Как сделать расчет отопления частного дома

Назначение систем отопления

Главным назначением отопительных систем является компенсация всех потерь тепла в жилом доме или здании иного назначения, какими являются:

• Потери тепла через наружные ограждающие конструкции (стены, оконные и дверные проемы, крышу, перекрытия нижнего этажа и заглубленный цокольный этаж);
• Тепло, необходимое на нагрев воздуха, поступающего в отапливаемые помещения вследствие работы систем вытяжной вентиляции или прорывающегося через открытые двери, неплотности в оконных проемах или через наружные стены. Этот процесс носит название инфильтрации воздуха и зависит от качества строительных работ, материалов и наличия или отсутствия сбалансированной вентиляции.

Теплопотери дома зависят от наружной температуры, то есть региона строительства. Чем ниже и экстремальнее температуры зимой, тем больше тепла теряется через наружные конструкции и, следовательно, большее количество тепла требуется для обогрева 1м? площади.

При большой площади наружных конструкций и низких теплоизоляционных свойствах затраты тепловой энергии также растут. Как известно, большая составляющая всех теплопотерь происходит через оконное остекление, поэтому для регионов России с низкими температурами зимой габариты переплетов необходимо проектировать небольшими с возможностью установки под ними отопительных приборов.

Еще одной важной задачей современных систем отопления является как поддержание температуры воздуха в жилом здании на заданном уровне без перегрева помещений, так и температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха. Это позволяет снизить количество вырабатываемого тепла отопительными котлами, экономить топливо и энергоресурсы в целом

Функционально такие задачи выполняет система автоматизации отопительных сетей дома, которая является неотъемлемой частью современных систем отопления.

Последовательность расчета систем отопления

Этапность расчетов систем отопления и отопительного оборудования вне зависимости от обогреваемой площади и количества контуров является следующей:

1. Производится с учетом их теплоизоляционных свойств для определения количества потерь тепла в зимний период.
2. Определяется объем и количество тепла необходимого для его нагрева по помещениям.
3. Результатом теплотехнического расчета является тепловой баланс дома или требуемая мощность системы отопления.
4. По итогам составления теплового баланса по каждому помещению выполняется подбор типоразмеров приборов отопления, определяется вид радиаторов приемлемый для данного случая. Затем должна быть произведена расстановка приборов в помещениях в зонах максимальных теплопотерь.
5. Согласно выбранной схеме системы отопления (гравитационная или насосная, однотрубная или двухтрубная, стояковая, лучевая или коллекторная) на строительные планы наносится разводка трубопроводов и определение мест расположения подключения к радиаторам.
6. В процессе гидравлического расчета определяются диаметры каждого участка системы отопления, расход теплоносителя и потеря давления по длине трубопроводов на трение.
7. По итогам гидравлического расчета производится подбор циркуляционных насосов.
8. В зависимости от принципиальной схемы системы отопления и основных технических данных системы и максимального рабочего давления происходит выбор объема расширительного бака, служащего для компенсации температурных расширений теплоносителя.
9. Выполняется подбор вида, количества и мощности котлов отопления, а также составляется принципиальная схема котельной с размещением основного оборудования и сопутствующих систем.

Расчет системы отопления дома

Расчет системы – калькулятор онлайн

Для чего необходим предварительный расчет отопления в частном доме? Это требуется для выбора правильной мощности необходимого отопительного оборудования, позволяющей реализовать систему отопления, сбалансировано обеспечивающую теплом соответствующие помещения частного дома. Грамотный выбор оборудования и правильный расчёт мощности системы отопления частного дома позволят рационально компенсировать теплопотери от ограждающих конструкций и притока уличного воздуха на нужды вентиляции. Сами формулы для такого расчета достаточно сложны – поэтому мы предлагаем Вам воспользоваться онлайн расчетом (выше), или заполнив анкету (ниже) – в таком случае расчет произведет наш главный инженер, и эта услуга – совершенно бесплатная.

Как рассчитать отопление частного дома?

С чего начинается такой расчет? Во-первых, требуется определить максимальные теплопотери объекта (в нашем случае – это частный загородный дом) при наихудших погодных условиях (такой расчет ведется с учетом самой холодной пятидневки для данного региона). Рассчитывать систему отопления частного дома на коленке не получится – для этого используют специализированные формулы расчета и программы, позволяющие построить расчет на основе исходных данных о конструкции дома (стен, окон, кровли и т.д.). В результате полученных данных выбирается оборудование, полезная мощность которого должна быть больше или равна рассчитанному значению. В ходе расчёта системы отопления выбирается нужная модель канального воздухонагревателя (обычно это газовый воздухонагреватель, хотя мы можем использовать и другие типы обогревателей – водяной, электрический). Затем вычисляется максимальная производительность обогревателя по воздуху – иными словами, какой объем воздуха вентилятор данного оборудования нагнетает в единицу времени. Следует помнить, что производительность оборудования отличается в зависимости от предусмотренного режима его использования: так, например, при кондиционировании производительность больше, чем при отоплении. Поэтому если в перспективе планируется использовать кондиционер, то за исходное значение нужной производительности необходимо принимать расход воздуха именно в этом режиме – если же нет, то достаточно только значения в режиме отопления.

На следующем этапе расчёт систем воздушного отопления частного дома сводится к правильному определению конфигурации воздухораспределительной системы и расчёту сечений воздуховодов. Для наших систем мы используем бесфланцевые прямоугольные воздуховоды прямоугольного сечения – они просты в сборке, надежны и удобно располагаются в пространстве между конструктивными элементами дома. Поскольку воздушное отопление является низконапорной системой, то при ее построении необходимо учитывать определённые требования, например, минимизировать количество поворотов воздуховода – как магистрального, так и оконечных веток, идущих к решёткам. Статическое сопротивление трассы не должно превышать 100 Па. На основе производительности оборудования и конфигурации воздухораспределительной системы рассчитывается нужное сечение магистрального воздуховода. Количество оконечных веток определяется исходя из количества подающих решёток, необходимых для каждого конкретного помещения дома. В системе воздушного отопления дома обычно используются стандартные подающие решётки размером 250х100 мм с фиксированной пропускной способностью – она вычисляется с учетом минимальной скорости движения воздуха на выходе. Благодаря такой скорости в помещениях дома не ощущается движение воздуха, отсутствуют сквозняки и посторонний шум.

онлайн-калькулятором

Исходные данные для вычислений

Расчет тепловой мощности батарей выполняется для каждого помещения отдельно, в зависимости от числа внешних стен, окон и наличия входной двери с улицы. Чтобы правильно рассчитать показатели теплоотдачи радиаторов отопления, ответьте на 3 вопроса:

1. Сколько тепла необходимо на обогрев жилой комнаты.
2. Какую температуру воздуха планируется поддерживать в конкретном помещении.
3. Средняя температура воды в отопительной системе квартиры либо частного дома.

Ответ на первый вопрос — как рассчитать потребное количество тепловой энергии различными способами, дается в отдельном руководстве – расчет нагрузки на отопительную систему. Приведем 2 упрощенных методики вычислений: по площади и объему комнаты.

Распространенный способ — измерить обогреваемую площадь и выделить на квадратный метр 100 Вт теплоты, иначе — 1 кВт на 10 м². Мы предлагаем уточнить методику – учесть количество световых проемов и наружных стен:

• для комнат с 1 окном или входной дверью и одной внешней стенкой оставить 100 Вт тепла на метр квадратный;
• угловое помещение (2 наружных ограждения) с 1 оконным проемом – считать 120 Вт/м²;
• то же, 2 световых проема – 130 Вт/м².

При высоте  перекрытия более 3 метров (например, коридор с лестницей в двухэтажном доме) расход тепла правильнее считать по кубатуре:

• комната с 1 окном (внешней дверью) и единственной наружной стеной – 35 Вт/м³;
• помещение окружено другими комнатами, не имеет окон, либо находится на солнечной стороне – 35 Вт/м³;
• угловая комната с 1 оконным проемом – 40 Вт/м³;
• то же, с двумя окнами – 45 Вт/м³.

На второй вопрос ответить проще: комфортная для проживания температура лежит в диапазоне 20…23 °C. Нагревать воздух сильнее неэкономично, слабее – холодно. Среднее значение для расчетов – плюс 22 градуса.

Оптимальный режим работы котла подразумевает нагрев теплоносителя до 60—70 °C. Исключение – теплые либо слишком холодные сутки, когда температуру воды приходится снижать или, наоборот, увеличивать. Количество таких дней невелико, поэтому средняя расчетная температура системы принимается равной +65 °C.

Оплата за отопление при отсутствующем централизованном отоплении

Установка собственного отопительного котла в квартире не противоречит законодательству, если соблюдены все условия перепланировки помещения. Это очень трудозатратная процедура, ведь отсоединение от центральной тепловой сети расценивается, как реконструкция общего имущества. Собственники решаются на такой шаг, чтобы сэкономить на счетах за отопление. Однако до последнего времени закон обязывал таких индивидуалистов оплачивать коммуналку в полном объеме, а не только за общие помещения.

В 2019 году Конституционный суд обязал Правительство внести корректировки в Правила оказания коммунальных услуг и разработать адекватную схему расчета платы за автономное отопление. Пока изменения не приняты, собственникам придется платить за отопление в двойном размере.

Выбор котла

Котел может быть нескольких типов:

• Электрический котел;
• Котел, работающий на жидком топливе;
• Газовый котел;
• Твердотопливный котел;
• Комбинированный котел.

Кроме затрат на топливо, потребуется не реже, чем раз в год проводить профилактический осмотр котла. Лучше всего для этих целей вызывать специалиста. Также потребуется выполнять профилактическую очистку фильтров. Наиболее простыми в эксплуатации считаются котлы, которые работают на газе. Также они довольно дешевые в обслуживании и ремонте. Газовый котел подойдет только в тех домах, которые имеют доступ к газовой магистрали.

Котлы данного класса выделяются высокой степенью безопасности. Современные котлы устроены таким образом, что для них не требуется выделять специальное помещение для котельной. Современные котлы характеризуются красивым внешним видом и способны удачно вписаться в интерьер любой кухни.

Газовый котел на кухне

На сегодняшний день особой популярностью пользуются полуавтоматические котлы, работающие на топливе твердого типа.  Правда, есть у таких котлов один недостаток, который заключается в том, что один раз в день необходимо загружать топливо. Многие производители выпускают такие котлы, которые являются полностью автоматизированными. В таких котлах загрузка твердого топлива происходит в автономном режиме.

Однако такие котлы немного более проблематичные. Помимо основной проблемы, которая заключается в том, что сейчас электричество довольно дорогое, они еще могут перезагружать сеть. В небольших поселках на один дом выделяется в среднем до 3 кВт в час, а для котла этого мало, причем нужно учитывать, что сеть будет загружена не только работой котла.

Электрический котел

Для организации отопительной системы частного дома можно установить и жидкотопливный тип котла. Недостатком таких котлов является то, что они могут вызывать нарекания с точки зрения экологии и безопасности.

Мощность радиаторов: влияние способа подключения

Тип подсоединения батарей также оказывает воздействие на уровень теплоотдачи. Оптимальным считается вариант, когда отопительный прибор подключается диагональным способом, обеспечивающим поступление воды сверху, что позволяет избежать снижения тепловой мощности.

Наибольшие потери тепловой мощности, способные достигать 22%, происходят при боковом подключении. Остальные способы подсоединения приводят к относительным потерям упомянутой физической величины, что признается средними показателями, в чем можно убедиться посредством обращения к предлагаемому рисунку.

Для однотрубных систем

Указанная выше информация актуальна для систем отопления, характеризуемых как двухтрубные, которые обеспечивают подачу теплоносителя одной температуры на каждую из батарей. Что же касается однотрубных конструкций, то их функционирование основано на другом процессе.

В таких системах каждый последующий радиатор получает все более холодную воду, поэтому расчет количества секций таких отопительных приборов предполагает, что температуру придется пересчитывать несколько раз, что является довольно проблематично. В связи с этим лучше всего произвести вычисление требуемой мощности радиаторов для двухтрубной системы с дальнейшим добавлением секций с учетом снижения тепловой мощности.

Рассмотрим это на примере однотрубной системы, изображенной на схеме, которая имеет в своем составе 6 радиаторов. Такое количество батарей было установлено в зависимости от потребностей при двухтрубной разводке с последующей правкой полученных значений. Если расчет для первого радиатора строился обычным способом, то на втором приходилось учитывать то значение, на котором снизилась мощность, то есть 12 кВт (15–3=12), что составило 20%.

Чтобы компенсировать понесенные потери, пришлось увеличивать количество секций. Прогнозировалось, что потребуется 8 конструктивных элементов батарей, но потеря в 20% внесла корректировку, предполагающую необходимость установки отопительных приборов с 9 или 10 секциями.

При этом такой метод нельзя признать оптимальным, так как соответствие ему может привести к тому, что последняя в ветке батарея приобретет катастрофические размеры. В связи с этим устанавливаются однотрубные системы с запасом мощности, монтируется запорная арматура, а батареи подключаются через байпас для регулировки теплоотдачи.

Тепловая мощность

Грубо оценить потребность дома в тепле можно двумя способами:

Расчет по площади

Эта методика предельно проста и основана на СНиП полувековой давности: на 10 квадратных метров площади берется один киловатт тепловой мощности. Таким образом, дом общей площадью 100 м2 можно обогреть 10-киловаттным котлом.

Схема хороша тем, что не требует лезть в дебри и высчитывать тепловое сопротивление ограждающих конструкций. Но, как любая упрощенная схема расчетов, она дает весьма приблизительный результат.

Быстро, просто и… неточно.

• Котел прогревает весь объем воздуха в помещении, который зависит не только от площади дома, но и от высоты потолков. А этот параметр в частном домостроении может варьироваться в широчайших пределах.
• Окна и двери теряют гораздо больше тепла на единицу площади, чем стены. Хотя бы потому, что куда более прозрачны для инфракрасного излучения.
• Климатическая зона тоже очень сильно влияет на потери тепла через ограждающие конструкции. Увеличение дельты температур между помещением и улицей вдвое потянет за собой двукратное увеличение затрат на отопление.

Расчет по объему с региональными коэффициентами

Именно в силу перечисленных причин лучше использовать ненамного более сложную, но дающую куда более точный результат схему расчетов.

1. За базовое значение принимаются 60 ватт тепла на кубометр объема отапливаемого помещения.
2. На каждое окно в наружной стене к расчетной тепловой мощности добавляется 100 ватт, на каждую дверь — 200.
3. Полученный результат умножается на региональный коэффициент:

Крым, Ялта, декабрь. Расходы на отопление здесь невелики.

Давайте в качестве примера возьмем тот самый дом площадью в 100 квадратных метров.

Однако в этот раз мы оговорим ряд дополнительных условий:

• Высота его потолков — 3,5 метра.
• Дом имеет 10 окон и 2 двери в наружных стенах.
• Он расположен в городе Верхоянске (средняя температура января 45,4 С, абсолютный минимум — 67,6 С).

Итак, выполним расчет отопления частного дома для этих условий.

1. Внутренний объем отапливаемого помещения равен 100*3,5=350 м3.
2. Базовое значение тепловой мощности будет равным 350*60=21000 Вт.
3. Окна и двери усугубляют ситуацию: 21000+(100*10)+(200*2)=22400 ватт.
4. Наконец, освежающий климат Верхоянска заставит нас увеличить и без того большую тепловую мощность отопления еще вдвое: 22400*2=44800 ватт.

Зима в Верхоянске.

Как несложно заметить, разница с результатом, полученным по первой методике — больше четырехкратной.

Подбор и монтаж трубопроводов

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

• Стальные трубы. Такие трубы требуют сварочных работ при монтаже и подвержены коррозионным процессам. Чтобы избежать подобных недостатков, используют дополнительно оцинкованные трубы с резьбовым соединением. В любом случая их конструкция достаточно тяжелая и требует соответствующей квалификации.
• Металлопластиковые трубы. Они отличаются кислородонепроницаемостью, высокой механической прочностью, стойкостью к коррозии, малым гидравлическим сопротивлением. Могут монтироваться без применения сварки с помощью резьбовых или прессовых соединений. Это значительно снижает стоимость монтажных работ.
• Полипропиленовые трубы. Нашли широкое применение для систем водяного отопления. Кратковременное повышение температуры теплоносителя может быть до 100 °С.
• Медные трубы. Как правило, монтируют те, кто решил скрыть трубопроводы в стенах дома. Отличаются высокой долговечностью, выдерживают высокие температуры и давление на разрыв, но требуют сварки. Качественно смонтированная система способна послужить не одному поколению. Работа с медными трубами требует высокой квалификации и значительных денежных затрат.

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.

Для создания уюта в доме можно сделать деревянные окна своими руками .

В доме будет тепло если строить его из качественных материалов. Как возводить стены из пеноблоков — читайте здесь .

Способы укладки труб

Определившись с количеством труб и их диаметром, можно переходить к следующему важному моменту: выбору способа их укладки

Змейка

Его используют в комнатах с внутренними стенами, с утепленной наружной стеной. С гидравлической точки зрения этот способ наиболее экономичен. Основной недостаток такой раскладки — большая разница температур в начальной и конечной точках трубопровода. Это связано с тем, что подача горячей воды производится с одной стороны, то есть в конце комнаты остывший теплоноситель будет двигаться к обратке, и температура там будет ниже.

Кроме того, этот вариант раскладки труб является достаточно трудоемким. Довольно часто он производится с шагом труб от 20 см и выше из-за того, что согнуть их для меньшего шага очень сложно, особенно, если речь идет о трубе диаметром 18-20 мм. Рациональнее всего использовать такое расположение труб в санитарных зонах, где необходимо обходить сантехнические приборы и устройства, а также для выравнивания смежных зон отопительных контуров.

Зигзаг

Этот способ имеет тот же недостаток, что и предыдущий: неравномерность прогрева в разных точках комнаты. Поэтому, при его использовании, необходимы насосные установки усиленной мощности, прокачивающие воду в системе с большой скоростью.

Спираль или улитка

При таком способе раскладка труб производится от периметра помещения к центру. Таким образом, достигается равномерный прогрев всей поверхности, что делает эксплуатацию теплого пола максимально удобной и комфортной. При укладке спиралью трубы можно разложить на поверхности с любым шагом, начиная от 10 см. Этот способ подходит для помещений любого назначения и площади.

Оборудуйте твердотопливный котел длительного горения своими руками. Это экономически выгодно и удобно. Оцените преимущества электрического котла для отопления частного дома в нашей статье.

Один из наиболее экономических вариантов котла индукционный

Как выбрать, что учитывать и на что обратить внимание читайте в нашей статье

Повышение эффективности теплоотдачи

При обогреве радиатором внутреннего воздуха помещения происходит также интенсивный нагрев внешней стены в области за батареей. Это ведет к дополнительным неоправданным потерям тепла.

Предлагается для повышения эффективности теплоотдачи радиатора отгораживать отопительный прибор от наружной стены теплоотражающим экраном.

Рынок предлагает множество современных изоляционных материалов с отражающей тепло фольгированной поверхностью. Фольга защищает согретый батареей теплый воздух от контакта с холодной стеной и направляет его внутрь комнаты.

Для правильной работы границы установленного отражателя должны превышать габариты радиатора и с каждой стороны на 2-3 см выступать. Промежуток между отопительным прибором и поверхностью тепловой защиты следует оставлять величиной 3-5 см.

Для изготовления теплоотражающего экрана можно посоветовать изоспан, пенофол, алюфом. Из приобретенного рулона вырезается прямоугольник необходимых размеров и закрепляется на стене в месте установки радиатора.

Фиксировать экран, отражающий тепло отопительного прибора, на стене лучше всего силиконовым клеем или посредством жидких гвоздей

Рекомендуется отделять лист изоляции от внешней стены небольшой воздушной прослойкой, например, с помощью тонкой пластиковой решетки.

Если отражатель стыкуется из нескольких частей изоляционного материала, места соединений со стороны фольги необходимо проклеивать металлизированной клейкой лентой.

Как рассчитать систему отопления частного дома, подобрать и смонтировать оборудование

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.