отопления не будут работать. Как и ранее, попытки решения проблемы увеличением интенсивности прогрева, приведут к перерасходу газа, износу котла. Решить вопрос можно применением нового насоса и гидрострелки, т. е. тепловой пункт придётся всё равно переделывать.

После всего можно однозначно сказать, что проведение гидравлического расчёта системы отопления позволит гарантированно минимизировать расходы на всех этапах проектирования, устройства, монтажа и долговременной эксплуатации высокоэффективной системы водяного отопления.

Пример гидравлического расчета (видео)

teplo.guru