Как выполнить расчёт системы отопления частного дома самостоятельно

Этапы расчета

Рассчитать параметры отопления дома необходимо в несколько этапов:

• расчет теплопотерь дома;
• подбор температурного режима;
• подбор отопительных радиаторов по мощности;
• гидравлический расчет системы;
• выбор котла.

Таблица поможет вам понять, какой мощности радиатор нужен для вашего помещения.

Расчет теплопотерь

Теплотехническая часть расчета выполняется на базе следующих исходных данных:

• удельная теплопроводность всех материалов, используемых при строительстве частного дома;
• геометрические размеры всех элементов здания.

Тепловая нагрузка на отопительную систему в данном случае определяется по формуле:
Мк = 1,2 х Тп, где

Тп — суммарные теплопотери постройки;

Мк — мощность котла;

1,2 — коэффициент запаса (20%).

При индивидуальной застройке расчет отопления можно произвести по упрощенной методике: суммарную площадь помещений (включая коридоры и прочие нежилые помещения) умножить на удельную климатическую мощность, и полученное произведение разделить на 10.

Значение удельной климатической мощности зависит от места строительства и равняется:

• для центральных районов России — 1,2 — 1,5 кВт;
• для юга страны — 0,7 — 0,9 кВт;
• для севера — 1,5 — 2,0 кВт.

Упрощенная методика позволяет рассчитать отопление, не прибегая к дорогостоящей помощи проектных организаций.

Температурный режим и подбор радиаторов

Режим определяется исходя из температуры теплоносителя (чаще всего им является вода) на выходе из отопительного котла, воды, возвращенной в котел, а также температуры воздуха внутри помещений.

Оптимальным режимом, согласно европейским нормам, является соотношение 75/65/20.

Для подбора отопительных радиаторов до их монтажа следует предварительно рассчитать объем каждого помещения. Для каждого региона нашей страны установлено необходимое количество тепловой энергии на один кубометр помещения. Например, для европейской части страны этот показатель равен 40 Вт.

Для определения количества тепла для конкретного помещения, надо ее удельную величину умножить на кубатуру и полученный результат увеличить на 20% (умножить на 1,2). На основании полученной цифры рассчитывается необходимое количество отопительных приборов. Производитель указывает их мощность.

К примеру, каждое ребро стандартного алюминиевого радиатора имеет мощность 150 Вт (при температуре теплоносителя 70°С). Чтобы определить нужное количество радиаторов, надо величину необходимой тепловой энергии разделить на мощность одного отопительного элемента.

Гидравлический расчет

Для гидравлического расчета существуют специальные программы.

Одним из затратных этапов строительства является монтаж трубопровода. Гидравлический расчет системы отопления частного дома нужен для определения диаметров труб, объема расширительного бака и правильного подбора циркуляционного насоса. Результатом гидравлического расчета являются следующие параметры:

• Расход теплоносителя в целом;
• Потери напора теплового носителя в системе;
• Потери напора от насоса (котла) до каждого отопительного прибора.

Как определить расход теплоносителя? Для этого необходимо перемножить его удельную теплоемкость (для воды этот показатель равен 4,19 кДж/кг*град.С) и разность температур на выходе и входе, затем суммарную мощность системы отопления разделить на полученный результат.

Диаметр трубы подбирается исходя из следующего условия: скорость воды в трубопроводе не должна превышать 1,5 м/с. В противном случае система будет шуметь. Но есть и ограничение нижнего предела скорости — 0,25 м/с. Монтаж трубопровода требует оценки данных параметров.

Если этим условием пренебречь, то может произойти завоздушивание труб. При правильно подобранных сечениях для функционирования системы отопления бывает достаточно циркуляционного насоса, встроенного в котел.

Потери напора для каждого участка рассчитываются как произведение удельной потери на трение (указывается производителем труб) и длины участка трубопровода. В заводских характеристиках они также указываются для каждого фитинга.

Выбор котла и немного экономики

Котел выбирается в зависимости от степени доступности того или иного вида топлива. Если к дому подведен газ, нет смысла приобретать твердотопливный или электрический. Если нужна организация горячего водоснабжения, то котел выбирают не по мощности отопления: в таких случаях выбирают монтаж двухконтурных устройств мощностью не менее 23 кВт. При меньшей производительности они обеспечат лишь одну точку водоразбора.

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/

Понятие и суть гидравлического расчета отопления

Все механизмы обеспечения гидравлического режима являются весомым отличием между старой и новой системой контроля за отопительной системой. Ввиду того, что современные системы используют новейшие конструкции, материалы и технические решения, они получают сложные динамические процессы, которые мгновенно реагируют на малейшие изменения в температурном режиме.

С одной стороны, проектирование гидравлической системы влечет за собой немалую экономическую выгоду, а с другой – обустройство такого механизма теплоподачи требует глубоких специальных знаний в области применения высокотехнологической арматуры и прочих средств для прокладки подобной системы.

Соблюдение всех вышеуказанных условий вызвано следующими обстоятельствами:

• Подача теплоносителя обязана подаваться в количестве, достаточным для успешного и эффективного обогрева помещения при переменной температуре как наружного воздуха, так и воздуха внутри помещения;
• Попытки минимизировать эксплуатационные затраты, направленные в первую очередь на преодоление сопротивления гидравлики внутри отопительной системы;
• Минимизация капиталовложений, которые существенно зависят от диаметра прокладываемых труб;
• Тихая, надежная и эффективная работа проложенной системы отопления.

https://youtube.com/watch?v=eJ1zMLi7bWM

Монтаж системы отопления

Расчет и монтаж систем отопления

Система водяного отопления частного дома основана на 3-х основных узлах. Это котел, трубы и радиаторы. В первую очередь монтируют радиаторы. Процесс этот простой и не требующий большого количества инструментов. Вам понадобятся перфоратор и строительный уровень. Первым вы будете сверлить отверстия под кронштейны, на которые навешиваются отопительные приборы. А вторым придется выравнивать их по определенным параметрам.

Месторасположение самих отопительных приборов может быть разным, но основное место, которое рекомендуют специалисты — под окном. Так тепло, исходящее от радиатора, отсекает холодный воздух, который поступает из оконного проема.

Следующий этап — это прокладка и монтаж труб. Если вы приняли решение устанавливать пластиковые трубы, то предварительно приобретите специальный паяльник

Очень важно правильно распределить трубопровод по всем комнатам. Может даже понадобится провести скрытую проводку. А схема прокладки покажет, какое количество фитингов придется приобрести

А схема прокладки покажет, какое количество фитингов придется приобрести.

Для тех, кто будет монтировать отопительную систему своими руками, несколько рекомендаций, касающихся работы с паяльником. После того как вы расплавили концы трубы и фитинга, при присоединении ни в коем случае не проворачивайте их друг относительно друга. Может образоваться неплотный стык, а это уже негерметичная конструкция, которая станет причиной будущих протечек. Потренируйтесь немного на отходах материала, не пожалев на это времени. И еще — если с одной попытки присоединить два элемента ровно у вас не получилось, стоит обрезать бракованный стык и перепаять его.

Простейшие приемы расчета

Для того чтобы система отопления создавала в холодное время года комфортные условия проживания, она должна справляться с двумя основными задачами. Эти функции тесно связаны между собой, и разделение их – весьма условно.

Первое – это поддержание оптимального уровня температуры воздуха во всем объеме отапливаемого помещения. Безусловно, по высоте уровень температуры может несколько изменяться, но этот перепад не должен быть значительным. Вполне комфортными условиями считается усредненный показатель в +20 °С – именно такая температура, как правило, принимается за исходную в теплотехнических расчетах.

Если уж подходить с полной точностью, то для отдельных помещений в жилых домах установлены стандарты необходимого микроклимата – они определены ГОСТ 30494-96. Выдержка из этого документа – в размещенной ниже таблице:

	оптимальная	допустимая	оптимальная	допустимая, max	оптимальная, max	допустимая, max
Для холодного времени года
Жилая комната	20÷22	18÷24 (20÷24)	45÷30	60	0.15	0.2
То же, но для жилых комнат в регионах с минимальными температурами от – 31 °С и ниже	21÷23	20÷24 (22÷24)	45÷30	60	0.15	0.2
Кухня	19÷21	18÷26	Н/Н	Н/Н	0.15	0.2
Туалет	19÷21	18÷26	Н/Н	Н/Н	0.15	0.2
Ванная, совмещенный санузел	24÷26	18÷26	Н/Н	Н/Н	0.15	0.2
Помещения для отдыха и учебных занятий	20÷22	18÷24	45÷30	60	0.15	0.2
Межквартирный коридор	18÷20	16÷22	45÷30	60	Н/Н	Н/Н
Вестибюль, лестничная клетка	16÷18	14÷20	Н/Н	Н/Н	Н/Н	Н/Н
Кладовые	16÷18	12÷22	Н/Н	Н/Н	Н/Н	Н/Н
Для теплого времени года (Норматив только для жилых помещений. Для остальных – не нормируется)
Жилая комната	22÷25	20÷28	60÷30	65	0.2	0.3

Второе – компенсирование потерь тепла через элементы конструкции здания.

Самый главный «противник» системы отопления — это теплопотери через строительные конструкции

Увы, теплопотери – это самый серьезный «соперник» любой системы отопления. Их можно свести к определенному минимуму, но даже при самой качественной термоизоляции полностью избавиться от них пока не получается. Утечки тепловой энергии идут по всем направлениям – примерное распределение их показано в таблице:

Фундамент, полы по грунту или над неотапливаемыми подвальными (цокольными) помещениями	от 5 до 10%
«Мостики холода» через плохо изолированные стыки строительных конструкций	от 5 до 10%
Места ввода инженерных коммуникаций (канализация, водопровод, газовые трубы, электрокабели и т.п.)	до 5%
Внешние стены, в зависимости от степени утепленности	от 20 до 30%
Некачественные окна и внешние двери	порядка 20÷25%, из них около 10% – через негерметизированные стыки между коробками и стеной, и за счет проветривания
Крыша	до 20%
Вентиляция и дымоход	до 25 ÷30%

Естественно, чтобы справиться с такими задачами, система отопления должна обладать определенной тепловой мощностью, причем этот потенциал не только должен соответствовать общим потребностям здания (квартиры), но и быть правильно распределенным по помещениям, в соответствии с их площадью и целым рядом других важных факторов.

Обычно расчет и ведется в направлении «от малого к большому». Проще говоря, просчитывается потребное количество тепловой энергии для каждого отапливаемого помещения, полученные значения суммируются, добавляется примерно 10% запаса (чтобы оборудование не работало на пределе своих возможностей) – и результат покажет, какой мощности необходим котел отопления. А значения по каждой комнате станут отправной точкой для подсчета необходимого количества радиаторов.

Самый упрощённый и наиболее часто применяемый в непрофессиональной среде метод – принять норму 100 Вт тепловой энергии на каждый квадратный метр площади:

Самый примитивный способ подсчета — соотношение 100 Вт/м²

Q = S × 100

Q – необходимая тепловая мощность для помещения;

S – площадь помещения (м²);

100 — удельная мощность на единицу площади (Вт/м²).

Например, комната 3.2 × 5,5 м

S = 3,2 × 5,5 = 17,6 м²

Q = 17,6 × 100 = 1760 Вт ≈ 1,8 кВт

Расчет тепловой мощности от объема помещения

Понятно, что в этом случае значение удельной мощности рассчитано на кубический метр. Его принимают равным 41 Вт/м³ для железобетонного панельного дома, или 34 Вт/м³ — в кирпичном или выполненном из других материалов.

Q = S × h × 41 (или 34)

h – высота потолков (м);

41 или 34 – удельная мощность на единицу объема (Вт/м³).

Например, та же комната, в панельном доме, с высотой потолков в 3.2 м:

Q = 17,6 × 3,2 × 41 = 2309 Вт ≈ 2,3 кВт

Результат получается более точным, так как уже учитывает не только все линейные размеры помещения, но даже, в определенной степени, и особенности стен.

Но все же до настоящей точности он еще далек – многие нюансы оказываются «за скобками». Как выполнить более приближенные к реальным условиям расчеты – в следующем разделе публикации.

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Несмотря на простое устройство системы водяного отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует как минимум четыре, пользующихся популярностью, схемы монтажа. Выбор типа разводки зависит от характеристик самого здания и ожидаемой производительности.

Чтобы определить, какая схема будет работоспособной, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики отопительного агрегата, рассчитать диаметр трубы и т.п. При выполнении вычислений может потребоваться помощь профессионала.

Закрытая система с самотечной циркуляцией

В странах ЕС, системы закрытого типа пользуются наибольшей популярностью среди других решений. В РФ схема пока не получила широкого применения. Принципы действия водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией заключается в следующем:

• При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.

Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.

При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.

В остальном, системы закрытого типа, работают, как и остальные схемы отопления с естественной циркуляцией. В качестве минусов можно выделить зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью, потребуется установить вместительную емкость, что не всегда целесообразно.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Данная схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимуществами открытой системы является возможность самостоятельного изготовления емкости из подручных материалов. Бачок, обычно имеет скромные габариты и устанавливается на кровле или под потолком жилой комнаты.

Главным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к усилению коррозии и быстрому выходу из строя греющих элементов. Завоздушивание системы также частый «гость» в схемах открытого типа. Поэтому, радиаторы устанавливаются под углом, обязательно предусматриваются краны Маевского, для стравливания воздуха.

Однотрубная система с самоциркуляцией

Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией имеет низкую теплоэффективность, поэтому используется крайне редко. Суть схемы такова, что подающая труба последовательно подключена к радиаторам.

Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и выводится через нижний отвод. После этого тепло поступает к следующему узлу отопления и так до последней точки. От крайней батареи к котлу возвращается обратка.

Преимуществ у данного решения несколько:

1. Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.

Экономятся средства на монтаж системы.

Недостатки такого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева снижается по мере отдаленности от котла. Как показывает практика, однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и подбора правильного диаметра труб, зачастую переделывается (посредством монтажа насосного оборудования).

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Двухтрубная система отопления в частном доме с естественной циркуляцией, имеет следующие конструктивные особенности:

1. Подача и обратка проходят по разным трубам.

Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.

Второй подводкой батарея подключается к обратке.

В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

1. Равномерное распределение тепла.

Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.

Проще выполнить регулировку системы.

Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.

Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.

Главным достоинством двухтрубной системы отопления с нижней и верхней разводкой является простота и одновременно эффективность конструкции, что позволяет нивелировать ошибки, допущенные в расчетах или во время проведения монтажных работ.

Как рассчитать количество секций радиатора отопления

Чтобы теплоотдача и нагревательная эффективность была должного уровня, при расчете размера радиаторов нужно учесть нормативы их установки, а отнюдь не опираться на размеры оконных проемов, под которыми они устанавливаются.

На теплоотдачу влияет не ее размер, а мощность каждой отдельной секции, которые собраны в один радиатор. Поэтому лучшим вариантом будет разместить несколько небольших батарей, распределив их по комнате, нежели одну большую. Это можно объяснить тем, что тепло будет поступать в помещение из разных точек и равномерно прогревать его.

Каждое отдельное помещение имеет свою площадь и объем, от этих параметров и будет зависеть расчет количества секций, устанавливаемых в нем.

Расчет на основании площади помещения

Чтобы правильно рассчитать это количество на определенную комнату, нужно знать некоторые правила:

Узнать нужную мощность для обогрева помещения можно, умножив на 100 Вт размер его площади (в квадратных метрах), при этом:

• На 20% увеличивают мощность радиатора в том случае, если две стены помещения выходят на улицу, и в нем находится одно окно — это может быть торцевая комната.
• На 30% придется увеличить мощность, если комната имеет те же характеристики, как в предыдущем случае, но в ней устроено два окна.
• Если же окно или окна комнаты выходят на северо-восток или север, а значит, в ней бывает минимальное количество солнечного света, мощность нужно увеличить еще на 10%.
• Устанавливаемый радиатор в нишу под окном, имеет сниженную теплоотдачу, в этом случае придется увеличить мощность еще на 5%.

Ниша снизит энергоотдачу радиатора на 5 %

Если радиатор закрывается экраном в эстетических целях, то снижается теплоотдача на 15%, и ее также нужно восполнить, увеличив мощность на эту величину.

Экраны на радиаторах — это красиво, но они заберут до 15% мощности

Удельная мощность секции радиатора обязательно указывается в паспорте, который производитель прилагает к изделию.

Зная эти требования, можно рассчитать необходимое количество секций, разделив полученное суммарное значение требуемой тепловой мощности с учетом всех указанных компенсирующих поправок, на удельную теплоотдачу одной секции батареи.

Полученный результат расчетов округляется до целого числа, но только в большую сторону. Допустим, получилось восемь секций. И тут, возвращаясь к вышесказанному, нужно отметить, что для лучшего обогрева и распределения тепла, радиатор можно разделить на две части, по четыре секции каждая, которые устанавливают в разных местах помещения.

Каждое помещение просчитывается отдельно

Нужно отметить, что такие расчеты подходят для определения количества секций для помещений, оснащенных центральным отоплением, теплоноситель в котором имеет температуру не больше 70 градусов.

Этот расчет считается достаточно точным, но можно произвести расчет и по-другому.

Расчет количества секций в радиаторах, исходя из объема помещения

Стандартом считается соотношение тепловой мощности в 41 Вт на 1 куб. метр объема помещения, при условии нахождения в нем одной двери, окна и внешней стены.

Чтобы результат был виден наглядно, для примера можно рассчитать нужное количество батарей для комнаты площадью 16 кв. м.и потолком, высотой 2,5 метра:

16 × 2,5= 40 куб.м.

Далее нужно найти значение тепловой мощности, это делается следующим образом

41 × 40=1640 Вт.

 Зная теплоотдачу одной секции (ее указывают в паспорте), можно без труда определить количество батарей. Например, теплоотдача равна 170 Вт, и идет следующий расчет:

 1640 / 170 = 9,6.

После округления получается цифра 10 — это и будет нужное количество секций отопительных элементов на комнату.

Существуют также некоторые особенности:

• Если комната соединяется с соседним помещением проемом, не имеющим двери, то необходимо считать общую площадь двух комнат, только тогда будет выявлена точное количество батарей для эффективности отопления.
• Если теплоноситель имеет температуру ниже 70 градусов, количество секций в батареи придется пропорционально увеличить.
• При установленных в комнате стеклопакетах, значительно снижаются тепловые потери, поэтому и количество секций в каждом радиаторе может быть меньше.
• Если в помещениях установлены старые чугунные батареи, которые вполне справлялись с созданием нужного микроклимата, но есть планы поменять их на какие-то современные, то посчитать, сколько их понадобится, будет очень просто.Одна чугунная секция имеет постоянную теплоотдачу в 150 Вт. Поэтому количество установленных чугунных секций нужно умножить на 150, а полученное число делится на теплоотдачу, указанную на секции новых батарей.

Расчет мощности котла: правила

Для обогрева загородных жилых домов могут использоваться нагревательные агрегаты:

• газовые;
• дровяные;
• электрические.

Вне зависимости от разновидности котла, расчеты мощности при использовании упрощенной схемы производится одним и тем же способом. В первую очередь нагревательное оборудование для системы отопления выбирают, конечно же, с учетом общей площади дома. Также в обязательном порядке учитывают климатические особенности той местности, в которой построено здание.

Выполняют расчеты мощности котла по такой формуле:

М=П*МУД/10, где

M — искомая мощность котла, П — отапливаемая площадь дома, МУД — удельная мощность котла.

Последний параметр определяется в зависимости от региона расположения дома. Удельная мощность котлов составляет:

• для теплых регионов — 0.7-0.9 кВт;
• для средней полосы — 1.0-1.2 кВт;
• для Москвы и Подмосковья — 1.2-1.5 кВт;
• для северных районов — 1.5-2 кВт.

Полученную при использовании такой формулы цифру в последующем желательно увеличить еще на 20%. Это позволит обеспечить качественный обогрев здания в случае, к примеру, кричного понижения температуры воздуха на улице или же при замедлении подачи топлива в нагревательный агрегат.