Расчёт отопления в деревянном доме. Упрощенная методика расчета системы отопления

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

Из чего складывается нагревательный узел?

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

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

Подбор нагревательного элемента

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

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

Выбор нагревателя напрямую зависит от доступности и дешевизны топливных ресурсов.

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

Определение мощности котла

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

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

Расчет количества и объема теплообменников

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

От чего зависит количество радиаторов

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

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

Формула и пример расчета

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

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

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

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

Трубопроводная отопительная система

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

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

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

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

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

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

ВИДЕО: Котлы отопления - какой котел выбрать

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.

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.:

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:

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 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.

Расчет циркуляционного кольца включает:

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

Проекты систем отопления, реализуемых в своих домах, представлены в данном материале:

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

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.

Выбор котла

Котел может быть нескольких типов:

• 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.

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.

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.

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;

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 *}