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.

Проектирование отопления

Отопление. Тема очень серьезная о которой нужно задуматься еще при проектировании дома. Чтобы потом не возникло проблем . В идеале проектирование отопления лучше всего доверить специальным организациям. Которые не только разработают и сделают необходимы расчеты, но и проведут монтаж. Но в целях экономии многие хотят решить эту задачу своими силами. Обычно это делается по типовому проекту без каких либо расчетов, что в последствии приводит к определенным проблемам: неправильный выбор отопительного котла, что приводит перерасходу топлива; неравномерное распределение температур, из за чего в одних комнатах может быть жарко, в других холодно, также это может привести соответственно пересушке воздуха либо к повышенной влажности. Моя цель научить самостоятельно, проектировать и рассчитывать систему отопления, что бы лишить себя в дальнейшем проблем.

Пример системы отопления с естественной циркуляцией

Приведу пример одной системы отопления с естественной циркуляцией, которая была сделана по типовому проекту. Дом двухэтажный. Котельная находится на первом этаже. Требуемую мощность отопительного котла ни кто не рассчитывал, поэтому котел был установлен, можно сказать, тот который первый попался на глаза. Система отоплении однотрубная.

Сделана очень просто, по периметру дома проложена труба диаметром 150 мм. В последней комнате труба поворачивает на 180 0 , и обратная магистраль проходит параллельно под подающей магистралью. Напомню, система работает с естественной циркуляцией. Обратная магистраль проходит через две комнаты и спускается в кухню, которая находится на первом этаже и возвращается обратно в котел. Что получается, в первой комнате по ходу теплоносителя, трубопровод проходит по двум стенам из-за чего в комнате очень жарко. Во второй комнате трубопровод проходит тоже по двум стенам, но там уже заметный недогрев воздуха и заметно повышена влажность. В третьей комнате некомфортно холодно и влажно. На кухню поступает уже совсем остывший теплоноситель.

Чтобы не было таких неприятностей отоплению стоит уделить внимание еще при проектировании дома, а не когда дом уже построен. Реконструкция этой системы влетит в копеечку. Самое простое это установить циркуляционный насос, это позволит добиться равномерности температуры по всей системе, что приведет к повышению температуры в комнатах. Но при такой системе невозможно произвести регулирование температуры в каждой комнате отдельно, а это большой недостаток. Такая система больше подошла бы для промышленного помещения. И теперь чтобы добиться комфортной температуры в каждой комнате нужно, произвести проектирование системы со всеми теплотехническими расчетами.

Что нужно знать для проектирования

Для того чтобы правильно спроектировать отопление необходимо знать строительную конструкцию здания, планировку и назначение, климатические условия и положение здания на местности, температуру помещения.

Проектирование системы обычно начинают с теплотехнического расчета наружных ограждений, теплового режима в помещении, определение тепловых нагрузок для отопления. Далее выбираются параметры теплоносителя и гидравлического давления в системе, вид отопительных приборов (выбор и размещение отопительных приборов) и схемы системы. После того как система выбрана начинаем конструирование. На плане размещаем отопительные приборы, стояки , магистрали и др. элементы. Назначение уклона труб, компенсацию удлинения, изоляцию труб, места спуска и наполнения системы водой, выбор запорно-регулирующей аппаратуры. И заключительная стадия это теплогидравлический расчет системы состоящий соответственно из гидравлического и теплового расчета труб и приборов.

При проектирование водяного отопления предпочтение лучше всего отдавать насосной однотрубной системе. Систему с естественной циркуляцией стоит применять только при технико-экономическом обосновании ее преимущества по отношению к насосной. Самой экономичной считается однотрубная система проточного типа, ее используют тогда когда нет необходимости в индивидуальном регулировании теплоотдачи отопительного прибора либо при использовании конвекторов с воздушным клапаном. Если необходимо индивидуальное регулирование телоотдачи отопительных приборов то используют систему проточно-регулируемого типа с кранами КРТ. Когда нужно уменьшить потерю давления в приборных узлах используют однотрубные системы с замыкающими участками у приборов с кранами КРП.

Если три этажа и более, то рекомендуется использовать вертикальные однотрубные системы. С верхней разводкой используют для централизованного удаления воздуха, с нижней в безчердачных зданиях с технологическим подпольями и подвалами. Системы с опрокинутой циркуляцией используют только в зданиях повышенной этажности.

В протяженных зданиях рекомендуется применять горизонтальные однотрубные системы. Бифилярные системы стоит устраивать при одинаковых тепловых нагрузках приборов.

Двухтрубные системы с верхней разводкой стоит устраивать в малоэтажных зданиях (один или два) особенно при естественной циркуляции воды.

Давление в системе отопления определяется положением и местом присоединения расширительного бака, давлением в нем если бак закрытого типа и давлением развиваемым насосом.

Конструирование системы можно начать с выбора труб, в наше время выбор очень велик, стальные, медные, пластиковые, металлопластиковые и т.д. Их диаметра, толщины стенки. Трубы прокладывают в большинстве случаев открыто и учитывают их теплоотдачу при расчетах, также возможна прокладка скрытая: трубы укладываются в специальные каналы или замоноличиваются, в местах соединения делают лючки. Длина подводки к отопительному прибору не должна превышать 1,25-1,5 м, уклон 5-10 мм на всю длину. До 0,5 м уклон можно не делать.

Запорно-регулирующую арматуру выбирают следующим образом: на подводках к отопительным приборам при однотрубных стояках ставят регулирующие краны с пониженным коэффициентом местного сопротивления типа КРПП(роходной) и КРТ(трехходовые), при двухтрубных стояках устанавливают краны сповышеным коэффициентом местного сопротивления типа КРД (двойного регулирования) и КРП (проходные с дросселирующим устройством). Регулирующие краны у отопительных приборов не ставят в тех местах где циркулирующая вода может замерзнуть. В малоэтажных зданиях арматуру на стояках не ставят.

Циркуляционные насосы как правило устанавливают на общей обратной магистрали системы отопления, на общей подающей магистрали устанавливают в том случае если нужно уменьшить давление в отопительном котле.

Тепловую изоляцию труб устанавливают в том случае если трубы проходят в не отапливаемых помещениях, если труба проходит внутри наружной стены, в подпольных каналах, либо в тех местах, где циркулирующая вода может замерзнуть (у наружных дверей). Также тепловую изоляцию предусматривают во избежание ожогов людей либо перегрева помещения. КПД изолирующего слоя должен быть не менее 0,75.

Ориентировочно при низкотемпературной воде можно считать, что 1 м подающей трубы удлиняется на 1 мм, обратной трубы на 0,8 мм. Поэтому при проектировании нужно предусматривать компенсацию труб, чтобы не допустить их деформацию. Компенсацию удлинения подводок к отопительным приборам делают путем их изгиба. Компенсация, прежде всего, выполняется путем естественных изгибов связанных с планировкой здания.

Расширительные баки применяю для систем мощностью до 6 МВт. В верхней точке системы чаще всего размещают бак открытого типа, закрытого типа размещают в котельной.

После того как систему сконструировали нужно ее рассчитать. Для того чтобы узнать мощность отопительной установки, и провести расчет всех элементов системы производят подробный расчет тепловых потерь помещений здания. Тепловые потери через наружные ограждения зависят от конструкции и теплофизических свойств строительного материала и от архитектурно-планировочного решения здания. Отсюда можно сделать вывод, что правильный выбор теплозащитных свойств ограждающих конструкций позволит значительно с экономить на отоплении и снизить тепловую нагрузку на отопительную установку. Также большое влияние на тепловые потери оказывает воздействие ветра, поэтому у отдельно стоящих зданий теплопотери будут больше.

Эффективность отопления прежде всего зависит от материала и конструкции наружного ограждения. Поэтому проектирование и расчет отопления начинают с выбора материала и конструкции ограждения и их теплотехнического расчета. Конструкцию ограждения выбираютот температурно-влажностного режима воздуха в здании и климатических характеристик района в соответствии с нормами. К примеру в зданиях с мокрым и влажным режимом стоит учитывать паропроницание и накопление влаги в толще ограждения, что снижает его сопротивление теплопередаче, приводит к появлению сырости, поражению грибком. К перерасходу тепла также приводит воздухопроницание конструкций, особенно через щели дверей, окон, стыки панелей. Применение слишком массивных конструкций приводит к перерасходу строительных материалов и соответственно к повышенным затратам.

Во избежание колебаний температуры в зимнее время и перегрева воздуха летом ограждения должны обладать необходимой теплоустойчивостью. Расчеты выполняются по нормам.

Методики расчета

Расчет тепловых потерь, возможно, сделать при помощи таблиц, что значительно упрощает и ускоряет расчет, но это возможно если проектируемая конструкция ранее применялась. Если вы проектируете конструкцию самостоятельно то нужно производить теплотехнический расчет.