+

Отопление частного дома – необходимый элемент комфортабельного жилья. И к обустройству отопительного комплекса следует подходить внимательно, т.к. ошибки обойдутся недешево. Рассмотрим, как выполняется расчет системы отопления частного дома для эффективного восполнения потерь тепла в зимние месяцы.

Теплопотери частного дома

Здание теряет тепло из-за разности температур воздуха внутри и вне дома. Теплопотери тем выше, чем более значительна площадь ограждающих конструкций здания (окон, кровли, стен, фундамента).

Также потери тепловой энергии связаны с материалами ограждающих конструкций и их размерами. К примеру, теплопотери тонких стен больше, чем толстых.

Эффективный расчет отопления для частного дома обязательно учитывает материалы, использованные при постройке ограждающих конструкций. Например, при равной толщине стены из дерева и кирпича проводят тепло с разной интенсивностью – теплопотери через деревянные конструкции идут медленнее. Одни материалы пропускают тепло лучше (металл, кирпич, бетон), другие хуже (дерево, минвата, пенополистирол).

Атмосфера внутри жилой постройки косвенно связана с внешней воздушной средой. Стены, проемы окон и дверей, крыша и фундамент зимой передают тепло из дома наружу, поставляя взамен холод. На них приходится 70-90% от общих теплопотерь коттеджа.

Постоянная утечка тепловой энергии за отопительный сезон происходит также через вентиляцию и канализацию. При расчете теплопотерь постройки ИЖС эти данные обычно не учитывают. Но включение в общий тепловой расчет дома потерь тепла через канализационную и вентиляционную системы – решение все же правильное.


Выполнить расчёт автономного контура отопления загородного дома без оценки теплопотерь его ограждающих конструкций невозможно. Точнее, не получится определить мощность отопительного котла, достаточную для обогрева коттеджа в самые лютые заморозки.

Анализ реального расхода тепловой энергии через стены позволит сравнить затраты на котловое оборудование и топливо с расходами на теплоизоляцию ограждающих конструкций. Ведь чем более энергоэффективен дом, т.е. чем меньше тепловой энергии он теряет в зимние месяцы, тем меньше расходы на приобретение топлива.

Расчет потерь тепла через стены

На примере условного двухэтажного коттеджа рассчитаем теплопотери через его стеновые конструкции. Исходные данные: квадратная «коробка» с фасадными стенами шириной 12 м и высотой 7 м; в стенах 16 проемов, площадь каждого 2,5 м 2 ; материал фасадных стен – полнотелый кирпич керамический; толщина стены – 2 кирпича.

Сопротивление теплопередачи. Чтобы выяснить этот показатель для фасадной стены, нужно разделить толщину стенового материала на его коэффициент теплопроводности. Для ряда конструкционных материалов данные по коэффициенту теплопроводности представлены на изображениях выше и ниже.

Наша условная стена выстроена из керамического полнотелого кирпича, коэффициент теплопроводности которого – 0,56 Вт/м· о С. Ее толщина с учетом кладки на ЦПР – 0,51 м. Разделив толщину стены на коэффициент теплопроводности кирпича, получаем сопротивление теплопередаче стены:

0,51 : 0,56 = 0,91 Вт/м 2×о С

Результат деления округляем до двух знаков после запятой, в более точных данных по сопротивлению теплопередачи потребности нет.

Площадь внешних стен

Поскольку примером выбрано квадратное здание, площадь его стен определяется умножением ширины на высоту одной стены, затем на число внешних стен:

12 · 7 · 4 = 336 м 2

Итак, нам известна площадь фасадных стен. Но как же проемы окон и дверей, занимающие вместе 40 м2 (2,5·16=40 м 2 ) фасадной стены, нужно ли их учитывать? Действительно, как же корректно рассчитать автономное отопление в деревянном доме без учета сопротивления теплопередачи оконных и дверных конструкций.

Если необходимо обсчитать теплопотери здания крупной площади или теплого дома (энергоэффективного) – да, учет коэффициентов теплопередачи оконных рам и входных дверей при расчете будет правильным.

Однако для малоэтажных построек ИЖС, возводимых из традиционных материалов, дверными и оконными проемами допустимо пренебречь. Т.е. не отнимать их площадь из общей площади фасадных стен.

Общие теплопотери стен

Выясняем потери тепла стены с ее одного квадратного метра при разнице температуры воздуха внутри и снаружи дома в один градус. Для этого делим единицу на сопротивление теплопередачи стены, вычисленное ранее:

1 : 0,91 = 1,09 Вт/м 2 · о С

Зная теплопотери с квадратного метра периметра внешних стен, можно определить потери тепла при определенных уличных температурах. К примеру, если в помещениях коттеджа температура +20 о С, а на улице -17 о С, разница температур составит 20+17=37 о С. В такой ситуации общие теплопотери стен нашего условного дома будут:

0,91 (сопротивление теплопередачи квадратного метра стены) · 336 (площадь фасадных стен) · 37 (разница температур комнатной и уличной атмосферы) = 11313 Вт

Пересчитаем полученную величину теплопотерь в киловатт-часы, они удобнее для восприятия и последующих расчетов мощности отопительной системы.

Теплопотери стен в киловатт-часах

Вначале выясним, столько тепловой энергии уйдет через стены за один час при разнице температур в 37 о С. Напоминаем, что расчет ведется для дома с конструкционными характеристиками, условно выбранными для демонстрационно-показательных вычислений:

11313 (величина теплопотерь, полученная ранее) · 1 (час) : 1000 (количество ватт в киловатте) = 11,313 кВт·ч.

Для вычисления потерь тепла за сутки полученное значение теплопотерь за час умножаем на 24 часа:

11,313 · 24 = 271,512 кВт·ч

Для наглядности выясним потери тепловой энергии за полный отопительный сезон:

7 (число месяцев в отопительном сезоне) · 30 (количество дней в месяце) · 271,512 (суточные теплопотери стен) = 57017,52 кВт·ч

Итак, расчетные теплопотери дома с выбранными выше характеристиками ограждающих конструкций составят 57017,52 кВт·ч за семь месяцев отопительного сезона.

Теплопотери при вентиляции частного дома

Расчет вентиляционных потерь тепла в отопительный сезон в качестве примера проведем для условного коттеджа квадратной формы, со стеной 12-ти метровой ширины и 7-ми метровой высоты. Без учета мебели и внутренних стен внутренний объем атмосферы в этом здании составит:

12 · 12 · 7 = 1008 м 3

При температуре воздуха +20 о С (норма в сезон отопления) его плотность равна 1,2047 кг/м 3 , а удельная теплоемкость 1,005 кДж/(кг· о С). Вычислим массу атмосферы в доме:

1008 (объем домашней атмосферы) · 1,2047 (плотность воздуха при t +20 о С) = 1214,34 кг

Предположим пятикратную смену воздушного объема в помещениях дома. Отметим, что точная потребность в приточном объеме свежего воздуха зависит от числа жильцов коттеджа. При средней разнице температур между домом и улицей в отопительный сезон, равной 27 о С (20 о С домашняя, -7 о С внешняя атмосфера) за сутки на обогрев приточного холодного воздуха понадобиться тепловой энергии:

5 (число смен воздуха в помещениях) · 27 (разница температур комнатной и уличной атмосферы) · 1214,34 (плотность воздуха при t +20 о С) · 1,005 (удельная теплоемкость воздуха) = 164755,58 кДж

Переведем килоджоули в киловатт-часы:

164755,58 : 3600 (количество килоджоулей в одном киловатт-часе) = 45,76 кВт·ч

Выяснив затраты тепловой энергии на обогрев воздуха в доме при пятикратной его замене через приточную вентиляцию, можно рассчитать «воздушные» теплопотери за семимесячный отопительный сезон:

7 (число «отапливаемых» месяцев) · 30 (среднее число дней в месяце) · 45,76 (суточные затраты тепловой энергии на нагрев приточного воздуха) = 9609,6 кВт·ч

Вентиляционные (инфильтрационные) энергозатраты неизбежны, поскольку обновление воздуха в помещениях коттеджа жизненно необходимо. Потребности нагрева сменяемой воздушной атмосферы в доме требуется вычислять, суммировать с теплопотерями через ограждающие конструкции и учитывать при выборе отопительного котла. Есть еще один вид тепловых энергозатрат, последний – канализационные теплопотери.

Потери тепловой энергии для ГВС

Если в теплые месяцы из крана в коттедж поступает холодная вода, то в отопительный сезон она – ледяная, с температурой не выше +5 о С. Купание, мытье посуды и стирка невозможны без нагрева воды. Набираемая в бачок унитаза вода контактирует через стенки с домашней атмосферой, забирая немного тепла. Что происходит с водой, нагретой путем сжигания не бесплатного топлива и потраченной на бытовые нужды? Ее сливают в канализацию.

Рассмотрим на примере. Семья из трех человек, предположим, расходует 17 м 3 воды ежемесячно. 1000 кг/м 3 – плотность воды, а 4,183 кДж/кг· о С – ее удельная теплоемкость. Средняя температура нагрева воды, предназначенной для бытовых нужд, пусть будет +40 о С. Соответственно, разница средней температуры между поступающей в дом холодной водой (+5 о С) и нагретой в бойлере (+30 о С) получается 25 о С.

Для расчета канализационных теплопотерь считаем:

17 (месячный объем расхода воды) · 1000 (плотность воды) · 25 (разница температур холодной и нагретой воды) · 4,183 (удельная теплоемкость воды) = 1777775 кДж

Для пересчета килоджоулей в более понятные киловатт-часы:

1777775 : 3600 = 493,82 кВт·ч

Таким образом, за семимесячный период отопительного сезона в канализацию уходит тепловая энергия в объеме:

493,82 · 7 = 3456,74 кВт·ч

Расход тепловой энергии на нагрев воды для гигиенических нужд невелик, в сравнении с теплопотерями через стены и вентиляцию. Но это ведь тоже энергозатраты, нагружающие отопительный котел или бойлер и вызывающие расход топлива.

Расчет мощности отопительного котла

Котел в составе системы отопления предназначен для компенсации теплопотерь здания. А также, в случае двухконтурной системы или при оснащении котла бойлером косвенного нагрева, для согревания воды на гигиенические нужды.

Вычислив суточные потери тепла и расход теплой воды «на канализацию», можно точно определить необходимую мощность котла для коттеджа определенной площади и характеристик ограждающих конструкций.

Для определения мощности котла отопления необходимо рассчитать затраты тепловой энергии дома через фасадные стены и на нагрев сменяемой воздушной атмосферы внутренних помещений. Требуются данные по теплопотерям в киловатт-часах за сутки – в случае условного дома, обсчитанного в качестве примера, это:

271,512 (суточные потери тепла внешними стенами) + 45,76 (суточные теплопотери на нагрев приточного воздуха) = 317,272 кВт·ч

Соответственно, необходимая отопительная мощность котла будет:

317,272 : 24 (часа) = 13,22 кВт

Однако такой котел окажется под постоянно высокой нагрузкой, снижающей его срок службы. И в особенно морозные дни расчетной мощности котла будет недостаточно, поскольку при высоком перепаде температур между комнатной и уличной атмосферами резко возрастут теплопотери здания.

Поэтому котел, выбранный по усредненному расчету затрат тепловой энергии, с сильными морозами может не справиться. Рациональным будет увеличить требуемую мощность котлового оборудования на 20%:

13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 кВт

Для вычисления требуемой мощности второго контура котла, греющего воду для мытья посуды, купания и т.п., нужно разделить месячное потребление тепла «канализационных» теплопотерь на число дней в месяце и на 24 часа:

493,82 : 30 : 24 = 0,68 кВт

По итогам расчетов оптимальная мощность котла для коттеджа-примера равна 15,86 кВт для отопительного контура и 0,68 кВт для нагревательного контура.

Выбор радиаторов отопления

Традиционно мощность отопительного радиатора рекомендовано выбирать по площади отапливаемой комнаты, причем с 15-20% завышением мощностных потребностей на всякий случай. На примере рассмотрим, насколько корректна методика выбора радиатора «10 м2 площади – 1,2 кВт».

Исходные данные: угловая комната на первом уровне двухэтажного дома ИЖС; внешняя стена из двухрядной кладки керамического кирпича; ширина комнаты 3 м, длина 4 м, высота потолка 3 м. По упрощенной схеме выбора предлагается рассчитать площадь помещения, считаем:

3 (ширина) · 4 (длина) = 12 м 2

Т.е. необходимая мощность радиатора отопления с 20% надбавкой получается 14,4 кВт. А теперь посчитаем мощностные параметры отопительного радиатора на основании теплопотерь комнаты.

Фактически площадь комнаты влияет на потери тепловой энергии меньше, чем площадь ее стен, выходящих одной стороной наружу здания (фасадных). Поэтому считать будем именно площадь «уличных» стен, имеющихся в комнате:

3 (ширина) · 3 (высота) + 4 (длина) · 3 (высота) = 21 м 2

Зная площадь стен, передающих тепло «на улицу», рассчитаем теплопотери при разнице комнатной и уличной температуры в 30 о (в доме +18 о С, снаружи -12 о С), причем сразу в киловатт-часах:

0,91 (сопротивление теплопередачи м2 комнатных стен, выходящих «на улицу») · 21 (площадь «уличных» стен) · 30 (разница температур внутри и снаружи дома) : 1000 (число ватт в киловатте) = 0,57 кВт

Выходит, что для компенсации потерь тепла через фасадные стены данной конструкции, при 30 о разнице температур в доме и на улице достаточно отопления мощностью 0,57 кВт·ч. Увеличим необходимую мощность на 20, даже на 30% — получаем 0,74 кВт·ч.

Таким образом, реальные мощностные потребности отопления могут быть значительно ниже, чем торговая схема «1,2 кВт на квадратный метр площади помещения». Причем корректное вычисление необходимых мощностей отопительных радиаторов позволит сократить объем теплоносителя в системе отопления, что уменьшит нагрузку на котел и расходы на топливо.

Видео-расчеты отопительной системы

Сохранение тепла в помещениях дома – основная задача отопительной системы в зимние месяцы. Однако тепла постоянно не хватает. Куда уходит тепло из дома – ответы предоставляет наглядный видеоролик:

В видеоролике рассмотрен порядок расчета теплопотерь дома через ограждающие конструкции. Зная потери тепла, получится точно рассчитать мощности отопительной системы:

Выбор мощности отопительного котла зависит от состояния дома и от качества утепления его ограждающих конструкций. Принцип «киловатт на 10 квадратов площади» работает в коттедже среднего состояния фасадов, кровли и фундамента. Подробное видео о принципах подбора мощностных характеристик котла отопления смотрите ниже:

Выработка тепла ежегодно дорожает – растут цены на топливо. Относиться безразлично к энергозатратам коттеджа нельзя, это совершенно невыгодно. С одной стороны каждый новый сезон отопления обходится домовладельцу дороже и дороже. С другой стороны утепление стен, фундамента и кровли загородного стоит хороших денег. Однако чем меньше тепла уйдет из здания, тем дешевле будет его отапливать.

Интернет-энциклопедия по обустройству сетей инженерно-технического обеспечения

Материалы: http://sovet-ingenera.com/otoplenie/project/raschet-sistemy-otopleniya-chastnogo-doma.html

+

  • Как рассчитать отопление дома
    • Факторы, которые влияют на температуру в помещении
    • Как определиться с типом котла отопления и рассчитать его мощность
    • Как рассчитать количество секций радиаторов
    • Основные расчетные зависимости

Как рассчитать отопление дома

При реконструкции или строительстве частного дома всегда будет вставать вопрос о том, какое оборудование лучше всего выбрать для того, чтобы обеспечить отопление помещения. Все потому, что от этого напрямую зависит то, насколько комфортным будет проживание в доме в зимний период времени. Именно поэтому понадобится сделать правильный выбор оборудования для отопления.

Схема работы газового котла.

Такие нагревательные приборы, как масляные радиаторы, теплые электрические полы, камины и печки, рассматриваются и применяются как дополнительное оборудование. Основным вариантом обогрева частного дома является индивидуальное водяное отопление.

Под отопительной системой подразумевается комплекс, который состоит из приборов, насосов, средств автоматики, трубопровода и других устройств, предназначающихся для того, чтобы доставлять тепло от генератора в жилые помещения. Слаженная и эффективная работа данной системы зависит от правильной ее установки, точного расчета необходимого количества секций, схемы разводки, которая выбрана, а также некоторых других факторов.

Факторы, которые влияют на температуру в помещении

Для того чтобы правильно выбрать способ, при помощи которого будет обеспечиваться отопление, а также рассчитать мощность, понадобится выяснить, какую величину тепла теряет объект.

В данном случае одним из самых важных показателей будет интенсивность потери тепла. После проведения расчетов будет получена величина в кВт, которая характеризует теплопотери помещения. К примеру, если в результате выполненных расчетов будет получено значение в 15 кВт, мощность котла отопления должна быть тоже 15 кВт. Количество радиаторов в частном доме будет зависеть от потерь в нем тепла.

Чтобы расчитать отопление частного дома, следует знать, какова площадь поверхности радиаторов, которая будет отдавать тепло. На данный показатель влияет тип прибора, его расположение в имеющемся помещении, по какой схеме выполняется присоединение его к трубам.

На расчет будет оказывать влияние и количество проемов окон в отапливаемой комнате. Чаще всего число радиаторов будет таким же, как и число проемов окон.

Таблица расчета мощности котла отопления.

Чтобы правильно рассчитать отопление частного дома, необходимо знать, насколько теплым является само по себе помещение, а также его составляющие (стены, окна, потолки). Чем ниже теплопроводность данных элементов, тем большей экономия денежных средств будет в процессе установки системы отопления:

  • уменьшится необходимое количество радиаторов, при помощи которых обеспечивается отопление;
  • снизятся затраты денежных средств на топливо;
  • будет необходим менее мощный и более дешевый котел.

Как определиться с типом котла отопления и рассчитать его мощность

Делая выбор между котлами (электрическим, газовым, жидко- или твердотопливным), обращают внимание на простоту его эксплуатации, эффективность теплоотдачи, вид топлива, который преобладает в месте жительства.

К примеру, электрический котел не пользуется большой популярностью в связи с дороговизной электроэнергии и перебоями ее подачи. Жидкотопливные конструкции считаются неэкологичными. Твердотопливные устройства, даже если топлива имеется в избытке, являются не очень удобными в эксплуатации. Понадобится обязательное присутствие человека, чтобы подбрасывать уголь в котел — примерно до 4 раз в сутки. При этом режим теплоотдачи у данного устройства цикличен, на протяжении суток температура будет варьироваться от 3 до 5 °С.

Комфортная температура в помещении и эффективная работа полностью всей системы напрямую зависят от котловой мощности. При небольшой мощности в помещении может быть холодно, а при чрезмерно большой — неэкономно использоваться топливо. В связи с этим понадобится выбрать котел с оптимальной мощностью, которую можно точно рассчитать.

При расчете обязательно следует учитывать:

  1. Площадь помещения, которое отапливается (S).
  2. Удельную мощность котла на 10 куб.м помещения. Она должна быть установлена с корректировкой, которая учитывает климатические условия в регионе проживания (W уд.).

Таблица показателей для разных видов радиаторов.

Существуют установленные значения удельной мощности (W уд.) для некоторых климатических зон. Они составляют:

  • для северных регионов — от 1,5 до 2,0 кВт;
  • для центральных регионов — от 1,2 до 1,5 кВт;
  • для южных регионов — от 0,6 до 0,9 кВт.

Мощность котла (W кот) может быть рассчитана по формуле:

Для удобства расчета в большинстве случаев применяют усредненное значение удельной мощности (W уд.), приравнивая его к единице.

Мощность котла принято выбирать из расчета 10 кВт на 100 кв.м помещения, которое отапливается.

Для наглядности есть смысл рассмотреть пример:

Если площадь помещения (S), которое отапливается, равняется 90 кв.м, а удельная мощность (W уд.) равна 1,2 кВт (для центральных районов), то необходимая мощность котла будет W кот=90×1,2/10=11 кВт.

От площади помещения будет зависеть не только котловая мощность, но и тип водяного отопления дома. Отопительная конструкция с естественным движением воды не сможет эффективно обогреть дом, который имеет площадь больше 100 кв.м (в связи с малой инерционностью). Для помещения с большой площадью будет необходима отопительная система с циркуляционными насосами, которая сможет подталкивать и ускорять подачу по трубам теплоносителя.

Для того чтобы была возможность продлить срок службы, часто они устанавливаются в обратную линию, которая ведет к котлу от радиаторов, чтобы избавить от контакта со слишком горячей водой.

Насосы будут работать в безостановочном режиме. В связи с этим к ним предъявляются некоторые определенные требования — малая энергоемкость, бесшумность, надежность и долговечность. На современных моделях газовых котлов насосы уже устраиваются непосредственно в сам корпус.

Как рассчитать количество секций радиаторов

Передача тепла в помещение от теплоносителей происходит через приборы, которые используются, чтобы обеспечить отопление. Они подразделяются на:

  • радиационные (инфракрасные излучатели);
  • конвективные (ребристые);
  • конвективно-радиационные (приборы всех типов).

Самое большое распространение получили конвективные и секционные радиаторы, которые относятся к конвекционно-радиационным. Чтобы определить, какое количество секций необходимо для конкретного помещения, понадобится произвести расчет радиаторов.

Нужно знать теплоотдачу одной секции, которую понадобится разделить на коэффициент 100. Таким образом можно узнать, сколько квадратных метров площади может обогреть одна секция. Далее будет достаточно просто рассчитать количество секций, которое необходимо. Высоту потолков по умолчанию считают не более 2,7 м.

Схема подключения радиаторов отопления для частного дома.

К примеру, теплоотдача одной секции равна 199 Вт. Если разделить это число на 100 (коэффициент), получится, что одна радиаторная секция может обогреть площадь приблизительно в 2 кв.м (199/100 = 1,99). Следовательно, для комнаты в 20 кв.м будет необходимо 10 секций (20 / 2 = 10), а для комнаты в 24 кв.м — 12 штук.

Если комната угловая или в ней присутствует балкон, количество секций понадобится увеличить на 2-3 штуки (в большинстве случаев). Следует учитывать факторы, которые влияют на снижение радиаторной теплоотдачи. К примеру, батарея, которая помещена глубоко в нишу, дает на 10% меньше тепла. Кроме того, декоративная решетка, которая часто прикрывает радиаторы, забирает еще 20% тепла. Каждый слой краски, который покрывает батарею, тоже будет уменьшать отдачу тепла.

Для частного дома, который имеет большую площадь, понадобится в отопительную систему установить циркуляционные насосы, которые постоянно перемещают по системе горячую воду. Таким образом, КПД отопления увеличится.

Подобные насосы устанавливаются в отопительную систему рядом с отопительными приборами, ближе к котлу. Это даст возможность сохранять насосы в хорошем состоянии.

Основные расчетные зависимости

Теплозащитные качества принято характеризовать величиной сопротивления передачи тепла (R0):

R0 = Rв + Rк + Rн, Rв — сопротивление отдачи тепла внутренней поверхности конструкции (m2°C)/Bm.

Rв = 1/ав, где ав — коэффициент отдачи тепла внутренней поверхности конструкции: ав = 8,7 (m2°C)Bm.

Rк — термическое сопротивление с последовательно расположенными слоями.

Rк = R1 + R2 + … Rn + R возд.прос.

R1 = б/Л, где б — толщина слоя (м), Л — коэффициент теплопроводности: Bm/(m2°C).

Rн — сопротивление тепловой отдачи наружной поверхности конструкции.

Rн = 1/ан, где ан — коэффициент тепловой отдачи наружной поверхности конструкции: ан=23 Вm(m2°C).

Коэффициент теплоотдачи k определяется по следующей формуле: k=1/R0.

Есть смысл произвести и расчет толщины основного слоя теплоизоляции:

  1. Наружная стенка: Бетон y = 2400 кг/м3, Л = 1,92 Вт/м°С, б = 100 мм.
  2. Пенополиуретан: y = 2400 кг/м³, Л = 1,92 Вт/м°С, б = R0 — 1/ав — 1/ан — б1/Л1.

Тепловая мощность отопительной системы (Вт) может определяться по следующей формуле: Q с.о. = Qогр. + Qинф. — Qбыт., где Qогр. — тепловые потери через конструкции (Вт), Qинф. — тепловые потери на нагревание воздуха, который поступает через открытые окна, щели, ворота (Вт), Qбыт. — тепловые поступления от бытовых источников (Вт).

Есть смысл произвести и расчет тепловых потерь помещения. Q0 = F×k×(tв-tн)n, где k — коэффициент тепловой передачи, F — расчетная поверхность, tв — температура воздуха помещения, tн — наружная температура, n — коэффициент отношения наружной поверхности к воздуху.

Материалы: http://1poteply.ru/sistemy/kak-raschitat-otoplenie-chastnogo-doma.html

+

Содержание:

В систему отопления современного частного дома входят: трубопровод и радиаторы, котел и всевозможные приборы для улучшения его работы и т.д. Все они должны транспортировать тепло от котла к помещениям. Для обеспечения правильной работы этой системы необходимо произвести профессионально расчет и монтаж всех отопительных приборов, правильно использовать и вовремя осуществлять обслуживание. О том, как произвести расчет системы отопления в частном доме поговорим ниже.

Как правильно выбрать котел

Одноконтурная система отопления

Котлы бывают двухконтурные и одноконтурные, с различной мощностью, автоматизированные и простой комплектации. На рисунки снизу можно увидеть схему простой системы отопления с одноконтурным котлом. Таких отопительных систем с простым прибором достаточно для небольшой конструкции.

Первое на что следует обратить внимание при выборе котла, это его мощность. Мощность берется за основу любых вычислений.

Как рассчитать мощность котла

Для примера рассчитаем какой котел подойдет для частного дома из дерева площадью 78,5 м 2 .

В конструкцию одноэтажного частного дома входят: 3 комнаты, коридор + прихожая, кухня, туалет и ванна. Высчитываем объем всего дома, для этого необходимы данные по площади каждого помещения и высота потолков. Площадь комнат составляет: 2-х комнат — по 10 м 2 , высота потолка 2,8 м, 3-я комната 20 м 2 , прихожая 8м 2 , коридор 8м 2 , кухня 15,5 м 2 , ванная 4м 2 , туалет 3 м 2 . Путем умножения высоты и площади получаем объем: 1,2 — 28 и 28 м 3 , 3 — 56 м 3 , прихожая и коридор по 22,4 м 3 , кухня 43,4 м 3 , ванная 11,2 м 3 , туалет 8,4 м 3 .

Рассчет мощности котла

Следующим шагом вычисляем общий объем частного дома: 28+28+56+22,4+22,4+43,4+11,2+8,4=220 м 3 . Объем нужно высчитывать всех помещений, не в зависимости установлены там радиаторы или нет, в нашем случае в коридоре и прихожей их нет. Это делается потому, что при отоплении дома такие помещения все равно прогреваются, но пассивно, из-за естественной циркуляции воздуха и его теплообмена. Поэтому если не учесть не отапливаемые жилые помещения расчет будет не верен.

Для выбора мощности котла нужно опираться на количество энергии необходимое на 1 м 3 исходя из данных по регионам:

  • Европейская часть России — 40 Вт/м 3
  • Северная часть России – 45 Вт/м 3
  • Южная часть России – 25 Вт/м 3

Предположим, что для рассматриваемого дома мощность ровна 40 Вт/м 3 . Выходит необходимая мощность ровняется 40х220 = 8800 Вт. К этой цифре прибавляется коэффициент 1,2, равный 20% мощности запаса. Добавочная мощность нужна чтобы не напрягать котел, и он работал спокойно. Переводим полученные ваты в киловатты и получаем 10,6 кВт. Это значит для площади деревянного одноэтажного дома площадью 78,5 м 2 подойдет стандартный котел мощностью 12-14 кВт.

Вычислив мощность котла, нужно определить какую вытяжку ему нужно.

Как подобрать диаметр трубы

Правильно подобрать диаметр трубы под котел частного дома важный этап в проектирование системы отопления. Почему то считают, что больший диаметр дымоходной трубы тем лучше. Но это ошибочное мнение.

Для оптимизации работы котла, особенно для электронных приборов, необходимо подобрать трубу нужного диаметра. Нужные для этого показатели это:

  1. Тип очага отопления. Отопительным центром в частном деревянном даме может быть либо котел, либо печка. Для котлов важно знать Объем камеры сгорания, у печки квадратура Объема зольника. Для самодельных газовых или дизельных котлов тоже необходимо знать эти показатели.
  2. Длина и конструкция предполагаемой трубы. Оптимальная высота конструкции 4-5 м без искривлений и сужений. В противном случае в конструкции образуются ненужные вихревые зоны, которые уменьшают тягу.
  3. Форма будущего дымохода. Конструкции в виде цилиндра самый оптимальный вариант. Поэтому использовать готовую сендвичную конструкцию проще всего. Выложить из кирпича подобную круглую трубу сложно, а у квадратной большие потери. Стоит сендвичная труба, например диаметром 100 мм от 1000 руб./м пог.

Зная все эти факторы и показатели можно произвести расчет сечения трубы для конкретного котла. Расчет будет приблизительным, так как для точного, нужны сложные вычисления и показатели. За основу берется размер камеры сгорания котла, именно от нее зависит объем выходящих газов. Дл расчета используют следующую формулу: F = (К ∙ Q) / (4,19 ∙ √ˉ Н). К — это условный коэффициент равный 0,02-0,03, Q — производительность газового котел, которая указана в техническом паспорте оборудования, Н — высота будущего дымохода.

Получившийся результат нужно округлить и подогнать под строительные нормы, которые можно найти в сети («Технические условия по переводу печей на газ»). Для кирпичной трубы расчет делается с условием сечения трубы 1/2 кирпича на 1/2.

Для правильного распределения тепла по дому необходимо высчитать число радиаторов.

Расчет радиаторов

Расчет радиаторов будет напрямую связан с их мощностью. Радиаторы бывают:

Биметаллические радиаторы имеют стандартную мощность одной секции 100-180 Вт, алюминиевые — 180 — 205 Вт, чугунные — 120-160 Вт. Считать секции нужно только после учета мощности, поэтому приобретая, поинтересуйтесь у продавца, из какого материала сделаны радиаторы.

Опираясь на собственный опыт, могу сказать, что котел редко работает на полную мощность, а значит, температуры подачи в 90 0 С не будет. А в автоматических котлах вообще стоит ограничитель 80 0 С, так что паспортных показателей не получится. А значит средняя реальная DT 70 -вход, 55 — выход. Значит, мощность радиатора будет менее 120 Вт, для алюминиевых 150 Вт. Из этого расчета просто сделать вычисления.

Для примера рассчитаем тот же деревянный одноэтажный дом площадью 78,5 м 2 . Использоваться будут алюминиевые радиаторы высотой 0,6 м. Теперь рассчитаем количество секций на одно помещение:

Комната в 28 м 3 , умножаем этот показатель на 40 Вт (из таблицы потребления по регионам) и на 1,2 =1344 Вт. Эту цифру нужно округлить до целого, 1500. Теперь разделим на мощность одной секции: 1500:150=10 секций. Для данной комнаты можно использовать один радиатор с 6 секциями и второй с 4-я.

Аналогично рассчитываются все комнаты дома.

Следующим этапом нужно выбрать трубы связывающие радиаторы в единую систему.

Как правильно выбрать трубы для радиаторов

Нагретая вода от газового котла транспортируется к радиаторам по системе труб, поэтому от их качества будет зависть, насколько велики будут теплопотери. На рынках представлены три основных вида труб:

Металлические трубы

У металлических труб, которые раньше использовались в системе отопления любого частного дома, есть ряд минусов:

  • большой вес,
  • монтаж требует использования дополнительного оборудования,
  • накапливаю статическое электричество,
  • появление естественной ржавчины, а это может нанести вред котлу.

Но зато цена на такие трубы не велика, от 350 п.м.

Медные трубы

Другое дело медные трубы. Они имеют ряд плюсов:

  1. Выдерживают температуру до 200 0 С
  2. Выдерживают давление до 200 атмосфер.

Но большее число минусов делают эти трубы не востребованными:

  1. Сложность установки (нужен серебряный припой, нужно профессиональное оборудование и знания).
  2. Монтировать медные трубы можно только на специальные крепления.
  3. Высокая цена из-за дороговизны материала, от 1500 п/м.
  4. Высокая стоимость монтажа от 600 п/м.

Пластиковые трубы

Пластиковые трубы считаются одними из самых востребованных, среди домовладельцев. Способствуют этому ряд плюсов:

  1. Коррозия внутри системы не образуется, так как система герметична, а материал не пропускает воздух.
  2. Повышенная прочность, так как основа из алюминия, покрытого пластиком, а этот материал не гниет и не разрушается со временем.
  3. Конструкция имеет алюминиевое армирование, поэтому расширение минимум.
  4. Низкое гидравлическое сопротивление, это хорошее для системы с естественной циркуляцией и под давлением.
  5. Антистатичны.
  6. Не нужно обладать навыком при установке, достаточно ознакомится в интернете техникой монтажа.
  7. Низкая стоимость, от 32 руб./м

Когда трубы выбраны и приобретены можно приступать к монтажу системы отопления, сделать работу можно своими руками или вызвать специалистов.

Тонкости монтажа

Монтаж системы отопления в частном деревянном доме проходит в несколько основных этапов:

  1. Установка радиаторов. Монтаж радиаторов нужно выполнять по схеме. Традиционно радиаторы располагают под оконными проемами, так тепло не будет впускать в помещение холодный воздух. Делают монтаж своими руками при помощи шуруповерта, саморезов и уровня. Главное правило, которое следует соблюдать: все радиаторы системы располагают на одинаковом расстоянии от пола и строго по уровню. В противном случае вода будет с плохой циркуляцией в системе.
  2. Монтаж труб. Перед монтажом нужно просчитать общую длину системы, и креплений и соединяющих (фитингов). Для работы своими руками нужны следующие инструменты: ножницы для пластиковых труб, специальный паяльник, рулетка и карандаш. На качественных трубах есть специальные разметки, показывающие направление и насечки дл облегчения монтажа.

Используя паяльник нужно сразу после расплавления спаивать трубы в соединительных креплениях. Выполнять после этого повороты запрещено, иначе припой получиться негерметичным и разломается, а с циркуляцией под давлением может развалиться. Для предотвращения таких ошибок потренируйтесь на остатке трубы. К стене трубы крепят в специальные полукруглые крепления, которые в свою очередь прикручиваются к деревянной стене саморезами небольшой величины.

  1. Подключение системы к котлу. Эту часть лучше доверить специалистам, так как проверка системы и ее первый запуск могут вызвать ряд сложностей у новичка.

Дополнительные устройства в системе отопления

Циркуляционный насос системы отопления

К дополнительным приспособлениям относятся, например насос. В системе отопления размещенной на площади менее 100 м 2 циркуляция будет происходить естественной системой, но для большей площади необходим насос. Если котел импортного производства и автоматический, то насос уже стоит в системе, а значит дополнительный не нужно.

В продаже легко можно найти насос отечественного или импортного производства, все они подходят для систем с естественной циркуляцией. Стоят насосы для системы отопления от 1200 руб. Но хороший от 3500, он менее энергозатратен и бесшумен, при этом имеет небольшие размеры. Монтаж насоса выполняют на конце естественной системы циркуляции своими руками, конкретно на обратке перед входом в котел. Так его контакт с горячей водой будет минимален, и он прослужит долгое время.

К еще одному виду дополнительного оборудования относится применение расширительного бака. Емкость расширительного бака имеет различный объем воды и выбирается именно из этих параметров. В автоматических котлах расширительный бак уже стоит, о его объем воды недостаточен для системы с циркуляцией жидкости на площади более 100 м 2 . Для чего же необходима установка расширительного бака в системе отопления?

Школьникам 8 класса понятно, что нагретая вода расширяется. Внутри системы отопления у воды все время меняется температура, весной и осенью понижается, зимой повышается, а значит, ее объем все время меняется. Излишки объема воды можно контролировать при помощи специальной емкости, расширительного бака или, как говорят профессионалы, экспансомат. Его необходимо устанавливать как при автоматической, так и с естественной циркуляцией воды в системе.

Использование расширительного бака целесообразно в двух случаях:

  1. Если система отопления имеет замкнутый контур.
  2. Теплоноситель имеет определенный уровень вместимости.

При увеличении объема в замкнутой цепочке труб появится гидравлическое давление, которое может повредить ее. Ученые рассчитали, что при повышении температуры на 10 0 С объем воды увеличивается на 0,3%. Это небольшой показатель для маленького объема воды, но в системе может быть до 1 т. Поэтому установка расширительного бака необходима в любом частном доме. Установить его можно своими руками, а стоит такая конструкция от 1200 руб.

Рассмотрев основные узлы системы отопления и этапы монтажа, сало ясно, что осуществить работы можно своими руками. А невысокая стоимость на комплектующие и правильный расчет, делают современную систему отопления экономичной и функциональной.

Профилированный брус - Строительство домов, бань своими руками. Россия, Москва.

Материалы: http://profibrus.ru/raschet-otopitelnykh-priborov-sistemy-otopleniya-podbiraem-kotel-truby-i-radiatory-i-montazh-sistemy.html