Как рассчитать систему отопления для частного дома

Расчет системы отопления частного дома: формулы, справочные данные, примеры

Какие параметры нуждаются в расчете при проектировании автономной системы отопления? Как выполняется расчет системы отопления частного дома в каждом конкретном случае? В статье мы предоставим в распоряжение читателя все необходимые формулы, справочные данные и сопроводим расчеты примерами.

Нам предстоит узнать, насколько это сложно — рассчитать параметры автономного отопления.

Что считаем

Из каких этапов состоит расчет системы отопления для частного дома?

Что именно нам предстоит считать?

• Суммарную потребность в тепле и соответствующую ей мощность отопительного котла .
• Потребность в тепловой энергии отдельного помещения и, соответственно, мощность отопительного прибора в нем.

Заметьте: нам предстоит затронуть и методы определения тепловой мощности для разных отопительных приборов.

В этом порядке и двинемся дальше.

Тепловая мощность

Грубо оценить потребность дома в тепле можно двумя способами:

Расчет по площади

Эта методика предельно проста и основана на СНиП полувековой давности: на 10 квадратных метров площади берется один киловатт тепловой мощности. Таким образом, дом общей площадью 100 м2 можно обогреть 10-киловаттным котлом.

Схема хороша тем, что не требует лезть в дебри и высчитывать тепловое сопротивление ограждающих конструкций. Но, как любая упрощенная схема расчетов, она дает весьма приблизительный результат.

Быстро, просто и… неточно.

• Котел прогревает весь объем воздуха в помещении, который зависит не только от площади дома, но и от высоты потолков. А этот параметр в частном домостроении может варьироваться в широчайших пределах.
• Окна и двери теряют гораздо больше тепла на единицу площади, чем стены. Хотя бы потому, что куда более прозрачны для инфракрасного излучения.
• Климатическая зона тоже очень сильно влияет на потери тепла через ограждающие конструкции. Увеличение дельты температур между помещением и улицей вдвое потянет за собой двукратное увеличение затрат на отопление.

Расчет по объему с региональными коэффициентами

Именно в силу перечисленных причин лучше использовать ненамного более сложную, но дающую куда более точный результат схему расчетов.

1. За базовое значение принимаются 60 ватт тепла на кубометр объема отапливаемого помещения.
2. На каждое окно в наружной стене к расчетной тепловой мощности добавляется 100 ватт, на каждую дверь — 200.
3. Полученный результат умножается на региональный коэффициент:

Крым, Ялта, декабрь. Расходы на отопление здесь невелики.

Давайте в качестве примера возьмем тот самый дом площадью в 100 квадратных метров.

Однако в этот раз мы оговорим ряд дополнительных условий:

• Высота его потолков — 3,5 метра.
• Дом имеет 10 окон и 2 двери в наружных стенах.
• Он расположен в городе Верхоянске (средняя температура января 45,4 С, абсолютный минимум — 67,6 С).

Итак, выполним расчет отопления частного дома для этих условий.

1. Внутренний объем отапливаемого помещения равен 100*3,5=350 м3.
2. Базовое значение тепловой мощности будет равным 350*60=21000 Вт.
3. Окна и двери усугубляют ситуацию: 21000+(100*10)+(200*2)=22400 ватт.
4. Наконец, освежающий климат Верхоянска заставит нас увеличить и без того большую тепловую мощность отопления еще вдвое: 22400*2=44800 ватт.

Зима в Верхоянске.

Как несложно заметить, разница с результатом, полученным по первой методике — больше четырехкратной.

Отопительные приборы

Как рассчитать отопление в частном доме для отдельных помещений и подобрать соответствующие этой мощности отопительные приборы?

Сама методика расчета потребности в тепле для отдельной комнаты полностью идентична приведенной выше.

К примеру, для комнаты площадью 12 м2с двумя окнами в описанном нами доме расчет будет иметь такой вид:

1. Объем комнаты равен 12*3,5=42 м3.
2. Базовая тепловая мощность будет равной 42*60=2520 ватт.
3. Два окна добавят к ней еще 200. 2520+200=2720.
4. Региональный коэффициент увеличит потребность в тепле вдвое. 2720*2=5440 ватт.

Как пересчитать полученное значение в количество секций радиатора? Как подобрать количество и тип отопительных конвекторов?

• Производители всегда указывают тепловую мощность для конвекторов, пластинчатых радиаторов и т.д. в сопроводительной документации.

Таблица мощности для конвекторов VarmannMiniKon.

• Для секционных радиаторов необходимую информацию обычно можно найти на сайтах дилеров и производителей. Там же нередко можно обнаружить калькулятор для пересчета киловатт в секции.
• Наконец, если вы используете секционные радиаторы неизвестного происхождения, при их стандартном размере в 500 миллиметров по осям ниппелей можно ориентироваться на следующие усредненные значения:

Тепловая мощность на одну секцию, ватты

В автономной отопительной системе с ее умеренными и предсказуемыми параметрами теплоносителя чаще всего используются алюминиевые радиаторы. Их разумная цена очень приятным образом сочетается с пристойным внешним видом и высокой теплоотдачей.

В нашем случае алюминиевых секций мощностью 200 ватт потребуется 5440/200=27 (с округлением).

Разместить в одной комнате столько секций — нетривиальная задача.

Как всегда, есть пара тонкостей.

• При боковом подключении многосекционного радиатора температура последних секций куда ниже, чем первых; соответственно, падает тепловой поток от отопительного прибора. Решить проблему поможет простая инструкция: подключайте радиаторы по схеме «снизу вниз».
• Производители указывают тепловую мощность для дельты температур между теплоносителем и помещением в 70 градусов (например, 90/20С). При ее снижении тепловой поток будет падать.

Особый случай

Нередко в качестве отопительных приборов в частных домах используются самодельные стальные регистры.

Обратите внимание: они привлекают не только низкой себестоимостью, но и исключительной прочностью на разрыв, что очень кстати при подключении дома к теплотрассе.
В автономной системе отопления их привлекательность сводится на нет непритязательным внешним видом и невысокой теплоотдачей на единицу объема отопительного прибора.

Прямо скажем — не верх эстетики.

Тем не менее: как оценить тепловую мощность регистра известного размера?

Для одиночной горизонтальной круглой трубы она вычисляется по формуле вида Q = Pi*Dн *L * k * Dt, в которой:

• Q — тепловой поток;
• Pi — число «пи», принимаемое равным 3,1415;
• Dн — наружный диаметр трубы в метрах;
• L — ее длина (тоже в метрах);
• k — коэффициент теплопроводности, который берется равным 11,63 Вт/м2*С;
• Dt — дельта температур, разница между теплоносителем и воздухом в комнате.

В многосекционном горизонтальном регистре теплоотдача всех секций, кроме первой, умножается на 0,9, поскольку они отдают тепло восходящему потоку нагретого первой секцией воздуха.

В многосекционном регистре нижняя секция отдает больше всего тепла.

Давайте вычислим теплоотдачу четырехсекционного регистра с диаметром секции 159 мм и длиной 2,5 метра при температуре теплоносителя 80 С и температуре воздуха в комнате 18 С.

1. Теплоотдача первой секции равна 3,1415*0,159*2,5*11,63*(80-18)=900 ватт.
2. Теплоотдача каждой из остальных трех секций равна 900*0,9=810 ватт.
3. Суммарная тепловая мощность отопительного прибора — 900+(810*3)=3330 ватт.

Расширительный бак

И в этом случае есть две методики расчета — простая и точная.

Простая схема

Простой расчет прост донельзя: объем расширительного бака берется равным 1/10 объема теплоносителя в контуре.

Откуда взять значение объема теплоносителя?

Вот пара простейших решений:

1. Заполните контур водой, стравите воздух, а потом слейте всю воду через сбросник в любую мерную посуду.
2. Кроме того, грубо объем сбалансированной системы можно вычислить из расчета 15 литров теплоносителя на киловатт мощности котла. Так, в случае котла мощностью 45 КВт в системе будет примерно 45*15=675 литров теплоносителя.

Стало быть, в этом случае разумным минимумом будет расширительный бак для системы отопления в 80 литров (с округлением в большую сторону до стандартного значения).

Стандартные объемы расширительных бачков.

Точная схема

Более точно можно своими руками рассчитать объем расширительного бака по формуле V = (Vt х E)/D, в которой:

• V — искомое значение в литрах.
• Vt — полный объем теплоносителя.
• E — коэффициент расширения теплоносителя.
• D — коэффициент эффективности расширительного бака.

Очевидно, последние два параметра нуждаются в комментариях.

Коэффициент расширения воды и бедных водно-гликолевых смесей можно взять по следующей таблице (при нагреве с исходной температуры в +10 С):

А вот коэффициенты для теплоносителей с большим содержанием гликоля.

Коэффициент эффективности бачка можно рассчитать по формуле D = (Pv — Ps) / (Pv + 1), в которой:

• Pv — максимальное давление в контуре (давление срабатывания предохранительного клапана).

Подсказка: обычно оно берется равным 2,5 кгс/см2.

• Ps- статическое давление контура (оно же — давление зарядки бака). Оно рассчитывается как 1/10 часть перепада в метрах между уровнем расположения бака и верхней точкой контура (избыточное давление в 1 кгс/см2 поднимает водяной столб на 10 метров). Давление, равное Ps, создается в воздушной камере бака перед заполнением системы.

Давайте в качестве примера подсчитаем требования к бачку для следующих условий:

• Перепад высоты между баком и верхней точкой контура равен 5 метрам.
• Мощность отопительного котла в доме равна 36 КВт.
• Максимальный нагрев воды равен 80 градусам (с 10 до 90С).

1. Коэффициент эффективности бака будет равным (2,5-0,5)/(2,5+1)=0,57.

Вместо расчета коэффициент можно взять из таблицы.

1. Объем теплоносителя из расчета 15 литров на киловатт равен 15*36=540 литров.
2. Коэффициент расширения воды при нагреве на 80 градусов равен 3,58%, или 0,0358.
3. Таким образом, минимальный объем бака равен (540*0,0358)/0,57=34 литра.

Циркуляционный насос

Для нас важны два параметра: создаваемый насосом напор и его производительность.

На фото — насос в отопительном контуре.

С напором все не просто, а очень просто: контур любой разумной для частного дома протяженности потребует напора не более минимальных для бюджетных устройств 2 метров.

Справка: перепад в 2 метра заставляет циркулировать систему отопления 40-квартирного дома.

Простейший способ подобрать производительность — умножить объем теплоносителя в системе на 3: контур должен оборачиваться трижды за час. Так, в системе объемом 540 литров достаточно насоса производительностью 1,5 м3/час (с округлением).

Более точный расчет выполняется по формуле G=Q/(1,163*Dt), в которой:

• G — производительность в кубометрах в час.
• Q — мощность котла или участка контура, где предстоит обеспечить циркуляцию, в киловаттах.
• 1,163 — коэффициент, привязанный к средней теплоемкости воды.
• Dt — дельта температур между подачей и обраткой контура.

Подсказка: для автономной системы стандартные параметры — 70/50 С.

При пресловутой тепловой мощности котла в 36 КВт и дельте температур в 20 С производительность насоса должна составлять 36/(1,163*20)=1,55 м3/ч.

Иногда производительность указывается в литрах в минуту. Пересчитать несложно.

Заключение

Надеемся, что предоставили в распоряжение читателя все необходимые материалы. Дополнительную информацию о том, как выполняется расчет отопления в частном доме, можно найти в прикрепленном видео. Успехов!

Как рассчитать систему отопления частного дома, подобрать и смонтировать оборудование

Для расчета отопительной системы необходимо знать требуемое количество тепла. В этих целях рассчитывают тепловые потери всего дома в холодные и теплые поры года. Сюда входят потери тепла через стены дома, окна, двери, потолок и т.д. Это требует достаточно кропотливых расчетов.

Не желая или не имея возможности это сделать, принято считать, что источник тепла должен генерировать в среднем 10 кВт на 100 м² отапливаемого помещения.

Под системой отопления понимают взаимосвязь между следующей совокупностью приборов: насосы, трубопроводы, запорно-регулирующие устройства, средства автоматики и контроля передачи тепловой энергии от источника в помещения.

В рамках данной статьи рассмотрим наиболее распространенную систему в виде водяного отопления с отопительным котлом. Приведены приблизительные расчеты, которые носят больше оценочный характер при выборе генератора тепла.

Тип отопительного котла. Расчет генерируемой мощности

Котел может быть: газовый, электрический, твердотопливный, комбинированный и т.д. Выбор котла зачастую зависит от топлива, которое преобладает в регионе проживания.

• Газовый котел. Для установки такого котла ранее требовалось отдельное помещение (котельная). Сейчас это касается только котлов с открытой камерой сгорания. Данный тип отопительного котла наиболее распространен в газифицированной местности.
• Электрический котел. Не обрел широкого распространения ввиду высокой стоимости электроэнергии и проблем с подключением мощностей.
• Твердотопливный котел. Пользуется невысокой популярностью при относительной доступности топлива. Это объясняется рядом неудобств при его эксплуатации. К примеру, в течение суток требуется осуществлять топку несколько раз. Также, режим теплоотдачи носит циклический характер. Использование данного типа котлов облегчается (уменьшая количество топок) за счет использования топлива с высокой теплотой сгорания или термобаллона, которым увеличивают время сгорания благодаря регулируемой подаче воздуха, также это можно осуществлять за счет водяных теплоаккумуляторов, подключенных к системе отопления.

Определяющие параметры при расчете мощности

1. Площадь отапливаемого помещения (S);
2. Удельная мощность котла на площадь помещения в 10 м² с учетом климатических условий региона (Wуд).

Существующие общепринятые величины удельной мощности в зависимости от климатической зоны:

• Северные районы: Wуд = 1.5 – 2.0 кВт;
• Центральные районы: Wуд = 1.2 – 1.5 кВт;
• Южные районы: Wуд = 0.7 – 0.9 кВт;

Формула расчета мощности котла

Принимая для удобства расчетов усредненное значение Wуд за единицу(1 кВт), получаем упомянутую выше величину 10 кВт на 100 м² отапливаемой площади.

Тип водяного отопления зависит от площади дома. Система с естественной циркуляцией пригодна для площади не более 100 м².

В других случаях применяют принудительную циркуляцию теплоносителя (горячая вода) посредством циркуляционных насосов.

Перед расчетом системы отопления произведите теплотехнический расчет наружной стены .

Отопление это очень хорошо, но без интернета жить печально. Как провести интернет в частный дом, читайте здесь .

Подбор и монтаж трубопроводов

Трубопроводы в отопительной системе можно сравнить с «кровеносными сосудами». От их качества и размещения зависит эффективность работы всей отопительной системы.

• Стальные трубы. Такие трубы требуют сварочных работ при монтаже и подвержены коррозионным процессам. Чтобы избежать подобных недостатков, используют дополнительно оцинкованные трубы с резьбовым соединением. В любом случая их конструкция достаточно тяжелая и требует соответствующей квалификации.
• Металлопластиковые трубы. Они отличаются кислородонепроницаемостью, высокой механической прочностью, стойкостью к коррозии, малым гидравлическим сопротивлением. Могут монтироваться без применения сварки с помощью резьбовых или прессовых соединений. Это значительно снижает стоимость монтажных работ.
• Полипропиленовые трубы. Нашли широкое применение для систем водяного отопления. Кратковременное повышение температуры теплоносителя может быть до 100 °С.
• Медные трубы. Как правило, монтируют те, кто решил скрыть трубопроводы в стенах дома. Отличаются высокой долговечностью, выдерживают высокие температуры и давление на разрыв, но требуют сварки. Качественно смонтированная система способна послужить не одному поколению. Работа с медными трубами требует высокой квалификации и значительных денежных затрат.

Схемы разводки могут быть однотрубные и двухтрубные. Двухтрубные разводки применяют при больших площадях с возможностью регулировать температуру в каждом отапливаемом помещении с помощью терморегуляторов.

Однотрубные разводки лишены такой возможности. Плюсом является их низкая стоимость.

Для создания уюта в доме можно сделать деревянные окна своими руками .

В доме будет тепло если строить его из качественных материалов. Как возводить стены из пеноблоков — читайте здесь .

Подбор и монтаж отопительных приборов

Тепло в помещения от котла передается посредством отопительных приборов. Их подразделяют на:

• инфракрасные излучатели;
• конвективно-радиационные (все типы радиаторов);
• конвективные (ребристые).

Инфракрасные излучатели менее распространены, но считаются более эффективными, поскольку нагревают не воздух, а предметы, находящиеся в зоне действия излучателя. Для домашнего использования известны переносные инфракрасные обогреватели, которые преобразуют электрический ток в инфракрасное излучение.

Наибольшее распространение получили приборы из двух последних пунктов благодаря оптимальным потребительским качествам.

Для расчета требуемого количества секций отопительного прибора, необходимо знать величину теплоотдачи каждой секции.

На 1 м² примерно нужно 100 Вт мощности. К примеру, если мощность одной секции радиатора 170 Вт, то радиатором в 10 секций (1.7 кВт) можно обогреть площадь помещения в 17 м². При этом, высота потолка по умолчанию принимается не более 2.7 м.

Размещая радиатор в глубокую нишу под подоконником, вы уменьшаете теплоотдачу в среднем на 10%. При размещении сверху декоративного короба, потери тепла достигают 15-20%.

Придерживаясь нехитрых правил, можно повысить эффективность теплоотдачи радиаторов отопления:

• для максимальной нейтрализации потоков холодного воздуха теплым, радиаторы устанавливают строго под окнами, сохраняя расстояние между ними не менее 5 см.
• Центр окна и радиатора должны либо совпадать, либо отклоняться на величину не более 2 см;
• батареи в каждой комнате размещают на одном уровне по горизонтали;
• расстояние между радиатором и полом должно быть не менее 6 см;
• между задней поверхностью отопительного прибора и стеной должно быть не меньше 2-5 см.

Расчет отопления частного дома

Обустройство жилья отопительной системой – главная составляющая создания в доме комфортных температурных условий проживания в нем. В обвязку теплового контура входят много элементов, поэтому важно уделить внимание каждому из них. Не менее важно грамотно выполнить расчет отопления частного дома, от которого во многом зависит эффективность работы теплового блока, равно как и его экономичность. А как рассчитать систему отопления по всем правилам, вы узнаете из этой статьи.

1. Из чего складывается нагревательный узел?
2. Подбор нагревательного элемента
3. Определение мощности котла
4. Расчет количества и объема теплообменников
5. От чего зависит количество радиаторов
6. Формула и пример расчета
7. Трубопроводная отопительная система
8. Монтаж отопительных приборов

Из чего складывается нагревательный узел?

Многие из нас привыкли считать, что в отопительную систему входят только нагревательный котел и теплообменники, которые связаны между собой посредством трубопровода. Однако, в обвязку входят еще и другие элементы:

• насосная установка;
• приборы для управления и контроля работы установки;
• теплоноситель;
• расширительный бак (при необходимости).

Чтобы правильно выполнить расчёт отопления дома, следует, в первую очередь, определиться с производительность нагревательного котла. Кроме этого, нужно рассчитать количество батарей отопления в частном доме в отдельно взятой комнате

Подбор нагревательного элемента

Котлы условно делятся на несколько групп в зависимости от типа используемого топлива:

• электрический;
• жидкотопливный;
• газовый;
• твердотопливный;
• комбинированный.

Выбор нагревателя напрямую зависит от доступности и дешевизны топливных ресурсов.

Среди всех предложенных моделей, наибольшей популярностью обладают аппараты, функционирующие на газе. Именно этот вид топлива является сравнительно выгодным и доступным. Кроме этого, оборудование подобного плана не требует особых знаний и навыков для его обслуживания, а КПД таких узлов довольно высокий, чем не могут похвастаться другие идентичные по функциональности агрегаты. Но вместе с тем газовые котлы уместны лишь в том случае, если ваш дом подключен к центрованной газовой магистрали.

Определение мощности котла

Перед тем, как рассчитать отопление, нужно определить пропускную способность нагревателя, поскольку именно от этого показателя зависит эффективность функционирования тепловой установки. Так, сверхмощный агрегат будет потреблять много топливных ресурсов, тогда как маломощный аппарат не сможет в полной мере обеспечить качественного обогрева помещения. Именно по этой причине расчёт системы отопления – это важный и ответственный процесс.

Можно не вдаваться в сложные формулы вычисления производительности котла, а попросту воспользоваться предложенной ниже таблицей. В ней указана площадь обогреваемого сооружения и мощность нагревателя, который сможет создать в нем полноценные температурные условия для проживания.

Общая площадь жилья, нуждающегося в обогреве, м 2

Расчет количества и объема теплообменников

Современные радиаторы изготавливаются из трех видов металла: чугун, алюминий и биметаллический сплав. Первые два варианта имеют равновеликий показатель теплоотдачи, но вместе с тем, прогретые чугунные батареи остывают медленнее теплообменников, изготовленных из алюминия. Биметаллические радиаторы имеют высокую теплоотдачу, и сравнительно медленно остывают. Поэтому в последнее время люди все чаще отдают свое предпочтение именно таким видам обогревательных приборов.

От чего зависит количество радиаторов

Существует перечень нюансов, которые должны учитываться при расчете количества радиаторов отопления в частном доме:

• температурные условия в угловой комнате ниже, чем в остальных других, поскольку у нее две стены контактируют с улицей;
• при высоте потолков более чем 3 метра, для расчета мощности теплоносителя нужно брать не площадь помещения, а его объем;
• теплоизоляция стеновых перекрытий и напольной поверхности позволит сохранить до 35% теплоэнергии;
• чем ниже температура воздуха на улице в холодное время года, тем больше радиаторов должно быть в сооружении и, соответственно, чем ниже она – тем меньше по количеству теплообменников можно размещать в здании;
• современное остекление металопластиковыми окнами позволит сократить теплопотери на 15%;
• одноконтурные обвязки выполняются посредством радиаторов, размер которых не превышает 10 секций;
• при перемещении теплоносителя сверху вниз по магистрали, удается увеличить его производительность на 20%.

Формула и пример расчета

Согласно данным СНиП, для обогрева 1 квадрата необходимо затратить 100 Вт тепла, соответственно, чтобы отопить помещение площадью 20 кв.м нужно затратить 2000 Вт. Для расчета радиаторов отопления по площади понадобится только калькулятор. Итак, один биметаллический теплообменник с 8-ю секциями выдает примерно 120 Вт. По конечному счету у нас получается: 2000 / 120 = 17 секций.

Расчёт радиаторов отопления частного дома выглядит несколько иначе. Поскольку в этом случае мы самостоятельно регулируем температуру теплоносителя, принято считать, что одна батарея способна выдавать до 150 Вт. Пересчитаем нашу задачу: 2000 / 150 = 13,3.

Округляем в большую сторону и получаем 14 секций. Такое количество теплообменников нам понадобится, чтобы выполнить обвязку теплового контура в помещении площадью 20 кв.м.

Что же касается непосредственно размещения радиаторов, то их рекомендуется располагать непосредственно по разным стенам помещения.

Специалисты рекомендуют размещать большую часть батарей под подоконником, что позволит исключить проникновение холодного воздух через окна.

Трубопроводная отопительная система

Монтаж теплового контура осуществляется с применением труб, сделанных из таких материалов:

Каждый из этих вариантов обладает своими преимуществами и недостатками. Наиболее предпочтительный вариант для обвязки отопительной системы является трубопровод, выполненный из металлопластика. Его стоимость сравнительно невысокая, а срок эксплуатации (при условии правильного монтажа) колеблется в рамках от 45 до 60 лет.

Монтаж отопительных приборов

Установка подобного оборудования выполняется согласно требованиям СНиП. Хотелось бы выделить наиболее важные моменты, которые необходимо в обязательном порядке учитывать при монтаже нагревательной техники:

1. Величина зазора между нижней частью прибора и напольной поверхность должна составлять как минимум 6 см. Это не только обеспечит возможность уборки под оборудованием, но и предотвратить вероятность проникновения тепловой энергии в напольную поверхность.
2. Величина зазора между верхней точкой нагревателя и подоконником не должна быть меньше 5 см. Благодаря этому вы сможете беспрепятственно демонтировать теплообменник, не задевая подоконник.
3. При использовании радиаторов с ребрами, крайне важно следить за тем, чтобы они располагались исключительно в вертикальном положении.
4. Центральная точка обогревательного прибора должна совпадать с центром оконной рамы. В этомслучае батарея будет выступать в качестве тепловой завесы, препятствуя проникновению холодных воздушных масс через стеклопакеты в помещение.

Обвязка будет эффективнее работать, если установить все радиаторы на одинаковом уровне.

Придерживаясь вышеуказанных рекомендаций, вы сможете реализовать в своем доме качественный обогрев.

ВИДЕО: Котлы отопления — какой котел выбрать