Расчёт водяного отопления

Расчет системы отопления частного дома: правила и примеры расчёта

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.

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

Эффективный расчет отопления 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.

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.

Выполнить расчёт автономного контура отопления загородного дома без оценки теплопотерь его ограждающих конструкций невозможно. Точнее, не получится определить мощность отопительного котла, 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 коэффициент теплопроводности распространенных строительных материалов.

Расчет потерь тепла через стены

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

  • квадратная «коробка» с фасадными стенами шириной 12 м и высотой 7 м;
  • в стенах 16 проемов, площадь каждого 2,5 м 2 ;
  • 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.

Наша условная стена выстроена из керамического полнотелого кирпича, коэффициент теплопроводности которого – 0,56 Вт/м· о С. 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×о С

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 м 2

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

Действительно, как же корректно рассчитать автономное отопление в деревянном доме без учета сопротивления теплопередачи оконных и дверных конструкций.

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/м 2 · о С

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

К примеру, если в помещениях коттеджа температура +20 о С, а на улице -17 о С, разница температур составит 20+17=37 о С. 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.

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 о С.

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.

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 м 3

При температуре воздуха +20 о С (норма в сезон отопления) его плотность равна 1,2047 кг/м 3 , а удельная теплоемкость 1,005 кДж/(кг· о С).

Вычислим массу атмосферы в доме:

1008 · 1,2047 = 1214,34 кг,

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

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

При средней разнице температур между домом и улицей в отопительный сезон, равной 27 о С (20 о С домашняя, -7 о С 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 о С; 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 о С. 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.

Рассмотрим на примере. Семья из трех человек, предположим, расходует 17 м 3 воды ежемесячно. 1000 кг/м 3 – плотность воды, а 4,183 кДж/кг· о С – ее удельная теплоемкость.

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

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 двухконтурной системы 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.

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 выбирать котел 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 мощность отопительного радиатора 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».

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 м 2

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 м 2

Зная площадь стен, передающих тепло «на улицу», рассчитаем теплопотери при разнице комнатной и уличной температуры в 30 о (в доме +18 о С, снаружи -12 о С), 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.

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 теплоносителя в системе отопления, 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.

Расчет отопления частного дома

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.

Читайте также:  Как самому сделать газовое отопление

Расчет тепловых потерь

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.:

  • площадь комнаты — 18 кв. м. (6 м х 3 м)
  • 1 этаж
  • потолок высотой 2,75 м,
  • наружные стены — 2 шт. из бруса (толщина18 см), обшитые изнутри гипроком и оклеенные обоями,
  • окно — 2 шт., 1,6 м х 1,1 м каждое
  • пол — деревянный утепленный, снизу — подпол.

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: https://teplo.guru/sistemy/varianty-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html

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 расчетная тепловая нагрузка 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.

Санитарные нормы и правила, касающиеся отопления в частном доме, представлены здесь: https://teplo.guru/normy/snipy-po-otopleniyu.html

Расчет циркуляционного кольца включает:

  • систему с попутным движением воды. В однотрубных системах кольцо располагается в самом нагруженном стояке, в двухтрубных — в нижнем приборе отопления более нагруженного стояка;
  • систему с тупиковым движением теплоносителя. В однотрубных системах кольцо располагается в самом нагруженном и удаленном стояке, в двухтрубных — в нижнем приборе отопления нагруженного удаленного стояка;
  • горизонтальную систему, где кольцо располагается в более нагруженной ветви 1-го этажа.

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

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

Тип радиатораМощность секцииКоррозийное воздействие кислородаОграничения по PhКоррозийное воздействие блуждающих токовДавление рабочее/ испытательноеГарантийный срок службы (лет)
Чугунный1106.5 — 9.06−9 /12−1510
Алюминиевый175−1997— 8+10−20 / 15−303−10
Трубчатый
Стальной
85+6.5 — 9.0+6−12 / 9−18.271
Биметаллический199+6.5 — 9.0+35 / 573−10

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

Видео осуществления гидравлического расчета

Самостоятельный расчёт индивидуальной системы отопления

Из всех известных на данный момент вариантов для обогрева собственного дома наиболее распространённым видом является индивидуальная система водяного отопления. Масляные радиаторы, камины, печи, тепловентиляторы и обогреватели инфракрасного излучения зачастую используют как вспомогательные приборы.

Система отопления частного дома состоит из отопительных приборов, трубопровода и запорно-регулирующих механизмов, всё это служит для транспортировки тепла от теплогенератора к конечным точкам отопления помещений. Важно понимать, что надёжность, долговечность и эффективность индивидуальной системы отопления зависит от её правильного расчёта и монтажа, а также от качества используемых материалов в данной системе и её грамотной эксплуатации.

Расчёт системы отопления

Рассмотрим подробно упрощённый вариант расчёта системы водяного отопления, в котором мы будем использовать стандартные и общедоступные комплектующие. На рисунке схематически представлена индивидуальная система отопления частного дома на основе одноконтурного котла. Прежде всего, нам необходимо определиться с его мощностью, так как он является основой всех вычислений в дальнейшем. Выполним данную процедуру по описанной ниже схеме.

Общая площадь помещения: S = 78,5; общий объём: V = 220

У нас имеется одноэтажный дом с тремя комнатами, прихожей, коридором, кухней, ванной и туалетом. Зная площадь каждого отдельного помещения и высоту комнат, необходимо произвести элементарные расчёты для того, чтобы вычислить объём всего дома:

Таким образом, мы посчитали объём всех отдельных помещений, благодаря чему теперь можно вычислить общий объём дома, он равен 220 кубическим метрам. Заметьте, мы также посчитали объём коридора, но на самом деле там не указано ни одного отопительного прибора, для чего это нужно? Дело в том, что коридор также будет отапливаться, но пассивным образом, за счёт циркуляции тепла, поэтому нам необходимо внести его в общий список отопления, для того, чтобы расчёт был правильным и дал нужный результат.

Следующий этап расчёта мощности котла мы будем проводить, исходя из необходимого количества энергии на один кубический метр. Для каждого региона существует свой показатель — в наших вычислениях используем 40 Вт на кубический метр, исходя из рекомендаций для регионов европейской части СНГ:

Полученную цифру необходимо возвести в коэффициент 1,2, что даст нам 20% запаса мощности для того, чтобы котёл постоянно не работал на полную мощность. Таким образом, мы понимаем, что нам необходим котёл, который способен вырабатывать 10,6 кВт (стандартные одноконтурные котлы выпускаются мощностью 12–14 кВт).

Расчёт радиаторов

В нашем случае мы будем использовать стандартные алюминиевые радиаторы высотой 0,6 м. Мощность каждого ребра такого радиатора при температуре 70 °С составляет 150 Вт. Далее мы посчитаем мощность каждого радиатора и количество условных рёбер:

  • комната 1: Округляем до 1500 и получаем 10 условных рёбер, но поскольку у нас два радиатора, оба под окнами, мы возьмём один с 6-ю рёбрами, второй с 4-мя.
  • комната 2: Округляем до 1500 и получаем один радиатор с 10-ю рёбрами.
  • комната 3: Округляем до 2700 и получаем три радиатора: 1-й и 2-й по 5 рёбер, 3-й (боковой) — 8 рёбер.
  • прихожая: Округляем до 1200 и получаем два радиатора по 4 ребра.
  • ванная: . Тут температура должна быть немного выше, получается 1 радиатор с 4-мя рёбрами.
  • туалет: Округляем до 450 и получаем три ребра.
  • кухня: Округляем до 2100 и получаем два радиатора по 7 рёбер.

В конечном результате мы видим, что нам необходимо 12 радиаторов общей мощностью:

Исходя из последних расчётов, видно, что наша индивидуальная система отопления без проблем справится с возложенной на неё нагрузкой.

Выбор труб

Трубопровод для системы индивидуального отопления является средой для транспортировки тепловой энергии (в частности, нагретой воды). На отечественном рынке трубы для монтажа систем представлены в трёх основных видах:

Металлические трубы имеют ряд значительных недостатков. Кроме того, что они обладают большим весом и требуют специального оборудования для монтажа, а также наличие опыта, они ещё подвержены коррозии и могут накапливать статическое электричество. Хороший вариант — медные трубы, они способны выдерживать температуру до 200 градусов и давление около 200 атмосфер. Но медные трубы отличаются спецификой в монтаже (требуется специальное оборудование, серебряный припой и большой опыт работы), кроме того их стоимость очень велика. Самым популярным вариантом считаются пластиковые трубы. И вот почему:

  • они имеют алюминиевую основу, которая с двух сторон покрыта пластмассой, благодаря чему они обладают огромной прочностью;
  • они абсолютно не пропускают кислород, что позволяет свести к нулю процесс образования коррозии на внутренних стенках;
  • благодаря алюминиевому армированию у них очень низкий коэффициент линейного расширения;
  • пластиковые трубы антистатичны;
  • обладают малым гидравлическим сопротивлением;
  • не требуется специальных навыков для монтажа.

Монтаж системы

Первым делом нам требуется установить секционные радиаторы. Их надо размещать строго под окнами, тёплый воздух от радиатора будет препятствовать проникновению холодного воздуха из окна. Для монтажа секционных радиаторов не понадобится никакого специального оборудования, лишь перфоратор и строительный уровень. Необходимо строго придерживаться одного правила: все радиаторы в доме должны быть смонтированы строго на одном горизонтальном уровне, от этого параметра зависит общая циркуляция воды в системе. Также соблюдайте вертикальное расположение рёбер радиатора.

После монтажа радиаторов можно приступать к прокладке труб. Необходимо заранее промерить общую длину труб, а также посчитать количество всевозможных фитингов (колен, тройников, заглушек и пр.). Для монтажа пластиковых труб понадобится всего три инструмента — рулетка, ножницы для труб и паяльник. На большинстве таких труб и фитингов есть лазерная перфорация в виде насечек и направляющих линий, что даёт возможность по месту выполнять монтаж правильно и ровно. Работая с паяльником, следует придерживаться только одного правила — после того как вы расплавили и состыковали концы изделий, ни в коем случае не прокручивайте их, если с первого раза не получилось припаять ровно, иначе возможна течь в этом месте. Лучше заранее потренируйтесь на кусочках, которые пойдут в отходы.

Дополнительные приборы

По статистике система с пассивной циркуляцией воды будет исправно функционировать, если площадь помещения не превышает 100–120 м 2 . В противном случае необходимо использовать специальные насосы. Конечно, существует ряд котлов, в которые уже встроены насосные системы и они сами обеспечивают циркуляцию воды по трубам, если у вас не такой, то следует приобрести его отдельно.

Читайте также:  Газовые электростанции для дома, для семьи

На отечественном рынке их выбор очень велик, к тому же они отвечают всем необходимым требованиям — потребляют мало электроэнергии, бесшумны и малогабаритны. Монтируют циркуляционные насосы на концах веток отопления. Таким образом, насос прослужит дольше, так как он не будет находиться под прямым воздействием горячей воды.

Пример однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией: 1 — котёл; 2 — группа безопасности; 3 — радиаторы отопления; 4 — игольчатый кран; 5 — расширительный бак; 6 — слив; 7 — водопровод; 8 — фильтр грубой очистки воды; 9 — циркуляционный насос; 10 — шаровые краны

Из всего вышеперечисленного становится ясно, что с монтажом подобной системы без труда справятся два или три человека, для этого не требуется обладать специальными профессиональными навыками, главное, уметь пользоваться элементарными строительными инструментами. В нашей статье мы рассмотрели систему индивидуального отопления, собранную с помощью стандартных комплектующих, их цена и общедоступность позволят почти каждому у себя дома смонтировать аналогичную систему отопления.

Расчет отопления 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.

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.

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:

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:

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

Qвн б – тепловые поступления бытового характера, которые характерны для всего отопительного периода.

Qk – это значение общих домовых теплопотерь.

Qs – 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:

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.

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.


Расчет водяного отопления за 5 минут!

Сегодняшняя тема – система водяного отопления и основополагающие принципы ее расчета. Тема фундаментальная. Ознакомившись с материалом, вы получите ключ к пониманию как выполнять расчет водяного отопления любого объекта! Прочитайте очень внимательно.

. всю статью! Я попытался разложить весь материал на элементарные для простоты восприятия «ступени». Делая шаг за шагом по «ступеням» этой своеобразной «лестницы познания», вы сможете легко достичь «вершины»!

Информация, изложенная в этой статье, не является «открытием Америки». Если вам доступно рассказали об этом когда-то преподаватели, или вы прочитали по этой тематике хорошую книгу – и все поняли, то вам, несомненно, повезло. Так случилось, что мне пришлось доходить до понимания этих, в общем-то, элементарных моментов теплотехники через значительное количество книг с иногда противоречивой и запутанной информацией. В большей степени знания пришли через практические опыты на проектируемых и действующих системах отопления завода металлоконструкций, мебельной фабрики, встроенного магазина, двух больших торговых комплексов и десятка более мелких объектов.

Укрупненный расчет в Excel системы водяного отопления.

Рассмотрим принцип действия и расчет водяного отопления на достаточно абстрактном и простом примере. Идеализированные примеры позволяют, не отвлекаясь на рутинные громоздкие, но, по сути, элементарные вычисления, сосредоточить все внимание на главных принципиально важных вещах.

Есть в русском языке заимствованное из английского языка слово «бокс», которое очень хорошо подходит в нашем случае для названия широкого круга объектов. Итак, будем отапливать бокс!

Условия задачи:

Герметичный бокс (коробка, ящик, вагончик, гараж, помещение, здание, корпус, …) в виде параллелепипеда длиной l , шириной b и высотой h заполнен воздухом, температура которого tвр /внутренняя расчетная температура/. Стенки бокса имеют толщину δ и все сделаны из одного материала, имеющего коэффициент теплопроводности λ .

Со всех шести сторон бокс окружает воздушная среда с температурой tн /наружная температура/.

Слово «среда» в данном случае имеет следующий смысл: масса воздуха в боксе и размеры бокса настолько малы по сравнению с массой и размерами окружающей воздушной среды, что любые изменения внутренней температуры воздуха tв никак не могут повлиять на изменение температуры воздуха снаружи tн .

Внутрь бокса заведены две трубы, к которым подключен установленный внутри прибор отопления (радиатор, конвектор, регистр). По одной из труб в прибор отопления подается от котла — источника теплоснабжения — горячая вода с температурой tп /температура подачи/. По второй трубе вода, отдавшая часть тепла и остывшая до температуры tо /температура обратки/, возвращается в котел. Расход воды при этом постоянен и равен /расчетный расход теплоносителя/ .

Рассматривать источник теплоснабжения и подводящие теплотрассы мы в этой задаче не будем, а примем, что на входе в бокс всегда тепловой энергии в избытке и мы можем брать ровно столько, сколько необходимо, например, при помощи автоматизированного узла подачи и учета тепловой энергии.

Дополнительно известны коэффициенты теплообмена на внутренних и наружных поверхностях ограждений α1 и α2 .

Задан и показатель нелинейности теплоотдачи приборов системы отопления n .

Схема задачи изображена на рисунке, расположенном ниже этого текста. Передняя стенка бокса условно не показана. Габаритные размеры бокса отличаются от расчетных на величину толщины стенок δ . То есть, расчетные плоскости находятся посередине толщины ограждений!

Требуется:

1. Найти расчетные теплопотери бокса и соответствующую им расчетную мощность системы водяного отопления Nр .

2. При заданных расчетных температурах теплоносителя tпр и tор определить его расчетный расход через систему Gр .

3. Рассчитать теплопотери бокса и соответствующую им мощность водяной системы отопления N для температур наружного воздуха tн , отличных от расчетной температуры tнр .

4. Рассчитать температуры теплоносителя – воды – на подаче tп и в обратке tо , которые обеспечат поддержание внутри бокса неизменной расчетной температуры воздуха tвр , при неизменном расчетном расходе Gр для различных температур наружного воздуха tн .

Расчет будем выполнять в программе MS Excel или в программе OOo Calc.

С общими правилами форматирования — использования различных цветов для заливки ячеек и окраски шрифтов — таблиц MS Excel и OOo Calc , которые применяются мной во всех файлах с программами, можно ознакомиться на странице «О блоге».

Исходные данные:

1. Длину бокса l (м) заносим

в ячейку D3: 10,000

2. Ширину бокса b (м) записываем

в ячейку D4: 5,000

3. Высоту бокса h (м) вводим

в ячейку D5: 3,000

4. Толщину стенок бокса δ (м) вписываем

в ячейку D6: 0,250

При разности температур воздуха внутри бокса и снаружи начинается теплообмен, который включает в себя три этапа: передачу тепла от внутреннего воздуха внутренней стенке ограждения (характеризуется коэффициентом α1 ), передачу тепла через материал стенки (характеризуется коэффициентом λ ) и передачу тепла наружному воздуху от внешней стенки ограждения (характеризуется коэффициентом α2 ).

5. Коэффициент теплообмена на внутренней поверхности ограждения α1 (Вт/(м2*˚С)) заносим

в ячейку D7: 8,700

6. Коэффициент теплопроводности материала ограждения (древесина – сосна) λ (Вт/(м*˚С)) заносим

в ячейку D8: 0,140

7. Коэффициент теплообмена на внешней поверхности ограждения α2 (Вт/(м2*˚С)) заносим

в ячейку D9: 23,000

Термин «расчетная» температура внутреннего или наружного воздуха не означает, что их нужно рассчитывать. Он означает, что эти температуры задаются для расчетов, являются исходными данными для последующих расчетов!

8. Итак, мы хотим поддерживать внутри бокса неизменную температуру воздуха tвр (˚С). Записываем

в ячейку D10: 20,0

9. Расчетную температуру наружного воздуха (в данном примере — для г. Омска) tнр (˚С) вписываем

в ячейку D11: -37,0

Зная характеристики теплоисточника, записываем расчетные параметры теплоносителя, которые должны быть выданы при расчетной температуре наружного воздуха!

10. Расчетную температуру воды на подаче tпр (˚С) вводим

в ячейку D12: 90,0

11. Расчетную температуру воды на обратке tор (˚С) вводим

в ячейку D13: 70,0

Различные приборы, применяемые для систем отопления, – батареи, радиаторы, регистры, конвекторы – имеют различную теплоотдачу при разных схемах подключения и разных температурных режимах. Коэффициент n характеризует нелинейность теплоотдачи каждого конкретного типа прибора и определяется заводом-изготовителем. Чем больше коэффициент n , тем быстрее уменьшается теплоотдача прибора при низкотемпературных режимах и быстрее увеличивается при высокотемпературных режимах отопления!

12. Показатель нелинейности теплоотдачи приборов системы отопления (усредненное значение в нашем примере) n записываем

в ячейку D14: 1,30

Результаты расчетов:

13. Общую площадь стенок ограждения A (м2) вычисляем

в ячейке D16: =2*(D3*D4+D3*D5+D4*D5) =190,000

A =2*( l * b + l * h + b * h )

14. Коэффициент теплопередачи стенки ограждения k (Вт/(м2*˚С)) рассчитываем

Читайте также:  Отопление в ангаре

в ячейке D17: =1/(1/D7+D6/D8+1/D9) =0,514

k =1/(1/ α1 + δ / λ +1/ α2 )

15. Расчетные теплопотери бокса Nр (КВт и ГКал/час) определяем

в ячейке D18: =D16*D17*(D10-D11)/1000 =5,571

и в ячейке D19: =D18*0,85985/1000 =0,004790

Nр = A * k *( tвр – t нр )

Для равновесия системы количество тепла, потерянного в окружающую среду должно быть равно количеству тепла, поступившему от источника теплоснабжения! Поэтому расчетная мощность системы отопления и расчетные потери тепла – это одна и та же величина!

16. Расчетный температурный напор θр (˚С) считаем

в ячейке D20: =(D12-D13)/LN ((D12-D10)/(D13-D10)) =59,4

θр =( tпр tор )/ln(( tпр tвр )/( tор tвр ))

17. Расчетный расход воды через систему Gр (т/час) вычисляем

в ячейке D21: = D19/(D12-D13)*1000 =0,239

Далее выполним моделирование работы системы отопления при различных температурах наружного воздуха.

18. Температуру наружного воздуха tн (˚С) заносим

в ячейку I15: -40,0

19. Теплопотери бокса и мощность системы отопления N (КВт и ГКал/час) при температуре наружного воздуха tн =-40˚С считаем

в ячейке I16: =$D$16*$D$17*($D$10-I15)/1000 =5,864

и в ячейке I17: =I16*0,85985/1000 =0,00504

N = A * k *( tвр tн )

20. Температурный напор θ (˚С) считаем для температуры наружного воздуха tн =-40˚С

в ячейке I18: =$D$20*(I16/$D$18)^(1/$D$14) =61,8

θ = θр *( N / Nр )^(1/ n )

и просто пока записываем формулу

в ячейку I19: =(I20-I21)/LN ((I20-$D$10)/(I21-$D$10))

θ =( tп tо )/ln(( tп tвр )/( tо tвр ))

В этом уравнении две неизвестные.

Первая — температура воды на подаче tп , которая при температуре наружного воздуха tн =-40˚С обеспечит при расчетном расходе Gр =0,239т/час расчетную температуру воздуха внутри бокса tвр =+20˚С.

Вторая – температура воды на обратке tо , которая в результате работы системы водяного отопления установится.

Чтобы найти эти две неизвестные, необходимо составить и решить систему из двух уравнений! Одно уравнение есть, составляем второе.

22. Температура воды на обратке tо (˚С), которая установится в результате остывания воды в системе отопления с расчетным расходом Gр =0,239т/час от пока неопределенной температуры воды на подаче tп . При этом расчетная температуру воздуха внутри бокса будет стабильно равной tвр =+20˚С при температуре наружного воздуха tн =-40˚С. Записываем формулу

в ячейку I21: =I20-1000*I17/$D$21

Это второе уравнение. В нем те же две неизвестные.

Итак, имеем систему из двух уравнений, одно из которых – нелинейное трансцендентное. Как решать такие уравнения я подробно рассказал в статье «Трансцендентные уравнения? «Подбор параметра» в Excel!». Но нам сейчас необходимо решить систему уравнений.

21. Делаем так:

— «становимся мышью» на ячейку I19 (активируем эту ячейку)

— вызываем: «Сервис» — «Подбор параметра…»

— пишем в окне «Подбор параметра»:

Установить в ячейке: I19

Значение: 61,8 (переписываем значение из ячейки I18)

Изменяя значение ячейки: I20

— жмем на кнопку ОК

— в появившемся окне «Результат подбора параметра» читаем:

Подбор параметра для ячейки I19.

Подбираемое значение: 61,8

Текущее значение: 61,8

— жмем ОК

Считываем результаты — температуру воды на подаче tп (˚С) и температуру воды на обратке (˚С) соответственно

в ячейке I20: =92,9

и в ячейке I21: =I20-1000*I17/$D$21 =71,9

Далее повторяем п.18 – п.22 для других температур наружного воздуха и на этом расчет в Excel завершаем.

Замечания и выводы:

Я постоянно напоминал по ходу статьи, что расход воды, определенный для расчетных температур не изменяется и при любых других температурах наружного воздуха! Изменение количества подаваемого тепла производится изменением температуры теплоносителя – воды – на подаче. Этот способ называется качественным регулированием теплоснабжения и является «правильным»! Однако, изменить количество подаваемого тепла можно и изменяя расход теплоносителя в системе. Этот способ называется количественным регулированием и является «не совсем правильным» или «совсем не правильным».

Если система отопления сложная, разветвленная, то, конечно, проще просчитать и отрегулировать гидравлику системы на один постоянный расход! При значительных изменениях расхода во время эксплуатации иногда вообще невозможно сбалансировать систему. Поэтому практику регулировки отопления закрыванием-открыванием задвижек считаю порочной и могу рекомендовать к использованию лишь в исключительных случаях! (Вы скажите — «У нас у многих вся страна – исключительный случай!», и я буду вынужден согласиться.)

Что показывают температурные графики, изображенные на рисунке выше? Они показывают, например, что при температуре наружного воздуха tн =-20˚С для того, чтобы внутри бокса температура воздуха стабильно оставалась равной tвр =+20˚С при неизменном расходе теплоносителя Gр =0,239 т/час последний должен иметь температуру на входе в систему tп =+72,7˚С. В установившемся режиме температура воды на выходе из системы отопления будет равна tо =+58,6˚С.

Бокс из примера я умышленно со всех сторон оградил однотипным (деревянным) ограждением одной толщины для простоты расчета потерь тепла. В реальных жизненных примерах у объектов, как правило, ограждения имеют сложную геометрию, вырезы под окна, двери и сами сделаны из нескольких слоев различных материалов. К тому же часть ограждающих конструкций может примыкать к другим объектам или земле. Примеры расчета теплопотерь реального здания, помещения постараемся рассмотреть в ближайших статьях рубрики «Теплотехника».

Для получения информации о выходе новых статей и для скачивания рабочих файлов программ прошу Вас подписаться на анонсы в окне, расположенном в конце статьи или в окне вверху страницы.

После ввода адреса своей электронной почты и нажатия на кнопку «Получать анонсы статей» не забудьте подтвердить подписку кликом по ссылке в письме , которое тут же придет к вам на указанную почту (иногда — в папку «Спам» зависит от ваших индивидуальных настроек почты)!

Я не упомянул в статье ни одного СНиПа или ГОСТа, регламентирующего расчеты в рассмотренной области, хотя они, конечно, есть. Специалисты – теплотехники их знают, для них они «настольные книги». Неспециалисты из жизненного опыта решат, какая расчетная температура наружного воздуха для их географического района и какой должна быть расчетная температура воздуха внутри интересующего их объекта, или найдут легко эти значения в Интернете (включая коэффициенты теплопроводности материалов ограждений)…

Главной моей целью при написании этой статьи было доходчиво и понятно донести основы расчетов теплопотерь объектов типа бокс (ограждающие конструкции и воздух внутри) и понимание основ расчетов систем водяного отопления. Насколько это удалось – решит для себя каждый из Вас, уважаемые читатели! А я надеюсь узнать об этом по Вашим комментариям к статье!

Прошу уважающих труд автора скачивать файл после подписки на анонсы статей!

Ссылка на скачивание файла: raschet-vodyanogo-otopleniya (xls 41,5KB).

Расчет отопления в частном доме

Калькулятор отопления

В процессе строительства любого дома, рано или поздно возникает вопрос – как правильно рассчитать систему отопления? Это актуальная проблема не исчерпает свой ресурс никогда, ведь если вы купите котел меньшей мощности, чем необходимо, вам придется затратить много сил для создания вторичного обогрева масляными и инфракрасными радиаторами, тепловыми пушками, электрокаминами.

Помимо этого, ежемесячное обслуживание, из-за дорогой электроэнергии, будет вставать вам в «копеечку ». То же самое будет происходить, если вы купите котел повышенной мощности, который будет работать в пол силы, а топлива потреблять ничуть не меньше.

Наш калькулятор расчета отопления частного дома поможет вам не допустить типичных ошибок начинающих строителей. Вы получите максимально приближенное к реальности значение теплопотерь и необходимой теплопроизводительности котла по актуальным данным СНиПов и СП (сводов правил).

Главным преимуществом калькулятора на сайте kalk.pro является достоверность расчетных данных и отсутствие ручных вычислений, весь процесс автоматизирован, исходные параметры максимально обобщены, их значения вы можете легко посмотреть в плане вашего дома или заполнить, опираясь на собственный опыт.

Расчет котла для отопления частного дома

С помощью нашего калькулятора расчета отопления для частного дома вы сможете с легкостью узнать необходимую мощность котла для обогрева вашего уютного “гнездышка”.

Как вы помните, для того чтобы рассчитать показатель теплопотерь, необходимо знать несколько значений основных компонентов дома, на которые в сумме приходится более 90% от общих потерь. Для вашего удобства мы добавили в калькулятор только те поля, которые вы можете заполнить без специальных знаний:

  • остекление;
  • теплоизоляция;
  • соотношение площади окон и пола;
  • температура снаружи помещения;
  • число стен выходящих наружу;
  • какое помещение над рассчитываемым;
  • высота помещения;
  • площадь помещения.

После того, как вы получите значение теплопотерь дома, для вычисления необходимой мощности котла берется поправочный коэффициент запаса равный 1.2.

Порядок работы на калькуляторе

Помните, что чем толще остекление и качественнее теплоизоляция, тем меньшей мощности отопление потребуется.

Для получения результатов необходимо ответить себе на следующие вопросы:

  1. Выберите один из предложенных типов остекления (тройной или двойной стеклопакет, обычное двухкамерное стекло).
  2. Как утеплены ваши стены? Добротное толстое утепление из пары слоев минеральной ваты, пенопласта, ЭППС для севера и Сибири. Может быть, живете в Центральной России и вам хватит одного слоя утеплителя. Или вы из тех, кто строит дом в южных регионах и ему подойдет двойной пустотелый кирпич.
  3. Какое у вас соотношение площади окон к полам, в %. Если вы не знаете это значение, то оно рассчитывается очень просто: делите площадь полов на площадь окон и умножайте на 100%.
  4. Укажите минимальную температуру в зимний период за пару сезонов и округляйте в большую сторону. Не нужно использовать среднюю температуру по зимам, иначе вы рискуете получить котел меньшей мощности, и дом будет недостаточно отапливаться.
  5. Рассчитываем для всего дома или только для одной стены?
  6. Что находится над нашим помещением. Если у вас одноэтажный дом, выберите тип чердака (холодный или теплый), если второй этаж, то обогреваемое помещение.
  7. Высота потолков и площадь помещения, необходимы для расчета объема квартиры, который в свою очередь, является основой для всех вычислений.

Пример расчетов:

  • одноэтажный дом в Калининградской области;
  • длина стен 15 и 10 м, утеплены одним слоем минеральной ваты;
  • высота потолка 3 м;
  • 6 окон по 5 м2 из двухкамерного стеклопакета;
  • минимальная температура за последние 10 лет – 26 градусов;
  • рассчитываем для всех 4 стен;
  • сверху теплый отапливаемый чердак;

Площадь нашего дома равна 150 м2, а площадь окон 30 м2. 30/150*100=20% соотношение между окнами и полом.

Все остальное нам известно, выбираем соответствующие поля в калькуляторе и получаем, что наш дом будет терять 26.79 кВт тепла.

26,79*1.2=32.15 кВт – необходимая теплопроизводительность котла.

Система отопления своими руками

Выполнить расчёт контура отопления частного дома без оценки теплопотерь окружающих конструкций невозможно.

В России, как правило, долгие холодные зимы, здания теряют тепло из-за перепадов температур внутри и снаружи помещений. Чем больше площадь дома, ограждающих и сквозных конструкций (кровля, окна, двери), тем большее значение теплопотерь выходит. Существенное влияние оказывает материал и толщина стен, наличие или отсутствие теплоизоляции.

Например, стены из дерева и газобетона обладают намного меньшим показателем теплопроводности, чем кирпич. Материалы с максимальными показателями теплового сопротивления используются в качестве изоляции (минеральная вата, пенополистерол).

Перед созданием отопительной системы дома, нужно тщательно продумать все организационные и технические моменты, чтобы сразу после постройки «коробки», приступить к финальной фазе строительства, а не откладывать на долгие месяцы долгожданное заселение.

Отопление в частном доме базируется на «трех слонах»:

  • нагревательный элемент (котел);
  • система труб;
  • радиаторы.

Какой котел лучше выбрать для дома?

Котлы отопления являются главным компонентом всей системы. Именно они будут обеспечивать тепло вашего дома, поэтому к их выбору нужно относиться особенно внимательно. По типу питания их подразделяют на:

  • электрические;
  • твердотопливные;
  • жидкотопливные;
  • газовые.

Каждый из них имеет ряд существенных преимуществ и недостатков.

  1. Электрические котлы не завоевали большой популярности, в первую очередь из-за достаточно большой стоимости и дороговизне в обслуживании. Тарифы на электроэнергию оставляют желать лучшего, есть вероятность разрыва линий электропередач, в результате которого ваш дом может остаться без отопления.
  2. Твердотопливные котлы часто используются в глухих деревнях и поселках, где нет централизованных коммуникационных сетей. Они нагревают воду за счет дров, брикетов и угля. Важным недостатком является необходимость постоянного контроля горючего, в случае, если топливо прогорит, и вы не успеете пополнить запасы, дом перестанет отапливаться. В современных моделях эта проблема решена, за счет автоматического податчика, но цена таких устройств неимоверно высокая.
  3. Жидкотопливные котлы , в подавляющем большинстве случаев, работают на дизельном топливе. Они обладают отличной производительностью из-за высокого КПД горючего, но большая цена на сырье и потребность резервуаров с дизелем, ограничивает многих покупателей.
  4. Самым оптимальным решением для загородного дома являются газовые котлы . Из-за небольшого размера, низкой цены на газ и высокой теплоотдачи они завоевали доверие большей части населения.

Как выбрать трубы для отопления?

Магистрали отопления снабжают все обогревательные устройства в доме. В зависимости от материала изготовления, они подразделяются на:

  • металлические;
  • металлопластиковые;
  • пластиковые.

Трубы из металла наиболее сложные в монтаже (из-за необходимости сварки швов), подвержены коррозии, обладают большим весом и дорого стоят. Преимуществами является высокая прочность, устойчивость к перепадам температур и способность выдерживать большие давления. Они используются в многоквартирных домах, в частном строительстве применять их нецелесообразно.

Полимерные трубы из металлопластика и полипропилена очень схожи по своим параметрам. Легкость материала, пластичность, отсутствие коррозии, подавление шумов и, конечно же, низкая цена. Единственным отличием первых, является наличие алюминиевой прослойки между двумя слоями пластика, из-за которого увеличивается показатель теплопроводности. Поэтому трубы из металлопластика применяются для отопления, а пластиковые для водоснабжения.

Выбираем радиаторы для дома

Последний элемент классической системы отопления – радиаторы. Они также разделяются по материалу на следующие группы:

Чугунные батареи знакомы всем с детства, потому что устанавливались почти во всех многоквартирных домах. Они обладают высокими показателями теплоемкости (долго остывают), устойчивы к перепадам температур и давлений в системе. Минусом является большая цена, хрупкость и сложность монтажа.

На смену им пришли стальные радиаторы. Большое разнообразие форм и размеров, небольшая стоимость и простота установки повлияли на повсеместное распространение. Тем не менее, у них тоже есть свои недостатки. Из-за низкой теплоемкости батареи быстро остывают, а тонкий корпус не позволяет использовать их в сетях с высоким давлением.

В последнее время набирают популярность обогреватели из алюминия. Их главным преимуществом является высокая теплоотдача, это позволяет прогревать комнату до приемлемой температуры за 10-15 минут. Однако они требовательны к теплоносителю, если внутри системы в больших количествах содержится щелочи или кислоты, то срок службы радиатора значительно сокращается.

Используйте предложенные инструменты для расчета отопления частного дома и проектируйте систему отопления, которая будет эффективно, надежно и долго обогревать ваш дом, даже в самые суровые зимы.

Ссылка на основную публикацию