Расчет отопления частного деревянного дома. Монтаж системы отопления. От чего зависит количество радиаторов

Жилье по-настоящему комфортно только тогда, когда в нем поддерживается оптимальный микроклимат, для чего необходим правильный расчет отопления частного дома или квартиры.

1 Если нужно сделать расчет отопления частного дома

Зачастую будущие домовладельцы предпочитают заказывать застройщикам свои коттеджи "под ключ", что означает расчет и монтаж всех без исключения коммуникаций в жилых и хозяйственных помещениях. Однако случается, что строительство было завершено летом, а зимой выяснилось, что обогревательная система работает так, что хуже некуда, нужно переделывать, а застройщик исчез и приходится засучивать рукава. Либо дом был возведен своими силами, и возникла необходимость установки теплосети с нуля.

В любом случае все сводится к тому, что нужно срочно делать тепловой расчет отопления частного дома, иногда без помощи высоких технологий, что называется – на коленке. Что для этого понадобится?

Для начала – точно знать в доме, кладовые, санузел и прихожую можно не учитывать, если, конечно, вы не планируете там прокладывать теплый пол. Затем, исходя из известной вам квадратуры, необходимо определить требуемую мощность котла, если вы хотите автономную систему, и оптимальное количество источников тепла. Кстати, от того, установите вы радиатор или конвектор, а также от длины и количества колен/пластин обогревателя, зависит эффективность теплосети.

Калькулятор отопления частного дома

Ну, и, разумеется, не следует забывать о трубах, метраж которых также нужно вычислить с достаточной степенью точности, чтобы не купить слишком много или мало. Также при монтаже автономной системы будет нелишне рассчитать объем воды в радиаторах и коммуникациях, а также давление жидкости в трубопроводе. Для этого нужно заранее определить мощность насоса или решить, оптимальна ли длина теплосети для естественной циркуляции. Последняя возможна только при условии, что площадь отапливаемых помещений не больше 100 квадратных метров. Как видите, перед тем как рассчитать систему отопления, данных нужно собрать немало. Хотя, по большей части, одно проистекает из другого, поэтому будем продвигаться в наших вычислениях шаг за шагом.

2 Как рассчитать отопление без больших погрешностей

Очень редко домовладельцы, решившие смонтировать автономную систему обогрева, останавливаются на варианте естественной циркуляции теплоносителя, в роли которого обычно выступает вода, реже антифриз. Установка насоса и котла подразумевает постоянный расход электроэнергии в будущем, вследствие чего все расчеты разумнее всего переводить в Ватты . Однако теплоемкость системы обычно считают в Дж/(кг . °С), а количество теплоты, выделяемое радиаторами – в калориях. Как совместить все эти единицы измерения? Все просто.

Начать с того, что одна калория равноценна количеству теплоты, затраченному на то, чтобы один грамм воды подогреть на 1 градус. Если обратиться к теплоемкости, то 1 калория равна приблизительно 4,2 Дж, если же точнее, то 4,1868 Дж. Соответственно, для одного литра воды, ввиду того, что он весит 1 килограмм, это значение будет соответствовать 4,2 кДж. При этом 1 калория равна 0,001163 Ватт. час, а значит, 1 кКал будет 1,163 Ватт. час. Вот, собственно, и все, что нужно для того, чтобы найти соотношение между излучаемым теплом и мощностью потребителя электроэнергии.

Теперь, чтобы не было других вариантов, кроме как правильно рассчитать отопление, обратимся к фактам. На обогрев 1 квадратного метра помещения необходимо затратить 90-125 Вт (как правило, это мощность одной секции радиатора), в зависимости от климатических особенностей местности. Согласно СНиП мощность каждой секции радиатора должна соответствовать 100 кВт . И это при условии, что высота потолка не превышает трех метров, в противном случае затрачиваемая мощность возрастет. Также мощность придется повышать или понижать приблизительно на 15 градусов на каждые 10 градусов отклонения в большую или меньшую сторону от средних 70 градусов температуры нагревателя.

Также, к примеру, система будет на 10% менее эффективна, если приток воды в радиаторы будет через нижние отверстия, а отток – через верхние. Исходя из всего вышесказанного, несложно вывести формулу для вычисления теплопотерь нагревательного контура, которые, собственно, и служат для эффективного обогрева помещения, поскольку происходят в его пределах. Возьмемся за определение количества теплозатрат для котла. К генератору тепла всегда подводятся две трубы, подающая, то есть та, по которой горячая вода бежит к радиаторам, и обратная, в которой уже остывшая вода течет обратно к котлу.

Допустим на подающей требуется температура 75 градусов, а на обратке, вследствие теплопотерь, будет 50 °С, какова в этом случае мощность котла, расход воды в котором 16 литров в минуту? Нам уже известно, что для подогрева литра воды на 1 градус необходимо затратить 1,163 Ватт в час. За это время через котел пройдет 16 . 60 = 960 литров. Следовательно, с учетом разницы температур T = t 1 – t 2 = 75 – 50 = 25 °С, получаем мощность котла 1.163 . 25 . 960 = 27912 Ватт. час или 27.912 кВт.

Существует и другой способ, как рассчитать систему отопления, основанный на удельной мощности, необходимой для обогрева 10 квадратных метров, в зависимости от особенностей региона. По определению в Северных районах удельная мощность котла W уд должна составлять 1,2-1,5 кВт на 10 м 2 , в Центральных районах это значение равно уже 1,2-1,5 кВт на ту же площадь, а в Южных – 0,7-0,9 кВт. Как правило, расчеты производятся для вышеупомянутых 10 квадратов при средней высоте потолка 2.7 метра, определяется мощность котла по формуле W кот = S . W уд / 10 , где S – площадь помещения. Для типовых домов данные можно взять из таблицы.

3 Как рассчитать систему отопления и сделать эффективный контур

Очень важно рассматривать трубы не только как соединительную теплосеть для радиаторов, но и как проводники горячей воды, циркулирующей под определенным давлением, сообщающимся ей насосом. Казалось бы, самое важное в этой системе – компрессор, но считать так было бы ошибкой. Все взаимосвязано, и невозможно создать большое давление при малой мощности насоса и большом диаметре труб. И наоборот, избыточная мощность и слишком малый диаметр обеспечат чрезмерное давление, которое вполне может нарушить целостность контура. Поэтому нужно знать, как рассчитать диаметр правильно, чтобы нагрузка на систему была оптимальной, а также как без ошибки определить расход воды.

Сколько литров теплоносителя (вода, антифриз) протекает через радиатор за определенное время, в наибольшей степени зависит от мощности насоса, от диаметра трубы и частично от длины всего контура. Известно, что с каждым десятком метров увеличивается сопротивление нагнетаемому давлению, в связи с чем скорость потока значительно понижается. Вычисляется расход воды по формуле Q = V . S , где V – общий объем теплоносителя в контуре, а S – скорость потока, которая высчитывается по формуле S = π . r 2 = π . D 2 /4 (м/с), где r и D – внутренние радиус и диаметр трубы соответственно, а π = 3.14 . То есть определение расхода воды может выглядеть и следующим образом: Q = V . π . D 2 /4 (м 3 /с).

В метровом отрезке трубы с внутренним диаметром 16 миллиметров помещается всего 0,115 килограмма воды.

Для расчета отопительной системы необходимо знать требуемое количество тепла. В этих целях рассчитывают тепловые потери всего дома в холодные и теплые поры года. Сюда входят потери тепла через стены дома, окна, двери, потолок и т.д. Это требует достаточно кропотливых расчетов.

Не желая или не имея возможности это сделать, принято считать, что источник тепла должен генерировать в среднем 10 кВт на 100 м² отапливаемого помещения.

Под системой отопления понимают взаимосвязь между следующей совокупностью приборов: насосы, трубопроводы, запорно-регулирующие устройства, средства автоматики и контроля передачи тепловой энергии от источника в помещения.

В рамках данной статьи рассмотрим наиболее распространенную систему в виде водяного отопления с отопительным котлом. Приведены приблизительные расчеты, которые носят больше оценочный характер при выборе генератора тепла.

Тип отопительного котла. Расчет генерируемой мощности

Котел может быть: газовый, электрический, твердотопливный, комбинированный и т.д. Выбор котла зачастую зависит от топлива, которое преобладает в регионе проживания.

• Газовый котел . Для установки такого котла ранее требовалось отдельное помещение (котельная). Сейчас это касается только котлов с открытой камерой сгорания. Данный тип отопительного котла наиболее распространен в газифицированной местности.
• Электрический котел . Не обрел широкого распространения ввиду высокой стоимости электроэнергии и проблем с подключением мощностей.
• Твердотопливный котел . Пользуется невысокой популярностью при относительной доступности топлива. Это объясняется рядом неудобств при его эксплуатации. К примеру, в течение суток требуется осуществлять топку несколько раз. Также, режим теплоотдачи носит циклический характер. Использование данного типа котлов облегчается (уменьшая количество топок) за счет использования топлива с высокой теплотой сгорания или термобаллона, которым увеличивают время сгорания благодаря регулируемой подаче воздуха, также это можно осуществлять за счет водяных теплоаккумуляторов, подключенных к системе отопления.

Определяющие параметры при расчете мощности

1. Площадь отапливаемого помещения (S);
2. Удельная мощность котла на площадь помещения в 10 м² с учетом климатических условий региона (Wуд).

Существующие общепринятые величины удельной мощности в зависимости от климатической зоны:

• Северные районы: Wуд = 1.5 - 2.0 кВт;
• Центральные районы: Wуд = 1.2 - 1.5 кВт;
• Южные районы: Wуд = 0.7 - 0.9 кВт;

Формула расчета мощности котла

Wкот = S. Wуд/10

Принимая для удобства расчетов усредненное значение Wуд за единицу(1 кВт), получаем упомянутую выше величину 10 кВт на 100 м² отапливаемой площади.

Тип водяного отопления зависит от площади дома. Система с естественной циркуляцией пригодна для площади не более 100 м².

В других случаях применяют принудительную циркуляцию теплоносителя (горячая вода) посредством циркуляционных насосов.

Подбор и монтаж трубопроводов

Трубопроводы в отопительной системе можно сравнить с «кровеносными сосудами». От их качества и размещения зависит эффективность работы всей отопительной системы.

Схемы разводки могут быть однотрубные и двухтрубные. Двухтрубные разводки применяют при больших площадях с возможностью регулировать температуру в каждом отапливаемом помещении с помощью терморегуляторов.

Однотрубные разводки лишены такой возможности. Плюсом является их низкая стоимость.

Подбор и монтаж отопительных приборов

Тепло в помещения от котла передается посредством отопительных приборов. Их подразделяют на:

• инфракрасные излучатели;
• конвективно-радиационные (все типы радиаторов);
• конвективные (ребристые).

Инфракрасные излучатели менее распространены, но считаются более эффективными, поскольку нагревают не воздух, а предметы, находящиеся в зоне действия излучателя. Для домашнего использования известны переносные инфракрасные обогреватели, которые преобразуют электрический ток в инфракрасное излучение.

Наибольшее распространение получили приборы из двух последних пунктов благодаря оптимальным потребительским качествам.

Для расчета требуемого количества секций отопительного прибора, необходимо знать величину теплоотдачи каждой секции.

На 1 м² примерно нужно 100 Вт мощности. К примеру, если мощность одной секции радиатора 170 Вт, то радиатором в 10 секций (1.7 кВт) можно обогреть площадь помещения в 17 м². При этом, высота потолка по умолчанию принимается не более 2.7 м.

Размещая радиатор в глубокую нишу под подоконником, вы уменьшаете теплоотдачу в среднем на 10%. При размещении сверху декоративного короба, потери тепла достигают 15-20%.

Придерживаясь нехитрых правил, можно повысить эффективность теплоотдачи радиаторов отопления:

• для максимальной нейтрализации потоков холодного воздуха теплым, радиаторы устанавливают строго под окнами, сохраняя расстояние между ними не менее 5 см.
• Центр окна и радиатора должны либо совпадать, либо отклоняться на величину не более 2 см;
• батареи в каждой комнате размещают на одном уровне по горизонтали;
• расстояние между радиатором и полом должно быть не менее 6 см;
• между задней поверхностью отопительного прибора и стеной должно быть не меньше 2-5 см.

Строительство частного дома или реконструкция жилого объекта, эксплуатирующегося в течение многих лет, проводится в соответствии с проектной документацией. Среди обязательных документов должен быть расчет отопления частного дома, в котором отражается информация о количества тепла, необходимого для обогрева всей жилой площади помещения. При расчетах учитывается материал, использованный для строительства частного дома, устройство пола, ориентация окон по сторонам света и величина оконных проемов, климатические условия в регионе и многие другие факторы. Поэтому грамотно выполненный инженерный расчет системы отопления дома выглядит очень громоздко, так как содержит множество непонятных обычному человеку формул. На практике выработаны упрощенные правила расчета, облегчающие монтаж автономной отопительной системы, в том числе и для тех, кто решил выполнить его своими руками.

В системе отопления частного дома котел является генератором тепла. Производители отопительного оборудования выпускают котлы, работающие на газе, электричестве, твердом или жидком топливе. Как определиться с выбором котла? На что обратить внимание? Специалисты советуют учесть три важных фактора:

• теплоотдача;
• простота эксплуатации;
• тип топлива, преобладающий в месте проживания.

Электрический котел не популярен среди россиян из-за высоких цен на электроэнергию, а также на возможные сбои в ее подаче во время аварий на изношенных электросетях. Котлы, работающие на жидком топливе, не экологичны. Твердотопливные котлы доставляют много хлопот при эксплуатации, так как нуждаются в присутствии человека. Ведь приходится в котел подбрасывать уголь до 4 раз за одни сутки. Придется смириться и с колебаниями температуры в течение суток, составляющими от 3 до 5 °С, которые связаны с цикличностью режима теплоотдачи данного оборудования.

Важно! Нейтрализовать недостатки твердотопливного котла можно двумя способами. Первый способ заключается в подключении к системе отопления водяных теплоаккумуляторов, емкость которых составляет от 2 до 10 куб. метров. Второй способ основан на сокращении количества топок за счет увеличения времени горения топлива, для чего используют термобаллоны, отвечающие за регулировку подачи воздуха.

Расчет мощности котла отопления должен производится в совокупности с остальным отопительным оборудованием

Если частный дом подключен к газу, то нечего и думать. Потому что газовый котел является самым экономичным, а также удобным в эксплуатации вариантом отопления. Современные модели газовых котлов отличает высокая степень безопасности, что немаловажно для владельцев частного дома. Привлекает газовое отопительное оборудование высоким КПД, доходящим до 95%, а также экономией средств при оплате энергоносителя (газа). Расходы уменьшаются на треть по сравнению с домами, подключенными к центральному отоплению.

Важно! Для установки в частном доме газового оборудования с открытой камерой сгорания требуется наличие отдельного помещения. В данный момент на рынке появились котлы с закрытой камерой сгорания, которые не нуждаются в отдельной площади для размещения.

Расчет мощности отопительного котла

Выполняя расчет системы отопления частного дома, необходимо наиболее точно определить мощность котла. От этого показателя напрямую зависит эффективность работы системы, обеспечивающей комфортную температуру в помещении. Если мощность будет недостаточной, то в доме будет холодно. При большой мощности котла будет тратиться лишнее топливо, что, конечно же, неэкономно. Для точного расчета оптимального значения мощности отопительного котла надо учесть:

• площадь отапливаемого помещения, обозначается буквой S;
• удельная мощность котла на 10 куб. метров помещения, обозначается W уд. Данная величина корректируется в зависимости от климатических условий региона проживания.

Важно! На практике руководствуются значениями удельной мощности, установленными для определенных климатических зон, составляющими 0,7-0,9 кВт (для южных регионов), 1,2-1,5 кВт (для центральных регионов), 1,5-2,0 кВт (для северных регионов).

Для расчета мощности котла выведена следующая формула: W кот. = (S*W уд.) : 10.

Если взять W уд.=1, то расчет еще больше упрощается. Отсюда и выведено примерное правило выбора мощности котла, в соответствии с которым на 100 кв. метров отапливаемого помещения требуется 10 кВт.

Пример! Пусть площадь частного дома равна 85 кв.м, а Wуд. = 1,5 кВт, тогда мощность котла составит Wкот = 85*1,5/10 = 12,75 кВт.

Какую отопительную систему выбрать?

На расчет отопления дома влияет и тип водяного отопления, который будет выбран владельцем. На выбор влияет величина площади частного дома. Если она превышает 100 кв. метров, то придется использовать циркуляционный насос для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя по трубопроводу. Дома меньшей площади могут отапливаться и системами с естественной циркуляцией.

Возможные схемы разводки системы отопления можно посмотреть в других наших статьях

Выбор труб для монтажа трубопровода

Среди богатого ассортимента труб, имеющегося на рынке, можно выбрать:

• стальные, нержавеющие, стальные оцинкованные;
• полимерные (армированные алюминием, металлопластиковые, полиэтиленовые, полипропиленовые);
• медные.

Расчет метража труб , необходимых для системы отопления, зависит от выбранной схемы разводки. Существует две схемы: однотрубная и двухтрубная. Большей эффективностью обладает вторая (двухтрубная). Однако при этом увеличивается количество труб для ее монтажа по сравнению с однотрубной разводкой.

Расчет труб и радиаторов отопления невозможно выполнить без учета остального отопительного оборудования

Расчет количества необходимых радиаторов

Чтобы провести полный расчет отопления загородного дома, необходимо определить количество радиаторов и секций в каждом из них. В комнатах разной площади требуется установить отопительные приборы под окнами разной длины. Длина зависит от количества секций.

Пример! Допустим, что теплоотдача одной секции составляет 180 Вт. Делим это число на 100, получаем 1,8 кв. метра. Тогда на комнату площадью 24 кв.м, потребуется 13-14 секций (24:1,8=13,3). В угловых комнатах, а также в помещениях с выходом на балкон, к расчетному значению добавляют пару секций.

Как видите, для выполнения расчетов нужны специальные знания. Еще сложнее выполнить расчет отопления многоквартирного дома. В каждом случае необходимо привлекать к этим работам квалифицированных инженеров.

На сегодняшний день наиболее известной является независимый обогрев при помощи водонагревательного котла. Печки на масле, электрические камины, тепловые вентиляторы и инфракрасные обогреватели обычно применяются в качестве дополнительного .

Отопительная система частного дома базируется на таких элементах, как обогревательные устройства (радиаторы, батареи), магистральная труба и запорно-контролирующий прибор. Все элементы системы необходимы для обеспечения помещений частного дома тепловой энергией, которая поступает в обогревательные устройства из теплового генератора. Срок службы и производительность системы обогрева на базе водонагревательного котла напрямую зависят от качественной установки и бережного пользования. Но существует фактор, который играет не менее важную роль, - умелый расчет системы отопления.

Для упрощения расчетов существуют специальные программы. Нажмите на фото для увеличения.

Получившийся показатель потребуется возвести в коэффициент, равняющийся 1,2. Это позволит добавить 20% резервной мощности котлу, которая обеспечит его функционирование в сберегательном режиме без особых перегрузок. В итоге мы получили мощность котла, которая равняется 14,6 кВт. Водонагревательную систему с такой мощностью довольно просто найти, поскольку стандартный одноконтурный котел имеет мощность 10-15 кВт.

Расчет отопительных приборов

За основу вычислений взяты стандартные алюминиевые батареи. Каждая из секций батареи производит 150 Вт тепловой энергии при температуре воды 70°C.

Вычислив необходимую теплоэнергию на отдельное помещение, требуется разделить ее на 150. Калькулятор отопления радиаторов выглядит следующим образом:

• спальня №1: 20 м 3 × 50 Вт × 1,2 = 1200 Вт (радиатор с 8 секциями);
• спальня №2: 30 м 3 × 50 Вт × 1,2 = 1800 Вт (радиатор с 12 секциями);
• спальня №3: 37,5 м 3 × 50 Вт × 1,2 = 2250 Вт (радиатор с 15 секциями);
• туалет №1: 10 м 3 × 50 Вт × 1,2 = 600 Вт (радиатор с 4 секциями);
• гостиная: 60 м 3 × 50 Вт × 1,2 = 3600 Вт (радиатор с 24 секциями);
• коридор: 18 м 3 × 50 Вт × 1,2 = 1080 Вт (округляется до 1200 Вт, потребуется радиатор с 8 секциями);
• туалет №2: 12 м 3 × 50 Вт × 1,2 = 720 Вт (округляется до 750 Вт, потребуется радиатор с 5 секциями);
• кухня: 36 м 3 × 50 Вт × 1,2 = 2160 Вт (округляется до 2250 Вт, потребуется радиатор с 15 секциями);
• ванная: 18 м 3 × 55 Вт × 1,2 = 1188 Вт (округляется до 1200 Вт, потребуется радиатор с 8 секциями).

Ванная должна отапливаться лучше, поэтому среднее значение увеличено до 55 Вт.

Формула расчета секций батареи отопления. Нажмите на фото для увеличения.

В помещениях большого объема необходимо производить монтаж нескольких радиаторов с общим числом требуемых секций. Например, в спальне №2 можно установить 3 радиатора с 5 секциями на каждом.

Калькулятор показывает, что общая мощность радиаторов составила 14,8 кВт. Это означает, что водонагревательный котел мощностью 15 кВт справится с обеспечением отопительных устройств теплоэнергией.

Подбор труб для магистрали отопления

Магистраль снабжает теплоносителем все обогревательные устройства в доме. Современный рынок предоставляет выбор из трех разновидностей труб, подходящих для магистрального трубопровода:

• пластмассовые;
• медные;
• металлические.

Чаще всего используются пластиковые трубы. Нажмите на фото для увеличения.

Наиболее распространенным видом являются пластмассовые трубы. Они представляют собой алюминиевый дрен, покрытый пластиком. Это обеспечивает трубы особой прочностью, так как они не ржавеют изнутри и не подвергаются вреду снаружи. Кроме того, их армирование понижает коэффициент линейного расширения. Они не собирают статистическое электричество, и для их установки не требуется много опыта.

Магистральные трубы на металлической основе имеют много минусов. Они довольно массивные, и их монтаж требует опыта работы со сварочным аппаратом. Кроме того, такие трубы ржавеют со временем.

Медные магистральные трубы являются наилучшим вариантом, но с ними тоже тяжело работать. Помимо трудностей монтажа, они имеют высокие цены. Если расчет стоимости отопления легко укладывается в ваш бюджет, выбирайте именно этот вариант. При отсутствии необходимых материальных средств лучшим выбором станут пластмассовые трубы.

Как производится монтаж системы отопления?

Для начала необходимо обустроить отопительные приборы. Как правило, радиаторы монтируются под окнами, так как горячий воздух препятствует поступлению холодного воздуха из окон. Установка отопительных приборов осуществляется при помощи перфоратора и уровня. Никакого специального оборудования не потребуется.

При монтаже отопительных приборов потребуется соблюдать единую высоту размещения радиаторов, в противном случае вода не сможет добираться до более высоких участков, и циркуляция нарушится.

Сварка пластиковых труб. Нажмите на фото для увеличения.

Установив отопительные приборы, необходимо проложить до них трубы. Для их установки потребуются такие инструменты, как строительные ножницы, паяльник и рулетка. Перед началом монтажа нужно замерить общую длину прокладываемых труб и подсчитать наличие всех заглушек, сгибов и тройников. На пластиковых трубах обычно присутствуют насечки со вспомогательными линиями, что помогает производить монтаж грамотно и аккуратно.

Важно знать: соединяя трубы паяльником, не разъединяйте их после неудачной пайки, в противном случае может образоваться протечь. Работать с паяльником нужно аккуратно, предварительно потренировавшись на кусках трубы, которые уже не понадобятся при монтаже.

Дополнительные устройства

Если опереться на статистику, отопительная система с пассивной циркуляцией способна эффективно обогревать площадь помещения, не превышающую 110 м 2 . Для больших помещений потребуется оборудовать водонагревательный котел специальным насосом, сделав циркуляцию теплоносителя регулируемой. Некоторые производители выпускают тепловые генераторы, которые уже оборудованы насосом.

Следуя вышеуказанным рекомендациям, вы сможете произвести индивидуальный расчет системы отопления частного коттеджа, а также расчет стоимости предполагаемого оснащения. Для установки водонагревательной системы не потребуется много рабочей силы (2-3 человека) и особых навыков установки.