Этапы расчета
Рассчитать параметры отопления дома необходимо в несколько этапов:
- расчет теплопотерь дома;
- подбор температурного режима;
- подбор отопительных радиаторов по мощности;
- гидравлический расчет системы;
- выбор котла.
Таблица поможет вам понять, какой мощности радиатор нужен для вашего помещения.
Расчет теплопотерь
Теплотехническая часть расчета выполняется на базе следующих исходных данных:
- удельная теплопроводность всех материалов, используемых при строительстве частного дома;
- геометрические размеры всех элементов здания.
Тепловая нагрузка на отопительную систему в данном случае определяется по формуле:
Мк = 1,2 х Тп, где
Тп — суммарные теплопотери постройки;
Мк — мощность котла;
1,2 — коэффициент запаса (20%).
При индивидуальной застройке расчет отопления можно произвести по упрощенной методике: суммарную площадь помещений (включая коридоры и прочие нежилые помещения) умножить на удельную климатическую мощность, и полученное произведение разделить на 10.
Значение удельной климатической мощности зависит от места строительства и равняется:
- для центральных районов России — 1,2 — 1,5 кВт;
- для юга страны — 0,7 — 0,9 кВт;
- для севера — 1,5 — 2,0 кВт.
Упрощенная методика позволяет рассчитать отопление, не прибегая к дорогостоящей помощи проектных организаций.
Температурный режим и подбор радиаторов
Режим определяется исходя из температуры теплоносителя (чаще всего им является вода) на выходе из отопительного котла, воды, возвращенной в котел, а также температуры воздуха внутри помещений.
Оптимальным режимом, согласно европейским нормам, является соотношение 75/65/20.
Для подбора отопительных радиаторов до их монтажа следует предварительно рассчитать объем каждого помещения. Для каждого региона нашей страны установлено необходимое количество тепловой энергии на один кубометр помещения. Например, для европейской части страны этот показатель равен 40 Вт.
Для определения количества тепла для конкретного помещения, надо ее удельную величину умножить на кубатуру и полученный результат увеличить на 20% (умножить на 1,2). На основании полученной цифры рассчитывается необходимое количество отопительных приборов. Производитель указывает их мощность.
К примеру, каждое ребро стандартного алюминиевого радиатора имеет мощность 150 Вт (при температуре теплоносителя 70°С). Чтобы определить нужное количество радиаторов, надо величину необходимой тепловой энергии разделить на мощность одного отопительного элемента.
Гидравлический расчет
Для гидравлического расчета существуют специальные программы.
Одним из затратных этапов строительства является монтаж трубопровода. Гидравлический расчет системы отопления частного дома нужен для определения диаметров труб, объема расширительного бака и правильного подбора циркуляционного насоса. Результатом гидравлического расчета являются следующие параметры:
- Расход теплоносителя в целом;
- Потери напора теплового носителя в системе;
- Потери напора от насоса (котла) до каждого отопительного прибора.
Как определить расход теплоносителя? Для этого необходимо перемножить его удельную теплоемкость (для воды этот показатель равен 4,19 кДж/кг*град.С) и разность температур на выходе и входе, затем суммарную мощность системы отопления разделить на полученный результат.
Диаметр трубы подбирается исходя из следующего условия: скорость воды в трубопроводе не должна превышать 1,5 м/с. В противном случае система будет шуметь. Но есть и ограничение нижнего предела скорости — 0,25 м/с. Монтаж трубопровода требует оценки данных параметров.
Если этим условием пренебречь, то может произойти завоздушивание труб. При правильно подобранных сечениях для функционирования системы отопления бывает достаточно циркуляционного насоса, встроенного в котел.
Потери напора для каждого участка рассчитываются как произведение удельной потери на трение (указывается производителем труб) и длины участка трубопровода. В заводских характеристиках они также указываются для каждого фитинга.
Выбор котла и немного экономики
Котел выбирается в зависимости от степени доступности того или иного вида топлива. Если к дому подведен газ, нет смысла приобретать твердотопливный или электрический. Если нужна организация горячего водоснабжения, то котел выбирают не по мощности отопления: в таких случаях выбирают монтаж двухконтурных устройств мощностью не менее 23 кВт. При меньшей производительности они обеспечат лишь одну точку водоразбора.
Расчёт количества секций отопительных приборов
Система отопления не будет эффективной, если не рассчитать оптимальное количество секций радиаторов. Неправильный расчёт приведёт к тому, что комнаты будут обогреваться неравномерно, котёл будет работать на пределе возможностей или, наоборот, «вхолостую» растрачивая топливо.
Некоторые владельцы домов считают: чем больше батарей, тем лучше. Однако, при этом удлиняется путь теплоносителя, который постепенно охлаждается, а значит, последние комнаты в системе рискуют остаться без тепла. Принудительная циркуляция теплоносителя, отчасти, решает эту проблему. Но нельзя упускать из виду мощность котла, который может просто «не потянуть» систему.
Чтобы рассчитать количество секций, понадобятся следующие значения:
- площадь отапливаемой комнаты (плюс смежной, где нет радиаторов);
- мощность одного радиатора (указана в технической характеристике);
принять во внимание, что на 1 кв. м
жилой площади потребуется 100 Вт мощности для средней полосы России (согласно требованиям СНиПа).
Площадь комнаты умножают на 100 и полученную сумму делят на параметры мощности устанавливаемого радиатора.
Пример для комнаты в 25 кв. метров и мощности радиатора 120 Вт: (20х100)/185=10,8=11
Эта самая простая формула, при не стандартной высоте комнат или их сложной конфигурации используются другие значения.
Как правильно рассчитать отопление в частном доме, если мощность радиатора по каким-то причинам неизвестна? По умолчанию берётся средне статическая мощность в 200 Вт. Можно брать средние значения определённых типов радиаторов. Для биметаллических эта цифра составляет — 185 Вт, для алюминиевых — 190 Вт. У чугунных значение значительно ниже — 120 Вт.
Если расчёт ведётся для угловых помещений, то полученный результат можно смело умножать на коэффициент 1,2.
Мощность генератора тепла
Одним из основных узлов отопительной системы является котел: электрический, газовый, комбинированный – на данном этапе не имеет значения. Поскольку нам важна главная его характеристика – мощность, то есть количество энергии за единицу времени, которая будет уходить на отопление.
Мощность самого котла определяется по ниже приведённой формуле:
Wкотла = (Sпомещ*Wудел) / 10,
где:
- Sпомещ – сумма площадей всех комнат, которые требую отопления;
- Wудел – удельная мощность с учётом климатических условий местоположения (вот для чего нужно было знать климат региона).
Что характерно, для разных климатических зон имеем следующие данные:
- северные области – 1,5 – 2 кВт/м2;
- центральная зона – 1 – 1,5 кВт/м2;
- южные регионы – 0,6 – 1 кВт/м2.
Эти цифры достаточно условны, но тем не менее дают явный численный ответ относительно влияния окружающей среды на систему отопления квартиры.
На данной карте представлены климатические зоны с разными температурными режимами. От расположения жилья относительно зоны и зависит сколько нужно тратить на обогрев метра квадратного кВатт энергии (+)
Сумма площади квартиры которую необходимо отапливать – равна общей площади квартиры и равна, то есть – 65,54-1,80-6,03=57,71 м2 (минус балкон). Удельная мощность котла для центрального региона с холодной зимой – 1,4 кВт/м2. Таким образом, в нашем примере расчётная мощность котла отопления эквивалентна 8,08 кВт.
Какая система отопления частного дома лучше и почему
Автономная отопительная система для частного дома конструктивно представляет собой котел, радиаторы и замкнутый круговой трубопровод, по которому движется теплоноситель (кроме воздушного). По типу теплоносителя различают следующие виды отопления:
| Теплоноситель | Преимущества | Недостатки |
| 1. Водяной (используется вода или антифриз) | Экономичность, доступность теплоносителя, его дешевизна и безопасность системы. | Помещения прогреваются довольно долго. Зимой нельзя допускать ни планового, ни аварийного отключения системы с водой, потому что при минусовой температуре разорвет трубы. |
| 2. Паровой | Малая инерционность (помещения прогреваются сразу же после включения), энергоэффективность. | Шумность, сложности с регулировкой температуры в помещении, необходимость закрывать трубы и радиаторы, высокие требования к качеству труб и радиаторов. |
| 3. Воздушный | Высокий КПД, отсутствие затрат на трубы и радиаторы, малая инерционность. Это идеальный вариант для дачи. | Сушит воздух, есть сложности с подачей воздуха (теплый воздух поднимается вверх, а внизу температура остается холодной). |
Котлы различаются по виду топлива. Можно долго рассуждать о том, какое отопление выбрать для частного дома, перебирать варианты и находить в каждом свои преимущества и недостатки. Чтобы представить информацию более наглядно и подвести итоги, предлагаем рассмотреть сравнительную таблицу.
| Теплоноситель | Преимущества | Недостатки |
| 1. Газовые | Комфортная эксплуатация (полностью автоматическая система), большой выбор котлов (одноконтурные и двухконтурные, настенные и напольные, конвекционные и конденсационные), низкие затраты на эксплуатацию, высокий КПД, долговечность. | Ограниченная доступность (не везде есть газоснабжение), сложность монтажа системы, необходимость проектирования и оформления документов, высокий уровень опасности (нельзя исключать утечку), расходы на обслуживание. |
| 2. Электрические | Доступность источника тепла, невысокая стоимость оборудования и монтажа, отсутствие дымохода и экологичность, экономичность, комфорт при эксплуатации, безопасность, высокий КПД. | Всегда есть вероятность перебоев с электроснабжением (желательно иметь альтернативный источник отопления), необходимо соблюсти требования по электросети, стоимость электроэнергии в некоторых регионах России достаточно высока. |
| 3. Твердотопливные | Низкая стоимость энергоносителя, большой выбор видов топлива (уголь, дрова, пеллеты, брикеты), доступность топлива в любом регионе России. | Необходимость загрузки топлива вручную, невысокий КПД, расходы на чистку и обслуживание котла и дымохода, должно быть помещение для хранения топлива. |
| 4. Жидкотопливные | Невысокая стоимость топлива, может работать на солярке, мазуте, отработке, автономность системы, хороший КПД. | Нужна отдельная котельная с емкостью для хранения топлива, в помещение могут попадать продукты сгорания (зависит от котла и проекта), нуждается в регулярном обслуживании и чистке. |
| 5. Комбинированные | Универсальность. Экономичность и возможность использовать самый выгодный и практичный энергоноситель, быстрая окупаемость. Можно выбрать одноконтурный, двухконтурный котел, подключить бойлер или систему теплый пол. | Громоздкий котел, технически сложный агрегат с большим количеством дополнительного оборудования. Высокая стоимость системы и монтажа. |
Что предстоит рассчитывать
Разложим большую проблему на составляющие. Нам предстоит выбрать:
- Тепловую мощность источника тепла — котла автономного отопления. Она должна с минимальным запасом обеспечить дом теплом в самые холодные недели зимы.
- Количество и размер отопительных приборов. Как правило — количество секций радиаторов, хотя, разумеется, наряду с ними могут использоваться конвекторы или регистры.
- Диаметр труб, по которым будет транспортироваться теплоноситель для системы отопления .
В этом порядке и приступим к расчетам.
Общая информация
Вначале — немного общей информации о типах топлива.
- С точки зрения текущих эксплуатационных расходов самым дешевым видом топлива является магистральный газ. В плане экономичности лучший выбор — конденсационные котлы, использующие высшую теплоту сгорания путем конденсации продуктов сгорания газа. Однако несложно предсказать, что в ближайшие годы природный газ будет дорожать: его запасы ограничены, а спрос растет.
- Следующие по экономичности энергоносители — дрова и уголь. Общая проблема твердотопливных котлов — необходимость обслуживания: не реже двух раз в сутки котел нужно протапливать. Однако теплоаккумулятор позволит сделать растопки более редкими.
Внимание: для угля и дров тепловая мощность различается примерно на 10 процентов в пользу угля. Расчет отопления дома должен опираться на мощность при использовании актуального для вас вида топлива
Единственный разумный способ использовать для отопления электроэнергию — тепловые насосы разных типов. У них электрическая и эффективная тепловая мощность различаются в 3-6 раз. Эффективность насосов воздух-воздух падает по мере снижения уличной температуры, что тоже нужно будет учесть в расчетах.
На фото — тепловой насос воздух-воздух. Эти приборы дешевле работающих по другим схемам; но при отрицательных температурах их эффективность падает.
Расчет тепловой мощности
Первый и самый простой способ заложен в СНиП: для отопления дома требуется один киловатт тепла на каждые 10 м2 площади. Для дома площадью 100 м2 нужен десятикиловаттный котел.
Инструкция предельно проста, доступна и… дает огромные погрешности.
- Объем воздуха при высоте потолка в 2,4 и 4,5 метра будет, мягко говоря, различаться. Причем теплый воздух неизбежно станет собираться под потолком.
- Утечки тепла через стены и потолок тем выше, чем больше дельта температур с улицей. В Оймяконе дом будет охлаждаться куда интенсивнее, чем в Геленджике.
- Окна и двери по проницаемости для тепла сильно отличаются от стен.
- Кроме того, на расчет сильно влияет то, идет ли речь о частном доме или квартире. СНиП валит все расчеты в одну кучу; между тем утечки тепла в частном доме будут куда больше, чем в многоквартирном. Ведь снизу и сверху у него не теплые соседские комнаты, а улица.
Так как рассчитать отопление дома более точно?
- На один кубический метр объема отапливаемого помещения берется 40 ватт тепловой мощности.
- Каждое окно добавляет к потребности в тепле 100 ватт. Каждая дверь — 200.
- Для частного дома используется коэффициент 1,5 — именно из-за того, что в его случае все стены по периметру общие с улицей. В многоквартирном доме для угловых и торцевых квартир берется коэффициент 1,2-1,3 в зависимости от толщины и материала стен.
- Поправка на регион с его климатом меняется от 0,7 для южных областей России до 2,0 для Якутии и Чукотки. Московская и Ленинградская области используют региональный коэффициент 1,2.
Чем холоднее на улице, тем больше тепла дом теряет через стены и потолок.
Давайте в качестве примера рассчитаем потребность в тепле одного этажа частного дома размером 12х6,5 метров, с потолками высотой 3,2 метра, четырьмя окнами и двумя дверьми, расположенного на берегу Черного моря.
Площадь равна 12*6,5=78 м2. Объем — 78*3,2=249,6 м3. Базовое значение тепловой мощности — 249,6*40=9984 ватта.
4 окна добавят 400 ватт, две двери — еще столько же. 9984+400+400=10784.
Частный дом. Коэффициент 1,5 даст нам 16176 ватта.
Крайне теплый климат морского побережья с положительной температурой самого холодного месяца заставит нас умножить полученное значение на 0,7. 16176*0,7=11323 ватта. Стало быть, нам с небольшим запасом хватит котла с эффективной тепловой мощностью 12 киловатт.
Любопытно: на практике для отопления этого этажа с запасом хватает двух кондиционеров с вдвое меньшей суммарной тепловой мощностью, причем большую часть времени работает один из них. Сказываются хорошее утепление и смежные с соседскими домами стены. Как видите, даже эта формула дает весьма приблизительные данные.
В теплом климате удобнее всего отапливаться обычными инверторными кондиционерами.
Система с естественной циркуляцией теплоносителя
Это самый простой вариант обогрева, который не потребует значительных финансовых вложений. Проектирование и монтаж системы не предусматривает проведения сложных работ, а все комплектующие и материалы доступны. Поэтому такая система водяного отопления частного дома может быть выполнена самостоятельно – подробное описание содержится в инструкции к оборудованию.
Принцип функционирования водяного отопления с естественной циркуляцией крайне прост. Нагреваемая в котле вода, поднимается по трубопроводу вверх (это происходит из-за разницы температур), и со временем попадает во все радиаторы, разведенные по дому. Уже охлажденная вода снова возвращается в котел. Таким образом, теплоноситель циркулирует по системе отопления естественно, без применения специального оборудования.
При монтаже нужно прокладывать магистральные трубы с небольшим уклоном – обычно достаточно 3-5 градусов на 1 метр (примерно 10 миллиметров). Если этого не сделать, отопительная система тоже будет работать, но не столь эффективно, в результате чего расход топлива увеличится.
Для разводки используются трубы разного диаметра – выбор зависит от особенностей оборудования и радиаторов. Обязательно должно соблюдаться уменьшение сечения труб в сторону крайней точки отопительной системы – последней батареи.
Труба, по которой вода, нагретая в котле, подается в систему, устанавливается таким образом, чтобы наблюдался максимальный уклон в сторону батарей. Место входа в теплогенератор обратки делается как можно ниже относительно радиаторов – это необходимо для эффективной циркуляции теплоносителя. С этой целью нагревательный котел часто устанавливают на цокольном этаже или в подвале.
Неотъемлемая часть водяной конструкции с естественной циркуляцией – расширительный бак. Данное устройство устанавливается, в отличие от котла, в самой высокой точке дома, например, на чердаке. Также иногда используются гидроаккумулирующие баки, но в данном случае необходимо произвести монтаж предохранительных и воздушных клапанов, манометров.
Поскольку обычно чердаки не отапливаются, то расширительный бак приходится утеплять – выбор материалов для этого достаточно широк. Однако нужно учитывать, что утеплитель должен быть устойчивым к влиянию высоких температур и не менять своих свойств даже при 90 градусах (подробнее: «Как выбрать утеплитель для труб отопления и нужен ли он «).
Для разводки отопительной системы можно использовать не только металлические, но и пластиковые трубы. Последние из них легко устанавливаются, и время выполнения работ уменьшается.
Расчеты энергии
В первом случае перед тем, как приобрести котел того или иного вида, необходимо произвести определенный тепловой расчет, исходя из которого можно будет подобрать котел, который будет работать наиболее эффективно, и вы сможете получить бесперебойное горячее водоснабжение и хороший обогрев всего сооружения целиком.
Схема организации системы отопления двухэтажного частного дома.
Далеко не каждый котел сможет подойти, а это значит, что необходимо приобретать котел именно такой мощности, который будет работать даже при самых максимальных нагрузках, и при этом срок эксплуатации подобного оборудования не сократится
Для того чтобы добиться необходимых результатов при выборе, необходимо обращать пристальное внимание на этот аспект. Примерно то же касается и выбора оптимального оборудования для отопления помещения в целом. Правильный расчет тепловой энергии не только позволит приобрести те приборы отопления, которые прослужат долго, но и даст возможность немного сэкономить на покупке, а значит, затраты на отопление помещения тоже могут снизиться
Правильный расчет тепловой энергии не только позволит приобрести те приборы отопления, которые прослужат долго, но и даст возможность немного сэкономить на покупке, а значит, затраты на отопление помещения тоже могут снизиться.
Что касается получения ТУ и согласования на газификацию объекта, то расчет энергии в данном случае является основополагающим фактором. Подобного рода разрешения необходимо получать тогда, когда в качестве топлива предполагается использование природного газа под котел. Чтобы получить документацию такого рода, нужно предоставить показатели годового расхода топлива и сумму мощности отопительных источников (Гкал/час).
Разумеется, что получить такую информацию можно только исходя из проведенного расчета тепловой энергии, а затем можно будет приобрести отопительный прибор, который помимо всего прочего сведет к минимуму затраты на отопление. Использование природного газа в качестве топлива под котел сегодня является одним из наиболее популярных способов на отопление помещения.
де, ч.
. (6а)
ТС — тепловая сеть
— теплосчетчик
— водосчетчик
. (7)
, (8)
, (9)
, (10)
. (11)
. (9а)
. (9б)
, (12)
, (13)
. (13а)
, (14)
, (13б)
, (15)
, (16)
, (17)
, (18)
где — средняя часовая нагрузка горячего водоснабжения рассматриваемого абонента по договору теплоснабжения (расчетный водоразбор), т/ч.
