Расчет системы отопления частного дома: правила и примеры расчёта

Особенности расчета сечения металлических труб

Для больших отопительных систем с трубами из металлов необходимо учитывать потери тепла через стенки. Потери не так и велики, но при большой протяженности могут привести к тому, что на последних радиаторах температура будет совсем низкой из-за неправильного выбора диаметра.

Рассчитаем потери для стальной трубы 40 мм с толщиной стенки 1,4 мм. Потери рассчитываются по формуле:

q = k*3.14*(tв-tп)

где:

q — тепловые потери метра трубы,

k – линейный коэффициент теплопередачи (для данной трубы он составляет 0,272 Вт*м/с);

tв — температура воды в трубе — 80°С;

tп — температура воздуха в помещении — 22°С.

Подставив значения получаем:

q = 0,272*3,15*(80-22)=49 Вт/с

Получается, что на каждом метре теряется почти 50 Вт тепла. Если протяженность значительная, это может стать критическим. Понятно, что чем больше сечение, тем больше будут потери.

Если нужно учесть и эти потери, то при расчете потерь к снижению тепловой нагрузки на радиаторе добавляют потери на трубопроводе, а затем, по суммарному значению находят требуемый диаметр.

Но для систем индивидуального отопления эти значения обычно некритичны. Тем более что при расчете теплопотерь и мощности оборудования, чаще всего округление расчетных величин делают в сторону увеличения. Это дает определенный запас, который позволяет не делать столь сложных расчетов.

Важный вопрос: где брать таблицы? Почти на всех сайтах производителей такие таблицы есть. Можно считать прямо с сайта, а можно скачать себе. Но что делать, если нужных таблиц для расчета вы все-таки не нашли.

Можете воспользоваться описанной ниже системой подбора диаметров, а можно поступить по-другому.

Несмотря на то, что при маркировке разных труб указываются разные значения (внутренние или наружные), с определенной погрешностью их можно приравнять.

По расположенной ниже таблице можно найти тип и маркировку при известном внутреннем диаметре. Тут же можно будет найти соответствующей размер трубы из другого материала. Например, нужен расчет диаметра металлопластиковых труб отопления. Таблицу для МП вы не нашли. Зато есть для полипропилена.

Подбираете размеры для ППР, а потом по этой таблице находите аналоги в МП. Погрешность естественно, будет, но для систем с принудительной циркуляцией она допустима.

2 Метод удельных линейных потерь давления

Последовательность гидравлического расчета методом удельных линейных потерь давления:

а) вычерчивается аксонометрическая схемасистемы отопления (М 1:100). На аксонометрической схеме выбирается главное циркуляционное кольцо. Для проведения гидравлического расчета выбираем наиболее нагруженное кольцо, которое является расчетным (главным), и второстепенное кольцо (приложение Ж).При тупиковом движении теплоносителя главное циркуляционное кольцо проходит через наиболее нагруженный и удаленный от теплового центра (узла) стояк, при попутном движении – через наиболее нагруженный средний стояк.

б) главное циркуляционное кольцо разбивается на расчетные участки, обозначаемые порядковым номером (начиная от реперного стояка); указывается расход теплоносителя на участке G , кг/ч, длина участка l, м;

в) для предварительного выбора диаметра труб определяются средние удельные потери давления на трение:

, Па/м (5.3)

где j – коэффициент, учитывающий долю потерь давления на магистралях и стояках, j=0,3 –для магистралей, j=0,7 – для стояков;

Δp_р – располагаемое давление в системе отопления, Па,

Δp_р=25 кПа — для теплоносителяt_г=105 С.

г) по величине R_сри расходу теплоносителя на участке G(приложение Е) находятся предварительные диаметры труб d, мм, фактические удельные потери давления R, Па/м, фактическая скорость теплоносителя υ, м/с. Полученные данные заносятся в таблицу 5.2.

д) определяются потери давления на участках:

, Па (5.4)

где R – удельные потери давления на трение, Па/м;

l – длина участка, м;

Z – потери давления на местных сопротивлениях, Па,

; (5.5)

ξ – коэффициент, учитывающий местное сопротивление на участке, (приложения Б, В);

ρ – плотность теплоносителя, кг/м3, (приложение Д);

υ — скоростьтеплоносителя на участке, м/с, (приложение Е);

е) после предварительного выбора диаметров труб выполняется гидравлическая увязка, которая не должна превышать 15%.

ж) если увязка проходит, то начинают выполнять расчет второстепенных циркуляционных колец (аналогично), если же нет, то на нужных участках устанавливаются шайбы. Диаметр шайбы подбирают по формуле:

, мм, (5.6)

гдеG_ст – расход теплоносителя в стояке, кг/ч, (таблица 3.3);

р_ш – требуемые потери давления в шайбе, Па.

Диафрагмы устанавливаются у крана на основании стояка в месте присоединения к подающей магистрали.

Диафрагмы диаметром менее 5 мм не устанавливаются.

По результатам расчетов заполняются таблицы5.2, 5.3.

1. Графа 1 – проставляем номера участков;

2. Графа 2 – в соответствии с аксонометрической схемой по участкам записываем тепловые нагрузки, Q, Вт;

3. Рассчитываем расход воды в реперном стояке для расчетного участка (формула 5.1), графа 3:

4. В соответствии с таблицей 4.2 по диаметру стояка D_у, мм выбираем диаметры подводок и замыкающего участка: D_у(_п₎, мм; D_у(з), мм.

5. Рассчитываем коэффициенты местных сопротивлений на участке 1 (приложения Б, В), сумму записываем в графу 10 таблиц 5.2, 5.3.

На границе двух участков местное сопротивление относим к участку с меньшим расходом воды.

Результаты расчетов сведены в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 – Местные сопротивления на расчетных участках

№ участка, вид местного сопротивления



Например:Участок 3

2 тройника на проход, =1;

_уч(3)= 2х1=2

Например: Стояк 3

1) чугунный радиатор – 3 шт., =1,4;

2) кран регулирующий двойной регулировки – 6 шт., =13;

3) отвод гнутый под углом 90 – 6 шт., =0,6;

4) вентиль обыкновенный прямоточный – 2 шт., =3;

5) тройник поворотный на ответвление – 2 шт., =1,5.

_ст3 = 3х1,4+ + 6х13 + 6х0,6 + 2х3 + 2х1,5 = 96,2

Повышение эффективности теплоотдачи

При обогреве радиатором внутреннего воздуха помещения происходит также интенсивный нагрев внешней стены в области за батареей. Это ведет к дополнительным неоправданным потерям тепла.

Предлагается для повышения эффективности теплоотдачи радиатора отгораживать отопительный прибор от наружной стены теплоотражающим экраном.

Рынок предлагает множество современных изоляционных материалов с отражающей тепло фольгированной поверхностью. Фольга защищает согретый батареей теплый воздух от контакта с холодной стеной и направляет его внутрь комнаты.

Для правильной работы границы установленного отражателя должны превышать габариты радиатора и с каждой стороны на 2-3 см выступать. Промежуток между отопительным прибором и поверхностью тепловой защиты следует оставлять величиной 3-5 см.

Для изготовления теплоотражающего экрана можно посоветовать изоспан, пенофол, алюфом. Из приобретенного рулона вырезается прямоугольник необходимых размеров и закрепляется на стене в месте установки радиатора.

Фиксировать экран, отражающий тепло отопительного прибора, на стене лучше всего силиконовым клеем или посредством жидких гвоздей

Рекомендуется отделять лист изоляции от внешней стены небольшой воздушной прослойкой, например, с помощью тонкой пластиковой решетки.

Если отражатель стыкуется из нескольких частей изоляционного материала, места соединений со стороны фольги необходимо проклеивать металлизированной клейкой лентой.

Расчет радиаторов

Современный рынок отопительного оборудования предлагает небольшой ассортимент отопительных радиаторов, изготовленных из разных материалов. Каждый материал имеет свой показатель теплоотдачи. К примеру, одна секция (ребро) алюминиевого радиатора имеет теплоотдачу, равную 150 Вт. Это достаточно серьезная заявка на то, чтобы данный вид стал самым популярным.

Чтобы точно определить количество секций, необходимо рассчитать, сколько тепла нужно для обогрева той или иной комнаты. Давайте разберем пример с цифрами. Скажем, комната имеет объем 30 кубических метров. Значит, нужно провести вот такие математические выкладки:

30*40*1,2=1440 Вт. Необходимо в этом случае сделать округление до целой величины. То есть, до 1500 Вт.

Возвращаемся к нашим алюминиевым радиаторам, в которых мощность каждого ребра составляет 150 ВТ. Получается, что на обогрев одной комнаты вам понадобится всего лишь 10 отсеков. А значит, одного радиатора в этой комнате будет достаточно.

Этот пример основан на расчете одной комнаты. Сделать то же самое со всем домом не сложно. Просто придется провести больше выкладок. Так можно точно подсчитать нужное количество радиаторов.

Циркуляционный насос

Как подобрать оптимальные параметры циркуляционного насоса для системы отопления?

Для нас важны два параметра: создаваемый насосом напор и его производительность.

На фото – насос в отопительном контуре.

С напором все не просто, а очень просто: контур любой разумной для частного дома протяженности потребует напора не более минимальных для бюджетных устройств 2 метров.

Простейший способ подобрать производительность – умножить объем теплоносителя в системе на 3: контур должен оборачиваться трижды за час. Так, в системе объемом 540 литров достаточно насоса производительностью 1,5 м3/час (с округлением).

Более точный расчет выполняется по формуле G=Q/(1,163*Dt), в которой:

G – производительность в кубометрах в час.
Q – мощность котла или участка контура, где предстоит обеспечить циркуляцию, в киловаттах.
1,163 – коэффициент, привязанный к средней теплоемкости воды.
Dt – дельта температур между подачей и обраткой контура.

При пресловутой тепловой мощности котла в 36 КВт и дельте температур в 20 С производительность насоса должна составлять 36/(1,163*20)=1,55 м3/ч.

Иногда производительность указывается в литрах в минуту. Пересчитать несложно.

Расчет отопления частного дома

Обустройство жилья отопительной системой – главная составляющая создания в доме комфортных температурных условий проживания в нем

В обвязку теплового контура входят много элементов, поэтому важно уделить внимание каждому из них. Не менее важно грамотно выполнить расчет отопления частного дома, от которого во многом зависит эффективность работы теплового блока, равно как и его экономичность. А как рассчитать систему отопления по всем правилам, вы узнаете из этой статьи

А как рассчитать систему отопления по всем правилам, вы узнаете из этой статьи.

Из чего складывается нагревательный узел?
Подбор нагревательного элемента
Определение мощности котла
Расчет количества и объема теплообменников
От чего зависит количество радиаторов
Формула и пример расчета
Трубопроводная отопительная система
Монтаж отопительных приборов

Другие способы определения количества тепла

Добавим, что также существуют и другие способы, при помощи которых можно рассчитать объем тепла, которое поступает в систему отопления. В данном случае формула не только несколько отличается от приведенных ниже, но и имеет несколько вариаций.

((V1х(Т1-Т2)+( V1- V2)х(Т2-Т1))/1000=Q

((V2х(Т1-Т2)+( V1- V2)х(Т1-Т)/1000=Q

Что же касается значений переменных, то они здесь те же, что и в предыдущем пункте данной статьи. На основании всего этого можно сделать уверенный вывод, что рассчитать тепло на отопление вполне можно своим силами. Однако при этом не стоит забывать о консультации со специализированными организациями, которые ответственны за обеспечение жилья теплом, так как их методы и принципы произведения расчетов могут отличаться, причем существенно, а процедура может состоять из другого комплекса мер.

Если же вы намереваетесь обустроить систему «теплого пола», то подготовьтесь к тому, что процесс расчета будет более сложным, поскольку здесь учитываются не только особенности контура отопления, но и характеристик электрической сети, которая, собственно, и будет подогревать пол. Более того, организации, которые занимаются установкой подобного рода оборудования, также будут другими.

В таких случаях необходимо помнить, что коэффициент, благодаря которому килокалории будут переведены в киловатты, равен 850. Если же говорить более простым языком, то один киловатт – это 850 килокалорий. Данный вариант расчета более просто, чем приведенные выше, так как определить значение в гигакалориях можно за несколько секунд, поскольку Гкал, как уже отмечалось ранее, это миллион калорий.

Дабы избежать возможных ошибок, не стоит забывать и о том, что практически все современные тепловые счетчики работают с некоторой погрешностью, пусть и в пределах допустимого. Такую погрешность также можно рассчитать собственноручно, для чего необходимо использовать следующую формулу:

(V1- V2)/(V1+ V2)х100=E

Традиционно, теперь выясняем, что же обозначает каждое из этих переменных значений.

1. V1 – это расход рабочей жидкости в трубопроводе подачи.

2. V2 – аналогичный показатель, но уже в трубопроводе «обратки».

3. 100 – это число, посредством которого значение переводится в проценты.

4. Наконец, Е – это погрешность учетного устройства.

Согласно эксплуатационным требованиям и нормам, предельно допустимая погрешность не должна превышать 2 процентов, хотя в большинстве счетчиков она составляет где-то 1 процент.

В итоге отметим, что правильно произведенный расчет Гкал на отопление позволяет значительно сэкономить средства, затрачиваемые на обогрев помещения. На первый взгляд, процедура эта достаточно сложна, но – и вы в этом убедились лично – при наличии хорошей инструкции ничего трудного в ней нет.

Расчет мощности котла и теплопотерь.

Собрав все необходимые показатели, приступайте к калькуляции. Конечный результат укажет количество расходуемого тепла и сориентирует вас на выбор котла. При расчете теплопотерь за основу берутся 2 величины:

Разница температуры снаружи и внутри здания (ΔT);
Теплозащитные свойства объектов дома (R);

Для выявления расхода тепла ознакомимся с показателями сопротивления теплопередачи некоторых материалов

Таблица 1. Теплозащитные свойства стен

Материал и толщина стены	Сопротивление теплопередаче
Кирпичная стена толщина в 3 кирпича (79 сантиметров) толщина в 2.5 кирпича (67 сантиметров) толщина в 2 кирпича (54 сантиметров) толщина в 1 кирпича (25 сантиметров)	0.592 0.502 0.405 0.187
Сруб из бревна Ø 25 Ø 20	0.550 0.440
Сруб из бруса Толщина 20см. Толщина 10см.	0.806 0.353
Каркасная стена (доска +минвата + доска) 20 см.	0.703
Стена из пенобетона 20см. 30см.	0.476 0.709
Штукатурка (2-3 см)	0.035
Потолочное перекрытие	1.43
Деревянные полы	1.85
Двойные деревянные двери	0.21

Данные в таблице указаны с температурной разницей 50 °(на улице -30°,а в помещение +20°)

Таблица 2. Тепловые расходы окон

Тип окна	R_T	q. Вт/	Q. Вт
Обычное окно с двойными рамами	0.37	135	216
Стеклопакет (толщина стекла 4 мм) 4-16-4 4-Ar16-4 4-16-4К 4-Ar16-4К	0.32 0.34 0.53 0.59	156 147 94 85	250 235 151 136
Двухкамерный стеклопакет 4-6-4-6-4 4-Ar6-4-Ar6-4 4-6-4-6-4К 4-Ar6-4-Ar6-4К 4-8-4-8-4 4-Ar8-4-Ar8-4 4-8-4-8-4К 4-Ar8-4-Ar8-4К 4-10-4-10-4 4-Ar10-4-Ar10-4 4-10-4-10-4К 4-Ar10-4-Ar10-4К 4-12-4-12-4 4-Ar12-4-Ar12-4 4-12-4-12-4К 4-Ar12-4-Ar12-4К 4-16-4-16-4 4-Ar16-4-Ar16-4 4-16-4-16-4К 4-Ar16-4-Ar16-4К	0.42 0.44 0.53 0.60 0.45 0.47 0.55 0.67 0.47 0.49 0.58 0.65 0.49 0.52 0.61 0.68 0.52 0.55 0.65 0.72	119 114 94 83 111 106 91 81 106 102 86 77 102 96 82 73 96 91 77 69	190 182 151 133 178 170 146 131 170 163 138 123 163 154 131 117 154 146 123 111

RT — сопротивление теплопередачи;

Вт/м^2 – количество тепла, которое расходуется на один кв. м. окна;

четные цифры указывают на воздушное пространство в мм;

Ar — зазор в стеклопакете заполнен аргоном;

К – окно имеет наружное тепловое покрытие.

Имея в наличии стандартные данные о теплозащитных свойствах материалов, и определив перепад температур легко рассчитать тепловые потери. На пример:

Снаружи — 20°С., а внутри +20°С. Стены построены из бревна диаметром 25см. В этом случае

R = 0.550 °С· м2/ Вт. Тепловой расход будет равен 40/0.550=73 Вт/ м2

Теперь можно приступить к выбору источника тепла. Существуют несколько видов котлов:

Электрические котлы;
Газовые котлы
Нагреватели на твердом и жидком топливе
Гибридные (электрические и на твердом топливе)

Перед тем как приобрести котел, вы должны знать, какая мощность потребуется для поддержания благоприятной температуры в доме. Для этого существуют два способа определения:

Расчет мощности по площади помещений.

По статистике принято считать, что для нагрева 10 м2 требуется 1 кВт теплоэнергии. Формула применима в случае, когда высота потолка не более 2,8 м и дом средне утеплен. Суммируем площадь всех комнат.

Получаем, что W=S×Wуд/10, где W- мощность теплогенератора, S-общая площадь здания, а Wуд является удельной мощность, которая в каждом климатическом поясе своя. В южных регионах она 0,7-0,9 кВт, в центральных 1-1,5 кВт, а на севере от 1,5 кВт до 2 кВт. Допустим, котел в доме площадью 150 кв.м, который находится в средних широтах должен обладать мощностью 18-20кВт. Если потолки выше стандартных 2,7м, например, 3м, в этом случае 3÷2,7×20=23 (округляем)

Расчет мощности по объему помещений.

Этот тип вычислений можно произвести, придерживаясь строительных норм и правил. В СНиП прописан расчет мощности отопления в квартире. Для кирпичного дома на 1 м3 приходится 34 Вт, а в панельном – 41 Вт. Объем жилья определяется умножением площади на высоту потолка. Например, площадь апартаментов 72 кв.м., а высота потолков 2,8 м. Объем будет равен 201,6 м3. Так, для квартиры в кирпичном доме мощность котла будет равна 6,85 кВт и 8,26 кВт в панельном. Правка возможна в следующих случаях:

На 0.7, когда этажом выше или ниже находится неотапливаемая квартира;
На 0.9, если ваша квартира на первом или последнем этаже;
Коррекция производится при наличии одной внешней стены на 1,1, две – на 1,2.

Подбор труб для магистрали отопления

Магистраль снабжает теплоносителем все обогревательные устройства в доме. Современный рынок предоставляет выбор из трех разновидностей труб, подходящих для магистрального трубопровода:

пластмассовые;
медные;
металлические.

Чаще всего используются пластиковые трубы. Нажмите на фото для увеличения.

Наиболее распространенным видом являются пластмассовые трубы. Они представляют собой алюминиевый дрен, покрытый пластиком. Это обеспечивает трубы особой прочностью, так как они не ржавеют изнутри и не подвергаются вреду снаружи. Кроме того, их армирование понижает коэффициент линейного расширения. Они не собирают статистическое электричество, и для их установки не требуется много опыта.

Магистральные трубы на металлической основе имеют много минусов. Они довольно массивные, и их монтаж требует опыта работы со сварочным аппаратом. Кроме того, такие трубы ржавеют со временем.

Медные магистральные трубы являются наилучшим вариантом, но с ними тоже тяжело работать. Помимо трудностей монтажа, они имеют высокие цены. Если расчет стоимости отопления легко укладывается в ваш бюджет, выбирайте именно этот вариант. При отсутствии необходимых материальных средств лучшим выбором станут пластмассовые трубы.

Расчет системы отопления

Не будем вдаваться в дебри расчетов, а приведем упрощенный вариант, отвечающий всем требованиям к отопительной системе частного дома. При этом будем считать, что все комплектующие и материалы имеют стандартную направленность. Нет никаких сверхсовременных деталей, и только стандартные процессы. Плюс ко всему возьмем одноконтурную систему как самую простую.

Проводя расчет системы отопления частного дома, необходимо в первую очередь определить полный объем дома с учетом и жилых, и подсобных помещений. Почему именно так? Посмотрим на примере коридора. В эту комнату никто не будет ставить радиаторы отопления, потому что коридор отапливается пассивно за счет циркуляции теплого воздуха внутри помещений.

Чтобы сделать правильный расчет, по схеме плана дома нужно вычислить площади всех комнат и сложить их, получив общую площадь здания. Теперь этот показатель необходимо умножить на высоту потолков. Получится объем дома в целом. Обычно на подобные расчеты уходит не более получаса.

https://youtube.com/watch?v=mVNWfHKN-Pw

Теперь следует рассчитать мощность отопительного котла. Обычно учитывается один стандартный показатель, который регулирует зависимость расположения дома с расходом тепла на 1 кубический метр здания. Для разных регионов он различный, отсюда и все видоизменения. К примеру, для европейской части России этот показатель равен 40 Вт. Чтобы найти мощность котла, необходимо эту константу умножить на объем дома.

Внимание! Специалисты утверждают, что определенная таким образом мощность отопительного котла будет давать небольшую погрешность. Поэтому существует добавочный коэффициент, равный 20%

То есть — полученную мощность нужно умножить на 1,2.

Во-первых, это уточняет показатель. А, во-вторых, дает возможность котлу постоянно работать не на полную мощность, что снижает его износ.

Выбираем трубы для системы отопления

Трубы для системы отопления

Итак, расчет отопления частного дома готов, можно переходить к подготовке материалов. Начинаем с труб. Для систем водяного отопления их существует три вида:

Стальные трубы — это уже прошлый век, потому что они отличаются рядом недостатков. К примеру, огромным весом, сложностью в проведении монтажных работ (необходимы знания и опыт, а также наличие специального оборудования, для работы на котором вам потребуется лицензия), неустойчивостью к коррозии, статическим электричеством и высокой ценой.

Медные трубы отличаются высокими показателями качества. В них может использоваться теплоноситель с температурой до +200С и давлением до 200 атм. Но при этом самостоятельно своими руками монтаж медных труб не провести. Здесь, как и в первом случае, понадобятся опыт и знания, оборудование и материалы (серебряный припой и прочее). Но самое главное, что отталкивает покупателей — это цена изделия. Уж очень она высока.

И самый популярный на сегодняшний день вариант — пластиковые трубы. Именно в этих изделиях соединились в оптимальном соотношении такие два важных показателя, как стоимость и качество. К тому же достоинств у пластиковых труб — хоть отбавляй:

Простота монтажа, не требующая ни опыта, ни больших академических знаний.
Простые инструменты и оборудование для проведения монтажных работ, с которыми может совладать даже новичок.
Из них получается стопроцентно герметичная система, не пропускающая ни грамма воздуха.
Малое гидравлическое сопротивление.
Пластик — это антистатичный материал.
При воздействии температур материал не изменяет своих показателей.

Этих достоинств вполне достаточно. Но именно возможность провести монтаж своими руками сегодня привлекает многих домашних мастеров, которые стремятся некоторые работы по строительству дома провести без привлечения специалистов.