Тепловой расчет системы отопления

Как правильно выбрать котел

Котлы бывают двухконтурные и одноконтурные, с различной мощностью, автоматизированные и простой комплектации. На рисунки снизу можно увидеть схему простой системы отопления с одноконтурным котлом. Таких отопительных систем с простым прибором достаточно для небольшой конструкции.

Как рассчитать мощность котла

Для примера рассчитаем какой котел подойдет для частного дома из дерева площадью 78,5 м 2 .

В конструкцию одноэтажного частного дома входят: 3 комнаты, коридор + прихожая, кухня, туалет и ванна. Высчитываем объем всего дома, для этого необходимы данные по площади каждого помещения и высота потолков. Площадь комнат составляет: 2-х комнат — по 10 м 2. высота потолка 2,8 м, 3-я комната 20 м 2. прихожая 8м 2. коридор 8м 2. кухня 15,5 м 2. ванная 4м 2. туалет 3 м 2. Путем умножения высоты и площади получаем объем: 1,2 — 28 и 28 м 3. 3 — 56 м 3. прихожая и коридор по 22,4 м 3. кухня 43,4 м 3. ванная 11,2 м 3. туалет 8,4 м 3 .

Рассчет мощности котла

Следующим шагом вычисляем общий объем частного дома: 28+28+56+22,4+22,4+43,4+11,2+8,4=220 м 3. Объем нужно высчитывать всех помещений, не в зависимости установлены там радиаторы или нет, в нашем случае в коридоре и прихожей их нет. Это делается потому, что при отоплении дома такие помещения все равно прогреваются, но пассивно, из-за естественной циркуляции воздуха и его теплообмена. Поэтому если не учесть не отапливаемые жилые помещения расчет будет не верен.

Для выбора мощности котла нужно опираться на количество энергии необходимое на 1 м 3 исходя из данных по регионам:

• Европейская часть России — 40 Вт/м 3
• Северная часть России – 45 Вт/м 3
• Южная часть России – 25 Вт/м 3

Предположим, что для рассматриваемого дома мощность ровна 40 Вт/м 3. Выходит необходимая мощность ровняется 40х220 = 8800 Вт. К этой цифре прибавляется коэффициент 1,2, равный 20% мощности запаса. Добавочная мощность нужна чтобы не напрягать котел, и он работал спокойно. Переводим полученные ваты в киловатты и получаем 10,6 кВт. Это значит для площади деревянного одноэтажного дома площадью 78,5 м 2 подойдет стандартный котел мощностью 12-14 кВт.

Вычислив мощность котла, нужно определить какую вытяжку ему нужно.

Как подобрать диаметр трубы

Правильно подобрать диаметр трубы под котел частного дома важный этап в проектирование системы отопления. Почему то считают, что больший диаметр дымоходной трубы тем лучше. Но это ошибочное мнение.

Для оптимизации работы котла, особенно для электронных приборов, необходимо подобрать трубу нужного диаметра. Нужные для этого показатели это:

Тип очага отопления. Отопительным центром в частном деревянном даме может быть либо котел, либо печка

Для котлов важно знать Объем камеры сгорания, у печки квадратура Объема зольника. Для самодельных газовых или дизельных котлов тоже необходимо знать эти показатели.
Длина и конструкция предполагаемой трубы

Оптимальная высота конструкции 4-5 м без искривлений и сужений. В противном случае в конструкции образуются ненужные вихревые зоны, которые уменьшают тягу.
Форма будущего дымохода. Конструкции в виде цилиндра самый оптимальный вариант. Поэтому использовать готовую сендвичную конструкцию проще всего. Выложить из кирпича подобную круглую трубу сложно, а у квадратной большие потери. Стоит сендвичная труба, например диаметром 100 мм от 1000 руб./м пог.

Зная все эти факторы и показатели можно произвести расчет сечения трубы для конкретного котла. Расчет будет приблизительным, так как для точного, нужны сложные вычисления и показатели. За основу берется размер камеры сгорания котла, именно от нее зависит объем выходящих газов. Дл расчета используют следующую формулу: F = (К ∙ Q) / (4,19 ∙ √ˉ Н). К — это условный коэффициент равный 0,02-0,03, Q — производительность газового котел, которая указана в техническом паспорте оборудования, Н — высота будущего дымохода.

Получившийся результат нужно округлить и подогнать под строительные нормы, которые можно найти в сети («Технические условия по переводу печей на газ»). Для кирпичной трубы расчет делается с условием сечения трубы 1/2 кирпича на 1/2.

Для правильного распределения тепла по дому необходимо высчитать число радиаторов.

Тепловые нагрузки — определение и характеристики

Что обычно подразумевают под термином «тепловая нагрузка на отопление»? Это количество теплоты, которое отдают все приборы отопления, установленные в здании. Чтобы избежать лишних трат на производство работ, а также покупку ненужных приборов и материалов, и необходим предварительный расчет. С его помощью можно отрегулировать правила установки и распределения теплоты по всем помещениям, причем сделать это можно экономично и равномерно.

Но и это еще не все. Очень часто специалисты проводят расчеты, полагаясь на точные показатели. Они касаются размеров дома и нюансов строительства, где учитывается разнообразие элементов здания и их соответствие требованиям теплоизоляции и прочего. Именно точные показатели дают возможность правильно сделать расчеты и, соответственно, получить максимально приближенные к идеалу варианты распределения тепловой энергии по помещениям.

Но нередко случаются ошибки в расчетах, что приводит к неэффективной работе отопления в целом. Подчас приходится переделывать в ходе эксплуатации не только схемы, но и участки системы, что приводит к дополнительным расходам.

Какие же параметры влияют на расчет тепловой нагрузки в целом? Здесь необходимо разделить нагрузку на несколько позиций, куда входят:

• Система центрального отопления .
• Система теплый пол, если таковой установлен в доме.
• Система вентиляции — как принудительной, так и естественной.
• Горячее водоснабжение здания.
• Ответвления на дополнительные бытовые нужды. К примеру, на сауну или баню, на бассейн или душ.

Основные характеристики

Профессионалы не упускают из виду ни одну мелочь, которая может повлиять на правильность расчета

Отсюда и достаточно больший список характеристик системы отопления, которые следует принимать во внимание. Вот только некоторые из них:

Назначение объекта недвижимости или его тип. Это может быть жилое здание или промышленное. У поставщиков тепловой энергии есть нормы, которые распределяются по типу зданий. Именно они часто становятся основополагающими при проведении расчетов.
Архитектурная часть здания. Сюда можно включить ограждающие элементы (стены, кровля, перекрытия, полы), их габаритные размеры, толщину

Обязательно учитываются всевозможные проемы — балконы, окна, двери и прочее
Очень важно принять во внимание наличие подвалов и чердаков.
Температурный режим для каждого помещения в отдельности. Это очень важно, потому что общие требования к температуре в доме не дают точной картины распределения тепла.
Назначение помещений
В основном это относится к производственным цехам, в которых необходимо более строгое соблюдение температурного режима.
Наличие специальных помещений

К примеру, в жилых частных домах это могут быть бани или сауны.
Степень технического оснащения. Учитывается наличие системы вентиляции и кондиционирования, горячего водоснабжения, тип используемого отопления.
Количество точек, через которые проводится отбор горячей воды. И чем больше таких точек, тем большей тепловой нагрузке подвергается система отопления.
Количество находящихся на объекте людей. От этого показателя зависят такие критерии, как влажность внутри помещений и температура.
Дополнительные показатели. В жилых помещениях можно выделить количество санузлов, отдельных комнат, балконов. В промышленных зданиях — количество смен работающих, число дней в году, когда работает сам цех в технологической цепочке.

Дополнительные устройства в системе отопления

Циркуляционный насос системы отопления

К дополнительным приспособлениям относятся, например насос. В системе отопления размещенной на площади менее 100 м 2 циркуляция будет происходить естественной системой, но для большей площади необходим насос. Если котел импортного производства и автоматический, то насос уже стоит в системе, а значит дополнительный не нужно.

В продаже легко можно найти насос отечественного или импортного производства, все они подходят для систем с естественной циркуляцией. Стоят насосы для системы отопления от 1200 руб. Но хороший от 3500, он менее энергозатратен и бесшумен, при этом имеет небольшие размеры. Монтаж насоса выполняют на конце естественной системы циркуляции своими руками, конкретно на обратке перед входом в котел. Так его контакт с горячей водой будет минимален, и он прослужит долгое время.

К еще одному виду дополнительного оборудования относится применение расширительного бака. Емкость расширительного бака имеет различный объем воды и выбирается именно из этих параметров. В автоматических котлах расширительный бак уже стоит, о его объем воды недостаточен для системы с циркуляцией жидкости на площади более 100 м 2. Для чего же необходима установка расширительного бака в системе отопления?

Школьникам 8 класса понятно, что нагретая вода расширяется. Внутри системы отопления у воды все время меняется температура, весной и осенью понижается, зимой повышается, а значит, ее объем все время меняется. Излишки объема воды можно контролировать при помощи специальной емкости, расширительного бака или, как говорят профессионалы, экспансомат. Его необходимо устанавливать как при автоматической, так и с естественной циркуляцией воды в системе.

1. Если система отопления имеет замкнутый контур.
2. Теплоноситель имеет определенный уровень вместимости.

При увеличении объема в замкнутой цепочке труб появится гидравлическое давление, которое может повредить ее. Ученые рассчитали, что при повышении температуры на 10 0 С объем воды увеличивается на 0,3%. Это небольшой показатель для маленького объема воды, но в системе может быть до 1 т. Поэтому установка расширительного бака необходима в любом частном доме. Установить его можно своими руками, а стоит такая конструкция от 1200 руб.

Рассмотрев основные узлы системы отопления и этапы монтажа, сало ясно, что осуществить работы можно своими руками. А невысокая стоимость на комплектующие и правильный расчет, делают современную систему отопления экономичной и функциональной.

Мы строим или реконструируем частный дом, ввязались в капремонт квартиры. Оборудуем офис, теплый гараж, отапливаемое помещение иного назначения. Продумали систему отопления, подобрали основное оборудование: котел и его обвязку, бойлер, системы теплого пола. Либо, если это квартира, решили заменить существующий отопительный прибор более эстетичным и эффективным, может быть, добавить несколько дополнительных секций старой батарее. Будем считать, что мы уже сделали выбор типа греющих приборов: наборные секционные чугунные, алюминиевые батареи, биметаллические приборы либо готовые панельные стальные радиаторы. Не забудем о том, что батареи должны выдерживать давление теплоносителя в системе, которое в многоэтажном здании на порядок выше, чем в коттедже

Для достижения теплового комфорта нам важно корректно выполнить расчет радиаторов отопления

Последовательность выполнения расчетов

 Расчет отопления по объему помещения выполняется в следующем порядке:

• Определение утечек тепла строения. Это нужно для определения мощности котла и установленных батарей. Тепловые потери следует рассчитывать для каждой комнаты, имеющей хотя бы одну внешнюю стену. Для проверки расчета нужно выполнить следующее: полученное значение разделить на площадь помещения. В результате должно получиться число, равное 50-150 Вт/м2. Это стандартные значения, к которым следует стремиться при расчетах. Большое отклонение от этих параметров приведет к увеличению стоимости всей отопительной системы.
• Выбор температурного режима. Европейские нормы отопления EN 442 устанавливают следующий режим температур: 75С в котле, 65С в батареях или радиаторах, 20С в помещении. Поэтому во избежание неприятных ситуаций необходимо принимать именно эти параметры.
• Расчет мощности батарей или радиаторов. Здесь за основу берутся данные по потерям тепла в отдельном помещении.
• Гидравлические расчеты. Это необходимо для создания эффективного отопления. Согласно гидравлическим расчетам определяется диаметр труб и параметры циркуляционного насоса.
• Следующим этапом расчета тепла на отопление является выбор типа котла. Он может быть промышленным или бытовым в зависимости от назначения отапливаемого помещения.
• Вычисление объема системы отопления. Это необходимо для определения объема расширительного бака или встроенного водяного бачка.

Теоретическая подковка – как работает самотек

Естественная циркуляция воды в системах отопления функционирует благодаря гравитации. Как это происходит:

1. Берем открытый сосуд, наполняем водой и начинаем подогревать. Самый примитивный вариант – кастрюля на газовой плите.
2. Температура нижнего слоя жидкости растет, плотность уменьшается. Вода становится легче.
3. Под воздействием притяжения верхний более тяжелый слой опускается на дно, вытесняя менее плотную горячую воду. Начинается естественная циркуляция жидкости, называемая конвекцией.

Пример: если нагревать 1 м³ воды от 50 до 70 градусов, он станет легче на 10.26 кг (ниже смотрим таблицу плотностей при различных температурах). Если продолжить нагрев до 90 °С, то куб жидкости потеряет уже 12.47 кг, хотя дельта температур осталась прежней – 20 °C. Вывод: чем ближе вода к точке кипения, тем активнее происходит циркуляция.

Аналогичным образом теплоноситель циркулирует самотеком по домашней сети теплоснабжения. Подогреваемая котлом вода теряет вес и выталкивается кверху остывшим теплоносителем, вернувшимся из радиаторов. Скорость течения при перепаде температур 20–25 °C составляет всего 0.1…0.25 м/с против 0.7…1 м/с в современных насосных системах.

Малая скорость движения жидкости по магистралям и приборам отопления вызывает такие последствия:

1. Батареи успевают отдать больше тепла, а теплоноситель – остыть на 20–30 °C. В обычной отопительной сети с насосом и мембранным расширительным баком температура падает на 10–15 градусов.
2. Соответственно, котел должен производить больше тепловой энергии после запуска горелки. Держать генератор на температуре 40 °C бессмысленно – течение замедлится до предела, батареи станут холодными.
3. Чтобы доставить до радиаторов потребное количество тепла, надо увеличить проходное сечение труб.
4. Фитинги и арматура с высоким гидравлическим сопротивлением способны ухудшить либо вовсе остановить самотек. Сюда относятся обратные и трехходовые клапаны, резкие повороты на 90° и сужения труб.
5. Шероховатость внутренних стенок трубопроводов не играет большой роли (в разумных пределах). Маленькая скорость жидкости – невысокое сопротивление от трения.
6. Котел на твердом топливе + самотечная система отопления может спокойно работать без теплоаккумулятора и смесительного узла. Благодаря медленному течению воды конденсат в топливнике не образуется.

Как видите, в конвекционном движении теплоносителя присутствуют положительные и отрицательные моменты. Первые следует использовать, вторые – минимизировать.

На досуге

Теплотехнический расчет систем отопления

Необходимость теплотехнического расчета систем отопления (а также других элементов и конструкций) возникает в случае проведения капитального ремонта и модернизации зданий.

Актуальность проведения таких работ на объектах повысилась последние годы в связи с большим износом зданий, построенных ещё в советские годы. Системы отопления, которыми здания оснащались еще десять лет назад, и оснащаются до сих пор, устроены таким образом, что не позволяют эффективно распределять объем тепла между этажами и отдельными элементами систем внутри здания.

Простыми словами, на некоторых участках системы отопления может отдаваться чрезмерно много тепла, а на других недостаточно. В итоге часть квартир получает переизбыток, который позволяет жильцам жить с открытыми форточками даже зимой. И наоборот — некоторые квартиры замерзают, потому что им приходит недостаточно тепла.

Устранить эти недостатки позволит теплотехническая и тепловизионная съемка конструкций зданий и сооружений http://www.disso.spb.ru/?item=9 .

На первом этапе производятся замеры — выполняется съемка и специалисты-инженеры получают примерно вот такую карту. Она показывает участки с разным тепловым режимом зданий по позволяет зафиксировать имеющиеся дефекты.

Следующий шаг проведение теплотехнического расчета, позволяющего решить вопрос с равномерными распределением тепла в доме. На каждом объекте эта задача решается по-разному. В ряде случаев необходимо утеплять дом — проводить обшивку с изоляцией. В других случаях необходима балансировка систем отопления, модернизация действующих инженерных систем от ИТП.

Теплотехническая съемка позволит выявить дефекты отопления и указать инженерам и проектировщикам, какие именно конструктивные элементы требуют перерасчета. В дальнейшем производится модернизация с использованием современных технологий и современного отопительного оборудования.

Просмотров: 787

Дата: Февраль 25th, 2014

При выборе радиаторов стоит учесть все факторы воздействия на них.

Поддержание комфортного температурно-влажностного режима в помещениях жилого или иного назначения в климатических условиях нашей страны невозможно без систем обогрева. Наибольшее распространение получили схемы с промежуточным теплоносителем, которые могут быть как централизованными, так и автономными.

Конечными устройствами в таких системах являются отопительные приборы, осуществляющие теплообменные процессы в помещениях.

Вопрос: как подобрать радиаторы отопления с учетом всех факторов – достаточно сложен и требует подробного рассмотрения.

Расчет самотечной системы

Чтобы рассчитать и спроектировать отопление с естественной циркуляцией, действуйте в таком порядке:

1. Выясните количество тепла, нужное для обогрева каждой комнаты. Воспользуйтесь для этого нашей инструкцией.
2. Подберите энергонезависимый котел – газовый либо твердотопливный.
3. Разработайте схему, приняв за основу один из предложенных здесь вариантов. Поделите разводку на 2 плеча – тогда магистрали не пересекут входную дверь дома.
4. Определите расход теплоносителя под каждое помещение и рассчитайте диаметры труб.

Сразу отметим, что «ленинградку» разбить на 2 ветви не удастся. Это значит, что кольцевой трубопровод обязательно пройдет под порогом входной двери. Чтобы выдержать все уклоны, котел придется ставить в приямке.

Расчет диаметра труб на всех участках гравитационной двухтрубной системы делается так:

1. Берем теплопотери всего здания (Q, Вт) и определяем массовый расход теплоносителя (G, кг/ч) в главной магистрали по приведенной ниже формуле. Перепад температур между подачей и «обраткой» Δt принимаем равным 25 °C. Затем переводим кг/ч в другие единицы – тонны за час.
2. По следующей формуле находим площадь сечения (F, м²) главного стояка, подставив значение скорости естественной циркуляции ʋ = 0.1 м/с. Пересчитываем площадь круга в диаметр, получаем размер основной трубы, подходящей к котлу.
3. Считаем тепловую нагрузку на каждую ветку, повторяем расчеты и выясняем диаметры этих магистралей.
4. Переходим в следующие комнаты, снова определяем диаметры участков по тепловым затратам.
5. Выбираем стандартные размеры труб, округляя полученные цифры в большую сторону.

Приведем пример расчета самотечной системы в одноэтажном доме 100 м. кв. На представленной ниже планировке уже нанесены радиаторы отопления и указаны тепловые потери. Начинаем с основного коллектора котла и движемся в сторону последних помещений:

1. Величина теплопотерь дома Q = 10.2 кВт = 10200 Вт. Расход теплоносителя в главном стояке G = 0.86 х 10200 Вт / 25 °C = 350.88 кг/ч или 0.351 т/ч.
2. Площадь поперечника подающей трубы F = 0.351 т/ч / 3600 х 0.1 м/с = 0.00098 м², диаметр d = 35 мм.
3. Нагрузка на правую и левую ветку составляет 5480 и 4730 Вт соответственно. Количество теплоносителя: G1 = 0.86 х 5480 / 25 = 188.5 кг/ч или 0.189 т/ч, G2 = 0.86 х 4730 / 25 = 162.7 кг/ч или 0.163 т/ч.
4. Сечение правой ветви F1 = 0.189 / 3600 х 0.1 = 0.00053 м², диаметр составит 26 мм. Левое ответвление: F2 = 0.163 / 3600 х 0.1 = 0.00045 м², d2 = 24 мм.
5. В детскую и кухню придут линии DN32 и DN25 мм (округлили в большую сторону). Теперь считаем размеры коллекторов для спальни и гостиной + коридор с теплопотерями 2.2 и 2.95 кВт соответственно. Получаем оба диаметра DN20 мм.

Для подключения небольших батарей можно использовать подводки DN15 (наружный d = 20 мм), на плане указаны размеры DN20

Осталось подобрать трубы. Если варить отопление из стали, на котловой стояк пойдет Ø48 х 3.5, ветви — Ø42 х 3 и 32 х 2.8 мм. Оставшуюся разводку, в том числе подводки к батареям, делаем трубопроводом 26 х 2.5 мм. Первая цифра размера указывает на внешний диаметр, вторая – толщину стенки (сортамент водогазопроводных стальных труб).

Заключение по теме

Расчетная тепловая нагрузка — очень важный показатель, получаемый в процессе проектирования системы отопления дома. Если подойти к делу с умом и провести все необходимые расчеты грамотно, то можно гарантировать, что отопительная система будет работать отлично. И при этом можно будет сэкономить на перегревах и прочих затратах, которых можно просто избежать.

Расчет тепловых потерь является одним из самых важных документов, благодаря которому человек с легкостью может определить как суточное, так и годовое потребление тепла для какого-либо сооружения.

При расчете тепловой энергии необходимо учитывать достаточно много факторов.

Схема вентиляционной системы отопления.

Во-первых, необходимо принимать во внимание тип сооружения — будь то частный дом, одноэтажное или, наоборот, многоэтажное сооружение или другой вид здания. Во-вторых, для проведения необходимых расчетов, необходимо учитывать еще и количество проживающих (работающих) в этом здании людей

Разумеется, что наряду с типом здания необходимо принимать во внимание еще и такие факторы, как его функциональное предназначение, а также конструкции крыши, стен и полов этого сооружения. Помимо этого учитываются габариты крыш, полов, стен и т.д. И последним фактором, на который необходимо обращать внимание, является температурный режим каждого отдельно взятого помещения в сооружении, где будет производиться расчет тепловой энергии, при этом расчеты никак не зависят от того, что будет потреблять котел в качестве топлива. Использование котла на газе, количество потребления топлива — все эти факторы имеют свое значение.

Если расчеты произвести верно, можно будет с легкостью определить мощность, которую должен иметь котел (его потребление материалов), подобрать необходимое оборудование и получить ТУ.

Итоги гидравлического расчета

В итоге необходимо просуммировать сопротивления всех участков до каждого радиатора и сравнить с контрольными значениями. Для того, чтобы насос, встроенный в газовый котел, обеспечил теплом все радиаторы, потери напора на самой длинной ветке не должны превышать 20000 Па. Скорость движения теплоносителя на любом участке должна быть в диапазоне 0,25 – 1,5 м/с. При скорости выше 1,5 м/с в трубах может появиться шум, а минимальная скорость в 0,25 м/с рекомендуется по СНиП 2.04.05-91 во избежание завоздушивания труб.

Для того, чтобы выдержать вышеуказанные условия, достаточно правильно подобрать диаметры труб. Это можно сделать по таблице.

Труба	Минимальная мощность, кВт	Максимальная мощность, кВт
Металлопластиковая труба 16 мм	2,8	4,5
Металлопластиковая труба 20 мм	5	8
Металлопластиковая труба 26 мм	8	13
Металлопластиковая труба 32 мм	13	21
Полипропиленовая труба 20 мм	4	7
Полипропиленовая труба 25 мм	6	11
Полипропиленовая труба 32 мм	10	18
Полипропиленовая труба 40 мм	16	28

В ней указана суммарная мощность радиаторов, которые труба обеспечивает теплом.

Быстрый подбор диаметров труб по таблице

Для домов площадью до 250 кв.м. при условии, что стоит насос 6-ка и радиаторные термоклапаны, можно не делать полный гидравлический расчет. Можно подобрать диаметры по таблице ниже. На коротких участках можно немного превысить мощность. Расчеты произведены для теплоносителя Δt=10oC и v=0,5м/с.

Труба	Мощность радиаторов, кВт
Труба 14х2 мм	1.6
Труба 16х2 мм	2,4
Труба 16х2,2 мм	2,2
Труба 18х2 мм	3,23
Труба 20х2 мм	4,2
Труба 20х2,8 мм	3,4
Труба 25х3,5 мм	5,3
Труба 26х3 мм	6,6
Труба 32х3 мм	11,1
Труба 32х4,4 мм	8,9
Труба 40х5,5 мм	13,8

Обсудить эту статью, оставить отзыв в | |