РУС УКР

Расчет системы отопления для частного дома

135373

Отопление частного дома

Содержание статьи

   Выбор отопительного котла
   Расчет мощности отопительного котла
   Трубопроводы системы отопления
   Выбор отопительных приборов

Сегодня в качестве основного обогревателя частного дома выбирается индивидуальная система водяного отопления. Вместе с водяным отоплением также могут использоваться электрические нагревательные приборы, например, появившиеся сравнительно недавно на рынке Украины ИК обогреватели, теплые полы, а также масляные радиаторы и др. Для локального обогрева также используют камины, однако камин — сегодня больше декоративный элемент интерьера.

Эффективность работы и долговечность системы водяного отопления зависит в основном от правильности расчета отопления дома, качества оборудования и правильности монтажа. В процессе эксплуатации также необходимо придерживаться строгих правил, чтобы получить ожидаемое качество работы системы водяного отопления.

Система отопления дома — это не только радиаторы и котел. Система водяного отопления включает в себя трубопровод, насосы, средства автоматики, теплоноситель, регулировочные устройства и др.

Расчет системы отопления частного дома — это в первую очередь расчет мощности основного генератора тепла в доме, а именно отопительного котла, и подбор мощности радиаторов для каждой комнаты.

Газовый отопительный котел Выбор отопительного котла

Котел для системы водяного отопления может быть:

— газовым;
— электрическим;
— твердотопливным;
— жидкотопливным;
— комбинированным.

Выбор котла надо производит, исходя с стоимости его использования (стоимости топлива, что будет использоваться для нагревания теплоносителя), а также стоимости обслуживания (периодические вызовы мастера, как правило раз в год, в целью проверки работы автоматики, очистки фильтров, возможно, продления гарантии).

Самыми простыми и дешевыми в обслуживании считаются газовые котлы. Но понятно, что при этом дом должен быть газифицирован. При использовании газового котла в системы автономного отопления дома нет необходимости производить запас горючего. Кроме того, современные газовые котлы для автономного отопления имеют высокий КПД (на уровне 95%). Отличительной особенностью газовых котлов данного класса есть также высокая степень безопасности. Сегодня газовый котел не требует выделения специальной котельной для его установки (исключение составляют котлы с открытой камерой сгорания) и прекрасно может вписаться в дизайн интерьера кухни.

Твердотопливный котелСегодня также получают популярность полуавтоматические в эксплуатации твердотопливные котлы. Их недостатком остается необходимость хоть раз в сутки (иногда даже реже) осуществлять загрузку котла топливом. Однако многие производители современных твердотопливных котлов пытаются разработать максимально автоматические твердотопливные котлы, которые сами подают топливо в котел. Также считается, что твердотопливные котлы имеют циклическую теплоотдачу. Однако сегодня твердотопливные котлы «умеют» регулировать процесс горения регулируя подачу воздуха в камеру сгорания и таким образом могут поддерживать одинаковую температуру теплоносителя в системе автономного водяного отопления. Также твердотопливные котлы используют в системе отопления вместе с водяными теплоаккумуляторами, что представляют собой емкости объемом 5-10м3.

Электрический котел

Расчет отопления частного дома можно выполнить также для электрического котла. При этом основная проблема, кроме стоимости электроэнергии, — это большая нагрузка на электрическую сеть. Сегодня в среднем на один дом в небольшом поселке выделяется 3 кВт электроэнергии, чего мало для подключения электрического котла.

В системе отопления частного дома также можно использовать жидкотопливный котел. Однако вопросы, связанные с экологичностью и безопасностью использования жидкотопливных котлов в системе отопления частного дома остаются открытыми. Более детально о выборе котла отопления смотрите тут https://ibud.ua/ru/statya/vybor-kotla-otopleniya-dlya-doma-3511.

Расчет мощности отопительного котла

Расчет отопления дома начинается с подбора котла отопления. Это первое, что будет определять эффективность работы системы автономного отопления частного дома. Мощность отопительного котла необходимо рассчитать правильно. Отопительный котел избыточной мощности будет перерасходовать топливо, а недостаточная мощность «сердца» системы отопления не позволит получить нужную температуру в доме. 

Подбор мощности котла отопления производят исходя из значения удельных теплопотерь дома за отопительный период qдом, кВт*час/м2. Расчет удельных теплопотерь проводят таким образом:

qдом=Qгод/Fh,

где Qгод расход тепловой энергии на отопления дома на протяжении отопительного периода;

Fh — отапливаемая площадь дома.

Расчет расхода тепловой энергии на отопление частного дома проводят по формуле:

Qгодh*[Qk-(Qвн б+Qs)*ν],

где βh коэффициент, что учитывает дополнительные теплопотребление системой отопления, что связано с дискретностью отопительного потока и дополнительными теплопотерями через части стен дома, на которых установлены радиаторы отопления, теплопотери трубопроводов, которые проходят через неотапливаемые помещения. Расчет системы отопления частного дома проводят, принимая при этом βh=1,11;

Qвн б — бытовые теплопоступления на протяжении отопительного периода;

ν — коэффициент, что учитывает способность стен дома аккумулировать или отдавать тепло при периодическом отоплении дома. Для расчета системы отопления частного дома ν=0,8;

Qk — общие теплопотери дома. Расчет Qk проводят по формуле:

Qk1*Kдом*Dd*F,

где χ1=0,024 — размерный коэффициент;

F внутренняя общая отапливаемая площадь стен, пола и потолка дома, м2;

Dd — количество градусо-суток отопительного сезона, что определяется исходя с температурой зоны дома. В какой зоне размещен дом, можно определить с рисунка ниже. Так, для І температурной зоны Dd=3750 °С*суток, для ІІ Dd=3250 °С*суток, для ІІІ Dd=2750 °С*суток, для IV Dd=2250 °С*суток.

Температурные зоны УкраиныKдом — общий коэффициент теплопередачи дома, что рассчитывается по формуле:

Kдом=k∑пр+kинф,

где k∑пр приведенный коэффициент теплопередачи теплоизоляционной оболочки дома, что рассчитывается по формуле:

k∑пр=ξ*(Fнч/R∑пр нч+ Fсч/R∑пр сч+ Fд/R∑пр н+ Fпк/R∑пр пк+ Fц/R∑пр ц)/ F,

где ξ — коэффициент, что учитывает дополнительные теплопотери, связанные с ориентацией дома относительно сторон света, наличием угловых помещений, поступлением холодного воздуха через вход в дом. Для частных жилых домов ξ=1,13;

Fнч, Fсч, Fд, Fпк, Fц — площадь соответственно стен (непрозрачных частей), светопрозрачных частей (окон, фонарей), внешних дверей и ворот, перекрытий (чердачных перекрытий), цокольных перекрытий;

kинф — условный коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций дома, что учитывает теплопотери за счет инфильтрации и вентиляции, и рассчитывается по формуле:

kинф= χ2*c* υv*Vh *η*γ3/ F,

где χ2=0,278 — размерный коэффициент;

с=1 кДж/(кг*К) — удельная теплоемкость воздуха;

υv=0,85 — коэффициент снижения объема воздуха в доме, что учитывает наличие внутренних ограждений;

Vh — отапливаемый объем дома;

η — коэффициент влияния встречного теплового потока в огражденных конструкциях. η принимается 0,7 — для стыков панелей стен, а также многостворочных окон дома; 0,8 — для двустворочных окон и балконных дверей; 1,0 — для одностворочных окон и балконных дверей; при этом коэффициент η принимается за наибольшим значением, единым по всему дому;

γ3 — средняя плотность воздуха, что определяется для дома за счет инфильтрации и вентиляции, кг/м3. Средняя плотность воздуха для частного дома при расчете отопления определяется как γ3=353/[273+0,5*(tв+tопз)],

где tв — расчетная температура внутреннего воздуха помещения дома, что определяется за табл. 1.

Таблица 1. Расчетные значения температуры и влажности воздуха для помещений

Назначение дома

Расчетная температура внутреннего воздуха tв, °С

Расчетное значение относительной влажности φΒ , %

Жилой дом

20

55

Общественный или административный дом

20

50-60

Лечебные и детские учебные заведения

21

50

Дошкольные заведения

22

50

tоп з — средняя температура внешнего воздуха за отопительный период;

Qs — тепловые поступления сквозь окна от солнечной радиации на протяжении отапливаемого периода для четырех фасадов дома, что ориентированы за четырьмя сторонами света — север (Св), восток (В), Юг и запад (З). тепловые поступления сквозь окна можно рассчитать по формуле:

Qsвв(FCв*IСв+FВ*IВ+FЮг*IЮг+FЗ*IЗ)+ ξз лз л*Fсп ф*Iг,

где ξв, ξз л — коэффициенты, что учитывают затенение светового прореза относительно окон и зенитных фонарей непрозрачными элементами заполнения, что принимаются соответственно табл. 2;

εв, εз л — коэффициенты относительного проникновения солнечной радиации для светопрозрачных заполнений окон и зенитных фонарей, что принимаются за паспортными данными соответствующих светопрозрачных конструкций или за табл. 2; мансардные окна с углом наклона до горизонта 45 градусов и больше надо считать как вертикальные окна, а с углом меньше 45 градусов — как зенитные фонари;

FCв, FВ, FЮг, FЗ — площадь светопрозрачных фасадов дома, что соответственно ориентированы за четырьмя сторонами света;

Fсп ф — площадь световых зенитных фонарей дома;

ICв, IВ, IЮг, IЗ — средняя величина солнечной радиации за отопительный период, что направлена на вертикальную поверхность при условии облачности, что соответственно ориентирована за четырьмя фасадами дома (для промежуточных ориентиров фасада дома, что отличаются от направлений на Св, В, Ю, З, величину солнечной радиации надо определять за интерполяцией;

Iг — средняя величина солнечной радиации за отопительный период, направленная на горизонтальную поверхность за условий пасмурности.

Таблица 2. Значение коэффициентов затенения светового прореза и относительного проникновения солнечной радиации, соответственно окон и зенитных фонарей

Заполнение светового прореза

Коэффициенты ζв і ζз л; εв і εз л

при деревянных или ПВХ плетениях

при алюминиевых плетениях

ζв і ζз л

εв і εз л

ζв і ζз л

εв і εз л

Двойное стекло з селективным i-покрытием на внутреннем стекле:

— однокамерные стеклопакеты в одинарном плетении;

— двойное остекление в спаренных плетениях;

— двойное остекление в разделенных плетения

 

0,80

0,75

0,65

 

0,54

0,65

0,60

 

0,80

0,70

0,60

 

0,54

0,65

0,60

Тройное остекление с обычного стекла в отдельных спаренных плетениях

0,50

0,70

0,50

0,70

Однокамерные склопакети и одинарное остекление у разных плетениях

0,60

0,63

0,60

0,63

Однокамерный стеклопакет з селективным покрытием и одинарное остекление у разных плетений

0,60

0,58

0,60

0,58

Двокамерный стеклопакет з селективным покрытием на внутреннем стекле и в одинарном плетении

0,8

0,48

0,8

0,48

Вместе с тем, часто используется упрощенный расчет мощности котла. В этом случае используется всего два параметра — отапливаемая площадь дома S и удельная мощность отопительного котла Wудельная на 10м2. Так, для южных областей Украины удельная мощность принимается равной 1,5-2 кВт, для центральных областей — 1,2-1.5 кВт, для южных областей Украины — 0,7-0,9 кВт.

Далее расчет мощности отопительного котла для частного дома проводят по формуле:

Wкотла= Wудельная*S/10.

Кроме того, от площади дома зависит тип водяного отопления. Для частных домов с отапливаемой площадью до 100 м2 подойдет система отопления с естественной циркуляцией. Если же отапливаемая площадь дома больше 100м2, то необходима принудительная циркуляция теплоносителя, которую выполняет циркуляционный насос.

Циркуляционных насос устанавливается в обратку (обратная линия от отопительных приборов к отопительному котлу). Кроме того, наличие циркуляционного насоса продлит срок службы ваших отопительных приборов, поскольку насос уменьшает время контакта отопительного прибора с горячим теплоносителем. Циркуляционные насосы должны быть надежны, бесшумны, просты, долговечны, потреблять мало электроэнергии поскольку они работают непрерывно. Многие современные отопительные котлы, например газовые, часто имеют встроенные циркуляционные насосы.

Трубопроводы системы отопленияТрубопроводы системы отопления

Трубопроводы системы отопления выполняют передачу (перенос) теплоносителя от отопительного котла к отопительным приборам. Сегодня при монтаже системы отопления частного дома используют такие трубопроводы:

— полимерные трубопроводы (полиэтиленовые, металлопластиковые, полипропиленовые);
 медные трубопроводы;
 стальные трубопроводы.

Все перечисленные типы трубопроводов имеют как свои преимущества, так и определенные недостатки. Рассмотрим основные. Так, полимерные трубы просты в монтаже, они не поддаются коррозийным процессам. Техника пайки полипропиленовых трубопроводов рассмотрена в статье Монтаж полипропиленовых труб. Также полимерные трубы имеют небольшое гидравлическое сопротивление.

Медные трубопроводы обладают стойкостью к высоким температурам, выдерживают высокое давление. Сегодня именно медные трубопроводы считаются абсолютно надежными, поэтому медные трубопроводы можно спрятать в стены. Соединение медных трубопроводов проводят путем высокотемпературной пайки. Недостаток медных трубопроводов — высокая цена. Кроме того, с ними должны работать профессионалы.

Основной недостаток стальных трубопроводов — потребность в сварочных работах. Также такие трубопроводы поддаются коррозийным процессам. Сегодня при монтаже системы отопления частного дома также используют оцинкованные стальные трубопроводы.

Сегодня в системах отопления частного дома используют, как правило, двухтрубную разводку. Двухтрубная разводка позволяет регулировать температурный режим в каждой комнате. Для регулировки температуры отопительного прибора используется терморегулятор. Также в системе отопления частного дома может использоваться однотрубная система, единственным преимуществом которой есть экономия трубопроводов.

Отопительные приборыВыбор отопительных приборов

Отопительные приборы выполняют передачу тепловой энергии теплоносителя комнатам частного дома. Отопительные приборы бывают:

— конвективные (или ребристые);
 радиационные (выполняют инфракрасное излучение тепла);
 конвективно-радиационные.

В системах отопления частного дома чаще всего используются конвективные и конвективно-радиационные отопительные приборы. Некоторые свойства отопительных приборов наведено в табл. 3.

Расчет мощности отопительных приборов лучше проводить на этапе расчета мощности отопительного котла. Параллельно с расчетом теплопотерь всего дома надо выполнять расчет теплопотерь каждой комнаты, где будет установлен радиатор. Таким образом вы будете знать мощность радиатора для каждой комнаты.

Таблица 3. Характеристики современных отопительных радиаторов

  Вид радиатора   Давление: рабочее/опрессовочное/разрушения Ограничения по рН   Коррозийное воздействие Гарантия, лет
Кислорода

 Блуждающих токов

 Электролитических пар

Стальной Трубчатый

6-12/9-18.27 6.5 - 9.0 да да слабое 1

Чугунный

6-9/12-15/20-25 6.5 - 9.0 нет нет нет 10

Алюминиевый

10-20/15-30/30-50 7 - 8 нет да да 3 - 10

Биметаллический

35/57/75 6.5 - 9.0 да да слабое 3 - 10

Анодированный

15-40/25-75/215 6.5 - 9.0 нет нет нет 30

Требования к монтажу отопительных приборов:

— от пола до отопительного прибора должно быть не менее 6см, что позволит свободно проводить уборку;

— между подоконником и отопительным прибором должно бить не менее 5см, что позволит легко снять радиатор при необходимости;

— ребра отопительных приборов должны устанавливаться вертикально;

— отопительные приборы устанавливаются под окнами;

— центр отопительного прибора размещается по центру окна;

— в одной комнате дома отопительные должны располагаться на одном уровне.

Ценовые вопросы рассмотрено в статье Стоимость системы отопления.

Дата публикации: 14 июля 2014

Похожие статьи

Все статьи

Комментарии

  • К
    кулибин 27 января 2013

    да профессор.мозг ты мне вынес схемами и уравнениями.а ели проще один к десяти и 30 процентов запаса мощности котла? предположим общая площадь дома 300кв + бойлер 15 киловат заберёт=45 добавим ещё 30% 13.5кв=58 киловат это необходимая мощность котла для этого дома?.берём котёл протерм гризли с параметрами 58-65 кв.ваше мнение профессор?

    Пожаловаться на спам
  • В
    Витаха из Горловки 02 сентября 2013

    Кулибин. Для 58 кВт котлу при нормальной термоизоляции помещения в 300 кв. м. при средней сысоте помещения около 3м. можно сделать сауну. Для такоро помещения (на вскидку без выполнения каких либо расчетов) нужно 25-30 кВт. И т.к. "Профессор" свое мнение не высказал, то скажу тебе я, что расчитывать по таким формулам мощьность котлов для отопления будет слишком не культурно и не грамотно. Ведь в расчете нужно всегда учитывать климатический район (температура воздуха, скороть ветра, количество солнечных дней с году и т.д.), толщину и теплопроводность стен, материал пола и крыши, высоту помещения, посещаемость и назначение помещения (может быть офис, а может быть ангар для сель.хоз. техники) и некоторые другие параметры, которые могут повлиять на мощьность котла. А так как мероприятие по организации отопления в помещении 300 кв.м. не дешевое удовольствие, то думаю сенс выполнения данного расчета можно поручить не "шабашнику" Кулибину, а спец. фирме или институту (в любом случае выйдет дешевле).

    Пожаловаться на спам
  • К
    Каліпсо 05 сентября 2013

    Питання: чи можна підлогове опалення зробити не рахуючи, а кинути з кроком 150 по площі кімнати і поставити регулятор температури. такий принцип не перегріватиме підлогу?

    Пожаловаться на спам
    • М
      Михайло Коваленко 20 ноября 2013

      Доброго! Коли буде підігрів тільки підлоги, то опалення підлоги може будти замало, особливо з кроком 150 мм. Як варіант можна доставити радіатор під вікно з терморегулятором. Я для підлоги ... в себе робив крок 100 і 150 мм, коли надворі від + до -10 то відчуваються холодні проміжки підлоги між трубами при проміжку 150мм (в підлозі труба 16мм, металопластик, товщина стяжки 50мм). В підлозі з кроком труби 100мм холодних ділянок не відчувається. З повагою адміністратор блогу http://blogostroike.com/

      Пожаловаться на спам
  • A
    Alexey Ruban 05 сентября 2013

    А где для формулы k∑пр=ξ*(Fнч/R∑пр нч+ Fсч/R∑пр сч+ Fд/R∑пр н+ Fпк/R∑пр пк+ Fц/R∑пр ц)/ F∑ взять удельные сопротивления R∑пр нч, R∑пр сч, R∑пр н и R∑пр пк???

    Пожаловаться на спам
  • Г
    Голуб Сергей Владимирович 06 января 2014

    А где же собственно расчет?
    Автор пишет:"Расчет отопления дома начинается с подбора котла отопления."
    На самом деле расчет отопления заканчивается ОПРЕДЕЛЕНИЕМ мощности котла. При этом следует учитывать не только мощность на отопление, но и других потребителей. В доме на одну семью мощностью на подогрев воды можно пренебречь. Но если в доме предполагается принудительная система вентиляции с водяным калорифером и бассейн, необходимо закладывать мощность на обеспечение этих систем.
    "Подбор мощности котла отопления производят исходя из значения удельных теплопотерь дома за отопительный период qдом, кВт*час/м2." Каким образом по удельному расходу тепла за сезон можно определить мощность котла? Единственное назначение этой цифры - оценка энергоэффективности дома в энергетическом паспорте, который для частных домов никто не делает. Подбирать по этой цифре мощность котла, все равно что мерять скорость килограммами.
    Далее следует цитата из ДБН В2..6-31:2006 "КонстукціЇ будинків і споруд. Теплова ізоляція будівель." с горой формул, не имеющих никакого отношения к расчету собственно системы отопления. Но далее следует самое интересное:"Вместе с тем, часто используется упрощенный расчет мощности котла. В этом случае используется всего два параметра — отапливаемая площадь дома S и удельная мощность отопительного котла W удельная на 10м2. Так, для южных областей Украины удельная мощность принимается равной 1,5-2 кВт, для центральных областей — 1,2-1.5 кВт, для южных областей Украины — 0,7-0,9 кВт." Где используется? Покажите нормативный документ.
    Кем используется? По их логике армейская палатка в огороде площадью 100 м2
    будет иметь те же теплопотери, что и дом такой же площадью, построенный в соответствии с вышеуказанным ДБН. Лучше бы они вообще ничего не считали.
    При таких подходах заказчику действительно необходимы "...электрические нагревательные приборы, например, появившиеся сравнительно недавно на рынке Украины ИК обогреватели, теплые полы, а также масляные радиаторы и др."
    Общие рассуждения просто умиляют. "Система отопления дома — это не только радиаторы и котел." Кролікі - ето нє только ценний мєх, но і три-чєтирє кілограмма ценного сала.
    Рассуждения о твердотопливных котлах того же порядка. В качестве примера такого котла приложено изображение теплового насоса Viessmann Vitocal
    Обзор трубопроводов:"Сегодня именно медные трубопроводы считаются абсолютно надежными, поэтому медные трубопроводы можно спрятать в стены." Медные трубопроводы имеют гораздо больше недостатков, чем достоинств. Поэтому практически исчезли с рынка Украины.
    "Сегодня при монтаже системы отопления частного дома также используют оцинкованные стальные трубопроводы." К сведения автора и всех читателей: оцинкованные трубы ЗАПРЕЩЕНЫ к применению в системах отопления.
    Общее впечатление от статьи - автор начитался интернета и решил, что он доктор. Печально, что в нашей стране все умеют лечить и строить.

    Пожаловаться на спам