Как выполнить расчёт системы отопления частного дома самостоятельно

Трубопровод системы обогрева

Важный элемент системы обогрева — линии труб, расположенные двумя способами: одной, двумя линиями.

Однолинейная система признана малоэффективной, обогревательный контур — цепочка из последовательных соединений, в последнем теплообменнике теплоноситель холоднее всего.

Самый горячий радиатор — сразу после котла на линии подачи, последняя комната подключения самая прохладная.

Можно поставить вначале самую маленькую батарею, вторую – чуть больше и т.д. Однако, метод встречается редко.

Примеры подключения трубопровода к системе отопления

Высокой степенью теплоотдачи, равномерным отоплением характеризуется двухлинейная конструкция, внутри которой разделены ветвь подачи и обратка. Вода внутри верхней трубы сохраняет первоначальную температуру нагрева, возвращается по отдельному трубопроводу.

По пути возврата к котлу, жидкость остывает, вновь разогревается внутри основного прибора, выбрасывается циркуляционным насосом в подачу.

Среди труб нужно выбрать подходящие. Выпускают стальные, медные, полипропиленовые, металлопластиковые, из нержавеющей стали.

Медные отличаются повышенной устойчивостью к коррозии металла, что существенно продлит срок эксплуатации без поломок, засоров. Материал плохо переносит высокую температуру.

Набирает популярность комбинированный вариант из металла и пластика, собранный по общему для биметаллических изделий принципу.

Подход позволяет установить высокопрочные трубы, немного гнутся без влияния на эксплуатацию.

Если установка выполнена верно, использовать биметаллический трубопровод можно до 70 лет подряд. Рекомендуется проводить регулярные профилактические чистки, чтобы основное оборудование не работало на износ из-за засоров, продлить эксплуатацию труб.

Расчет циркуляционного насоса

Подбор и расчет насоса заключается в том, чтобы выяснить потери давления теплоносителя, протекающего по всей сети трубопроводов. Результатом станет цифра, показывающая, какое давление следует развивать циркуляционному насосу, чтобы «продавить» воду по системе. Это давление вычисляют по формуле:

P = Rl + Z, где:

• Р – потери давления в сети трубопроводов, Па;
• R – удельное сопротивление трению, Па/м;
• l – длина трубы на одном участке, м;
• Z – потеря давления в местных сопротивлениях, Па.

Данный расчет достаточно громоздкий и сложный, в то время как значение Rl для каждого участка можно легко найти по тем же таблицам Шевелева. В примере синим кружочком отмечены значения 1000i на каждом участке, его надо только пересчитать по длине трубы. Возьмем первый участок из примера, его протяженность 5 м. Тогда сопротивление трению будет:

Rl = 26.6 / 1000 х 5 = 0.13 Бар.

Так же производим просчет всех участков попутной системы отопления, а потом результаты суммируем. Остается узнать значение Z, перепад давления в местных сопротивлениях. Для котла и радиаторов эти цифры указаны в паспорте на изделие. На все прочие сопротивления мы советуем взять 20% от общих потерь на трение Rl и все эти показатели просуммировать. Полученное значение умножаем на коэффициент запаса 1.3, это и будет необходимый напор насоса.

Следует знать, что производительность насоса – это не емкость системы отопления, а общий расход воды по всем ветвям и стоякам. Пример его расчета представлен в предыдущем разделе, только для подбора перекачивающего агрегата нужно тоже предусмотреть запас не менее 20%.

Производим расчет мощности котла отопления

При выполнении расчета отопительной системы, прежде всего, необходимо как можно точнее определить требуемую мощность котла, так как именно от этого показателя будет зависеть эффективность ее работы, с точки зрения обеспечения необходимого температурного режима в помещениях жилого дома.

Если мощность будет меньше необходимой, то в доме будет недостаточно тепло, а при чрезмерной мощности котла, будет необоснованный перерасход топлива, что приведет к лишним финансовым затратам.

Чтобы определить какой должна быть оптимальная мощность отопительного котла надо знать:

• общую площадь помещений, которые предполагается отапливать, обозначаемую через букву S;
• удельную мощность котла на каждые 10 кубометров помещения, обозначают W уд.

Причем, данную величину нужно откорректировать в соответствие с природно-климатическими условиями местности, где расположено строение.

Обратите внимание, что обычно на практике значение удельной мощности, определяют из диапазонов, установленных для конкретных климатических зон. Так, для южных регионов удельная мощность должна быть в диапазоне 0,7 – 0,9 кВт., для Средней полосы — 1,2 — 1,5 кВт., а для Севера — от 1,5-2,0 кВт. Так, для южных регионов удельная мощность должна быть в диапазоне 0,7 – 0,9 кВт., для Средней полосы — 1,2 — 1,5 кВт., а для Севера — от 1,5-2,0 кВт

Так, для южных регионов удельная мощность должна быть в диапазоне 0,7 – 0,9 кВт., для Средней полосы — 1,2 — 1,5 кВт., а для Севера — от 1,5-2,0 кВт.

Для упрощения вычислений можно удельную мощность принять равной единице. Таким образом, получим правило для выбора требуемой мощности котла, по которому на каждые 100 кв. метров площади отапливаемого помещения необходимо 10 кВт.

Расчет отопления для жилого строения во многом определяет водяное отопление какого типа будет выбрано.

При выборе надо руководствоваться величиной площади дома.

В случае если она более 100 кв. метров, то принудительную циркуляцию теплоносителя, например, воды можно обеспечить только путем установления циркуляционного насоса.

Для домов с меньшей площади установка насоса не потребуется, так как в этом случае возможно использование отопительных систем, действующих по принципу естественной циркуляцией.

Какие трубы лучше для магистрали отопления

Мало знать, как рассчитать мощность котла, надо еще правильно выбрать трубы. Сейчас рынок предлагает несколько видов труб для отопления из разных материалов:

• полиэтилен,

• полипропилен (с армированием и без),

• стальные,

• медные,

• нержавеющие.

Трубы для отопления в доме можно взять разные, но важно сдать особенности выбранного вида

У каждого из этих видов свои нюансы, которые стоит учитывать при разработке и расчете отопления частного дома:

Стальные трубы в использовании универсальны и выдерживают давление до 25 атмосфер, но обладают существенным недостатком – они ржавеют и имеют определенный срок эксплуатации. Кроме того, имеют сложности при монтаже.

Трубы из полипропилена, композитного металлопластика и сшитого полиэтилена легко монтируются и, благодаря весу, их можно использовать на тонких стенах. Преимущество таких труб в том, что они не подвержены ржавчине, гниению и не реагируют на бактерии. Важный показатель – они не расширяются от тепла и не деформируются на морозе. Выдерживают постоянную температуру до 90 градусов и кратковременное повышение до 110 градусов Цельсия.

Медные трубы отличает высокая цена и повышенная сложность при монтаже, но в прочности они конкурируют с пластиковыми трубами, не подвержены ржавчине и считаются лучшим вариантом. Кроме того, медь пластична, хорошо проводит тепло и держит температуру воды в трубах в пределах от –200 до 250 градусов Цельсия

Эта способность меди защитит систему от возможной разморозки, что очень важно в условиях Сибири и северных районов.

Если дом находится на севере страны, то медные трубы для системы отопления подойдут лучше всего

Источники

• http://msk.ecoterm31.ru/calc/
• http://sovet-ingenera.com/otoplenie/project/raschet-sistemy-otopleniya-chastnogo-doma.html
• https://m-strana.ru/articles/raschet-otopleniya-chastnogo-doma-kalkulyator/
• https://kanalizaciyaseptik.ru/otoplenie/teplovoj-raschet-sistemy-otopleniya.html
• https://www.calc.ru/Raschet-Otopleniya-Doma.html
• https://kalk.pro/heating/building-heating/

Проводим расчет

Такой расчет можно произвести в специальной программе

Итак, расчет системы отопления будет, в основном, зависеть от площади отапливаемого дома (S) и от мощности котла на 10 квадратных метров. Здесь же необходимо учесть климатические поправки на регион, где построен дом (W уд.). К примеру:

• Для Подмосковья — W уд. = 1,2 — 1,5 кВт;
• Для районов севера — W уд. = 1,5 — 2,0 кВт;
• Для юга — W уд. = 0,7 — 0,9 кВт.

Формула расчета мощности отопительного котла: W кот. = S W уд. / 10

Как видите, с помощью такого простого расчета можно спокойно выбрать тот котел, который необходим именно для вашего дома.

И еще одно замечание, которое будет влиять на расчет отопления. Это схема и вид отопительной системы. Оптимальный вариант — двухтрубная система с принудительной циркуляцией теплоносителя.  Да, этот вариант более сложный, а значит, стоит дороже. Но, выбирая его, вы устраняете в дальнейшем некоторые проблемы, связанные и с качеством проживания в доме.

Конечно, однотрубная система отопления и проще, и дешевле, а если она еще и с естественной циркуляцией теплоносителя, то ее себестоимость снижается до самых малых размеров. Но вот незадача — первые радиаторы от котла будут всегда горячими, а последние всегда прохладными.

Классификация газопроводов

Современные газопроводы – это целая система комплексов сооружений, предназначенных для транспортировки горючего топлива от мест его добычи до потребителей. Поэтому по предназначению они бывают:

• Магистральными – для транспортировки на большие расстояния от мест добычи до пунктов назначения.
• Местными – для сбора, распределения и подачи газа к объектам населённых пунктов и предприятий.

По магистральным трассам сооружаются компрессорные станции, которые нужны для поддержания в трубах рабочего давления и поставки газа до назначенных пунктов к потребителям в необходимых объёмах, рассчитанных заранее. В них газ очищается, осушается, сжимается и охлаждается, а затем возвращается в газопровод под определённым давлением, необходимым для данного участка прохождения топлива.

Местные газопроводы, расположенные в населённых пунктах, классифицируются:

• По виду газа – транспортироваться может природный, сжиженный углеводородный, смешанный и др.
• По давлению – на разных участках газ бывает с низким, средним и высоким давлением.
• По расположению – наружные (уличные) и внутренние, надземные и подземные.

Зачем нужно знать этот параметр

Что же представляет собой расчет тепловой нагрузки на отопление? Он определяет оптимальное количество тепловой энергии для каждого помещения и здания в целом. Переменными величинами являются мощность отопительного оборудования – котла, радиаторов и трубопроводов. Также учитываются тепловые потери дома.

В идеале тепловая мощность отопительной системы должна компенсировать все тепловые потери и при этом поддерживать комфортный уровень температуры. Поэтому прежде чем выполнить расчет годовой нагрузки на отопление, нужно определиться с основными факторами, влияющими на нее:

• Характеристика конструктивных элементов дома. Наружные стены, окна, двери, вентиляционная система сказываются на уровне тепловых потерь;
• Размеры дома. Логично предположить, что чем больше помещение – тем интенсивнее должна работать система отопления. Немаловажным фактором при этом является не только общий объем каждой комнаты, но и площадь наружных стен и оконных конструкций;
• Климат в регионе. При относительно небольших снижениях температуры на улице нужно малое количество энергии для компенсации тепловых потерь. Т.е. максимальная часовая нагрузка на отопление напрямую зависит от степени снижения температуры в определенный период времени и среднегодовое значение для отопительного сезона.

Учитывая эти факторы составляется оптимальный тепловой режим работы системы отопления. Резюмируя все вышесказанное можно сказать, что определение тепловой нагрузки на отопление необходимо для уменьшения расхода энергоносителя и соблюдения оптимального уровня нагрева в помещениях дома.

Пример выполнения расчета

Поправочные коэффициенты в данном случае будут равны:

• К1 (двухкамерный стеклопакет) = 1,0;
• К2 (стены из бруса) = 1,25;
• К3 (площадь остекления) = 1,1;
• К4 (при -25 °C -1,1, а при 30°C) = 1,16;
• К5 (три наружные стены) = 1,22;
• К6 (сверху теплый чердак) = 0,91;
• К7 (высота помещения) = 1,0. 

В результате полная тепловая нагрузка будет равна: В том случае, когда бы использовался упрощенный метод вычислений, основанный на расчете мощности отопления согласно площади, то результат был бы совсем иной: Пример расчета тепловой мощности системы отопления на видео:

Основная формула с примерами вычислений

При расчете мощности агрегата, стандартизированные параметры — потребность 100 Вт тепла на 1 кв. м комнаты.

Например, если был выбран биметаллический вариант батарей, ожидается выработка порядка 120 Вт от 8 секций. Если взять за основу площадь жилой комнаты 15 кв. м:

1500 / 120 = 12,5 секций

Нужно брать оборудование с небольшим запасом, чтобы система работала исправно, округлять необходимо в большую сторону.

Требуется не менее 13 секций.

Если помещение без окон или нужно установить несколько батарей, каждый теплообменник располагают на отдельной стене. Чем больше получится уместить под окном, тем лучше, будет сильная тепловая завеса.

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.

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.

Характеристики радиаторов

Тип радиатора

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

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

Отопительные устройства

Как вычислить отопление в частном доме для отдельных помещений и подобрать соответствующие данной мощности отопительные устройства?

Сама методика расчета потребности в тепле для отдельной помещения всецело аналогична вышеприведенной.

К примеру, для помещения площадью 12 м2с двумя окнами в обрисованном нами доме расчет будет иметь таковой вид:

1. Количество помещения равен 12*3,5=42 м3.
2. Базовая тепловая мощность будет равной 42*60=2520 ватт.
3. Два окна добавят к ней еще 200. 2520+200=2720.
4. Региональный коэффициент увеличит потребность в тепле в два раза. 2720*2=5440 ватт.

Как пересчитать полученное значение в количество секций радиатора? Как подобрать тип и количество отопительных конвекторов?

Производители постоянно указывают тепловую мощность для конвекторов, пластинчатых радиаторов и т.д. в сопроводительной документации.

• Для секционных радиаторов нужную информацию в большинстве случаев возможно обнаружить сайтах производителей и дилеров. Там же часто возможно найти калькулятор для пересчета киловатт в секции.
• Наконец, если вы используете секционные радиаторы малоизвестного происхождения, при их стандартном размере в 500 миллиметров по осям ниппелей возможно ориентироваться на следующие усредненные значения:

Тип секции	Тепловая мощность на одну секцию, ватты
Чугунная с внутренним оребрением	160
Чугунная без внутреннего оребрения	140
Биметаллическая	180
Алюминиевая	200

В автономной отопительной системе с ее умеренными и предсказуемыми параметрами теплоносителя значительно чаще употребляются алюминиевые радиаторы. Их разумная цена весьма приятным образом сочетается с пристойным высокой теплоотдачей и внешним видом.

В нашем случае алюминиевых секций мощностью 200 ватт потребуется 5440/200=27 (с округлением).

Как неизменно, имеется пара тонкостей.

• При боковом подключении многосекционного радиатора температура последних секций куда ниже, чем первых; соответственно, падает тепловой поток от отопительного прибора. Решить проблему окажет помощь несложная инструкция: подключайте радиаторы по схеме «снизу вниз».
• Производители показывают тепловую мощность для дельты температур между помещением и теплоносителем в 70 градусов (к примеру, 90/20С). При ее понижении тепловой поток будет падать.

Особенный случай

Часто в качестве отопительных устройств в частных зданиях употребляются самодельные металлические регистры.

Однако: как оценить тепловую мощность регистра известного размера?

Для одиночной горизонтальной круглой трубы она вычисляется по формуле вида Q = Pi*Dн *L * k * Dt, в которой:

• Q — тепловой поток;
• Pi — число «пи», принимаемое равным 3,1415;
• Dн — наружный диаметр трубы в метрах;
• L — ее протяженность (также в метрах);
• k — коэффициент теплопроводности, который берется равным 11,63 Вт/м2*С;
• Dt — дельта температур, отличие между воздухом и теплоносителем в помещении.

В многосекционном горизонтальном регистре теплоотдача всех секций, не считая первой, умножается на 0,9, потому, что они отдают тепло восходящему потоку нагретого первой секцией воздуха.

Давайте вычислим теплоотдачу четырехсекционного регистра с диаметром секции 159 мм и длиной 2,5 метра при температуре теплоносителя 80 С и температуре воздуха в помещении 18 С.

1. Теплоотдача первой секции равна 3,1415*0,159*2,5*11,63*(80-18)=900 ватт.
2. Теплоотдача каждой из остальных трех секций равна 900*0,9=810 ватт.
3. Суммарная тепловая мощность отопительного прибора — 900+(810*3)=3330 ватт.