Узнайте больше о дровяных печах для домашнего отопления, их обслуживании и эксплуатации в специальной статье на нашем портале.
Гидравлический расчет однотрубной и двухтрубной системы отопления с формулами, таблицами и примерами
Экономичный комфорт системы отопления в вашем доме обеспечивается расчетом сантехнического оборудования, качеством монтажа и правильной эксплуатацией. Основными компонентами системы отопления являются источник тепла (котел), система теплопроводности (трубы) и теплоотдача (радиаторы). Для эффективного теплоснабжения необходимо поддерживать исходные параметры системы для всех нагрузок, независимо от сезона. Перед проведением гидравлических расчетов:
- Сбор и обработку информации по объекту с целью:
- определения количества требуемого тепла;
- выбора схемы отопления.
- объёмов тепловой энергии;
- нагрузок;
- теплопотерь.
Если водяное отопление рассматривается как наилучший вариант, выполняется гидравлический расчет.
Для того чтобы выполнить гидравлические расчеты с помощью программного обеспечения, вы должны быть знакомы с теорией и законами сопротивления. Если вы не знакомы с приведенными ниже формулами, вы можете выбрать параметры, которые мы предлагаем в каждой из программ.
Расчеты были выполнены в Excel. Окончательный результат вы можете увидеть в конце инструкции.
Что такое гидравлический расчёт
Это третий шаг в процессе создания тепловой сети. Он представляет собой систему расчетов, которая позволяет выбрать параметры тепловой сети:
- диаметр и пропускную способность труб;
- местные потери давления на участках;
- требования гидравлической увязки;
- общесистемные потери давления;
- оптимальный расход воды.
На основе полученных данных выбираются насосы.
Для сезонного жилья, где нет электричества, подходит система отопления с естественной циркуляцией (ссылка в обзоре).
Основной целью гидравлического расчета является обеспечение соответствия расчетных потоков элементов контура фактическим (эксплуатационным) потокам. Количество хладагента, поступающего в радиаторы, должно создавать тепловое равновесие внутри дома с учетом наружных температур и температур, установленных пользователем для каждого помещения в соответствии с его функциональным назначением (подвал +5, спальня +18 и т.д.).
Сложные операции — минимизация затрат:
- капитальных – монтаж труб оптимального диаметра и качества;
- эксплуатационных:
- зависимость энергозатрат от гидравлического сопротивления системы;
- стабильность и надёжность;
- бесшумность.
Для автономной работы применяются 4 метода гидравлического расчета системы отопления:
- по удельным потерям (стандартный расчёт диаметра труб);
- по длинам, приведённым к одному эквиваленту;
- по характеристикам проводимости и сопротивления;
- сопоставление динамических давлений.
Первые два используются, когда градиент температуры в сети постоянен.
Последние два помогают распределить горячую воду по кольцам системы, когда градиент температуры в сети уже не равен градиенту в стояках/ответвлениях.
Теплопотери частного дома
Здание теряет тепло из-за разницы температур внутри и снаружи дома. Чем больше потери тепла, тем больше площадь поверхности ограждающих конструкций здания (окна, крыша, стены, фундамент).
Потери тепла также связаны с материалами ограждающих конструкций здания и его размерами. Например, потери тепла больше при тонких стенах, чем при толстых.
Основная цель расчета отопления — выбрать отопительный прибор, который сможет компенсировать потери тепла в холодное время года.
Теплопотери через ограждающие конструкции здания суммируются, чтобы выбрать нужную мощность.
При расчете учитываются потери тепла через неплотности окон и дверных полотен, а также энергия, необходимая для нагрева наружного воздуха.
Для помещений с организованной механической вентиляцией, где свежий воздух подается снаружи, необходимо учитывать потребность в энергии для нагрева вентиляционной системы.
Если предполагается использовать двухкотловую систему в качестве основного агрегата для отопления и производства горячей воды, в расчетах необходимо учесть энергию, необходимую для решения этой задачи.
Профессиональный расчет всегда учитывает вид топлива и его энергоэффективность
Все расчеты адаптированы к способу монтажа отопительных контуров; в случае сборных систем необходимо учитывать нагрев строительных конструкций
Расчеты для открытого контура отопления, непосредственно соединенного с атмосферой через негерметичный расширительный бак, должны учитывать потери энергии, связанные с охлаждением теплоносителя.
Система отопления в отдельно стоящем доме с двумя блоками
Приток воздуха и потери тепла через окна и двериПри эффективном расчете показателей отопления для отдельно стоящего дома необходимо также учитывать материалы, используемые для ограждающих конструкций.
Например, стены из дерева или кирпича по-разному проводят тепло. Одни материалы проводят тепло лучше (металл, кирпич, бетон), другие — хуже (дерево, минеральная вата, полистирол).
Атмосфера внутри дома косвенно связана с внешним воздухом. Стены, оконные и дверные проемы, крыша и фундамент проводят тепло из дома наружу зимой и отдают холод взамен. Они отвечают за 70-90 % общих теплопотерь дачного дома.
Стены, крыша, окна и двери позволяют теплу уходить наружу зимой. Инфракрасная камера покажет вам потери тепла
Постоянные потери тепла во время отопительного сезона происходят также через вентиляцию и дренаж.
Эти данные обычно не учитываются при расчете теплопотерь жилого дома. Однако включение теплопотерь через дренажные и вентиляционные системы в общий тепловой расчет дома является правильным решением.
Профессионально разработанная система теплоизоляции может значительно снизить потери тепла через строительные конструкции и дверные/оконные проемы.
Невозможно рассчитать автономный отопительный контур дачного дома без учета теплопотерь ограждающих конструкций здания. В частности, невозможно определить мощность котла, достаточную для отопления дома отдыха в самые неблагоприятные ледяные сезоны.
Расчет мощности отопительного котла
Котел, как часть системы отопления, предназначен для компенсации тепловых потерь здания. В двухконтурной системе или в котле с косвенным нагревом он также предназначен для нагрева бытовой воды.
Рассчитав суточные теплопотери и «санитарный» расход горячей воды, можно точно определить необходимую мощность котла для данной площади объекта и характеристики корпуса.
Одноконтурный котел производит только теплоноситель для системы отопления.
Чтобы определить эффективность котла, необходимо рассчитать потребление тепловой энергии домом через фасадные стены и нагрев воздухообмена во внутренних помещениях.
Для этого необходима информация о тепловых потерях в киловатт-часах в день — в случае рассчитанного в качестве примера дома они составляют
271 512 + 45,76 = 317 272 кВт-ч,
где: 271 512 — суточные потери тепла через наружные стены; 45,76 — суточные потери тепла при нагревании приточного воздуха.
Таким образом, требуемая тепловая мощность котла составляет
317 272 : 24 (часа) = 13,22 кВт.
Однако такой котел будет постоянно находиться под высокой нагрузкой, что сократит срок его службы. А в особенно холодные дни расчетной мощности котла будет недостаточно, так как большая разница между температурой в помещении и температурой наружного воздуха резко увеличит теплопотери здания.
По этой причине не рекомендуется выбирать котел со средним расчетом стоимости отопления — он может не справиться с сильными морозами.
Имеет смысл увеличить требуемую мощность котельной системы на 20 %:
13,22 — 0,2 + 13,22 = 15,86 кВт.
Для расчета требуемой мощности второго контура котла, который нагревает воду для стирки, купания и т.д., разделим месячное теплопотребление тепловых потерь «сточной воды» на количество дней в месяце и на 24-часовой период:
493,82 : 30 : 24 = 0,68 кВт
Исходя из этих расчетов, оптимальная мощность котла для примера дачного дома составляет 15,86 к Вт для отопительного контура и 0,68 кВт для контура отопления.
Какие расчёты нужно произвести
Чтобы рассчитать мощность отопления частного дома, необходимо рассчитать мощность котла, определить количество и расположение радиаторов и учесть различные факторы, от погодных условий до изоляции и материала труб и котла.
Обратите внимание, что от этого процесса зависит комфорт вашего дома, так как ваши расчеты напрямую влияют на качество отопления. Кроме того, эти расчеты являются основой для планового монтажа и дальнейшей эксплуатации всей системы отопления. На этом этапе вам необходимо решить, сколько денег вы хотите потратить на отопление своего дома в будущем. Приступая к расчетам, важно учесть климатические условия вашего региона и условия, в которых будет эксплуатироваться ваш дом.
Система отопления состоит не только из печи и радиаторов. Она также включает в себя:
- Отопительный котел,
- Насосная станция,
- Трубы,
- Радиаторы,
- Контрольные приборы,
- Иногда нужен расширительный бак.
Вот как выглядит схема системы отопления.
Простейший способ расчета
Этот метод расчета рекомендуется в интернете чаще других. Он действительно не может быть проще.
Считается, что для нормального отопления домов с высотой потолков 2,5÷3,0 м и достаточным качеством тепловой защиты всех основных конструкций, на каждый квадратный метр помещения должно расходоваться 100 Вт тепловой энергии.
100 Вт на 1 м² — так считают многие, хотя результат иногда далек от реальности.
Это также можно рассматривать как «производную» от «правила», основанного на объеме помещения.
— Так, в частном доме с хорошей теплоизоляцией и современными стеклопакетами можно предположить 34 Вт тепловой энергии на кубический метр объема помещения.
— В городском массовом жилье потребность в тепле выше — 41 Вт на кубический метр.
Быстро и просто! Рассчитайте по площади (или объему) потребность в тепле для каждой комнаты. Затем, сложив все результаты, вы получите общую тепловую мощность, необходимую для отопления дома. К этому можно добавить примерно 20 или 25 % рабочего резерва — и вот вам ответ!
Действительно, ничего сложного. Но насколько он точен?
Даже тот, кто не знаком со строительством и теплотехникой, может усомниться в очень высокой «универсальности» такого метода. Одно дело — рассчитать систему отопления для дома в Ханты-Мансийске, например, и другое — для такого же по площади дома на Кубани. При этом ни слова не говорится о количестве и качестве окон, которые, в конце концов, являются одним из основных путей потери тепла из зданий. Не учитывается состояние системы утепления, тип напольного покрытия, горизонтальная и вертикальная смежность помещений. И многое другое.
Такие расчеты вполне могут привести к двум крайним ситуациям:
- Одна очень неприятная, когда система отопления попросту не справляется со своими обязанностями.
- Другая – это избыточная мощность приобретённого и установленного оборудования, которая практически всегда остается невостребованной. А это – лишние затраты на более дорогие модели мощных котлов, на большее количество радиаторов. Да и не особо полезно для техники, когда она постоянно работает с очень большой «недогрузкой».
Слишком неточные расчеты могут привести к неэффективности системы отопления.
Словом, рациональным такой подход назвать сложно. И предусмотрительный хозяин все же предпочтет более точный расчет.
Ознакомьтесь с дровяными печами для отопления дома, их обслуживанием и эксплуатацией в специальной статье на нашем веб-портале.
Расчет насоса
В большинстве случаев в частных домах устанавливаются принудительные системы отопления. В таких сетях теплоноситель движется по трубам за счет работы циркуляционного насоса, который в большинстве случаев устанавливается в обратке.
При этом расчет производится с учетом сопротивления сети:
- верхней точки системы;
- сопротивления теплосети;
- площади дома.
Сопротивление сети обычно определяется в зависимости от типа используемого радиатора. Например, его значение следующее:
- для чугунных батарей — 1 м;
- для биметаллических — 2 м;
- для алюминиевых — 1.2 м.
Самой высокой точкой установки обычно является высота, на которой расположены радиаторы на последнем этаже здания.
Пример расчета производительности циркуляционного насоса
Предположим, что наш дом площадью 50 м² имеет высоту в два этажа. Тогда радиаторы на верхнем этаже находятся на высоте около 2,5 метров. Исходя из этого, можно рассчитать необходимую высоту насоса. Если радиаторы в доме биметаллические, то цифра будет следующей:
Как правило, на 10 м² площади требуется около 1 кВт мощности батареи. Соответственно, определите потребляемую мощность:
Переведите киловатты в килокалории:
Теперь необходимо рассчитать фактическую мощность насоса. Для этого, помимо прочего, вам нужна рекомендуемая разница температур между входом и выходом жидкости. В большинстве случаев при использовании упрощенной схемы расчета для систем отопления это значение устанавливается равным 20.
Тогда требуемая мощность насоса при высоте 4,5 м составляет:
Радиаторы из какого материала лучше выбрать?
Материалы, используемые для изготовления радиаторов, влияют не только на стоимость отопительного контура дома или дачной квартиры, но и на характеристики системы отопления.
- Самый доступный вариант – это батареи из стали. Они дешевы, но имеют небольшую мощность, поэтому плохо справляются с прогревом просторных помещений за счет недостаточной циркуляции.
- Чугунные батареи долговечны и надежны в эксплуатации. Кроме того, они служат украшениям интерьера, благодаря своему эстетичному внешнему виду. Батареи из чугуна – отличный выбор, если у вашего дома кирпичные стены. А вот стены деревянного или шлакоблочного строения могут не справиться с нагрузкой: такие радиаторы очень тяжелые.
- Также в продаже можно встретить специальные алюминиевые и биметаллические радиаторы. Батареи из алюминия – не лучший вариант в многоквартирных домах, так как они подвержены преждевременному износу из-за низкого качества теплоносителя в системе. Но в загородном доме такие радиаторы будут служить долго. Поэтому, рассмотрите такой вариант. Главное – использовать только чистую воду.
- При покупке радиатора стоит обратить внимание на анодированные модели, которые имеют повышенную защиту от коррозии, такие радиаторы стоят дороже, но имеют более долгий срок службы. Срок эксплуатации может достигать 30-ти лет, а значит, не придется тратиться на новые батареи и ремонтные работы в ближайшем будущем.
Широкий ассортимент радиаторов различных моделей от ведущих производителей позволяет не только купить радиатор с нужным количеством звеньев, но и выбрать отопительный прибор, наиболее подходящий к интерьеру помещения. Все модели снабжены подробным описанием и подходят для решения различных задач с учетом специфики помещения (одноэтажное, многоэтажное, квартира, дом и т.д.).
Подводя итоги
Чтобы в доме всегда было комфортно и тепло, не боясь морозов, не стоит пренебрегать тщательным расчетом параметров отопления частной или загородной квартиры и экономить на котле или радиаторе. Приобретая качественное оборудование, вы сможете сэкономить на отоплении и с лихвой окупить первоначальные вложения. При выборе котла руководствуйтесь тем, какой вид топлива доступен в месте расположения дома, а также средней температурой воздуха за пределами помещения. Если вы не готовы к непредвиденным обстоятельствам, лучше выбрать котел, который можно переоборудовать для работы на другом виде топлива. Например, твердотопливные котлы «Теплодар» можно переоборудовать на газовую или пеллетную горелку без дополнительных слесарных работ.
С помощью знаний, предоставленных в этой статье, можно легко, грамотно и быстро рассчитать отопительный контур, батареи и радиаторы для качественного отопления любого дома и подобрать идеальное оборудование на основе полученных данных. Эта простая формула подходит как для жилых домов, так и для гаражей, хозяйственных построек и даже технических помещений и цехов. Если вы не можете самостоятельно правильно выполнить расчеты, стоит обратиться к профессионалу.
