Расчет системы отопления: как грамотно выбрать обогревание для своего дома

Теплоснабжение дома при климате в России является не роскошью, а жизненной необходимостью. Если в городских условиях думать о нем не надо – существуют тепловые станции, ТЭЦ, районные котельные, которые полностью обеспечат жилье отоплением, то в собственном доме нужно обо всем думать самому.

В этом случае в жилище следует обустроить автономную систему обогрева. Перед монтажом сети, ее надо спроектировать и рассчитать. Об этом мы и погорим в данной статье.

Перед тем, как проектировать систему отопления, ее надо рассчитать.

Расчет приборов отопления

Как теплоноситель, обычно, в собственных домах выбирается обыкновенная вода. А сама система отопления может быть закрытой либо открытой.

Разновидность котла

На фото – устройство пиролизного котла.

Тип генератора тепла нужно избирать, учитывая то, какой вид энергоресурса наиболее доступен и дешев в вашем регионе.

Ниже категории приборов по виду применяемого топлива.

Электрические котлы. Отопление дома на их основе не очень популярно у нас, т.к. электроэнергия стоит дорого, да и подаваться может с перебоями либо перепадами напряжения. А для надежной работы такого прибора необходима стабильная система электроснабжения.

Твердотопливные приборы. Самые простые агрегаты. Российский рынок представляет множество их моделей, как с ручной, так и автоматической загрузкой топлива. Цена последних аналогов, конечно, выше.

Газовые агрегаты. Данные приборы обладают высоким КПД. Современные их модели имеют полностью автоматизированные циклы работы. Они компактны при высоком уровне производительности Подобное устройство оптимально, если ваше жилище подсоединено к центральной газоснабжающей сети.

Обратите внимание!
Производя расчет подпитки системы отопления , учтите, что стоимость газа все время увеличивается.
Поэтому отопительную сеть на нем желательно оснастить системами энергосбережения и автоматизации.

Конструкция жидкотопливного агрегата.

Устройства на жидком горючем. Подобные котлы работают на солярке, керосине, мазуте, масле-отработке. Они высокопроизводительны, практичны, такое топливо доступно и дешево.

Подобные генераторы тепла можно ставить на дачах, в коттеджах и загородных домах. Однако жидкое топливо пожаро-и взрывоопасно. Поэтому для резервуаров с ним нужно отводить отдельные помещения и тщательно придерживаться техники безопасности.

Некоторые моменты, которые надо учесть

Жидкотопливные котлы для системы отопления обладают одним важным достоинством. Их горелку можно поменять на газовый аналог, и агрегат сможет работать на соответствующем энергоносителе.

Из твердотопливных приборов лучше всего ставить своими руками пиролизные аналоги. Они наиболее экономичны, их КПД, благодаря усовершенствованной конструкции, достигает 85%.
Такие агрегаты имеют две топки. В первой из них топливо медленно тлеет и выделяет тепловую энергию, а также горючий (пирозлизный) газ. Последний вместе с воздухом затем поступает во вторую топку, где сжигается, выделяя дополнительное тепло.

Твердотопливный прибор с бункером.

Обычные твердотопливные котлы имеют существенный минус – их невозможно оснастить эффективными системами автоматизации. Исходя из этого, закладывать топливо в них приходится вручную, каждые 4/6 часов.

Есть модели агрегатов, к которым можно подсоединить бункер. Топливо из него поступает в котел автоматически.

Однако его хватает не более чем на 1.5 дня. Затем нужно загружать емкость вручную.

Вычисление характеристик

После выбора типа генератора тепла, осуществляя проектирование и расчет систем отопления, следует определить его мощность и общие характеристики системы.

Чтобы осуществить предварительный расчет, достаточно перемножить площадь помещения на коэффициент климатической мощности генератора тепла. Итог вычисления далее делится на 10.

Это наиболее простая формула, подходящая для бытовых условий. С ее помощью можно осуществить примерный расчет и проектирование систем отопления при малом числе известных факторов.

Чуть подробнее об этих вычислениях.

Для расчетов надо знать площадь обогреваемых помещений.

Что касается обогреваемой площади, то нередко берется ее сумма для всех помещений дома. Это ошибочно, т.к. отапливаются, как правило, лишь те комнаты здания, в которых хотя бы одна стена является внешней.
Именно такой теплотехнический расчет правилен, при котором берутся в учет только помещения с наружными стенами. При этом к результатам вычислений добавляется небольшой запас производительности для котла. Он необходим для ситуации, когда зима будет слишком суровой для вашей местности.

Коэффициент климатической мощности очень важен для практических расчетов отопления.
Его величина зависит от местности, в которой дом расположен.

• Так, для Центра РФ цифра составляет 1.3/1.6 кВт;
• для Юга – 0.8/0.95;
• для Севера России – 1.6/2.2.

Пример расчета системы отопления (мощность котла) для здания в 100 м2 для Центральных регионов РФ:

Vк=100∙1.2:10=12 кВт

Число батарейных секций

Теплоотдача отопительного прибора зависит от его материала.

Инструкция замечает, что грамотный проект отопления невозможен без определения нужного числа радиаторных секций. Этот параметр можно вычислить по простейшей формуле: площадь помещений умножается на 100, полученная цифра делится на мощность одной секции радиатора.

Разберем позиции формулы подробней.

Отапливаемая площадь. Мощность обогревательных приборов рассчитывается для каждого конкретного помещения. Следовательно, и в формуле должна фигурировать площадь одной комнаты.
Однако тут есть исключение. Если вы хотите, чтобы тепло было и в смежной комнате, с той, в которой будут стоять радиаторы, то площадь обоих помещений суммируется.

Цифра 100 взята из СНиПа. Она значит, что на 1 м2 жилых комнат необходимо 100 Вт тепловой мощности батарей.

Производительность одной радиаторной секции может быть разной и зависит от материала ее изготовления и особенностей конструкции. Когда вы не можете узнать данный параметр точно, можно оперировать значением в 200 Вт. Оно равно усредненной мощности каждой секции современных радиаторов.

Приведем конкретный пример расчета. Пусть площадь помещения будет 20 метров квадратных. Мощность одной секции выбранных радиаторов для нее равна 170 Вт. Определяем число нужных секций:

N=20∙100:170=11.7=12.

Обратите внимание!
Если помещение угловое либо торцевое, то произведя вычисления, следует их итог перемножить на коэффициент, составляющий 1.2.
Так вы получите число секций радиатора с учетом увеличенных тепловых потерь комнаты.

Конкретные профессиональные расчеты в формулах

Рассмотрим, как осуществляется расчет и монтаж систем обогрева профессионалами.

Что такое гидравлический расчет

В задачи общего гидравлического расчета системы входит нижеследующее.

Определение сечения трубопровода и в связи с этим – расчет объема воды в системе отопления.

Нахождение величин напоров (рабочих давлений) на различных участках сети.

Вычисление падений давления/напора.

Точная привязка всех точек сети при динамическом и статическом режимах. Это нужно, чтобы обеспечить допустимое давление и нужный напор в системе.

Основные вычислительные зависимости

Программа для гидравлического расчета.

Теплозащитные свойства ограждающих конструкций характеризуются величиной их сопротивления тепловой передаче (Ro).

Это выражается в формуле: Ro=Rвн+Rк+Rв. Символ Rвн – это сопротивление теплоотдаче внутренней части ограждения, она в свою очередь, описывается, как (m∙2∙°C):Bm.

Rвн=1:αв. Тут αв
– это коэффициент тепловой отдачи внутренней части ограждающих конструкций, он равен 8.7∙(m∙2∙°C):Bm.

Rк является термическим сопротивлением ограждающей конструкции с последовательно располагаемыми слоями. Rк=R1+R2+…+ Rn+Rнаружного воздуха.

R1=δ/λ. Тут δ означает толщину слоя в миллиметрах, а λ – это коэффициент теплопроводности, который описывается, как Bm:(m∙2∙°C).

Rв является сопротивлением теплоотдаче внешней стороны ограждения.

Rв=1:αн. αн – это коэффициент тепловой отдачи наружной части ограждения, он выражается, как 23∙Bm:(m∙2∙°C).

Коэффициент тепловой передачи k вычисляется, согласно формуле: k=1:Rо.

Итак, перед тем, как рассчитать систему отопления, осуществляется вычисление толщины основного утеплительного слоя.

Приведем конкретный пример.

Внешняя стена из бетона: γ=2400 кг/м³/; λ1=1.92 Вт/м∙°С; δ1=100 миллиметров.

Утепление из пенополиуретана: γ=2400 кг/м³; λ=1.92 Вт/м∙°С; δ=Rо-1:αв-1:αн-δ1:λ1.

Мощность системы

Примерные зависимости мощности системы отопления, исходя из типа жилища.

Тепловая мощность отопительной системы, в ваттах, находится по формуле:
Qс=Qо+Qи-Qб.

Тут:

• Qо является тепловыми потерями в ваттах сквозь ограждающие конструкции;
• Qи – это потери тепла на согревание инфильтрирующего воздуха, который идет через двери, окна, щели (Вт);
• Qб – поступления тепла от бытовых приборов, также в ваттах.

Гидравлический расчет трубопровода

Расчет объема системы отопления невозможен без гидравлических вычислений диаметра трубопровода. Они осуществляются при уже определенных тепловых нагрузках и рассчитанном давлении (циркуляционном) в системе.

Схема двухтрубного отопления.

Например, в двухтрубном типе сетей основное кольцо циркуляции монтируется при тупиковой разновидности разводки труб. Иными словами – через нижний радиатор самого нагруженного и наиболее удаленного от центра тепла стояка.

В данной ситуации вы можете использовать калькулятор расчета системы отопления, размещенный в интернете, либо осуществить вычисления самостоятельно.

Для этого надо определить вспомогательный параметр – усредненную величину удельных потерь давления, вследствие трения (Rср, в Па/м), на один метр труб. Формула выглядит так:

Rср=β∙рр:L; в Па/м.

В ней символы значат:

• β – это коэффициент, который учитывает потери давления, вследствие локальных сопротивлений, от общего рассчитанного давления (циркуляционного), для сетей с принудительной циркуляцией данный параметр равен 0.65;
• рр является располагаемым давлением в проектируемой обогревательной системе, в паскалях;
• L – это суммарная длина циркуляционного кольца, в метрах.

Теплопотери помещения

Основные теплопотери здания.

Основные тепловые потери Qо (в ваттах), сквозь ограждающие конструкции дома находятся, согласно формуле Qо=f∙k∙(tв-tвн)∙n.

Тут:

• k – это коэффициент тепловой передачи ограждения;
• f является расчетной площадью ограждающей конструкции, в квадратных метрах;
• tв – температура воздуха в комнате, в градусах;
• tвн – температура внешнего воздуха, в градусах;
• n является коэффициентом, который зависит от расположения внешней поверхности относительно наружного воздуха.

Выбор радиаторов, исходя из их характеристик

Перед тем, как рассчитать объем воды в системе отопления, следует выбрать тип радиаторов, которые вы будете использовать. Ниже дана таблица характеристик всех производимых на данный момент их разновидностей.

Радиатор	Давление: рабочее,опрессовка, максимум	Огражд., по Ph	Корр. действие О2	Корр.действие свободных токов	Корр.действие электропар	Мощностьсекции, ватт	Гарантия
трубчатыйстальной	6/129/18 27	6.5/9	есть	есть	слабое	85	1 год
чугунный	6/912/15 20/25	6.5/9	нет	нет	нет	110	10 лет
алюминий	10/2015/30 30/50	7/8	нет	есть	есть	175/199	3/10 лет
биметалл	3557 75	6.5/9	есть	есть	слабое	199	3/10 лет

Вывод

Продолжительная эксплуатация отопительной системы возможна лишь при ее грамотном расчете и последующем правильном монтаже. Поэтому к проектированию сети надо отнестись предельно серьезно. Видео в статье дополнит информацию.