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.

Последовательность проектирования отопления

Исходными данными для проектирования системы отопления являются:

— назначение, планировка и строительные конструкции здания;

— технологический проект и режим эксплуатации основных помещений;

— положение здания на участке строительства;

Климатические параметры в районе строительства здания устанавливают по главе СНиП «Строительная климатология и геофизика». Конкретное значение расчетной температуры наружного воздуха t _НВ при которой определяют тепловую мощность системы отопления, принимают по параметрам Б для холодного периода года, приведенным в главе СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Там же указана расчетная скорость ветра.

Операции по проектированию состоят из четырех основных разделов: расчет тепловой мощности, выбор, конструирование и теплогидравлический расчет системы отопления. Завершается проектирование составлением расчетно-пояснительной записки со спецификациями и сметы.

Расчет тепловой мощности системы отопления начинают с выбора расчетных значений температуры и влажности воздуха в помещениях по главе норм проектирования, соответствующей назначению этих помещений (например, для помещений гостиницы по главе СНиП «Гостиницы»). На основании теплотехнических расчетов наружных ограждений (по главе СНиП «Строительная теплотехника») определяют коэффициенты теплопередачи и теплопотери через ограждения. Вычисляют теплозатраты на нагревание инфильтрующегося воздуха (с использованием глав СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование» и «Строительная теплотехника»), а также поступающих в помещение снаружи материалов.

После расчета теплопоступлений от людей, технологического оборудования, электрических приборов и освещения, нагретых материалов и солнечной радиации составляют тепловой баланс и выявляют дефицит или теплоизбытки в помещениях. На этом основании устанавливают теплопотребности помещений: тепловые нагрузки отопительных установок в течение расчетного часа рабочего и нерабочего периодов суток.

Тепловые нагрузки, определяющие мощность отопительных установок, могут в зависимости от режима использования помещений значительно превышать среднюю теплопотребность в течение суток. В таких случаях составляют суточный и недельный графики использования тепловой мощности системы.

Выбор системы отопления зависит от источника теплоснабжения, вида и параметров теплоносителя, вида и типов приборов и оборудования. Выбор делают в соответствии с указаниями норм проектирования (в первую очередь по главе СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование»), а также с учетом технико-экономических показателей в конструктивно-эксплуатационных ограничений). Определяют возможность непосредственного использования теплоносителя в отопительных установках .и приборах, возможность устройства отопления, совмещенного с вентиляцией.

Схему системы отопления выбирают в соответствии с планировочными, конструктивными и технологическими особенностями здания. Устанавливают режим действия и принципы управления работой системы, целесообразность отдельного дежурного отопления.

Конструирование системы отопления начинают с размещения теплового центра, теплопроводов (труб и воздуховодов), отопительного оборудования в здании. Разделяют систему на обособленные зоны и части постоянного и периодического действия с учетом отдельного отключения и регулирования. Учитывают также категории пожаровзрывоопасности помещений.

При размещении труб принимают решения по направлению и величине уклона, компенсации удлинения и тепловой изоляции, организации движения, сбора и удаления воздуха, спуску и наполнению водой системы, выбору и расположению арматуры.

На планах подвального и чердачного (технических) помещений показывают основное оборудование с технической характеристикой, магистрали с указанием диаметра и уклона, стояки с номерами, ввод наружных теплопроводов, запорную арматуру, компенсаторы, неподвижные опоры, участки с тепловой изоляцией.

На неповторяющиеся поэтажные планы наносят стояки с номерами, отопительные приборы с указанием марки, числа и длины элементов, отопительные агрегаты с технической характеристикой, транзитные трубы и подводки к приборам и агрегатам.

Составляют схемы труб и оборудования теплового центра и системы отопления. Разрабатывают узлы установки теплообменников, приборов, агрегатов, насосов, баков и прочего оборудования, детали прокладки, подвески и крепления труб и воздуховодов, размещения регулирующей арматуры и воздуховыпускных устройств.

Схемы магистралей и теплового пункта вычерчивают в аксонометрической проекции, причем стояки часто изображают отдельно в виде разверток по стенам здания (при взгляде изнутри).

На схемах показывают оборудование, коллекторы с контрольно-измерительными приборами, трубы с запорно-регулирующей арматурой, отопительные приборы и калориферы отопительных агрегатов, воздухосборники, воздушные и спускные краны, грязевики, компенсаторы и неподвижные опоры. На схемах наносят: уклон труб, номера стояков, тепловую нагрузку и диаметр участков магистралей и стояков, расход воды в стояках, тепловую нагрузку и расчетную площадь приборов и калориферов, помещают техническую характеристику приборов, оборудования и системы.

Теплогидравлический расчет системы отопления включает определение температуры, давления и расхода теплоносителя, диаметра теплопроводов, типоразмера оборудования.

Тепловой и гидравлический (или аэродинамический) расчеты взаимно связаны и, строго говоря, требуется многократное их повторение для выявления действительно необходимых параметров теплоносителя, размеров теплопроводов и оборудования. Поэтому наиболее точным является расчет системы с помощью компьютеров.

Расчет вручную повторяют 1-2 раза, причем тепловой и. гидравлический расчеты выполняют в различной очередности.

Тепловой расчет предшествует гидравлическому, когда размеры греющих элементов (труб, воздухонагревателей) значительно влияют на давление и расход теплоносителя в системе. Например, при использовании конвекторов в системе водяного отопления длину приборов определяют до гидравлического расчета, а после уточнения параметров теплоносителя вносят поправки в размеры приборов.

Гидравлический расчет выполняют до теплового, когда размеры греющих элементов практически не влияют на гидравлическое сопротивление системы. В результате гидравлического расчета определяют диаметр теплопроводов и параметры теплоносителя, а затем размеры греющих элементов. Так поступают, например, при использовании секционных радиаторов в системе водяного отопления.

Работы по перечисленным четырем разделам проводят последовательно, но с различной степенью детализации на отдельных стадиях проектирования системы отопления.

Расчетно-пояснительная записка включает обычно четыре раздела: общую часть, тепловой пункт, систему отопления, спецификации. В общей части кратко описывают здание и участок строительства, запроектированные тепловой пункт и систему, климатические данные и метеорологические условия в помещениях. В следующие два раздела помещают основные расчетные материалы с обоснованием выбора конструктивных элементов, описанием особенностей системы и оборудования теплового пункта, ссылками на нормативную и каталожно-справочную литературу. Спецификации как основание для составления сметы состоят из перечней, технических характеристик и количества необходимых материалов, приборов и оборудования со ссылками на ГОСТ и Строительные каталоги.