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: teplodom1.ru
Простейший способ расчета
Этот способ расчёта в интернете рекомендуют чаще других. Проще, надо полагать, действительно не придумать.
Исходят из того, что для полноценного отопления жилья с высотой потолков в пределах 2,5÷3,0 метра и достаточно качественной термоизоляцией всех основных конструкций, необходимо затратить 100 ватт тепловой энергии на каждый один квадратный метр площади помещения.
В качестве «производной» от подобного подхода можно рассматривать «норму» и исходя от объёма помещения.
— Так, в частном доме с качественным утеплением и современными окнами со стеклопакетами можно считать их соотношения 34 Вт тепловой энергии на каждый кубометр объёма.
— В панельном доме городской массовой застройки тепла потребуется больше – 41 ватт на кубометр.
Просто и быстро! Считаем по площади (или объему) необходимое количество тепла для каждого помещения. А затем суммирование всех результатов даст нам общую тепловую мощность, которая требуется для отопления дома. К ней можно добавить порядка 20 или 25% эксплуатационного запаса – и ответ готов!
Действительно, несложно. Но насколько это точно?
Даже человеку, весьма далекому от строительства и теплотехники, может показаться подозрительной уж слишком высокая «универсальность» подобного метода. Согласитесь, одно дело проводить расчет отопительной системы для дома, скажем, в Ханты-Мансийске, и другое – для такого же по площади, но на Кубани. Ни слова не говорится о количестве и качестве окон, а ведь это – одна из основных «магистралей» утечки тепла из помещений. Не принимаются в расчет состояние системы утепления, тип перекрытий, то, с чем соседствует помещение по горизонтали и вертикали. И многое другое …
В результате таких расчетов вполне могут получиться две крайности:
- 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».
Одним словом, назвать такой подход рациональным – сложно. И рачительный хозяин все же предпочтет более точные вычисления.
Ознакомьтесь с дровяными печами длительного горения для отопления дома, а также с их техническим обслуживанием и эксплуатацией, в специальной статье на нашем портале.
Точный расчет теплопотерь дома
Какова основная задача системы отопления? Будет правильным сформулировать так – восполнение неизбежных потерь тепла из жилых помещений, вызванных разницей температур внутри и снаружи, на улице. Даже интуитивно понятно, что чем выше такая разница, тем потери значительнее. То есть, чем суровее климат, тем больше может потребоваться приток тепла для компенсации потерянного.
Значит, если получить возможность подсчитать объемы этих потерь, то можно с высокой степенью точности определить ту необходимую тепловую мощность системы отопления, которой будет достаточно для создания комфортных условий проживания. Так оно и есть! Именно по такому принципу и строится профессиональный расчет систем.
Тепловые потери вполне поддаются вычислению, так как довольно доступно описываются физическими формулами. И разница температур, безусловно, это далеко не единственная величина, предопределяющая объемы утечки тепла. Огромное значение имеют теплопроводность материалов ограждающих конструкций здания, их толщина, площадь поверхностей, через которую происходит теплообмен, объемы воздуха, пропускаемые через помещения с вентиляционными потоками, и другие факторы.
Различные участки здания характеризуются своими масштабами тепловых потерь. Основной их поток приходится на стены, окна, на холодные чердаки или недостаточно утеплённые крыши, перекрытия, полы. Очень много тепла покидает помещения через каналы вытяжной вентиляции. Дотошные исследователи нередко включают в расчеты и сантехнические теплопотери.
Давайте посмотрим, как можно при желании самостоятельно определить, какое же количество теряющегося тепла необходимо компенсировать за счет системы отопления.
Как рассчитывают теплопотери через ограждающие конструкции?
Прежде всего, давайте возьмём за аксиому то, что количество тепловой мощности, необходимое для компенсации теплопотерь, рассчитывается для каждого помещения отдельно, строго с учетом его специфики. И лишь потом можно будет просуммировать все показатели, чтобы общее значение за всю систему отопления.
Любой из материалов, из числа используемых в строительстве, способен становиться проводником тепла. Просто степень этой теплопроводности может очень сильно отличаться. Поэтому-то через одни материалы тепло буквально улетает (например, металл), а другие вполне могут служить термоизоляцией (минеральная вата, пенополиуретан и др).
Это качество материала характеризуется его коэффициентом теплопроводности. Обычно эта величина обозначается греческой буквой λ, а единицей измерения служит Вт / (м×К).
К – это Кельвин, то есть по сути — градус по шкале Кельвина, что для многих наших строителей является весьма непривычным. Поэтому очень часто можно встретить справочные таблицы, в который Кельвины заменены на градусы Цельсия – так понятнее (Вт / (м×℃)).
Коэффициент теплопроводности – это табличная величина, отражающая физические свойства материала. Значение указывается в справочных таблицах, которых немало опубликовано в интернете. Очень часто этот коэффициент указывается и в паспортных характеристиках приобретаемых строительных материалов.
(В приложении к этой статье есть таблица, в которой указаны коэффициенты теплопроводности для большинства из применяемых в индивидуальном строительстве материалов. Ее можно скопировать, например, в формате электронной таблицы Excel, и затем использовать в различных строительных расчетах).
А вот теплопроводные характеристики создаваемой конструкции уже описываются другой величиной – сопротивлением теплопередаче Rt (его еще частот называют термическим сопротивлением).
Между коэффициентом теплопроводности и сопротивлением теплопередаче имеется следующая взаимосвязь:
Rt = δ / λ,
δ — это толщина слоя материала, выраженная в метрах.
Соответственно, единицей измерения является следующая величина — м²×℃/Вт
При строительстве очень часто конструкция включает в себя несколько слоев различных материалов. Это может быть обусловлено и технологией строительства, но чаще делается в интересах отделки и, что, пожалуй, главное – утепления. Суммарное сопротивление теплопередаче такой конструкции, состоящей из n-слоев, можно выразить следующим образом:
Rt общ = δ1 / λ1 + δ2 / λ2 + … + δn / λn
Формула, правда, несколько неточна, так как в ней должны фигурировать еще значения сопротивления тонких пристенных слоев воздуха снаружи и внутри. И хотя они довольно незначительны, и каких-то серьёзных изменений в общую картину не вносят, лучше не забыть и о них.
Rt общ = 1 / αв + δ1 / λ1 + δ2 / λ2 + … + δn / λn + 1 / αн
Как видите, добавились еще две величины.
— αв – коэффициент тепловосприятия у внутренних поверхностей. Для ровных, не имеющих ребристости внутренних поверхностей стен, полов и потолков его можно взять равным 8,7 Вт/(м×℃)
— αн – коэффициент теплоотдачи а наружной поверхности стены. Здесь он в больше мере зависит от скорости воздуха (ветра).
Для обычных инженерных расчетов, когда принято среднюю скорость ветра считать равной 5 м/с, этот коэффициент примет значение 23 Вт/(м×℃).
Более точные значения можно взять из следующей таблицы. Например, рассчитывается сопротивление стены, выходящей внешней стороной в неотапливаемое помещение, но воздух в котором практически неподвижен.
Как видите, при желании и наличии информации о строении конструкций, можно определить ее сопротивление теплопередаче. Только вот зачем нам это надо?
А именно для того, чтобы рассчитать теплопотери. Дело в том, что термическое сопротивление как раз и показывает, какое количество тепла будет передано через эту конструкцию на площади 1 квадратный метр и при разнице температур в 1 градус.
Это можно выразить следующей формулой
Rt = Δt / q
Δt — разница температур с разных сторон ограждающей конструкции (например, в помещении и на улице).
q — количество тепла, которое уйдет в течение часа через ограждающую конструкцию на площади 1 м².
То есть удельные теплопотери с участка конструкции будут равны
q = Δt / Rt
А если умножить на общую площадь рассчитываемой конструкции, то можно определить и суммарные потери тепла через нее:
Qк = Sк × Δt / Rt
где
Qк — теплопотери через определённую строительную конструкцию;
Sк — площадь этой конструкции в квадратных метрах
Так, разбив рассматриваемое помещение на участки, можно довольно точно определить для каждого из них его теплопотери. Например, берутся в расчет внешние стены. Внутренние брать нет смысла, если в комнатах поддерживается одинаковая температура.
Для расчета обычно берут температуру воздуха на улице, свойственную самой холодной декаде зимы. Например, для региона самыми сильными (но при этом – нормальными!) морозами считаются – 35 ℃. А для комфортного проживания в доме в нем стараются поддерживать температуру не ниже +20 ℃. Значит, разница температур при расчетах должна закладываться в 55 градусов! Тем самым задаётся довольно неплохой эксплуатационный запас, так как такие морозы обычно стоят не слишком долго, и в остальное время система отопления будет трудиться в «щадящем» режиме.
Как быть с окнами? Иногда их наличие просто игнорируют, то есть включают в общую площадь стен. Это все же кажется не совсем правильным. Тем более что и площадь остекления бывает порой весьма значительна, и показатели термического сопротивления разных окон тоже могут весьма сильно отличаться.
Предлагается воспользоваться вот такой табличкой, в которой уже рассчитаны значения сопротивления теплопередаче для разных типов окон. То есть останется только закончить расчет, указав в формуле площадь окна и разницу температур.
В таблице указано несколько типов стеклопакетов. Они описываются «формулами», в которых указывается толщина стекла (по умолчанию 4 мм) и расстояние между ними, то есть, по сути, толщина одной камеры. Если толщина стекла показана, как 4i — то это стекло со специальным покрытием, придающим окну дополнительные энергосберегающие качества. Если ширина камеры показана с буквенным символом Аr, то это означает ее заполнение аргоном или иным инертным газом, что также дает существенный выигрыш в сохранении тепла.
При проведении расчетов следует помнить еще некоторые тонкости. Например, не принимаются во внимание те слои, которые со стороны улицы отделены от конструкции вентилируемым зазором. В частности, это касается вентилируемых фасадов. Да и практически всех типов кровельных покрытий, за исключением плоских крыш. Ведь по технологии между слоем утепления и кровельным покрытием в обязательном порядке должен оставаться зазор для вентиляции этого пространства.
Кстати, проведение таких расчетов теплопотерь помогают еще и правильно оценить, насколько эффективна созданная система термоизоляции дома. Дело в том, что суммарное сопротивление теплопередаче той или иной строительной конструкции должно быть не меньше нормированного значения, установленного для данного региона с учетом его климатических особенностей.
Причем эти нормы – различаются для стен, для перекрытий и покрытий.
Подобные справочные данные наверняка можно найти в любой местной строительной организации – к каким показателям термического сопротивления они стремятся при проектировании и возведении зданий.
А можно и воспользоваться предлагаемой картой-схемой – на ней наглядно показаны нужные значения. Главное только – не спутать их цветовую маркировку, расшифровка которой указана в сносках.
Например, расчет проводится для внешней стены дома, выстроенного в Пензенской области. Находим по карте, что для создания в доме комфортных условий суммарное термическое сопротивление ограждающей конструкции должно достигать 3,15 м²×℃/Вт. Но на деле после проведения вычислений получилось, что оно составляет всего 2,77. Этого явно недостаточно, то есть образовавшийся «дефицит» в 3,15 – 2,43 = 0,72 м²×℃/Вт желательно покрыть, несколько увеличив слой утеплителя.
Это тоже несложно вычислить:
hy = ΔRt × λy
hy — искомая толщина утеплительного слоя, которая доведет суммарное термическое сопротивление конструкции до нормативного значения;
ΔRt — разница между нормированным и реальным значением термического сопротивления;
λy — коэффициент теплопроводности выбранного утеплительного материала.
Например, в нашем примере утепление велось минеральной ватой с коэффициентом теплопроводности в 0.043 Вт/м×℃. Выясняется, что оно оказалось недостаточным. Подсчитываем, на сколько потребуется увеличить слой термоизоляции, чтобы выйти на норму.
hy = 0,72× 0,043 = 0,03096 м
То есть дополнительный слой минеральной ваты, толщиной в 30 мм, решит вопрос с полноценностью утепления стены.
По такому пути подсчета теплопотерь через ограждающие конструкции проходило очень много людей. Неудивительно, что в интернете можно отыскать немало таблиц, в котором указаны уже готовые удельные величины для популярных в частном строительстве конструкций. То есть проектировщики делятся своими наработками, и это может очень существенно упростить задачу для начинающего.
Например, вот такая таблица, в которой приведены рассчитанные значения термического сопротивления. Останется только внести в формулу разницу температур и площадь конструкции:
Или даже вот такие, в которых сразу приводятся и удельные теплопотери в ваттах, который остается только умножить на площадь.
Безусловно, всех «комбинаций» строительных материалов, да еще и дополненных термоизоляцией, предусмотреть невозможно. Значит – кропотливо, не торопясь, оценивая конструкцию каждой перегородки и каждого перекрытия в комнате, ведут подсчет суммарных теплопотерь.
Но это пока что – только через ограждающие конструкции дома. А ведь немалая доля потерь тепла приходится еще и на вентиляцию!
Как рассчитываются объемы теплопотерь через вентиляцию?
Надо сразу сказать, что здесь в плане расчетов – значительно проще.
Без вентиляции жизнь в доме невозможна. То есть постоянно в жилые помещения должен обеспечиваться приток свежего воздуха. А через вентиляционные каналы на кухне, в ванной, в санузле, в некоторых других технических помещениях – вытягиваться на улицу.
Такой обмен воздуха тоже должен подчиняться определенным законам. Он, в зависимости от обстоятельств, от особенностей каждого помещения, рассчитывается или с позиций кратности, исходя из объема комнаты, или в абсолютных показателях, например, кубометров в час на каждого длительно пребывающего в комнате человека.
Эти требования перечислены в предлагаемой вниманию читателя таблице. Она содержит нормативы из различных документов, которые, на первый взгляд, иногда начинают противоречить друг другу. Ничего подобного – они никак не отменяют один другого. Просто подсчёт норм вентиляции обычно проводится со всех возможных позиций, а затем для дальнейших вычислений берется максимальное из полученных значение.
Кроме того, наверное, понятно, что приток должен быть равен вытяжке. То есть если приток получается выше, приходится «за уши подтягивать» вверх и вытяжку. Если вдруг выходит наоборот, то есть вытяжка получается объемнее – ничего не поделаешь, придется увеличивать и приток.
Таблица нормативов воздухообмена при вентиляции жилого дома.
Как видно, объемы получаются немалыми. Даже однократный обмен в течение часа (а это минимум!) заставляет оперировать многими десятками и даже сотнями кубометров!
Понятно, что с приходом зимы уходящий в вытяжные каналы воздух невольно будет «уводить» с собой немало тепла. Увы, это неизбежные издержки. С ними, правда стараются бороться, сводить их к минимуму, например, монтажом рекуператоров. Это такие установки, где «перекрещиваются» входящий и уходящий потоки воздуха, и при этом уходящий делится своим теплом со свежим, поступающим в комнаты.
Используют и системы геотермального подогрева воздуха. Но все равно пока что вентиляционные теплопотери рассматриваются в качестве одних из наиболее значительных.
А вот рассчитать их на деле – довольно просто. Если известен требуемый воздухообмен, то его необходимо сначала привести к весовому эквиваленту. Ну а затем – просчитать, сколько тепловой энергии потребуется, чтобы нагреть такую массу воздуха до определенной температуры.
Например, по таблице определено, что в течение часа будет достаточно однократного воздухообмена. Значит, объем притока во все жилые помещения должен соотвествовать их реальному геометрическому объему.
Допустим, имеется три комнаты: 6,3×4,0 м, 4,7×3,4 м и 2,8×3,3 м. Высота потолков везде одинаковая и составляет 2,8 м
Общая площадь жилых помещений – 50,42 м². Значит, общий объем, и он же – однократный обмен воздуха – 141,18 м³.
Плотность воздуха при средней температуре в 20 градусов – 1,2041 кг/м³. В течение часа должно смениться почти 170 килограмм воздуха.
Удельная теплоёмкость воздуха – примерно 1005 Дж/(кг×℃). Это, если перевести в ватты, в которых мы уже начали расчет – 0,279 Втч/(кг×℃). Это столько нужно тепловой энергии, чтобы нагреть один килограмм воздуха на 1 градус.
Понятно, что при самых сильных морозах вентиляцию все же стараются как-то «придушить», свести к минимуму приток очень холодного воздуха. Но даже если рассматривать для, например, вполне скромных минус 10℃, то уже получаются внушительные величины.
Считаем:
Qвнт = 170 кг × 30 ℃ × 0,279 Втч/(кг×℃) = 1422 Вт или 1,42 кВт.
Кому-то может показаться, что и не сильно много. Но это – только на вентиляцию, и, извините, при самом лёгком морозце в доме (или квартире) ну очень скромной площади. Да и полтора почти киловатта в час – это не так уж и мало: в сутки набежит 34, в месяц — 1039, а за условные семь месяцев отопительного сезона потери могут составить 7270 киловатт!
А площадь частных домов может быть и значительно больше, и потолки выше, и помещения некоторые потребуют не однократного обмена, а двух-трех и более. Так что не зря вентиляцию ставят на одно из лидирующих мест в этом вопросе.
Расчет канализационных теплопотерь
Это расчет проводят нечасто, так как на деле такие теплопотери в наименьшей степени влияют на общий объем подлежащего компенсации утраченного тепла.
Сначала давайте разберемся, в чем они выражаются.
Зимой вода поступает из источника в дом очень холодной. Так, она может иметь температуру всего в 4 ÷ 6 ℃, что делает ее применение крайне некомфортной. Для бытового применения ее необходимо греть. И эта задача тоже чаще всего ложится на систему отопления.
Кроме того, даже просто контактируя с воздухом в помещениях (через поверхности труб, через стенки сливного бачка унитаза, при открытом кране и т.п.) холодная вода непроизвольно отбирает у него часть тепла.
Вся подогретая вода рано или поздно сливается в канализацию, унося с собой и отобранное тепло.
Давайте посмотрим в среднем, какой уровень теплопотерь это даст.
Допустим, семья из трех человек в течение месяца выходит на средний расход воды в 15 кубометров (данные взяты условно, так как вполне могут варьироваться и в большую, и в меньшую сторону). Остановимся на том, что зимой температура воды из источника равна 6 ℃.
Часть воды будет нагреваться до высоких температур в бойлере, двухконтурном котле или проточном водонагревателе. Другая часть используется вообще без нагрева или идёт на подмес. Здесь довольно сложно правильно разделить эти объемы, поэтому давайте условно согласимся с тем, что вся вода нагревается тем или иным способом до +25 градусов.
Считаем, сколько энергии необходимо затратить на нагрев этого количества. Теплоёмкость воды 4183 Дж/(кг×℃) или 1,1619 Втч/(кг×℃) Плотность принимаем «классическую», то есть 1000 кг/м³.
Qкн = 15000 кг × 19 ℃ × 1,1619 Втч/(кг×℃) = 331 141 Вт — но это в течение месяца.
В сутки в среднем получается 10857 Вт, а в час, соответственно, 452 Вт, то есть 0,452 кВт.
Даже в сравнении с вентиляцией – слишком большими потерями не выглядит. Поэтому таким подсчетом чаще всего пренебрегают.
* * * * * * *
Понятно, что потери с вентиляцией и канализацией суммируются с потерями через строительные конструкции, взятыми уже в масштабе всего дома, то есть по всем отапливаемым помещениям. Общее значение может дать представление о той мощности, которую необходимо потратить на восполнение этих потерь. То есть – как раз о мощности системы отопления. Обычно к полученным показателям добавляют еще порядка 10% — на непредвиденные, аномальные похолодания.
Может проводиться и отдельный дополнительный расчет, если, скажем, именно на котельное оборудование возлагается задача подогрева воды для бытовых нужд. Но обычно достаточно для этого увеличить расчетную мощность котла примерно на 25%.
Согласитесь, что для непрофессионала все же подобный способ расчётов выглядит довольно громоздким и сложным.
У специалистов-проектировщиков в распоряжении, конечно, имеются современные программы , в которые уже внесены практически все табличные величины. В них учтены и многие другие важные нюансы, о которых начинающий часто даже не догадывается. Например, тепло могут «оттягивать» некоторые массивные детали конструкции, как, скажем, фундамент, контактирующий с мёрзлым грунтом. Вместе с тем, некоторые «дышащие» стены (натуральный брус или бревно) обладают своеобразной возможностью «возврата тепла», что даёт немалую экономию. Подобные обстоятельства еще больше усложняют расчеты.
Поэтому-то и рекомендуют очень широко метод с максимальным упрощением, о котором говорилось выше, то есть с соотношением 100 Вт на 1 м² площади. А о недостатках этого подхода мы уже говорили.
Видео: Как рассчитывается мощность системы отопления?
А в последнем разделе этой публикации автор возьмет на себя смелость предложить довольно простой для понимания, и вместе с тем – учитывающий множество факторов алгоритм расчета тепловой мощности, необходимой для обогрева конкретного помещения.
Удобный алгоритм самостоятельного расчета тепловой мощности для обогрева помещений
В этом алгоритме собраны все лучшие стороны обоих перечисленных способов. То есть и присутствует некая «дотошность» в учете влияния на теплопотери разносторонних факторов, и нет избыточного «фанатизма» с идеально точным вычислением. Все это, можно сказать, взаимно компенсируется, и в итоге получается результат с очень неплохой степенью достоверности. То есть такой, которому можно вполне доверять при выборе котельного оборудования.
Методика вычислений сохраняется – индивидуально просчитывается каждое отапливаемое помещение в доме. Полученные результаты лучше всего сохранять, составив для этого некую табличку. Это, во-первых, позволит правильно распределить по комнатам приборы теплообмена – радиаторы или конвекторы с требуемой тепловой отдачей. А во-вторых – анализ получившихся результатов нередко помогает вычислить «слабое звено», для которого желательно предусмотреть дополнительные энергосберегающие меры.
Сумма полученных результатов даст общее количество тепловой энергии, необходимое для создания и поддержания в доме комфортных условий жизни. При выборе котла к этому суммарному значению добавляют обычно еще порядка 10÷20%. Ну а если котел используется еще и для нагрева воды (по двухконтурной схеме или через бойлер косвенного нагрева), то или проводится дополнительный расчет, или прибавляется еще около 25% мощности.
Удобство предлагаемого метода в том, что он реализован в форме онлайн-калькулятора. Обрабатывая указываемые пользователем данные, программа вносит на каждый фактор, влияющий на объёмы теплопотерь, свои коррективы. И в итоге пользователь сразу получает готовый результат за помещение.
Что предстоит и в какой последовательности указать?
- Начнём с климатических особенностей. Они будут охарактеризованы минимальной температурой воздуха на улице в самую холодную неделю зимы. Важно – этот показатель должен быть нормальным для вашего региона!
- Далее, следуют два поля под одной рубрикой «Геометрия помещения». Необходимо указать точно площадь и выбрать из предлагаемых диапазонов высоту потолка.
- Переходим к другим особенностям рассматриваемого помещения.
— Указывается количество внешних стен. Понятно, что чем их больше, тем выше теплопотери. А во внутренних помещениях, не имеющих внешних стен, эти потери и вовсе минимальны.
— Бывает важно, в какую сторону света смотрит внешняя стена. Так, если она южная, то есть в течение дня получает «заряд солнечных лучей», и даже в хорошо морозный день теплопотери будут несколько меньше. И, наоборот, стена, никогда не видевшая солнца, всегда будет холоднее. Пользователю необходимо выбрать из двух предлагаемых вариантов. Если он не знает положение сторон света, или не хочет учитывать этот фактор, можно оставить по умолчанию, но тогда расчет пойдёт, как для наиболее неблагоприятных условий.
— В некоторых местностях в зимнее время очень выражено преобладание направлений ветра. Естественно, наветренная сторона будет выстуживаться значительно быстрее, и это требует внесения поправки. Если информация о «розе ветров» есть – выбираем из предложенных вариантов. Нет – оставляем по умолчанию, и будут рассматриваться наименее благоприятные условия.
— Степень утепления стен. Полноценной можно назвать лишь ту, которая предполагает полный комплекс термоизоляционных работ с выходом на нормированные показатели термического сопротивления. Как это проводится, и как оценивается – уже рассказывалось выше в этой статье. Ну а вообще неутепленной стена в жилом доме быть не должна, так как при этом бесполезно создавать систему отопления.
— Тепловые потери через перекрытия (покрытия) учитываются следующими двумя пунктами. В этих полях необходимо указать, выбрав из предлагаемых вариантов, какое «соседство» имеет рассматриваемое помещение по вертикали, то есть – что располагается снизу и сверху.
- Следующая группа полей посвящена окнам, имеющимся в помещении. Все запрашиваемые данные — просты и понятны, а программа сама внесет коррективы и на тип окон, и на их размеры. В частности, отношением площади остекления к площади комнаты генерируется специальный поправочный коэффициент.
- Наконец, свою «лепту» в общее количество тепловых потерь вносят и регулярно используемые в течения дня двери, выходящие на улицу, на холодный балкон или в другое неотапливаемое помещение. Понятно, что каждое открытие такой двери сопровождается притоком немалого объёма холодного воздуха, и это требует дополнительной тепловой энергии для компенсации. А таких дверей иногда бывает и больше одной…
Результат показывается в киловаттах. Его заносят в таблицу и переходят к следующему помещению. И так далее, пока не будет просчитан весь дом.
Калькулятор расчёта тепловой мощности отопления по помещениям
Перейти к расчётам
Как видите, все довольно просто и быстро, особенно если положить перед собой план дома и заранее «вооружиться» информацией об особенностях каждой комнаты.
Полученные значения впоследствии суммируются. Вентиляционные и иные потери отдельно просчитывать не требуется. При необходимости – добавляются упомянутые выше резервы мощности. И уже по окончательному результату подбирается котел. Ну а результаты по каждой из комнат, как уже говорилось, помогут правильно подобрать и разместить радиаторы или другие приборы (системы) теплообмена.
* * * * * * *
Источник: remont-book.com
Типы отопительных котлов — преимущества и недостатки
Прежде чем приступать к математическим вычислениям, нужно определиться, какой тип котла будет установлен в доме. Как правило, при выборе оборудования ориентируются на стоимость топлива, которое планируют использовать для его работы.
- Если в месте расположения дома проведен газ, то газовый котел будет удачным решением.
- Для тех, кому доступен дешевый уголь, подойдет угольный.
- Если вам выгодно приобретать пеллеты, то используйте пеллетный котел.
- Явное преимущество электрических котлов – возможность автоматической работы без вмешательства человека.
Если сложно определиться, можно взять котел, работающий на разных видах топлива, чтобы быть готовым к любому развитию событий.
На рынке представлены следующие виды отопительного оборудования:
- котлы, работающие на электричестве. Это самый дорогой вид топлива, а значит, сэкономить не выйдет. Но такие котлы автономны и безопасны. Можно оставить его работать, уехав из дома на несколько дней, если в вашем месте жительства редко отключают электричество. Для бесперебойной работы электрокотел нуждается в стабильном источнике энергии;
- газовый котел – самый экономичный вариант, ведь этот вид топлива довольно дешевый. Но использовать его могут лишь те, у кого к дому подведен газопровод. Газовые котлы отличаются высокой производительностью при небольших размерах;
- котлы, работающие на дизеле или отработанном масле, так же весьма недороги в силу доступности топлива. Основное неудобство – потребуется продумать, где будет находиться бак с топливом, который занимает немало места;
- твердотопливные котлы с автоматическим и ручным способом загрузки топливных материалов. Агрегаты, поддерживающие автоматическую подачу горючего — пеллет или топливных брикетов, могут довольно долго работать автономно, но стоят дороже.
Обратите внимание, установлен ли в котле ТЭН, благодаря ему котел будет поддерживать установленную температуру еще какое-то время после протопки.
Использование котла, который может работать сразу на нескольких видах топлива, обеспечит возможность переключаться с одного режима на другой в зависимости от обстоятельств, добиваясь тем самым оптимального прогрева помещения и экономичного расхода топлива.
Если при выборе оборудования и последующем расчете характеристик котла отопления для частного дома, у вас возникли трудности, всегда можно обратиться к консультантам «Теплодар», которые помогут подобрать оптимальное решение для вашего дома.
Расчет рабочих параметров системы отопления
После того, как был выбран тип котла, можно приступать к расчету системы отопления частного дома. Для обустройства системы отопления необходимо вычислить требуемую мощность котла и другие важные параметры. Расчет отопления для частного дома не вызовет трудностей даже у человека, который далек от вопросов теплоснабжения, поскольку выполняется он по довольно простой формуле. Нужно лишь умножить площадь отапливаемой комнаты на мощность агрегата, а произведение этих двух чисел разделить на десять.
По этой формуле можно рассчитать требуемую мощность котла, исходя из информации о площади комнат.
Важно: при определении суммарной площади комнат для расчета необходимо учитывать не только те помещения, где будут установлены радиаторы, но все помещения, которые имеют хотя бы одну внешнюю стену, соприкасающуюся с внешней средой.
То есть, чтобы просчитать систему обогрева, нужно сложить площади комнат с внешними стенами и добавить небольшой запас мощности к полученному результату. Второй параметр, нужный для расчетов, – это поправка на особенности климата. Ее высчитывают, исходя из того, в каком регионе и, соответственно, климатической зоне находится отапливаемый дом. Так, для центральных регионов с довольно мягкими зимами коэффициент климатической мощности составит 1,3 – 1,6 кВт, для южных и того меньше – 0,8 – 0,95 кВт, а вот для северных – 1,6 – 2,2 кВт.
Зная площадь всех комнат с внешними стенами и коэффициент климатической мощности, можно выполнить расчет. Допустим, общая площадь комнат в нашем доме составляет 100 м2, а расположен он в зоне с умеренным климатом:
Nk=100*1,3/10=13 кВт
Значит, нам потребуется котел мощностью в 15-16 кВт. Небольшой запас мощности закладывают на случай увеличения площади дома за счет пристроек или для особенно «суровой» зимы.
Если вы сомневаетесь в точности расчетов, то всегда можете подобрать котел, обратившись к менеджерам компании «Теплодар». Достаточно лишь назвать площадь помещения, вид топлива и дополнительные функции, и специалист подберет для вас варианты, подходящие под эти требования. Также можно ограничить подборку по цене.
Как определить, сколько секций должно быть у радиаторов отопления?
Помимо определения мощности котла, расчет отопительной системы включает также вычисление оптимального количества секций у батарей отопления. Без этой информации можно ошибиться с покупкой, и тогда даже самый мощный котел не справится со своими задачами.
Но не стоит пугаться: посчитать, сколько секций необходимо, еще проще, чем вычислить мощность котла. Нужно лишь взять площадь комнаты, где планируется установить батарею, умножить эту цифру на сто. А потом разделить на мощность одной батареи отопления.
Поскольку, как правило, одна батарея отапливает только одну комнату, складывать площадь всех жилых помещений не потребуется. Исключением может стать ситуация, когда комната, где будет установлена батарея, соседствует с другой неотапливаемой комнатой. Тогда для вычисления количества секций нужно использовать их суммарную площадь.
Почему площадь нужно делить на сто? Это число появилось в формуле благодаря требованиям СНиПов, где указано, что на каждый квадратный метр площади жилого помещения необходимо 100 Вт мощности.
Мощность секции радиатора — параметр индивидуальный. Он зависит от того, из какого материала выполнен конкретный радиатор. Если информации о радиаторе нет, либо владелец дома пока не определился с выбором, можно использовать для расчета значение в 200 Вт, это среднестатистическая мощность, которой обладает одна секция большинства современных радиаторов отопления.
Имея все перечисленные выше данные, можно приступать к подбору батарей. Допустим, нам необходимо рассчитать радиатор для гостиной площадью в 25 м2, а мощность секции приглянувшегося радиатора — 180 Вт. Считаем:
n=25*100|180=13,88=14
То есть нам понадобится радиатор с четырнадцатью секциями. Если в продаже отсутствуют подобные модели, то можно выбрать батарею с максимально близким числом секций, но в большую сторону. Большее количество секций необходимо для запаса мощности.
Важно: если комната, где будет размещен радиатор, угловая, либо расположена в торце здания, в расчете необходимо использовать коэффициент 1,2. На него нужно умножить получившееся число. То есть в нашем случае для угловой комнаты следует выбирать батарею с семнадцатью секциями.
Радиаторы из какого материала лучше выбрать?
От материалов, применяемых при изготовлении батареи отопления, зависит не только стоимость обустройства отопительного контура дома, но и конструктивные характеристики системы отопления.
- Самый доступный вариант – это батареи из стали. Они дешевы, но имеют небольшую мощность, поэтому плохо справляются с прогревом просторных помещений.
- 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 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. 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 выбор радиаторов самых разных моделей позволит не только купить батарею с нужным количеством секций, но и подобрать прибор отопления, который максимально впишется в интерьер комнаты.
Подводя итоги
Для того чтобы в доме всегда царила атмосфера уюта и тепла, не стоит пренебрегать тщательным расчетом параметров системы отопления и экономить на котле или радиаторах. Приобретая качественное оборудование, вы сможете сэкономить на отоплении, что окупит изначальные вложения с лихвой. При выборе отопительного котла следует руководствоваться тем, какой вид топлива доступен в населенном пункте, где находится дом. Чтобы быть готовым к любым непредвиденным ситуациям, лучше выбрать котел, который можно переоборудовать для работы на другом виде топлива. Так, твердотопливные котлы «Теплодар» можно без дополнительных слесарных работ оснастить газовой или пеллетной горелкой.
Используя полученные из статьи знания, вы можете легко и быстро выполнить расчет отопительного контура и на основании полученных данных выбрать радиатор и батареи отопления. Эта простая формула для расчетов подойдет как для жилых помещений, так и для гаражей, придомовых построек и даже технических помещений и магазинов.
Источник: mediagallery.teplodar.ru