Как рассчитать систему отопления для частного дома

Правильно рассчитанная система отопления частного дома – это гарантия качественного обогрева, уюта и комфорта в помещениях, которые благоприятно влияют на жизнедеятельность любого человека

Приведенные ниже расчеты подходят для расчета системы отопления в частном 1-2 этажном доме высотой обогреваемых помещений до 10м и площадью до 300 . Итак, начнем.

   

Расчет системы отопления для частного дома.

Сердцем отопительной системы в доме, несомненно, является котел. В настоящее время существует огромное разнообразие отопительных котлов для частного дома: газовые, твердотопливные, комбинированные; напольные и настенные; с открытой и закрытой камерой сгорания (для газовых котлов); и т.д. Но одной из самых важных характеристик всех котлов отопления является его мощность. Именно мощность, в сумме с другими характеристиками, определяет, насколько тепло и комфортно Вам будет находиться в вашем доме в холодное время года.

Расчет теплопотерь помещений.

Прежде чем приступить к выбору котла, необходимо рассчитать теплопотери дома. Чтобы сделать это, нам нужно узнать теплопотери каждого помещения в доме, которое будет отапливаться. Рассчитывать теплопотери помещений мы будем при помощи 7 коэффициентов:

К1 – вид окон в помещении и их остекление;

К2 – теплоизоляция наружных (уличных) стен в помещении;

К3 -  отношение площади окон и помещения;

К4 – расчётная температура воздуха снаружи;

К5 -  количество наружных стен в помещении;

К6 – помещение, находящееся над рассчитываемым помещением;

К7 – высота стен в помещении.

Значения коэффициентов теплопотери:

К1. Вид окон в помещении и их остекление.

тройной стеклопакет – К1=0,85;

двойной стеклопакет – К1=1;

деревянные окна – К1=1,27.

К2. Теплоизоляция наружных стен в помещении.

хорошая теплоизоляция стен – К2=0,85;

кирпичная или утепленная стена – К2=1;

плохая теплоизоляция – К2=1,27.

К3. Отношение площади окон и помещения.

10% - К3=0,8;

20% - К3=0,9;

30% - К3=1;

40% - К3=1,1;

50% - К3=1,2.

Примечание. Отношение площади окон и помещения рассчитывается по формуле: 

S_(отн.)=S_окон/S_(помещ.)  х100%, где S_окон – площадь окна, либо сумма площадей окон в помещении (если в одном помещении несколько окон); S_(помещ.) – площадь рассчитываемого помещения.

К4. Расчетная температура воздуха снаружи.

-10 °С – К4=0,7;

-15 °С – К4=0,9;

-20 °С – К4=1,1;

-25 °С – К4=1,3;

-35 °С – К5=1,5.

К5. Количество наружных стен в помещении.

1 стена – К5=1,1;

2 стены – К5=1,2;

3 стены – К5=1,3;

4 стены – К5=1,4.

К6. Помещение, находящееся над рассчитываемым помещением.

обогреваемое помещение – К6=0,8;

теплый чердак – К6=0,9;

холодный чердак – К6=1.

К7. Высота стен в помещении.

2,5м – К7=1;

3м – К7=1,05;

3,5м – К7=1,1;

4м – К7=1,15.

Общие теплопотери помещения рассчитываем по формуле: Q_т=0,1×S_(помещ.)×К1×К2×К3×К4×К5×К6×К7 , где

Q_т– теплопотеря рассчитываемого помещения (кВт/ч);

S_(помещ.) – площадь рассчитываемого помещения;

К1…К7 – коэффициенты теплопотерь.

Теперь необходимо рассчитать теплопотери каждого помещения в доме, которое будет отапливаться. Для того, чтоб узнать общие теплопотери дома, необходимо сложить теплопотери всех помещений.

Например. В здании 3 комнаты с теплопотерей 7, 4 и 8 кВт/ч, значит общая теплопотеря дома составит:  кВт/ч.

После расчета теплопотерь здания можно приступить к выбору отопительного оборудования.

Подбор котла отопления.

 

Отопительный котел следует подбирать исходя из теплопотерь здания, с учетом запаса мощности. Запас мощности обычно составляет 10-15% от общих теплопотерь. Т.е., если теплопотеря здания равна 19 кВт/ч, то целесообразнее установить котел мощностью 22-24 кВт, вместо 18 кВт. Если котел будет двухконтурный (отопление + горячее водоснабжение), желательно сделать дополнительный запас мощности для контура ГВС равный 15-20% от общих теплопотерь. Итак, если мы устанавливаем в дом с теплопотерей 19 кВт/ч двухконтурный котел, его мощность должна быть равна: 19+10%+15%24 кВт.

При соблюдении этих условий, котел не будет работать "на износ" и прослужит гораздо дольше.

К подбору котла нужно отнестись ответственно, ведь от него зависит, насколько комфортно будет находиться в доме. В настоящее время появилось очень много производителей отопительного оборудования, но лидерами рынка неизменно остаются котлы Немецких и Итальянских производителей.

Выбор радиаторов отопления.

Радиаторы отопления делят на 4 основных вида: стальные, чугунные, алюминиевые и биметаллические. У каждого вида есть свои преимущества и недостатки.

Стальные радиаторы.

Преимущества:

-красивый внешний вид;

-большой выбор радиаторов по размерам;

-невысокая цена при неплохой теплоотдаче.

Недостатки:

-низкая стойкость к коррозии при сезонных сливах теплоносителя (в централизованном квартирном отоплении);

-"боязнь" гидроударов;

-невозможность перегруппировки (литая конструкция не позволяет увеличить или уменьшить длину радиатора).

Чугунные радиаторы.

Преимущества:

-хорошая инерционная теплоотдача (радиатор долго нагревается и долго остывает – хорошее качество для парового отопления и твердотопливных котлов без автоматики);

-прочность и долговечность;

-низкая чувствительность к накипи и плохому качеству теплоносителя;

Недостатки:

-низкая теплоотдача, по сравнению с другими видами радиаторов (ниже на 30-60%);

-внешний вид (не всегда качественное и красивое литьё);

-масса радиатора (неудобство монтажа из-за большого веса);

-большой объем воды в радиаторе (увеличение объема системы, необходимость более продуманной системы отопления).

 Алюминиевые радиаторы.

Преимущества:

-низкий вес;

-легкость монтажа;

-невосприимчивость к коррозии;

-красивый внешний вид;

-высокая теплоотдача.

Недостатки:

-низкая прочность;

-невозможность монтажа в системе централизованного отопления;

-малый срок службы при наличии твердых примесей в теплоносителе (жесткая вода, металлические примеси).

 Биметаллические радиаторы.

Преимущества:

-долговечность;

-внешний вид;

-возможность монтажа в любой системе отопления;

-высокая теплоотдача.

Недостатки:

Высокая стоимость.

 При выборе радиаторов отопления необходимо учитывать условия работы системы отопления. Например, в частном доме с газовым котлом целесообразнее ставить алюминиевые радиаторы, а в доме с дешевым твердотопливным котлом с низким объемом загружаемого топлива – чугунные.

Расчет радиаторов отопления. 

Рассчитать необходимое количество секций радиаторов отопления довольно просто. Для этого необходимо разделить теплопотери помещения на теплоотдачу одной секции радиатора (в случае стальных панельных радиаторов, просто подобрать радиатор по мощности): n_секций=Q_(помещ.)/Q_секциий , где

 n_секций – количество секций радиатора, необходимое для обогрева рассчитываемого помещения;

 Q_секции– теплоотдача одной секции радиатора.

Примечание. Прежде чем рассчитывать количество секций, необходимо перевести теплоотдачу секции из Вт в кВт (1 кВт = 1000 Вт).

Получившийся результат лучше округлить в большую сторону и прибавить еще одну секцию к каждому радиатору, т.к. уменьшить поток теплоносителя в радиаторе клапаном или термостатическим элементом всегда проще, чем мерзнуть.

Расчетная теплоотдача одной секции указана в технических характеристиках радиаторов, но при расчетах рекомендуется брать теплоотдачу ниже указанной на 5-7%. Радиаторы монтируются под окнами. Расстояние от верха радиатора до подоконника должно быть не менее 10 см, от "чистого" пола до низа радиатора – не менее 15 см. Для отсечения потока холодного воздуха, идущего от окна, длина радиатора должна составлять не менее 70% ширины окна. Если в помещении более одной наружной стены, необходимо расположить дополнительный радиатор отопления непосредственно на наружной стене.

На покупке радиаторов лучше не экономить, т.к. от качества радиаторов зависит срок их службы. К примеру, алюминиевые и биметаллические радиаторы изготавливаются из первичного и вторичного сырья. Радиаторы из вторичного сырья гораздо дешевле, но менее долговечны, т.к. отлиты они из переплавленного, уже используемого ранее материала. Радиаторы из первичного сырья более долговечны в эксплуатации. Дешевые биметаллические радиаторы имеют только сердечник из стали в то время, как радиаторы более высокого качества имеют сердечник, сваренный со стальной капсулой внутри секции, что исключает взаимодействие теплоносителя с алюминием.

Мы рекомендуем алюминиевые и биметаллические радиаторы итальянского производства Fondital и Sira; стальные радиаторы Purmo (Польша) и Rozma (Украина).

Расчет и подбор циркуляционного насоса отопления.

Циркуляционный насос отопления рассчитывается исходя из его расхода. Расход насоса – это объем воды, который насос может перекачать за промежуток времени (л/ч или /ч). Расход насоса определяется как отношение мощности котла к разнице температур в подающей и обратной линии. Более простым языком – расход равен:

Q=N/(t_1-t_2 ), где

Q – расход насоса (л/ч);

N – мощность котла (Вт);

t_1 – температура теплоносителя в подающей линии;

t_2 – температура теплоносителя в обратной линии.

При расчетах расхода насоса необходимо перевести мощность котла в ватты (1 кВт=1000 Вт).

Еще одна важная характеристика насоса – максимальная высота подъема. Циркуляционный насос должен поднимать теплоноситель до верхней точки системы отопления с учетом потерь от сопротивления труб и фитингов. Высота подъема обычно указывается в маркировке модели насоса. Возьмем за пример насос Grundfos 25-6 180. Расшифровав маркировку, мы узнаем, что этот насос имеет монтажный диаметр 25 мм, максимальную высоту подъема 6 м (нагнетаемое давление до 0,6 бар) и монтажную длину 180 мм. Выбранный насос должен соответствовать как расчетному расходу, так и высоте подъема с учетом потерь и погрешностей с запасом мощности, ведь чем легче насосу – тем больше он прослужит и тем правильнее будет работать система отопления. К примеру, если высота верхней точки отопления 3,95 м, лучше взять насос с высотой подъема 6м, вместо 4.

UPS 25-40, UPS 25-40 A, UPS 25-40 B,
UPS 25-40 130, UPS 25-40 180, UPS 32-40

 

UPS 25-60, UPS 25-60 A, UPS 25-60 B,
UPS 25-60 130, UPS 25-60 180, UPS 32-60

 

Расчет мембранного (расширительного) бака. 

Мембранный бак рассчитывается, исходя из общего объема системы отопления. Чтобы вычислить объем системы нужно сложить объем теплоносителя в трубах, радиаторах и теплообменнике котла.

Объем теплообменника указан в паспорте котла.

 Объем теплоносителя в радиаторах:

-чугунные радиаторы с межосевым расстоянием 500 мм – 1,3-1,7 л/секция;

-чугунные радиаторы с межосевым расстоянием 300 мм – 0,9-1,2 л/секция;

-алюминиевые радиаторы 500 мм – 0,25-0,45 л/секция;

-алюминиевые радиаторы 350 мм – 0,15-0,25 л/секция;

-биметаллические радиаторы 500 мм – 0,2-0,35 л/секция;

-биметаллические радиаторы 350 мм – 0,15-0,3 л/секция.

После расчета объема системы, выбираем объем мембранного бака, равный 10-12% от общего объема системы. При подключении мембранного бака к системе отопления, перед заполнением системы, давление в нем должно быть равно 1 бар!!! (для зданий высотой до 10 м), иначе он не будет работать, либо будет работать неправильно.

 Соблюдение вышеперечисленных рекомендаций поможет Вам правильно рассчитать экономичную, сбалансированную, а самое главное, правильно работающую систему отопления, не потребляющую большое количество топлива. Помните, 2-3 года – не показатель качества для системы отопления. Система отопления должна быть рассчитана и смонтирована так, чтобы она работала без нареканий 15 и более лет.

Источник: Сансистема