Как спроектировать систему отопления – подбор параметров

При создании системы отопления в частном доме «с нуля» важно не ошибиться с ее параметрами, правильно подобрать к условиям котел, схему разводки, радиаторы и др. Можно прибегнуть к помощи специалистов, или проектных организаций, но придется оплачивать их труд. Можно сделать все своими руками.

Рассмотрим насколько сложно спроектировать систему отопления самостоятельно и можно ли воспользоваться приблизительными расчетами? Что нужно учесть при создании отопления в доме самостоятельно

Можно ли рассчитать систему отопления

При создании системы отопления главное ответить на множество технических вопросов о параметрах для конкретного дома. Например: мощность котла, скорость движения жидкости, размещение радиаторов, мощность каждого радиатора, материал труб, их размещение, диаметр участков труб, вид запорной арматуры…

Ответить на все эти вопросы и другие подобные, поможет тепловой и гидравлический расчет.

Нам нужно определиться — сколько потребуется энергии для отопления конкретного дома и каждой комнаты в нем.
А затем исходя из этого, посчитать сколько жидкости (теплоносителя) в минуту и какой температуры подать в каждую комнату, подобрать радиаторы и рассчитать диаметры труб и т.п. и т.д.

Но сделать это непросто. Подобные расчеты делают специалисты, а расчеты с ответственностью за их результаты делают только проектные организации имеющие лицензию. А такой расчет влетит в копеечку.

Можно, конечно, воспользоваться программами доступными в сети интернет и сделать какие-либо расчеты самостоятельно, но где гарантия, что там не будет ошибки, если его делает не специалист теплотехник?

Данные для расчета собрать не получится

Сбор исходных данных для расчета — непосильная для пользователя задача. Какой воздухообмен в доме? Сколько энергии приходит с солнечным светом? Какая влажность конструкций? и др. Расчеты на специальных программах будут отражать реальность лишь приблизительно, не точнее, чем расчет в одно действие.

Да и результаты расчетов в итоге сводятся к тому, что предстоит выбрать ту или иную модель котла, имеющие конкретные характеристики, трубопровод с фиксированными диаметрами, например 20 мм или 25 мм, количество секций на радиаторе…. Т.е. данные расчетов нужны лишь для выбора того, что есть в продаже.

Можно пойти другим путем — воспользоваться приблизительными прикидками и опытом проектирования и эксплуатации систем в подобных условиях. Ведь эти условия сходные и часто повторяются и выбор уже наверняка не однократно делался.

Ошибки при проектировании отопления

Как известно, ошибки в прикидках системы отопления «на глазок» не носят критического характера в подавляющем большинстве случаев. Возможны небольшой перерасход средств или несбалансированность системы.

Но чаще, к примеру, газовый котел «обычной» для данного дома мощности, гонит своим встроенным насосом со стандартной скоростью воду по трубам «типичного» сечения, на «стандартные » для данных комнат радиаторы, которые расположены «как положено» и подсоединены по «типовой» параллельной двухтрубке.

И ничего особенного в этом нет – в итоге отличная система и работает как положено. А то что, к примеру были излишние затраты на мощность радиаторов, которая на 30% больше чем нужно, то это уже мало кого интересует вообще…

В прикидках «на глазок» упущением будет недобрать мощности. Вот тогда будут проблемы — котел работает на пределе, в помещении холодно, придется все переделывать. Но проблема недобора мощности, возможно, решается утепление здания.

Утеплить здание заранее

Прежде чем пытаться заниматься отоплением, нужно хотя бы в общих чертах определить как здание утеплено и сколько оно теряет энергии. Например, по самой грубой шкале:

• утеплено в соответствии с нормативом, теплопотери минимальны;
• утеплено почти нормально;
• слегка утеплено, например, имеются стены из пенобетона и пластиковые окна, а остальное не утеплено;
• совсем не утепленное.

Определиться с утепленностью здания не сложно, определяя приблизительно сопротивление теплопередаче каждой ограждающей конструкции и сравнивая их значение с нормативным требованием СНиП 23-02-2003 «ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ». Это заменит собой основу теплового расчета. Примерное сопротивление теплопередачи очень просто рассчитать по виду материала и его толщине.

После вывода о степени утеплении здания можно принимать решение о том, каким же способом сделать температуру в комнатах приемлемой – утеплять дальше или монтировать мощнее отопление.

Какие параметры выбрать

Для примера, речь идет о здании, которое утеплено «хорошо» .

Тогда необходимый расход энергии — 1 кВт на 10 м кв, следовательно, для дома площадью 150 м кв — мощность котла 15 кВт. Далее, берется 20% запаса, принимается котел мощностью 18 кВт.

Но такие дома до сих пор встречаются не часто. Обычно дом «недоутепленный», ведь срывать полы и утеплять фундамент, к примеру, «никто не собирается». Тогда прибавляем уже «на глазок» 15% мощности и считаем, что 22 кВт котел подойдет.

Суммарная мощность радиаторов выбирается большей мощности котла процентов на 20. Далее эта мощность распределяется по комнатам.

Как воплотить в жизнь принятые решения по мощности, какие выбрать трубы, радиаторы, как их распределить и как решить множество других технических вопросов, можно узнать и на данном ресурсе.

Далее вкратце рассмотрим выбор основных параметров системы отопления – способ движения теплоносителя и схему разводки трубопроводов.

Самотечное отопление или с принудительной циркуляцией — что выбрать

• Самотечная – не требует электроэнергии. Но ее мощности не хватает для больших площадей, она гораздо дороже в создании из-за низкого размещения котла (ниже радиаторов) и большого диаметра труб, для обеспечения наименьшего гидравлического сопротивления.
• Принудительная – рекомендуется специалистами, как наиболее простая, дешевая. Но требует установку электрогенератора, на случай прекращение электроснабжения.

До сих пор не редко для небольших домов делают самотек, отчасти и «по привычке», ведь раньше эта система была основной, и работала всегда отлично.
Что именно выбрать зависит от площади (самотек плохо работает если на этаж более чем 150 м кв.), и стабильности электроэнергии.

Схема отопления

Существуют два основных типа системы отопления — однотрубная и двухтрубная.

• В однотрубной теплоноситель движется по кольцу, состоящему из одной трубы, к которой последовательно подключены радиаторы.
• В двухтрубной системе горячий теплоноситель подается к радиаторам по одной трубе, а охлажденный отводится к котлу по другой.

Однотрубной системе присущи два больших недостатка, поэтому в частном строительстве она применяется редко, несмотря на незначительную экономию труб.

Недостатки следующие. Теплоноситель остывает, поэтому последний радиатор значительно холоднее первого. Поэтому система не может быть протяженной, применима в небольших домах, а последние радиаторы должны быть большей мощности для выравнивания тепловой отдачи.

Изменение параметров работы одного радиатора влияет на другие. Сложно настроить отбор необходимой тепловой мощности для каждого радиатора.

Двухтрубные системы

Различают несколько видов двухтрубных схем включения радиаторов.

• Последовательная (попутная схема) – все радиаторы одного этажа подключаются к одному подающему трубопроводу и к одной обратке. Схема наиболее стабильная, не требует регулировок, применима в самых больших домах.
• Тупиковая (крыльевая схема) – все отопление разбивается на несколько плечей состоящих из двух трубопроводов — подачи и обратки, между которыми подключены параллельно радиаторы. Схема отлично работает в небольших домах, при условии равенства плечей.
• Лучевая (коллекторная схема) — от коллектора отходят пары трубопроводов на каждый радиатор. Имеется недостаток в сложности прокладке труб, и сложности настройки распределения в коллекторе. Но системой можно оперативно управлять из одного места, а все трубы небольшого диаметра. Применяется при условии установки коллектора в центре и равенства всех подключений.

Обычно для частного дома выбирают попутку, если дом большой. Или тупиковую с разбивкой отопления на 2 или несколько одинаковых плечей для небольшого дома, что позволяет снизить диаметры основных трубопроводов.

Как видим, разобраться в выборе основных параметров системы отопления не так уж и сложно. Сделанные решения определяют и выбор всех технических средств системы отопления.

Основные нормы и рекомендации СНиП при монтаже отопительных систем

Последние годы строительство постоянно развивается. Современные архитектурно-планировочные решения направлены на достижение максимального комфорта жильцов. Немаловажной частью возведения зданий является обустройство надежной отопительной системы, к которой предъявляется ряд требований.

Правила проектирования и монтажа отопительных систем описываются во множестве различных СНиПах. Узнать наиболее подробную информацию можно в следующих версиях документов:

1. 2.04.05-91 – описаны противопожарные требования, которые предъявляются к отопительным системам, кондиционерам и вентиляции
2. 41-01-2003 – содержатся экологические, санитарные и противопожарные нормы к отопительным системам

Проектирование теплоснабжения внутри помещений

Описывая отопление снип выделяет следующие основные методы осуществления теплоснабжения зданий:

• От индивидуальных источников теплоснабжения (частные дома, поквартирное отопление)
• От централизованного теплоснабжения
• От автономного теплоснабжения (включая крышные котельные)

Когда отдельные помещения или их группы получают тепло от единого источника, обязательно проектирование независимого трубопровода. Перед каждой из групп необходимо устанавливать отдельный узел учета за тепловой энергией.

Проектируя отопительную систему, рекомендуется предусмотреть наличие контрольно-измерительных приборов. Они должны в автоматическом режиме регулировать температуру циркулирующей жидкости в зависимости от обстановки. Когда автоматическое регулирование не предусмотрено, суммарная мощность системы не должна превышать 50 кВт.

Когда предусматривается прокладка труб на основе полимерных материалов, необходимо руководствоваться ограничениями, предписанными производителями трубной арматуры. При этом параметры циркулирующей по трубам жидкости не должны быть более следующих значений:

• Давление (рабочее) – 1 МПа
• Температура теплоносителя – 90 град.

Проектируя отопительную систему, особое внимание уделяют ее стойкости (тепловой и гидравлической). Минимальный срок работы трубопровода и приборов отопления (радиаторы, конвекторы) должен составлять 25 лет.

Внимание уделяется выбору теплоносителя, который будет циркулировать по трубам. Он должен быть безвреден для человека и не взрывоопасен. Специалисты и предписанные нормы рекомендуют использовать воду.

В холодную пору, когда температура снаружи опускается ниже -30 градусов, разрешается добавление некоторых примесей в теплоноситель. Запрещено использовать добавки 1-го и 2-го классов опасности, а также составы, которые способны вызвать разрушение трубной магистрали.

Требование к тепловым генераторам и котлам

Проектируя отопительную систему для отдельных жилых помещений или квартир, разрешается использовать различные модели отопительных котлов, находящихся в исправном состоянии и полностью готовых к использованию. Они должны регулярно осматриваться и обслуживаться.

Чтобы спроектировать надежное отопление снип рекомендует использовать котельные установки со следующими предельными рабочими характеристиками:

1. Давление (рабочее) – до 1 МПа
2. Температура теплоносителя (рабочая) – до 95 градусов
3. Тип камеры сгорания – закрытая или открытая

Выбираемое оборудование должно оснащаться контрольно-измерительными приборами и автоматикой, способной выключить систему при проявлении неисправностей (погасшее пламя, нарушение работы режима электросети, падение давления или температуры). Задействовать котлы с открытыми камерами сгорания в многоквартирных домах высотой более 5-ти этажей запрещается.

Установку отопительных котлов в жилых помещениях разрешают лишь в случаях, когда их мощность не превышает 35 кВт. В иных ситуациях необходимо отводить отдельное помещение под котельную. Максимальный показатель мощности теплогенератора в индивидуальной отопительной системе не должна быть более сотни кВт.

Следует предусмотреть удаление дыма посредством дымоходной системы. Среди многочисленных требований, предъявляемых к ней, стоит отметить:

1. Отдельные участки дымохода должны располагаться исключительно в горизонтальном или вертикальном положении с минимальным количеством изгибов
2. Запрещена прокладка трубы по жилым помещениям
3. Дымоходная труба должна быть без шероховатостей внутри и не иметь сужений
4. Дым должен выбрасываться выше кровли
5. Если температура газа превышает 105 градусов, запрещается использовать трубы из горючих материалов

Потери тепла и давления в отопительной системе

Спроектированная система должна обеспечивать достаточным количеством тепла все отапливаемые помещения. Если имеются прилегающие крытые площади, которые не отапливаются, температура в них не должна быть менее 5 градусов.

Проектируя отопление и прокладывая трубы, необходимо учесть ряд факторов, вызывающих потери тепла:

• Тепло, которое тратится на нагревание близлежащих предметов и материалов
• Тепло, которое теряется через ограждающие поверхности
• Недостаточное утепление

Через внутренние перегородки можно не учитывать потери тепла, если разница температур в них не превышает 5 градусов.

В процессе эксплуатации отопительной системы необходимо уделять должное внимание давлению в трубах. Чтоб добиться желаемой тепловой и гидравлической устойчивости, придется учесть его потери, придерживаясь следующим правилам:

• В стояках для систем с подающей нижней разводкой и верхней обраткой – до 300 Па на каждый метр
• В однотрубной системе в циркуляционных кольцах – не более 30%

Требования к трубопроводам

Предписанные нормы разрешают использование различных труб и трубной арматуры, которые не запрещены в строительстве. Рекомендуется использовать изделия одного производителя и стараться избегать прямых переходов между полимерными и стальными трубами.

Нельзя прокладывать трубопровод на неутепленном чердаке или в подпольном пространстве, если в них температура может опускаться ниже -20 градусов. Однако разрешен монтаж расширительного бака из негорючих материалов в чердачном помещении.

Трубы необходимо располагать таким образом, чтоб они оставались доступны для технического обслуживания и ремонта. Замуровать их в конструкции пола и стен разрешается лишь в случаях, когда эксплуатационный гарантийный срок превышает 40 лет.

Осуществляя скрытую прокладку, необходимо предусмотреть наличие люков в местах соединения. Полимерные трубы рекомендуется оставлять открытыми в местах, в которых исключены на них воздействие УФ-излечения, механические повреждения и прочие влияния. Нельзя прокладывать магистрали через перегородочные поверхности без установки негорючих защитных гильз.

Трубная арматура и отопительные приборы

Определенных правил необходимо придерживаться, выбирая и монтируя трубную арматуру или отдельные отопительные приборы (конвекторы, радиаторы). Например, размещать батареи рекомендуется под окнами, предусмотрев свободный доступ для их осмотра, очистки. Они не должны заграждаться мебелью, чтоб обеспечивался достаточный воздухообмен.

Наиболее подходящая длина радиатора отопления, сравнивая ее с аналогичной характеристикой проема, под которым он устанавливается, следующая:

1. 0.75 для общественных нежилых помещений
2. 0.5 для жилых помещений

Отопительные радиаторы разрешается закрывать декоративными решетками, но не стоит забывать о возможности незатрудненного и быстрого доступа к ним в любой момент времени. Монтаж электрических или водяных нагревателей разрешен в многослойных наружных стеновых поверхностях или в половом перекрытии.

Если используются встроенные в перекрытия нагревательные приборы, необходимо учитывать максимальные показатели температуры поверхностей:

• 30 градусов – для половых поверхностей с периодическим пребыванием людей
• 25 – для половых поверхностей с постоянным пребыванием людей
• 70 – для стен, граничащих с улицей

Если в полу прокладываются одиночные отопительные трубы вдоль стен, можно не учитывать описанные выше температурные ограничения.

В жилых помещениях необходимо устанавливать запорную арматуру на входе у каждой батареи. Не следует забывать об автоматических терморегулирующих механизмах. Каждый стояк должен оснащаться устройством для спуска теплоносителя.

Проектируя отопление снип является основным документом, из которого можно узнать предъявляемые нормы и требования. Однако, подводя итоги, можно выделить несколько общих правил, которым должны придерживаться соответствующие системы:

• Обязана быть надежной и безопасной для окружающих
• Должна соответствовать выбранному архитектурно-планировочному решению
• Должна обеспечить минимальные затраты на обустройство и эксплуатацию
• Должна быть безопасна для окружающих