Как рассчитать отопление в доме правильно

В данной статье будут рассмотрены основные принципы расчета отопительной системы частного дома. Этот вопрос постоянно актуален: нередко возникают ситуации, когда из-за неправильного расчета отопления система обеспечивает слишком сильный прогрев, что негативно сказывается на экономичности, или же генерирует слишком малое количество тепла, поэтому дом оказывается непрогретым. Именно расчет системы отопления позволяет предотвратить появление проблем и обеспечить здание тепловой энергией.

Как правильно рассчитать отопление? Для правильного расчета необходимо выделить элементы отопительной системы, которые непосредственным образом влияют на количество производимого и транспортируемого тепла (подробнее: «Как рассчитать гкал на отопление — правильная формула расчета»). В первую очередь рассчитывается мощность отопительного котла, причем расчеты необходимо делать с небольшим запасом. Далее осуществляется расчет количества отопительных приборов и их секций, если в выбранном типе приборов они присутствуют. Последний параметр, требующий расчета – диаметр трубопровода, который необходим для транспортировки теплоносителя по всей системе. Расчеты будут осуществляться именно по указанному порядку (прочитайте: «Как рассчитать диаметр трубы для отопления, какие параметры учитывать при этом»).

Выбор котла для отопления дома

Если использование магистрального газа не представляется возможным, то можно выбрать вариант котла, питающегося дровами или углем. Твердотопливные котлы занимают вторую позицию по экономичности, но их необходимо постоянно обслуживать: большинство моделей требует регулярного протапливания. Отчасти проблему решает установка теплового аккумулятора.

Выбирая твердое топливо в качестве основного, необходимо помнить, что тепловая мощность угля выше теплоотдачи дров примерно на 10%.

Для отопления дома можно использовать и электроэнергию, но зачастую этот метод оказывается недостаточно экономичным, особенно в условиях сурового климата. Такие устройства обычно имеют хорошее соотношение между потребляемой энергией и теплоотдачей, но КПД этих систем может очень сильно снижаться при заморозках. Стоимость таких устройств довольно невелика, поэтому основным параметром при расчетах будет именно уровень потребления электроэнергии.

Расчет тепловой мощности котла

Чтобы рассчитать отопление в частном доме или квартире, можно воспользоваться нормативами. Основу для расчетов можно найти в СНиПе, где говорится, что для отопления 10 квадратных метров площади необходим один киловатт тепловой энергии. Расчет по такому принципу крайне прост, очень доступен, но отличается просто огромной погрешностью.

СНиП не учитывает полные габариты отапливаемых помещений в полной мере: при расчете тепловой мощности для комнаты высотой три метра данные будут совершенно иными, чем при расчете мощности котла для помещений, высота которых достигает четырех метров. К тому же, теплый воздух имеет обыкновение скапливаться вверху, и отопление, рассчитанное по СНиПу, окажется просто непригодным к использованию.

Важное влияние на расчеты оказывает и количество теплопотерь, которое повышается прямо пропорционально температуре за пределами дома и обратно пропорционально качеству теплоизоляции здания. В частных домах уровень потерь будет значительно выше, чем в многоэтажных домах: всему виной намного большая площадь, контактирующая с окружающей средой. Через двери и окна тоже «утекает» большое количество тепла.

Как рассчитать отопление в доме в таком случае? Для расчетов понадобится знать суммарный объем помещений, которые будут отапливаться, и количество элементов дома, которые будут давать повышенную утечку тепла. Чтобы отопить один кубический метр помещения, требуется 40 Ватт. Каждое окно увеличивает потребность на 100 Ватт, а каждая дверь – на 200 Ватт. Читайте также: «Расчет регистров из гладких труб для отопления».

При расчете отопления частных домов используется коэффициент 1,5, который необходим для компенсации потерь, возникающих из-за общности периметра здания с улицей. Для расчета угловых и торцевых квартир в многоэтажных домах используется коэффициент 1,2-1,3 (точное значение зависит от качества теплоизоляции).

Кроме того, нужно обязательно вводить в расчеты поправку на климатические условия. Например, в южных областях этот коэффициент может понижаться до 0,7, а в самых холодных краях может достигать 2.

Подсчет имеющихся данных с учетом указанных коэффициентов тоже не даст точных результатов. Почему это происходит, и как рассчитать систему отопления с максимальной точностью? Даже при таких расчетах не учитывается большое количество параметров, а известные цифры могут колебаться в очень широких пределах. Например, при отоплении зданий в теплых краях обычно требуется гораздо меньшая тепловая мощность, чем можно получить путем расчетов, и для отопления в этом случае очень часто применяются инверторные кондиционеры (прочитайте также: «Инверторное отопление дома, что и как работает»).

Как рассчитать радиаторы

При возведении отопительной системы очень важно подобрать необходимое количество приборов, рассеивающих тепло по помещениям. Как рассчитать отопление частного дома, чтобы количество радиаторов и их секций позволяло отапливать всю площадь?

Для расчетов будет использоваться тот же метод, который был описан выше: чтобы определить необходимое количество отопительных приборов, необходимо рассчитать тепловую мощность, которая необходима каждой комнате. Рассчитав необходимое зданию количество тепловой энергии и распределив эти данные по всем помещениям, можно приступать к выбору радиаторов.

Хорошие производители отопительных устройств снабжают свои изделия техническими паспортами, в которых находятся необходимые сведения. Но здесь есть один важный аспект: в паспорте указана температура, предполагающая разность температур радиатора и помещения, составляющую 70 градусов. Естественно, на практике эти параметры далеко не всегда совпадают. Читайте также: «Как рассчитать количество батарей».

Для обеспечения расчетными данными используются данные, которые находятся в паспорте или на сайте изготовителя. Дальнейшие расчеты проводятся точно так же, как и в случае с котлом, но здесь нужно учитывать не только тепловую мощность системы в целом, но и ее разброс по помещениям. В любом случае, стоимость радиаторов довольно невелика, что позволяет без особых проблем приобрести их даже в том случае, когда в результате выполнения расчетов их количество вышло большим. При необходимости можно посмотреть на фото, где указаны сравнительные характеристики разных приборов радиаторного типа и методика их расчета для конкретной площади.

Делаем расчет трубопровода правильно

Как рассчитать отопление в частном доме, и какие трубы подойдут лучше всего? Трубы для отопительной системы всегда подбираются индивидуально, в зависимости от выбранного типа отопления, но есть определенные советы, которые актуальны применительно ко всем видам систем.

В системах с естественной циркуляцией обычно используются трубы с повышенным сечением – минимум ДУ32, а наиболее распространенные варианты находятся в пределах ДУ40-ДУ50. Это позволяет существенно снизить сопротивление теплоносителю при небольшом уклоне.

Для монтажа радиаторов, установленных при помощи отводов, используются трубы ДУ20. Очень распространенной ошибкой при выборе является путаница между диаметром сечения и внешним диаметром трубы (подробнее: «Оптимальный диаметр трубы для отопления частного дома»). Например, полипропиленовая труба ДУ32 обычно имеет наружный диаметр, составляющий около 40 мм.

Системы, оснащенные циркуляционным насосом, лучше оснащать трубами с внешним диаметров 25 мм, что позволяет отапливать здание, имеющее средние габариты (прочитайте также: «Как рассчитать мощность циркуляционного насоса для отопления»). В случае с лучевой разводкой достаточно металлопластиковых или полиэтиленовых труб диаметров 16 мм.

Проведение самих вычислений опирается на возможность распространения тепловой мощности. Как показывает практика, самая подходящая скорость движения теплоносителя – 0,6 м/с, а максимальная составляет 1,5 м/с. Для определения подходящих труб нужно воспользоваться таблицей, в которой приведены соотношения диаметра труб и необходимой скорости потока. Округление значений всегда осуществляется в большую сторону. Такой метод подбора труб подходит только для отопительных систем с принудительной циркуляцией.

В данной статье был дан ответ на вопрос, как рассчитать отопление в доме. Рассчитать отопление может каждый домовладелец. Соблюдая приведенные правила и рекомендации, можно без особых проблем обеспечить свое жилье необходимым уровнем тепла и комфорта. Читайте также: «Как правильно сделать отопление дома — советы мастеров».

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.

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 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.