Расчет системы отопления частного дома: формулы и примеры

Устройство гидрострелки отопления

Гидроразделитель — вертикальный полый сосуд из труб большого диаметра (квадратного профиля) с эллиптическими заглушками по торцам. Размеры разделителя обусловлены мощностью (кВт) котла, зависят от количества и объема контуров.

Тяжелый металлический корпус устанавливают на опорные стойки, чтобы не создавать линейное напряжение на трубопровод. Компактные устройства крепят к стене, располагают на кронштейнах.

Гидрострелка из нержавеющей стали

Патрубок гидрострелки и отопительный трубопровод соединяют с помощью фланцев или резьбы.

Автоматический клапан воздухоотводчика располагают в верхней точке корпуса. Осадок удаляют через вентиль или специальный клапан, который врезан снизу.

Материал для изготовления гидрострелки — низкоуглеродистая или нержавеющая сталь, медь, полипропилен. Корпус обрабатывают антикоррозийным составом, покрывают теплоизоляцией.

Важно! Модели из полимера применяют в системе, которую отапливает котел мощностью от 13 до 35 кВт. Гидравлические разделители из полипропилена не используют для теплогенераторов, которые работают на твердом топливе.Изготовление гидрострелки своими руками из пропилена требует опыта и навыков работы с профессиональным слесарным и ручным электроинструментом

Гидравлическая стрелка «Meibes»

Роль гидрострелки в современных отопительных системах

Дабы выяснить, что собой представляет гидрострелка и какие функции она выполняет, вначале ознакомимся с особенностями работы индивидуальных отопительных систем.

Простой вариант

Самый простой вариант отопительной системы, оборудованной циркуляционным насосом, будет выглядеть примерно следующим образом.

Безусловно, данная схема существенно упрощена, поскольку многие элементы сети в ней (к примеру, группа безопасности) попросту не показаны, чтобы «облегчить» картинку для восприятия. Итак, на схеме вы можете увидеть, прежде всего, отопительный котел, благодаря которому и нагревается рабочая жидкость. Также виден циркуляционный насос, посредством которого жидкость движется по подающему (красному) трубопроводу и так называемой «обратке». Что характерно, такой насос может устанавливаться как в трубопровод, так и непосредственно в котел (последний вариант присущ больше приборам настенного типа).

Обратите внимание! Еще в замкнутом контуре имеются отопительные радиаторы, благодаря которым и осуществляется теплообмен, то есть генерируемое тепло передается в помещение. Если насос грамотно подобран в плане давления и производительности, то его одного будет вполне достаточно для одноконтурной системы, следовательно, нет никакой необходимости в использовании иных вспомогательных устройств

Если насос грамотно подобран в плане давления и производительности, то его одного будет вполне достаточно для одноконтурной системы, следовательно, нет никакой необходимости в использовании иных вспомогательных устройств.

Более сложный вариант

Если площадь дома достаточно большая, то представленной выше схемы для него будет явно недостаточно. В таких случаях применяется сразу несколько отопительных контуров, поэтому схема будет выглядеть несколько по-другому.

Здесь мы видим, что посредством насоса рабочая жидкость поступает в коллектор, а оттуда уже передается на несколько отопительных контуров. К последним можно отнести следующие элементы.

Контур высокой температуры (или несколько), в котором имеются коллекторы или же обычные батареи.
Системы ГВС, оснащенные бойлером косвенного нагрева. Требования к перемещению рабочей жидкости здесь особенные, поскольку температура подогрева воды в большинстве случаев регулируется изменением расхода жидкости, проходящей через бойлер.
Теплые полы. Да, температура рабочей жидкости для них должна быть на порядок ниже, поэтому и используются особые термостатические устройства. Тем более что контуры теплого пола имеют длину, существенно превышающую стандартную разводку.

Вполне очевидно, что один циркуляционный насос с такого рода нагрузками не справится. Безусловно, сегодня продаются высокопроизводительные модели повышенной мощности, способные создавать достаточно высокое давление, однако стоит подумать и о самом отопительном приборе – его возможности, увы, не безграничны. Дело в том, что элементы котла изначально предназначаются на определенные показатели напора и производительности. И данные показатели превышать не стоит, поскольку это чревато поломкой дорогостоящей отопительной установки.

Помимо того, сам циркуляционный насос, функционируя на пределе собственных возможностей для того, чтобы обеспечивать жидкостью все контуры сети, долго прослужить не сможет. Чего уж говорить о сильном шуме и расходе электрической энергии. Но вернемся к теме нашей статьи – к гидрострелке для отопления .

Порядок монтажа

Собирается однотрубная система следующим образом:

В хозяйственном помещении устанавливается на пол или вешается на стену котел. С помощью газового оборудования может быть устроена самая надежная и эффективная однотрубная система отопления двухэтажного дома. Схема подключения в этом случае будет стандартной и позволит произвести все работы, при желании, даже и самостоятельно.
На стены вешаются радиаторы отопления.
На следующем этапе монтируются стояки «подводящий» и «обратный» на второй этаж. Располагают их в непосредственной близости от котла. Внизу к стоякам присоединяется контур первого этажа, вверху – второго.
Далее выполняется подключение к магистралям батарей. На каждый радиатор следует установить запорный кран (на подводящем отрезке байпаса) и кран Маевского.
В непосредственной близости от котла на «обратной» трубе монтируется расширительный бак.
Также на «обратной» трубе поблизости от котла на байпасе с тремя кранами подключается циркуляционный насос. Перед ним на байпасе врезается специальный фильтр.

На заключительном этапе производится опрессовка системы в целях выявления неисправностей оборудования и протечек.

Как видите, однотрубная система отопления двухэтажного дома, схема которой максимально проста, может очень даже удобным и практичным оборудованием

Однако при желании использовать такую простую конструкцию, на первом этапе важно произвести все необходимые расчеты с максимальной точностью

Задумываясь над установкой отопления, первоначально определяются, какой вид топлива будет использоваться

Но наряду с этим крайне важно решить, насколько планируемый обогрев будет действительно независимым. Так, по-настоящему автономной будет система отопления без насоса, которой для работы не нужна электроэнергия

Для эффективной работы понадобится лишь источник тепла и правильно расположенный трубопровод

Для эффективной работы понадобится лишь источник тепла и правильно расположенный трубопровод.

Контур отопления — это совокупность элементов, предназначенных для обогревания жилища путём передачи тепла воздуху. Наиболее распространённым видом отопления является система, использующая в качестве источника нагрева котлы или бойлеры, подключённые к водопроводу. Вода, проходя через нагреватель, достигает определённой температуры, а после направляется в отопительный контур.

В системах с теплоносителем, в качестве которого используется вода, циркуляция может быть организована двумя путями:

В качестве источника тепла, служащего для нагревания воды, используются котлы (бойлеры). Их принцип действия основан на превращении определённого для них рода энергии в тепло с последующей его передачей теплоносителю. По типу источника нагрева котельное оборудование бывает газовым, твердотопливным, электрическим или мазутным.

По типу соединения элементов контура система отопления может быть однотрубной или двухтрубной. Если все приборы контура включены относительно друг друга последовательно, то есть теплоноситель проходит по порядку все элементы и возвращается в котёл, то такая система называется однотрубной. Её существенным недостатком является неравномерность прогрева. Это связано с тем, что на каждом элементе происходит потеря какого-то количества тепла, поэтому разница температур котла может быть существенной.

Система двухтрубного типа подразумевает параллельное подключение радиаторов к стояку. К недостаткам такого подключения относят осложнение конструкции и увеличенный в два раза расход материала по сравнению с однотрубной системой. Но построение контура обогрева для больших многоэтажных помещений выполняется только таким соединением.

Система с гравитационной циркуляцией чувствительна к ошибкам, допущенным во время монтажа отопления.

Проектирование отопления коттеджа – ключевые моменты

Система отопления дома представляет собой комплекс оборудования и инженерных сооружений, обеспечивающих искусственный обогрев здания, посредством нагрева и распространения теплоносителя. Эффективность работы системы зависит от грамотного расчета всех основных параметров теплоснабжения, качества оборудования и его монтажа.

Проектирование отопления коттеджа

Первоочередной стадией по оснащению здания системой отопления является разработка проекта. Это весьма ответственный, требующий от исполнителя высокой квалификации и опыта процесс. Поэтому, данную задачу необходимо решать совместно со специалистом.

Основные этапы проектирования

Профессиональное проектирование отопления коттеджа заключается в разработке пакета технической документации и проходит в несколько этапов:

1. Обследование сооружения. Проектировщик осуществляет выезд на объект с целью изучения конструктивных особенностей здания, значимых для разработки параметров основных элементов дома (расположение и размеры комнат, степень утепления, и др.), составляет первичный план.

2. Разработка эскиза. Это так называемый черновой вариант схемы расположения элементов отопления дома, обоснование расчетов мощности. Эскиз согласовывается с заказчиком, который на этом этапе вносит свои коррективы, в соответствии с индивидуальными пожеланиями.

3. Расчет стоимости работ и оборудования. В зависимости от коэффициента теплопотерь и расчетов необходимой мощности оборудования, специалист производит подбор всех элементов системы, в соответствии с установленными нормативами. Основными элементами системы отопления дома являются котел, котельная, трубопровод, отопительные приборы (радиаторы), дымоход и расширительный бак.

4. Разработка технологических схем инженерной системы. Это та основная документация, которой будут руководствоваться монтажники в процессе устройства системы отопления. Она также включает в себя спецификацию, экспликацию и аксонометрические схемы

Очень важно, чтобы все категории и нормы были соблюдены и установленным образом описаны в ней

5. Должное оформление и согласование проекта. В том случае, если производилось проектирование отопления коттеджа газом, для утверждения проекта необходимо одобрение городской газовой службы.

Профессиональный проект – гарантия эффективности отопления

Учитывая технологическую сложность и специфику выполняемых работ по разработке проекта, а также его значение для эффективности и безопасной эксплуатации системы отопления дома, целесообразнее доверить проектирование надежным специалистам.

А если специализированная фирма к тому же предоставляет услуги по реализации проекта, то есть монтажу системы отопления – это бесспорно идеальный вариант

Поскольку такой подход поможет избежать лишних трат времени, сил и, что ни маловажно, средств

Согласованная, качественная и оперативная работа высокопрофессиональных сотрудников фирмы от проекта до пусконаладочных работ и сервисного обслуживания отопления коттеджа – это главное преимущество компании и гарантия эффективной работы системы.

Точные расчеты тепловой нагрузки

Значение теплопроводности и сопротивление теплопередачи для строительных материалов

Но все же этот расчет оптимальной тепловой нагрузки на отопление не дает требуемую точность вычисления. Он не учитывает важнейший параметр – характеристики здания. Главной из них является сопротивление теплопередачи материал изготовления отдельных элементов дома – стен, окон, потолка и пола. Именно они определяют степень сохранения тепловой энергии, полученной от теплоносителя системы отопления.

Что же такое сопротивление теплопередачи (R )? Это величина, обратная теплопроводности (λ ) – возможности структуры материала передавать тепловую энергию. Т.е. чем больше значение теплопроводности – тем выше тепловые потери. Для расчета годовой нагрузки на отопление воспользоваться этой величиной нельзя, так как она не учитывает толщину материала (d ). Поэтому специалисты используют параметр сопротивление теплопередачи, который вычисляется по следующей формуле:

Расчет по стенам и окнам

Сопротивление теплопередачи стен жилых зданий

Существуют нормированные значения сопротивления теплопередачи стен, которые напрямую зависят от региона, где расположен дом.

В отличие от укрупненного расчета нагрузки на отопление сначала нужно вычислить сопротивление теплопередачи для наружных стен, окон, пола первого этажа и чердака. Возьмем за основу следующие характеристики дома:

Площадь стен – 280 м². В нее включены окна – 40 м² ;
Материал изготовления стен – полнотелый кирпич (λ=0.56 ). Толщина наружных стен – 0,36 м. Исходя из этого рассчитываем сопротивление телепередачи — R=0.36/0.56= 0,64 м²*С/Вт ;
Для улучшения теплоизоляционных свойств был установлен наружный утеплитель – пенополистирол толщиной 100 мм. Для него λ=0,036. Соответственно R=0,1/0,036= 2,72 м²*С/Вт ;
Общее значение R для наружных стен равно 0,64+2,72= 3,36 что является очень хорошим показателем теплоизоляции дома;
Сопротивление теплопередачи окон — 0,75 м²*С/Вт (двойной стеклопакет с заполнением аргоном).

Фактически тепловые потери через стены составят:

(1/3,36)*240+(1/0.75)*40= 124 Вт при разнице температуры в 1°С

Температурные показатели возьмем такие же, как и для укрупненного вычисления нагрузки на отопление +22°С в помещении и -15°С на улице. Дальнейший расчет необходимо делать по следующей формуле:

Расчет по вентиляции

Затем необходимо вычислить потери через вентиляцию. Общий объем воздуха в здании составляет 480 м³. При этом его плотность примерно равна 1,24 кг/м³. Т.е. его масса равна 595 кг. В среднем за сутки (24 часа) происходит пятикратное обновление воздуха. В таком случае для вычисления максимальной часовой нагрузки для отопления нужно рассчитать тепловые потери на вентиляцию:

(480*40*5)/24= 4000 кДж или 1,11 кВт/час

Суммируя все полученные показатели можно найти общие тепловые потери дом:

Таким образом определяется точная максимальная тепловая нагрузка на отопление. Полученная величина напрямую зависит от температуры на улице. Поэтому для расчета годовой нагрузки на отопительную систему нужно учитывать изменение погодных условий. Если средняя температура в течение отопительного сезона составляет -7°С, то итоговая нагрузка на отопление будет равна:

(124*(22+7)+((480*(22+7)*5)/24))/3600)*24*150(дней отопительного сезона)=15843 кВт

Меняя температурные значения можно сделать точный расчет тепловой нагрузки для любой системы отопления.

К полученным результатам нужно прибавить значение тепловых потерь через крышу и пол. Это можно сделать поправочным коэффициентом 1,2 – 6,07*1,2=7,3 кВт/ч.

Полученная величина указывает на фактические затраты энергоносителя при работе системы. Существует несколько способов регулирования тепловой нагрузки отопления. Наиболее действенный из них – уменьшение температуры в комнатах, где нет постоянного присутствия жильцов. Это можно осуществить с помощью терморегуляторов и установленных датчиков температуры. Но при этом в здании должна быть установлена двухтрубная система отопления.

Для вычисления точного значения тепловых потерь можно воспользоваться специализированной программой Valtec. В видеоматериале показа пример работы с ней.

Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта

Уважаемая Ольга! Извините,что обращаюсь к Вам еще раз. Что-то у меня по Вашим формулам получается немыслимая тепловая нагрузка: Кир=0,01*(2*9,8*21,6*(1-0,83)+12,25)=0,84 Qот=1,626*25600*0,37*((22-(-6))*1,84*0,000001=0,793 Гкал/час По укрупненной формуле, приведенной выше, получается всего 0,149 Гкал/час. Не могу понять, в чем дело? Разъясните пожалуйста! Извините за беспокойство. Анатолий.

Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта

Отопление с принудительной циркуляцией

В системе с принудительной циркуляцией можно отступить от выше указанных правил особенно касаемо уклона подающего и возвратного трубопровода, что несколько упрощает монтаж обвязки. В нее включен циркуляционный насос. обеспечивающий перемещение воды по системе. Кроме того, можно использовать трубы небольшого диаметра, что в конечном итоге скажется на цене монтажа всей системы. Необходимо отметить, что такую систему лучше всего использовать при отоплении электрическими или газовыми котлами, так как при отключении электричества, автоматически прерывается подача топлива и не произойдет перегрева котла.

Расчет мощности системы

Поправочных коэффициентов много. Как рассчитывали нагрузку предки, без проектов? Методом проб, ошибок, учитывали большой запас.

Расчёт в процентах

Главное в самостоятельных расчетах – определить ориентировочный показатель тепла для выбора источника. Нужно учитывать:

восполнение тепла при потерях через стены, крышу, окна, двери;
отопление для компенсации, при вентилировании воздуха в помещениях;
обогрев специфических объектов;
резерв для экстремальных ситуаций: аномально холодной зимы, сооружение дополнительных хозяйственно-бытовых объектов.

Рассчитанной нагрузки, с учетом факторов, достаточно для полноценного обогрева зданий. В остальных случаях существуют проектные бюро, где за разработанные тепловые системы специалисты несут персональную ответственность

Современные отопительные элементы

Крайне редко можно сегодня увидеть дом, в котором отопление выполняется исключительно воздушными источниками. К ним можно отнести электрические отопительные приборы: тепловентиляторы, радиаторы, УФО, тепловые пушки, электрические камины, печи. Рациональнее всего использовать их в качестве вспомогательных элементов при стабильно работающей основной отопительной системе. Причина их «второстепенности» — достаточно высокая себестоимость электроэнергии.

Основные элементы системы отопления

При планировании отопительной системы любого типа важно знать, что есть общепринятые рекомендации, касающиеся удельной мощности используемого нагревательного котла. В частности, для северных регионов страны она составляет примерно 1,5 – 2,0 кВт, в центральных — 1,2 – 1,5 кВт, в южных — 0,7 – 0,9 кВт

При этом перед тем, как рассчитать систему отопления, для вычисления оптимальной мощности котла следует воспользоваться формулой:

W кот. = S*W / 10.

Расчет системы отопления зданий, а именно – мощности котла – важный этап при планировании создания отопительной системы

При этом важно обратить особенное внимание на следующие параметры:

суммарная площадь всех помещений, которые будут подключены к отопительной системе – S;
рекомендованная удельная мощность котла (параметр, зависящий от региона).

Допустим, что необходимо рассчитать емкость системы отопления и мощность котла для дома, в котором суммарная площадь помещений, которые необходимо отапливать S = 100 м2. При этом возьмем рекомендованную удельную мощность для центральных регионов страны и подставим данные в формулу. Получим:

W кот. = 100*1,2/10=12 кВт.

Почему проектирование отопления частного дома поручают опытным специалистам

Современное проектирование отопления частного дома газом проводится поэтапно, и это действительно сложный процесс. Многие домовладельцы считают, что в своем небольшом строении они уж как-нибудь обойдутся без участия профессионалов-проектировщиков.

Для небольших одноэтажных зданий работу, конечно, может выполнить домашний мастер самостоятельно.
Единственное условие: ему необходимо иметь хотя бы некоторую подготовку, но даже в этом случае лучше заказать проект отопления частного дома специалистам.

Без квалификации и опыта вам удастся как-то разместить оборудование и даже подключить его к трубопроводам

Конечно, это ведь не проектирование отопления промышленных зданий или крупных государственных объектов! Обращаем ваше внимание, тем не менее, на то, что решение может оказаться непрофессиональным и несостоятельным:

в лучшем случае ошибки приведут к энергопотерям и недееспособности системы;
в худшем — ожидайте крупный финансовый ущерб или ущерб здоровью людей вплоть до серьезных трагедий.

Обращайтесь в компанию «Объединение-Газ», и мы выполним проектирование отопления загородного дома, коттеджа или небольшого дачного строения, подключив весь наш опыт и профессиональные инструменты. Принимаем заявки не только на проектирование, но и на монтаж системы отопления здания, так что выполним задачу как в составе общей газификации «под ключ», так и отдельно.

В идеале этот вид работ следует производить еще на этапе планирования строительства или реконструкции дома, когда заранее определяются ключевые характеристики будущей отопительной системы.
Превентивное проектирование позволяет гарантированно обеспечить оптимальные эксплуатационные характеристики при минимальных затратах заказчика.
Наши мастера добиваются отличных результатов и при заявках на проектирование газового отопления в давно эксплуатируемых строениях.

Однотрубная система отопления

Рассмотрим однотрубную разводку – её плюсы и минусы. Подача и возвращение теплового носителя в этой системе, создаётся по единственной трубе, идущей кольцом. Поэтому каждый радиатор присоединяется к трубопроводу обоими патрубками.

Достоинства этого метода разводки:

Работа по установке выполняется просто. Ведь одну трубу монтировать попроще, нежели два образца.
Отопительная система дома, названная Ленинградской – складывается из полипропиленовых труб. Является недорогим вариантом. Когда используется металлопластик либо сшитый полиэтилен, тогда преимущество нейтрализуется за счёт стоимости фитингов.
Вертикальные стояки с одной трубой – оптимальное решение при создании гравитационной системы в доме из двух этажей.

Принимая во внимание особенности однотрубной проводки и недостаток опыта установки у большей части хозяев, советуется собирать ленинградский тип подключения в малых жилых строениях, либо на даче.

Минусы однотрубного подключения

За счёт смешивания прохладной воды, температура в трубах уменьшается на 1-2 градуса после отдельного радиатора.
Для предоставления необходимого расходования теплоносителя в агрегатах отопления, диаметр главной нитки труб должна быть не меньше 25 мм на всей её протяжённости.
Когда насчитывается 5 радиаторов – сечение коллектора становится больше, до 32 мм.
Заключающие радиаторы получают охлаждённую воду, так что нагревают похуже.
Вопрос разрешается увеличением количества секций, либо увеличением габаритов панелей на 10%.

Когда делается вертикальная разводка, то недочёты не настолько критичны.