Андрей Смирнов
Время чтения: ~17 мин.
Просмотров: 0

Расчет системы отопления частного дома: правила и примеры расчёта

Однотрубная горизонтальная

Самый простой вариант однотрубной горизонтальной системы отопления с нижним подключением.

При создании системы отопления частного дома своими руками схема с однотрубной разводкой может оказаться самой выгодной и дешевой. Она одинаково хорошо подходит как для одноэтажных домов, так и для двухэтажных. В случае с одноэтажным домом она выглядит очень просто – радиаторы соединяются последовательно – с целью обеспечения последовательного протекания теплоносителя. После последнего радиатора теплоноситель отправляется по цельной обратной трубе в котел.

Достоинства и недостатки схемы

Для начала мы рассмотрим основные достоинства схемы:

  • простота реализации;
  • отличный вариант для небольших домов;
  • экономия материалов.

Однотрубная горизонтальная схема отопления — отличный вариант для небольших помещений с минимальным количеством комнат.

Схема действительно очень простая и понятная, поэтому с ее реализацией сможет справиться даже новичок. Она предусматривает последовательное соединение всех устанавливаемых радиаторов. Это идеальная схема разводки отопления для частного дома небольших размеров. Например, если это однокомнатный или двухкомнатный дом, то «городить» более сложную двухтрубную систему не имеет особого смысла.

Глядя на фото такой схемы, мы можем отметить, что обратная труба здесь цельная, она не проходит через радиаторы. Поэтому такая схема более экономичная в плане расхода материалов. Если у вас нет лишних денег, такая разводка станет для вас наиболее оптимальной – она сэкономит деньги и позволит обеспечить дом теплом.

Что касается недостатков, то их мало. Главным недостатком является то, что последняя батарея в доме будет холоднее, чем самая первая. Это связано с последовательным проходом теплоносителя через батареи, где он отдает накопленное тепло в атмосферу. Еще одним недостатком однотрубной горизонтальной схемы является то, что при выходе из строя одной батареи придется отключать сразу всю систему.

Несмотря на определенные недостатки, такая схема обогрева продолжает использоваться во многих частных домах небольшой площади.

Особенности монтажа однотрубной горизонтальной системы

Создавая водяное отопление частного дома своими руками, схема с однотрубной горизонтальной разводкой окажется самой простой для реализации. В процессе монтажа необходимо смонтировать батареи отопления, после чего соединить их отрезками трубы. После подключения самого последнего радиатора необходимо развернуть систему в обратном направлении – желательно, чтобы отводящая труба проходила по противоположной стене.

Однотрубная горизонтальная схема отопления может использоваться и в двухэтажных домах, каждый этаж здесь подключается параллельно.

Чем больше ваше домовладение, тем больше в нем окон и тем больше в нем радиаторов. Соответственно, растут и тепловые потери, в результате чего в последних комнатах становится ощутимо прохладнее. Компенсировать падение температуры можно путем увеличения количества секций на последних радиаторах. Но лучше всего смонтировать систему с байпасами или с принудительной циркуляцией теплоносителя – об этом мы расскажем чуть позже.

Аналогичная схема отопления может быть использована для обогрева двухэтажных домов. Для этого создаются две цепочки радиаторов (на первом и втором этажах), которые подключаются параллельно друг другу. Обратная труба в этой схеме подключения батарей одна, она начинается от последнего радиатора на первом этаже. Туда же подключается обратная труба, спускающаяся со второго этажа.

Зависимость мощности радиаторов от подключения и места расположения

Кроме всех описанных выше параметров теплоотдача радиатора изменяется в зависимости от типа подключения. Оптимальным считается диагональное подключение с подачей сверху, в таком случае потерь тепловой мощности нет. Самые большие потери наблюдаются при боковом подключении — 22%. Все остальные — средние по эффективности. Приблизительно величины потерь в процентах указаны на рисунке.

Потери тепла на радиаторах в зависимости от подключения

Уменьшается фактическая мощность радиатора и при наличии заграждающих элементов. Например, если сверху нависает подоконник, теплоотдача падает на 7-8%, если он не полностью перекрывает радиатор, то потери 3-5%. При установке сетчатого экрана, который не доходит до пола, потери примерно такие же, как и в случае с нависающим подоконником: 7-8%. А вот если экран закрывает полностью весь отопительный прибор, его теплоотдача уменьшается на 20-25%.

Количество тепла зависит и от установки

Количество тепла зависит и от места установки

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.

Исходные данные для вычислений

Расчет тепловой мощности батарей выполняется для каждого помещения отдельно, в зависимости от числа внешних стен, окон и наличия входной двери с улицы. Чтобы правильно рассчитать показатели теплоотдачи радиаторов отопления, ответьте на 3 вопроса:

  1. Сколько тепла необходимо на обогрев жилой комнаты.
  2. Какую температуру воздуха планируется поддерживать в конкретном помещении.
  3. Средняя температура воды в отопительной системе квартиры либо частного дома.

Ответ на первый вопрос — как рассчитать потребное количество тепловой энергии различными способами, дается в отдельном руководстве – расчет нагрузки на отопительную систему. Приведем 2 упрощенных методики вычислений: по площади и объему комнаты.

Распространенный способ — измерить обогреваемую площадь и выделить на квадратный метр 100 Вт теплоты, иначе — 1 кВт на 10 м². Мы предлагаем уточнить методику – учесть количество световых проемов и наружных стен:

  • для комнат с 1 окном или входной дверью и одной внешней стенкой оставить 100 Вт тепла на метр квадратный;
  • угловое помещение (2 наружных ограждения) с 1 оконным проемом – считать 120 Вт/м²;
  • то же, 2 световых проема – 130 Вт/м².


Распределение тепловых потерь по площади одноэтажного дома

При высоте  перекрытия более 3 метров (например, коридор с лестницей в двухэтажном доме) расход тепла правильнее считать по кубатуре:

  • комната с 1 окном (внешней дверью) и единственной наружной стеной – 35 Вт/м³;
  • помещение окружено другими комнатами, не имеет окон, либо находится на солнечной стороне – 35 Вт/м³;
  • угловая комната с 1 оконным проемом – 40 Вт/м³;
  • то же, с двумя окнами – 45 Вт/м³.

На второй вопрос ответить проще: комфортная для проживания температура лежит в диапазоне 20…23 °C. Нагревать воздух сильнее неэкономично, слабее – холодно. Среднее значение для расчетов – плюс 22 градуса.

Оптимальный режим работы котла подразумевает нагрев теплоносителя до 60—70 °C. Исключение – теплые либо слишком холодные сутки, когда температуру воды приходится снижать или, наоборот, увеличивать. Количество таких дней невелико, поэтому средняя расчетная температура системы принимается равной +65 °C.


В комнатах с высокими потолками считаем расход теплоты по объему

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.

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.

Как посчитать секции радиатора по объему помещения

При таком расчете учитывается не только площадь, но и высота потолков, ведь нагревать нужно весь воздух в помещении. Так что такой подход оправдан. И в этом случае методика аналогична. Определяем объем помещения, а затем по нормам узнаем, сколько нужно тепла на его обогрев:

  • в панельном доме на обогрев кубометра воздуха требуется 41Вт;
  • в кирпичном доме на м3 — 34Вт.

Рассчитаем все для того же помещения площадью 16м2 и сравним результаты. Пусть высота потолков 2,7м. Объем: 16*2,7=43,2м3.

Дальше посчитаем для вариантов в панельном и кирпичном доме:

  • В панельном доме. Требуемое на отопление тепло 43,2м3*41В=1771,2Вт. Если брать все те же секции мощностью 170Вт, получаем: 1771Вт/170Вт=10,418шт (11шт).
  • В кирпичном доме. Тепла нужно 43,2м3*34Вт=1468,8Вт. Считаем радиаторы: 1468,8Вт/170Вт=8,64шт (9шт).

Как видно, разница получается довольно большая: 11шт и 9шт. Причем при расчете по площади получили среднее значение (если округлять в ту же сторону) — 10шт.

Зависимость степени термоизоляции конструкций от толщины утеплителя

Каждый конструкционный элемент здания должен иметь определенные показатели сопротивления теплоотдаче. Причем эти значения были разработаны специалистами и указаны в СНиП с учетом погодных условий в каждом конкретном регионе страны.

Как правило, стеновые панели и перекрытия состоят из нескольких слоев, однако, они могут быть и однослойными – тогда рассчитать степень утепления будет значительно быстрее и легче. Для многослойных конструкций учитывают характеристики каждого из материалов, получая в результате итоговое значение.

Формула расчета сопротивления теплопередаче для каждого из материалов такова:

Rx=hx:λx, где

hx – толщина материала в метрах;

λx – установленный для материала коэффициент теплопроводности. Данный показатель можно найти в справочной литературе, он постоянный.

При известном строении стены можно вычислить данные для каждого из материалов, входящих в пирог. Полученные значения суммируют и сравнивают их с нормативными показателями из СНиПа, получив разницу в значениях, если таковая есть.

Умножаем найденную разницу на коэффициент теплопроводности для материала, которым решено утеплять стеновые или потолочные конструкции. Таким способом определяем, какой толщины слой утеплителя нужно будет уложить, чтобы достигнуть нормативных значений.

Обратите внимание, что при вычислениях сопротивляемости теплопередачи не учитывают слои отделочных материалов на вентилируемых участках фасада и крыши, в частности, сайдинг или любой тип кровли. Дело в том, что они практически не влияют на степень утепления конструкций дома.. В калькуляторе есть возможность выбрать различные типы утеплительных материалов, чтобы сравнить толщину слоя для каждого из них.

В калькуляторе есть возможность выбрать различные типы утеплительных материалов, чтобы сравнить толщину слоя для каждого из них.

Таким образом, в результате всех расчетов можно выяснить, насколько качественно были утеплены стены или перекрытия. В калькуляторе сначала вносим требуемые значения, а затем желаемый тип утеплителя.

Оцениваем результаты по такой шкале:

Значение толщины утеплителя, близкое к нулю (менее 1 см толщины) или даже отрицательное свидетельствует о том, что стеновые конструкции уже достаточно качественно утеплены.
Если получится показатель толщины утеплителя в 75-80 мм, то степень теплопередачи у таких стен находится в пределах среднего.
В тех домах, где расчетное значение толщины утеплителя будет более 100 мм, утепление считается очень плохим. При этом процент теплопотерь будет очень большим, а значит, радиаторы отопления будут работать на полную мощность, но саму систему отопления назвать эффективной будет невозможно. Фактически, она будет обогревать улицу, а потребитель потратит большое количество денег на оплату счетов впустую

Так что в данном случае в первую очередь нужно обратить внимание на качество утепления стен.

Стоит отметить, что предложенная формула расчетов тепловой мощности отопительной системы является далеко не единственной, ведь существуют более сложные, профессиональные техники. Однако считаем, что она вполне подходит простым потребителям, которые не желают вдаваться в излишние подробности. Тем более что описанная методика позволит получить результаты с допустимым уровнем погрешности.

Очень точный расчет

Выше мы привели в пример очень простой расчет количества батарей отопления на площадь. Он не учитывает многие факторы, такие как качество теплоизоляции стен, вид остекления, минимальная наружная температура и многие другие. Пользуясь упрощенными вычислениями, мы можем наделать ошибок, в результате чего некоторые комнаты получатся холодными, а некоторые – слишком жаркими. Температура поддается коррекции с помощью запорных кранов, но лучше всего предусмотреть все заранее – хотя бы ради экономии материалов.

Если во время строительства своего дома вы уделили достойное внимание его утеплению, то в дальнейшем вы хорошо сэкономите на отоплении. Как производится точный расчет количества радиаторов отопления в частном доме? Будем учитывать понижающие и повышающие коэффициенты

Для начала затронем остекление. Если в доме установлены одинарные окна, используем коэффициент 1,27. Для двойных стеклопакетов коэффициент не применяется (на самом деле он составляет 1,0). Если в доме стоят тройные стеклопакеты, применяем понижающий коэффициент 0,85

Как производится точный расчет количества радиаторов отопления в частном доме? Будем учитывать понижающие и повышающие коэффициенты. Для начала затронем остекление. Если в доме установлены одинарные окна, используем коэффициент 1,27. Для двойных стеклопакетов коэффициент не применяется (на самом деле он составляет 1,0). Если в доме стоят тройные стеклопакеты, применяем понижающий коэффициент 0,85.

Стены в доме выложены в два кирпича или в их конструкции предусмотрен утеплитель? Тогда применяем коэффициент 1,0. Если обеспечить дополнительную теплоизоляцию, можно смело использовать понижающий коэффициент 0,85 – расходы на обогрев уменьшатся. Если теплоизоляции нет, применяем повышающий коэффициент 1,27.

Обратите внимание, что обогрев домовладения с одинарными окнами и плохой теплоизоляцией приводит к большим тепловым (и денежным) потерям.

Выполняя расчет количества батарей отопления на площадь, необходимо учитывать соотношение площади полов и окон. В идеале это соотношение составляет 30% – в этом случае применяем коэффициент 1,0. Если вы любите большие окна, а соотношение составит 40%, следует применить коэффициент 1,1, а при соотношении 50% нужно умножить мощность на коэффициент 1,2. Если соотношение составит 10% или 20%, применяем понижающие коэффициенты 0,8 или 0,9.

Высота потолков – не менее важный параметр. Применяем здесь следующие коэффициенты:

Таблица расчета количества секций в зависимости от площади помещения и высоты потолков.

  • до 2,7 м – 1,0;
  • от 2,7 до 3,5 м – 1,1;
  • от 3,5 до 4,5 м – 1,2.

За потолком находится чердак или еще одна жилая комната? И здесь мы применяем дополнительные коэффициенты. Если наверху отапливаемый чердак (или с утеплением), умножаем мощность на 0,9, а если жилое помещение – на 0,8. За потолком обычный неотапливаемый чердак? Применяем коэффициент 1,0 (или просто не берем его в расчет).

После потолков примемся за стены – вот коэффициенты:

  • одна наружная стена — 1,1;
  • две наружные стены (угловая комната) – 1,2;
  • три наружные стены (последняя комната в вытянутом доме, хате) – 1,3;
  • четыре наружные стены (однокомнатный домик, хозпостройка) – 1,4.

Также в расчет берется средняя температура воздуха в самый холодный зимний период (тот самый региональный коэффициент):

  • холода до –35 °C – 1,5 (очень большой запас, позволяющий не замерзнуть);
  • морозы до –25 °C – 1,3 (подходит для Сибири);
  • температура до –20 °C – 1,1 (средняя полоса России);
  • температура до –15 °C – 0,9;
  • температура до –10 °C – 0,7.

Последние два коэффициента используются в жарких южных регионах. Но даже тут принято оставлять солидный запас на случай холодов или специально для теплолюбивых людей.

Получив итоговую тепловую мощность, необходимую для обогрева выбранного помещения, следует разделить ее на теплоотдачу одной секции. В результате мы получим требуемое количество секций и сможем отправиться в магазин

Обратите внимание, что данные расчеты предусматривают базовую мощность обогрева в размере 100 Вт на 1 кв. м

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации