Как сделать расчет отопления частного дома – как рассчитать трубы, радиаторы, мощность котла

Когда говорят об уюте в доме, в первую очередь, обращают внимание на комфортную для проживания среду: оптимальную температуру воздуха, отсутствие сквозняков. Это так же важно, как порядок и спокойная психологическая атмосфера. Поэтому организация системы отопления и расчет обогрева дома волнуют владельцев жилья не меньше, а зачастую — больше, чем обустройство интерьера.

Для чего нужен расчёт

От вопроса, как правильно рассчитать систему отопления, зависит, насколько эффективно будет выполнять свою задачу её составляющие. Если взять котёл меньшей мощности, чем необходимо, он будет постоянно работать «на пределе», а в зимнюю стужу и вовсе не справится со своей функцией.

Установка котла и монтаж обогревательной магистрали обходится не дёшево. Любая переделка забирает немалые средства в семейном бюджете. Кроме того, именно от правильного расчёта зависит экономия энергоресурсов. Не важно, о каком виде топлива идёт речь — газе, электричестве, угле или солярке.

Теплоносителем чаще всего выступает обычная вода. Системы бывают открытого и закрытого типов. Если правильно подобрать оборудование и грамотно сделать расчет отопления частного дома, можно не беспокоиться за долговечность и качество системы обогрева.

Выбор оптимального источника тепла — первый шаг для правильного расчёта

Чтобы знать, как рассчитать систему отопления для частного дома, нужно правильно выбрать источник тепла. Как правило, начинают с анализа доступных в регионе энергоресурсов с учётом климатических условий. Выбор обычно идёт в пользу наиболее дешёвого топлива. Популярными являются системы обогрева, работающие на природном газе, электричестве, угле или дизеле.

Каждый из них имеет свои особенности, достоинства и недостатки:

1. Котлы на природном газе. Считаются наиболее дешёвым вариантом обогрева, но к магистрали природного газа не всегда есть возможность подключиться. Газовые котлы отличают высокий КПД, автоматизация управления процессом работы, безопасность при соблюдении правил подключения к газовым сетям. Нужно понимать, что такое КПД котла, чтобы изначально сделать правильный выбор оборудования. Небольшое по размеру газовое оборудование имеет высокий уровень производительности. Цена на природный газ растёт, но все равно этот вид топлива остаётся наиболее экономичным.
2. Электрокотлы. Компактные, не требуют громоздких дымоходов, со своей функцией справляются не хуже газовых, если не поводит электроподача. Не особо популярно из-за дороговизны электроэнергии. Поэтому расчет электрического отопления частного дома делают обязательно.
3. Котлы на твёрдом топливе. Вновь востребованы в связи с развитием загородного частного строительства. Наряду с обычными котлами продаются агрегаты с возможностью автоматической загрузки топлива.
4. Отопительное оборудование, работающее на солярке или отработанном масле. Часто используется для отопления в загородных коттеджах. Чтобы применять такое топливо, нужно соорудить для него резервуар. Не всех устраивает из-за резкого запаха дизеля, который стоит в котельной.

Совет. Когда нет возможности или не получается по каким-то причинам сделать расчёт отопления дома и монтаж системы, лучше обратиться за помощью к специалистам.

Особенности работы котлов на разных видах топлива

Если нет возможности подключиться к газопроводу, выбирают между тремя вариантами топлива:

• дизель;
• уголь (или другое твёрдое топливо);
• электрический генератор тепла.

В связи с тем, что электрообогрев обходится довольно дорого, в качестве основного источника тепла его используют крайне редко.

Котлы, работающие на дизеле легко перевести на газ в случае необходимости, если поставить другие горелки. Сегодня потребителям предлагается большой выбор газовых горелок различного типа.

Если использовать котлы на угле и пеллетах, есть смысл рассмотреть пиролизный тип, который позволяет сэкономить топливо за счёт камеры вторичного дожига. КПД у пиролизных агрегатов достигает 85 процентов. Недостаток, который пока не решен — нет полной автоматизации работы твердотопливного котла. Даже в тех моделях, где есть автоматизированная система загрузки топлива из бункера, его нужно пополнять по истечении суток.

Есть агрегаты, которые можно использовать для работы на твёрдом топливе и электричестве, как резервном варианте. Все эти нюансы учитывают при расчете отопления загородного дома.

Как рассчитать мощность котла для системы отопления частного дома

Определившись с системой отопления, можно приступать к расчёту мощности котла. Для этого есть несложная методика.

Для того, чтобы рассчитать мощность котла, нужно выяснить два параметра:

• площадь отапливаемого помещения;
• климатическая мощность региона.

При расчёте площади помещения учитывают все комнаты в доме, у которых есть хотя бы одна внешняя стена. Площадь уменьшать нельзя, чтобы в доме было тепло в самые суровые холода.

Климатическая мощность в различных регионах:

• центральный регион — 1,3-1,5 кВт;
• южный — 0,8 -0,95 кВт;
• северный— 1,6-2,2 кВт.

Мощность котла вычисляется по следующей формуле: площадь комнаты умножают на показатель климатической мощности, полученный результат делят на 10.

Так, например, мощность генератора в южном регионе при площади обогрева в 100 кв. м. будет составлять: (100х0,8)/10=8 кВт.

Совет. Лучше выбирать оборудование с запасом мощности, чтобы качество теплоснабжения не упало при критически низких температурах. Нужно предусмотреть и возможное увеличение со временем количества отапливаемой площади (пристройки к дому).

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.

Совет: Количество секций радиаторов лучше ставить с небольшим запасом, чтобы учесть возможные непредвиденные теплопотери.

Если расчёт ведётся для угловых помещений, то полученный результат можно смело умножать на коэффициент 1,2.

Модели радиаторов: на что обратить внимание

Комфортная температура в помещении зависит не только от того, насколько грамотно произведён расчет отопительных приборов системы отопления, но и насколько верно подобран тип батарей по материалу и конструкции.

Наиболее распространены в квартирах и домах следующие типы радиаторов:

• вакуумные;
• стальные;
• алюминиевые;
• анодированные алюминиевые
• биметаллические;
• чугунные;
• медные.

Они имеют различные эксплуатационные характеристики, которые нужно иметь в виду, когда решается задача, как рассчитать монтаж отопления.

1. Вакуумные — последнее изобретение в сфере теплотехники. Позволяют сэкономить количество теплоносителя до 80 процентов. В корпус залита литиево-бромидная жидкость. Экономичные, компактные и универсальные. Отличает высокая теплоотдача, устойчивость к коррозии, возможность монтажа в системах, где применяются любые виды топлива в качестве источника тепла.
2. Стальные радиаторы могут быть различными по форме и конструкции. Принципиально различаются между собой панельные и трубчатые. Панельные радиаторы последнего поколения сильно отличаются от своих предшественников, которыми в советское время пытались заменить тяжёлые чугунные батареи. У потребителей есть возможность выбора устройств с учётом количества панелей и теплообменников, с нижним или боковым подключением. Имеют свои особенности и трубчатые радиаторы. При всех плюсах стальных моделей, у них есть существенные минусы — подвержены коррозии, плохо переносят перепады давления теплоносителя, есть вероятность разрыва сварочных швов. Поэтому в домах или квартирах, где невозможно проконтролировать качество и давление теплоносителя, их ставить рискованно.
3. Алюминиевые радиаторы «солидарны» со стальными в этом плане. Их лучше использовать в частных домах или в квартирах, где установлено автономное отопление, выдержаны требования к теплоносителю, нет риска в отношении гидроударов. Привлекают хорошие эксплуатационные показатели, доступная цена, лёгкость при монтаже и аккуратный внешний вид.
4. Алюминиевые анодные радиаторы являются практически универсальными в плане выбора теплоносителя, так как в процессе производства секции подвергают процессу анодного оксидирования. Внутренние поверхности стенок идеально гладкие. Внешний вид ничем не отличается от алюминиевых, а вот цена гораздо выше. Поэтому желательно делать покупки в торговых точках, которые дорожат своей репутацией и могут предоставить сертификат на товар.
5. Биметаллические радиаторы ещё более надёжные. Конструкция у них следующая: каналы, по которым циркулирует теплоноситель, выполнены из нержавеющей стали, а внешняя оболочка из алюминия. Таким образом сохранены все достоинства алюминиевых радиаторов и полностью исключен их главный недостаток: к качеству теплоносителя такие батареи не имеют особых требований. Кроме того, они высокой прочности и хорошо держат гидроудары.
6. Чугунные по-прежнему в числе лидеров по надёжности и долговечности. Минус — тепловая инерционность, в некоторых случаях, идёт за преимущество. Например, в отопительных системах, которые работают на твёрдом топливе. Чугунные батареи медленно разогреваются, зато долго держат тепло, медленно остывают.
7. Теплопроводность медных радиаторов в 5 раз выше, чем у чугунных. Они устойчивы к агрессивной среде, не боятся температуры в 150 градусов выше нуля, стойко держат перепады давления в 16 атмосфер. Теплоноситель по внутренним поверхностям скользит без задержек. Редко кому не нравится их внешний вид — они великолепно выглядят без покраски. Единственный минус — высокая цена.

Итоги

После того, как будут выбраны подходящий источник топлива, обогревательный прибор и тип радиаторов, нужно произвести необходимый расчет системы отопления. Только в таком случае она будет служить долго и не подведёт при непредвиденных ситуациях.

Расчет системы отопления

Владельцу отопительной сети бывает трудно найти вразумительный ответ, как сделать расчет домашнего отопления. Это происходит одновременно из-за большой сложности самого расчета, как такового, и вследствие предельной простоты получения искомых результатов, о чем обычно специалисты не любят распространяться, считая, что и так все понятно.

По большому счету сам процесс расчета нас интересовать не должен. Нам важно как-то получить правильный ответ на имеющиеся вопросы о мощностях, диаметрах, количествах… Какое оборудование применить? Ошибки здесь быть не должно, иначе произойдет двойная или тройная переплата. Как же правильно рассчитать систему отопления частного дома?

Почему большая сложность

Расчет системы отопления с допустимыми погрешностями под силу разве что лицензированной организации. Ряд параметров в бытовых условиях просто не определимы.

• Сколько энергии теряется из-за обдува ветром? — а когда подрастет дерево рядом?
• Сколько солнце загоняет энергии в окна? — а сколько будет, если окна не помыть полгода?
• Сколько тепла уходит с вентиляцией? — а после образования щели под дверью из-за отсутствия замены уплотнителя?
• Какая реальная влажность пенопласта на чердаке? — а зачем она нужна, после того как его подъедят мыши….

Во всех вопросах показана существующая динамика изменения теплопотерь с течением времени у любого дома. Зачем же тогда точность на сегодня? Но даже на текущий момент, нельзя в бытовых условиях высчитать точно параметры системы отопления исходя из теплопотерь.
Гидравлический расчет тоже сложный.

Как определить теплопотери

Известна некая формула, согласно которой теплопотери напрямую зависят от отапливаемой площади. При высоте потолка до 2,6 метра в самый холодный месяц в «нормальном» доме теряем 1 кВт с 10 м кв. Мощность отопления должна это перекрыть.

Реальные теплопотери частных домов чаще находятся в пределах от 0,5 кВт/10 м кв. до 2,0 кВт/10 м кв. Этот показатель характеризует энергосберегающие качества дома в первую очередь. И меньше зависит от климата, хоть его влияние остается значительным.

Какие удельные теплопотери будут у дома, кВт/10 м кв.?

• 0,5 – энергосберегающий дом
• 0,8 – утепленный
• 1,0 – утепленный «более-менее»
• 1,3 – слабая теплоизоляция
• 1,5 – без утепления
• 2,0 – холодные тонкие материалы, имеются сквозняки.

Общие теплопотери для дома можно узнать умножив приведенное значение на отапливаемую площадь, м. Но это все нас интересует для определения мощности теплогенератора.

Расчет мощности котла

Недопустимо принимать мощность котла исходя из теплопотерь больше чем 100 Вт/м кв. Это значит отапливать (засорять) природу. Теплосберегающий дом (50 вт/м кв.) делается, как правило, по проекту, в котором расчет системы отопопления произведен. Для других домов принимается 1кВт/10 м кв., и не больше.

Если дом не соответствует названию «утепленный», особенно для умеренного и холодного климата, значит он должен быть приведен в такое состояние, после чего уже подбирается отопление по тому же расчету – 100 Вт на метр квадратный.

Расчет мощности котла выполняется по следующей формуле – теплопетери умножить на 1,2,
где 1,2 – резерв мощности, обычно используемый для нагрева бытовой воды.
Для дома 100 м кв. – 12 кВт или чуть больше.

Расчеты показывают, что для не автоматизированного котла резерв может быть и 2,0, тогда топить нужно аккуратно (без закипания), но можно быстрее разогревать дом при наличии и мощного циркуляционного насоса. А если в схеме имеется теплоаккумулятор то и 3,0 – допустимые реалии по теплогенерации. Но не окажутся ли они неподъемными по цене? Об окупаемости оборудования речь уже не идет, только об удобстве пользования…

Послушаем эксперта, он расскажет, как лучше подобрать котел на твердом топливе для дома, и какую мощность принять…

При выборе твердотопливного котла

• Стоит рассматривать только твердотопливные котлы классической конструкции, как надежные, простые и дешевые и лишенные недостатков бочкообразных устройств под названием «длительного горения» …В обычном твердотопливном котле верхняя загрузочная камера всегда даст немного дыма в помещение. Более предпочтительны котлы с фронтальной камерой загрузки, особенно, если они установлены в жилом доме.
• Чугунные котлы требуют защиту от холодной обратки, боятся залпового вброса холодной воды, например, при включении электричества. Качественную схему нужно предусмотреть заранее.
• Защита от холодной обратки также желательна для любого вида котла, чтобы не образовывался агрессивный конденсат на теплообменнике, при его температуре ниже 60 град.
• Твердотопливный котел желательно брать повышенной мощности, например, двухратной мощности от требуемой. Тогда не нужно будет постоянно стоять у маломощного котла и подбрасывать дрова, чтобы он развил нужную мощность. Процесс при не интенсивном горении будет на порядок комфортнее…
• Желательно приобретать котел с подачей вторичного воздуха, для дожига СО при неинтенсивном горении. Повышаем КПД и комфортность топки.

Распределение мощности по дому

Генерируемая котлом мощность должна равномерно разойтись по всему дому, не оставить холодных зон. Равномерный прогрев здания будет обеспечен, если мощность установленных радиаторов в каждой комнате будет компенсировать ее теплопотери.

Суммарная мощность всех радиаторов должна быть немного большей чем у котла. В дальнейшем мы будем исходить из следующих расчетов.

Во внутренних комнатах радиаторы не устанавливаются, возможен лишь теплый пол.

Чем длиннее наружные стены комнаты и чем больше в них площадь остекления, тем больше она теряет тепловой энергии. В комнате с одним окном к обычной формуле расчета теплопотерь по площади применяется поправочный коэффициент (приблизительно) 1,2.
С двумя окнами – 1,4, угловая с двумя окнами – 1,6, угловая с двумя окнами и длинными наружными стенами – 1,7, например.

Вычисление мощности и выбор параметров устанавливаемых радиаторов

Производители радиаторов указывают паспортную тепловую мощность своих изделий. Но мелко-неизвестные при этом завышают данные как хотят (чем мощнее – лучше купят), а крупные указывают значения для температуры теплоносителя 90 град и др., которые редко бывают в реальной отопительной сети.

Поэтому принято считать, что в среднем секция радиаторов (500 мм между патрубками вне зависимости от дизайна, материала) будет реально, без перегрева котла, отдавать тепловую мощность около 150 Вт.

Тогда обычный 10 секционный радиатор из магазина – принимается как 1,5 кВт. Угловая комната с двумя окнами площадью 20 м кв. должна терять энергии 3 кВт (2кВт умножить на коэффициент 1,5). Следовательно, под каждым окном в данной комнате нужно разместить
минимум по 10 секций радиатора – по 1,5 кВт.

Для полноценной системы отопления желательно не учитывать мощность теплого пола – радиаторы должны справиться сами. Но чаще удешевляют радиаторную сеть в 2 – 4 раза, — только лишь для доп. подогрева и создания тепловых завес. Как совмещать радиаторы с теплым полом

В чем особенность гидравлического расчета

Если котел уже подобран исходя из площади, то почему бы не подобрать подобным методом насос и трубы, тем более, что шаг градации их параметров намного больше, чем мощности у котлов. Грубый подбор в магазине ближайшего большего параметра не требует точнейших расчетов, если сеть типична и компактна и применяются стандартизированное оборудование – циркуляционные насосы, радиаторы и трубы для отопления.

Так для дома площадью 100 м кв. предстоит выбрать насос 25/40, и трубы 16 мм (внутренний диаметр) для группы радиаторов до 5 шт. и 12 мм для подключения 1 — 2 шт. радиаторов. Как бы мы не старались усовершенствовать свой гидравлический расчет, ничего другого выбрать не придется…
Для дома площадью 200 м кв. – соответственно насос 25/60 и трубы от котла 20 мм (внутренний д.) и далее по разветвлениям как указано выше….

Для совершенно не типичных большой протяженности сетей (котельная находится на большом расстоянии от дома) действительно лучше рассчитать гидравлическое сопротивление трубопровода, исходя из обеспечения доставки необходимого количества теплоносителем по мощности и подобрать особенный насос и трубы согласно расчета…

Подбор параметров насоса для отопления дома

Конкретнее о выборе насоса для котла в доме на основе тепловых гидравлических расчетов. Для обычных 3-х скоростных циркуляционных насосов, выбираются следующие их типоразмеры:

• для площади до 120 м кв. – 25-40,
• от 120 до 160 – 25-50,
• от 160 до 240 – 25-60,
• до 300 – 25-80.

Но для насосов под электронным управлением Grundfos рекомендует чуть увеличивать типоразмер, так как эти изделия умеют вращаться слишком медленно поэтому не будут излишними на малых площадях. Для линейки Grundfos Alpha рекомендованы производителем следующие параметры выбора насоса.

Вычисление параметров труб

Существуют таблицы по подбору диаметра труб, в зависимости от подключенной тепловой мощности. В таблице приведены количество тепловой энергии в ваттах, (под ним количество теплоносителя кг/мин), при условии:
— на подаче +80 град, на обратке +60 град, воздух +20 град.

Понятно, что через металлопластиковую трубу диаметром 12 мм (наружный 16 мм) при рекомендуемой скорости в 0,5 м/сек пройдет примерно 4,5 кВт. Т.е. мы можем подключить этим диаметром до 3 радиаторов, во всяком случае отводы на один радиатор будем делать только этим диаметром.

Далее трубой 16 мм (20 мм наружный), при той же скорости можем подключить радиаторы до 7,2 кВт – до 5 радиаторов без проблем…

20 мм (25 мм наружный) – почти 13 кВт – магистраль от котла для небольшого дома – или этаж до 150 м кв.

Следующий диаметр 26 мм (32 металлопластик наружный) – более 20 кВт применяется уже редко в главных магистралях. Устанавливают меньший диаметр, так как это участки трубопровода обычно короткие, скорость можно увеличивать, вплоть до возникновения шума в котельной, игнорируя небольшое повышение общего гидравлического сопротивления системы, как не значительное…

Выбор полипропиленовых труб

Полипропиленовые трубы для отопления более толстостенные. И стандартизация по ним идет по наружному диаметру. Минимальный наружный диаметр 20 мм. При этом внутренний у трубы PN25 (армированная стекловолокном, для отопления, макс. +90 град) будет приблизительно 13,2 мм.

В основном применяются диаметры наружные 20 и 25 мм, что грубо приравнивается по передаваемой мощности к металлопластику 16 и 20 мм (наружный) соответственно.

Полипропилен 32 м и 40 мм применяются реже на магистралях больших домов или в особых каких-то проектах (самотечное отопление, например).

• Стандартные наружные диаметры полипропиленовых труб РN25 — 20, 25, 32, 40 мм.
• Соответствующий внутренний диаметр — 13,2, 16,6, 21,2, 26,6 мм

Таким образом на основании теплотехнического и гидравлического расчетов мы выбрали диаметры трубопроводов, в данном случае из полипропилена. Ранее мы рассчитали мощность котла для конкретного дома, мощность каждого радиатора в каждой комнате, и подобрали необходимые характеристики насоса твердотопливного котла для всего этого хозяйства, — т.е. создали полный расчет системы отопления дома.

Источник https://teplospec.com/montazh-remont/kak-sdelat-raschet-otopleniya-chastnogo-doma-kak-rasschitat-truby-radiatory-moshchnost-kotla.html

Источник http://teplodom1.ru/sistemotopl/315-raschet-sistemy-otopleniya.html

Источник

Источник