Расчет отопления частного дома: что учитывается при расчете, особенности вычетов при помощи онлайн-калькулятора

Правильный расчет теплоносителя в системе отопления

По совокупности признаков бесспорным лидером среди теплоносителей является обыкновенная вода. Лучше всего использовать дистиллированную воду, хотя подойдет и кипячёная или химически обработанная – для осаждения растворённых в воде солей и кислорода.

Однако если существует вероятность того, что температура в помещении с системой отопления на некоторое время опустится ниже нуля, то вода в качестве теплоносителя не подойдёт. Если она замёрзнет, то при увеличении объёма велика вероятность необратимого повреждения системы отопления. В таких случаях используют теплоноситель на базе антифриза.

Особенности работы котлов на разных видах топлива

Если нет возможности подключиться к газопроводу, выбирают между тремя вариантами топлива:

• дизель;
• уголь (или другое твёрдое топливо);
• электрический генератор тепла.

В связи с тем, что электрообогрев обходится довольно дорого, в качестве основного источника тепла его используют крайне редко.

Котлы, работающие на дизеле легко перевести на газ в случае необходимости, если поставить другие горелки. Сегодня потребителям предлагается большой выбор газовых горелок различного типа.

Если использовать котлы на угле и пеллетах, есть смысл рассмотреть пиролизный тип, который позволяет сэкономить топливо за счёт камеры вторичного дожига. КПД у пиролизных агрегатов достигает 85 процентов. Недостаток, который пока не решен — нет полной автоматизации работы твердотопливного котла. Даже в тех моделях, где есть автоматизированная система загрузки топлива из бункера, его нужно пополнять по истечении суток.

Есть агрегаты, которые можно использовать для работы на твёрдом топливе и электричестве, как резервном варианте. Все эти нюансы учитывают при расчете отопления загородного дома.

Расчет мощности отопительных приборов

Перед тем как рассчитать мощность отопительного котла, следует определить, какой его тип будет использоваться. У отопительных котлов разный КПД и от этого выбора будет зависеть не только уровень теплоотдачи, но и финансовая составляющая последующей эксплуатации при выборе топлива:

• Электрокотлы,
• Газовые котлы,
• Котлы на твердом топливе,
• Котлы на жидком топливе,
• Комбинированный котел электричество/твердое топливо.

Когда сделан выбор типа котла, необходимо определиться с его пропускной способностью. Именно от этого будет зависеть функционирование всей системы. Вычисление мощности водонагревательного котла производят, учитывая количество теплоэнергии, требующегося на м3. Калькулятор может помочь посчитать объем отапливаемых комнат:

• спальня: 9 м2 3 м = 27 м3,
• спальня: 12 м2 3 м = 36 м3,
• спальня: 15 м2 3 м = 45 м3,
• гостиная: 25 м2 3 м = 75 м3,
• коридор: 6 м2 3 м = 18 м3,
• кухня: 12 м2 3 м = 36 м3,
• санузел: 8 м2 3 м = 24 м3.

При расчете учитываются все помещения дома, даже если в них не планируется ставить радиаторыИсточник stroikairemont.com

Далее суммируются результаты, и получается общий объем дома – 261 м3. При подсчетах обязательно учитываются комнаты и переходы, в которых не планируется ставить приборы обогрева, например, коридор, кладовая, или прихожая. Это делается, чтобы тепла от установленных в доме радиаторов, хватило на отопление всего дома.

Возьмем произвольный показатель для региона в 50 Вт/м3 и площадь дома 261 м3, которую планируется обогревать. Формула расчета мощности: 50 Вт 261 м3 = 13050 Вт. Результат умножается на коэффициент 1,2 и вычисляется мощность котла – 15,6 кВт. Коэффициент позволяет добавить 20% резервной мощности котлу. Она даст возможность котлу работать в сберегательном режиме, избегая особых перегрузок.

Дополнительные датчики температуры помогут контролировать процессИсточник dopebi.ru.net

Поправка коэффициента на климатические условия регионов меняется от 0,7 в южных регионах России, до 2,0 в северных регионах. Коэффициент 1,2 применяют в центральной части России.

Вот еще одна формула, которой пользуются онлайн-калькуляторы:

Чтобы получить предварительный результат требуемой мощности котла, можно площадь комнаты умножить на климатический коэффициент и, полученный результат, разделить на 10.

Пример формулы расчета мощности отопительного котла для дома площадью 120 м2 в северном регионе России:

Nk=120*2,0/10=24 кВт

Расчет батареи отопления, исходя из объема комнаты

Итак, с квадратурой жилого помещения все ясно, но не забывайте, что при равных размерах пола одинаковых, казалось бы, спален в двух разных домах пространство у них может сильно различаться. Все дело в высоте потолка, которая может быть типовой около 2.5 метров, а может достигать и всех 4, что увеличит объем комнаты почти вдвое. Как же в таких случаях правильно рассчитать алюминиевые или стальные радиаторы отопления? Снова обратимся к СНиП.

Согласно нормам, для обогрева 1 кубического метра жилого пространства необходимо 40 Вт излучаемого прибором тепла. Эту величину и возьмем за основу. Зная площадь помещения, вычислить его объем не сложно, достаточно умножить известное значение квадратуры на высоту стен.

Далее нужно узнать общую мощность, требуемую для комфортной температуры в комнате, для чего умножаем объем на показатель, взятый из СНиП. И, наконец, берем паспорт, без которого не должны продаваться батареи обогрева, и с помощью указанных там характеристик выясняем, как рассчитать количество секций, взяв за основу мощность одной. У нас получится формула N = 40SH/P, где H – высота помещения. Также данные можно взять из таблицы:

Мощность одной секции по паспорту, Вт	Площадь помещения, м2
10	12	14	16	18	20	22
При высоте потолка 3.5 метра
140	10	12	14	16	18	20	22
150	10	12	14	15	17	19	21
160	9	11	13	14	16	18	20
170	9	10	12	14	15	17	19
180	9	10	12	14	15	17	19
190	8	10	11	13	14	16	18
200	8	9	11	12	14	15	17
При высоте потолка 4 и 4.5 метра
140	12	14	16	19	21	23	26
150	11	13	15	18	20	22	24
160	10	12	14	16	18	20	22
170	10	12	14	16	17	19	21
180	10	12	14	16	17	19	21
190	9	11	13	15	16	18	20
200	9	11	12	14	16	17	19

Существует и более точный расчет батарей центрального или замкнутого котельного отопления, для которого нужно учесть многие факторы, такие как тип остекления в комнате, количество наружных стен и другие. Формула выглядит следующим образом: N = 100SK₁K₂K₃K₄K₅K₆K₇/P. Здесь

K₁ – коэффициент типа остекления:

• Для двустворчатых рам – 1.27
• Для двойных стеклопакетов – 1
• Для тройных стеклопакетов – 0.85

К₂ – коэффициент утепления помещения:

• Тонкая термоизоляция – 1.27
• Оптимальная термоизоляция – 1
• Толстая термоизоляция – 0.85

К₃ – процент остекления окон от площади пола

• 50 % – 1.2
• 40 % – 1.1
• 30 % – 1
• 20 % – 0.9
• 10 % – 0.8

К₄ – самая низкая средняя температура в течение недели в местности постройки дома

• -35 – 1.5
• -25 – 1.3
• -20 – 1.1
• -15 – 0.9
• -10 – 0.7

К₅ – количество наружных стен в помещении

• 1 стена – 1.1
• 2 стены – 1.2
• 3 стены – 1.3
• 4 стены – 1.4

К₆ – тип помещения над комнатой

• Холодный чердак – 1
• Теплый чердак – 0.9
• Теплое жилое помещение – 0.8

К₇ – высота потолков

• 2.5 метра – 1
• 3 метра – 1.05
• 3.5 метра – 1.1
• 4 метра – 1.15
• 4.5 метра – 1.2

Данный расчет позволит, в том числе, разобраться, как правильно рассчитать количество батарей, получившееся число секций нужно просто разделить на несколько радиаторов. Это позволит более эффективно использовать площадь приборов системы обогрева. Однако расчет количества радиаторов отопления требует учета и других факторов, в частности, длины труб, а это значит, что нужно будет выполнять совершенно иные вычисления. Но сделать их следует обязательно, ведь чем полнее расчет отопления частного дома, тем комфортнее будет проживание в нем.

Как рассчитать оптимальное количество и объемы теплообменников

При расчёте количества необходимых радиаторов, следует учитывать из какого материала они произведены. Рынок сейчас предлагает три вида металлических радиаторов:

• Чугун,

• Алюминий,

• Биметаллический сплав,

Все они имеют свои особенности. Чугун и алюминий имеют одинаковый показатель теплоотдачи, но при этом алюминий быстро остывает, а чугун медленно нагревается, но долго сохраняет тепло. Биметаллические радиаторы быстро нагреваются, но остывают значительнее медленнее алюминиевых.

При расчете количества радиаторов также следует учитывать и другие нюансы:

• теплоизоляция пола и стен помогает сохранить до 35% тепла,

• угловая комната прохладнее других и требует большего количества радиаторов,

• использование стеклопакетов на окнах сохраняет 15% теплоэнергии,

• через крышу «уходит» до 25% теплоэнергии.

Количество радиаторов отопления и секций в них зависит от многих факторов

В соответствии с нормами СНиП, на обогрев 1 м3 требуется 100 Вт тепла. Следовательно, 50 м3 потребуют 5000 Вт. Если биметаллический прибор на 8 секций выделяет 120 Вт, то с помощью простого калькулятора считаем: 5000 : 120 = 41,6. После округления в большую сторону, получаем 42 радиатора.

Однако в частном доме температура регулируется самостоятельно. Считается, что одна батарея выделяет 150 Вт тепла. Пересчитываем и получаем 5000 : 150 = 33,3. То есть понадобится 34 радиатора.

Можно воспользоваться примерной формулой расчета секций радиатора:

N*= S/P *100

Значок (*) показывает, что дробная часть округляется по общим математическим правилам, N – количество секций, S – площадь комнаты в м2, а P – теплоотдача 1 секции в Вт.

Расчет теплопотерь дома — считаем сами правильно!

Расчет отопления частного дома можно сделать самостоятельно, проведя некоторые замеры и подставив свои значения в нужные формулы. Расскажем, как это делается.

Вычисляем теплопотери дома

От расчета теплопотерь дома зависит несколько критических параметров системы отопления и в первую очередь – мощность котла.

Последовательность расчета следующая:

Вычисляем и записываем в столбик площадь окон, дверей, наружных стен, пола, перекрытия каждой комнаты. Напротив каждого значения записываем коэффициент теплопроводности материалов, из которых построен наш дом.

Если вы не нашли нужный материал в приведенной таблице, то посмотрите в расширенной версии таблицы, которая так и называется – коэффициенты теплопроводности материалов (скоро на нашем сайте). Далее, по ниже приведенной формуле вычисляем потери тепла каждого элемента конструкции нашего дома.

ΔT — разница температур внутри и снаружи помещения для самых холодных дней °C

R — значение теплосопротивления конструкции, м2·°C/Вт

λ — коэффициент теплопроводности (см. таблицу по материалам).

Суммируем теплосопротивление всех слоев. Т.е. для стен учитывается и штукатурка и материал стен и наружное утепление (если есть).

Складываем все Q для окон, дверей, наружных стен, пола, перекрытия

К полученной сумме добавляем 10-40% вентиляционных потерь. Их тоже можно вычислить по формуле, но при хороших окнах и умеренном проветривании, смело можно ставить 10%.

Результат делим на общую площадь дома. Именно общую, т.к. косвенно тепло будет тратиться и на коридоры, где радиаторов нет. Вычисленная величина удельных теплопотерь может колебаться в пределах 50-150 Вт/м2. Самые высокие потери тепла у комнат верхних этажей, самые низкие у средних.

После окончания монтажных работ, проведите тепловизионный контроль стен, потолков и других элементов конструкции, чтобы убедиться, что нигде нет утечек тепла.

Приведенная ниже таблица поможет точнее определиться с показателями материалов.

Определяемся с температурным режимом

Этот этап напрямую связан с выбором котла и способом отопления помещений. Если предполагается установка «теплых полов», возможно, лучшее решение – конденсационный котел и низкотемпературный режим 55С на подаче и 45С в «обратке». Такой режим обеспечивает максимальный кпд котла и соответственно, наилучшую экономию газа. В будущем, при желании использовать высокотехнологичные способы обогрева, (тепловой насос, солнечные коллекторы) не придется переделывать систему отопления под новое оборудование, т.к. оно рассчитано именно на низкотемпературные режимы. Дополнительные плюсы – не пересушивается воздух в помещении, интенсивность конвекционных потоков ниже, меньше собирается пыли.

В случае выбора традиционного котла, температурный режим лучше выбрать максимально приближенным к европейским нормам 75С – на выходе из котла, 65С – обратная подача, 20С — температура помещения. Такой режим предусмотрен в настройках почти всех импортных котлов. Кроме выбора котла, температурный режим влияет на расчет мощности радиаторов.

Подбор мощности радиаторов

Для расчета радиаторов отопления частного дома материал изделия не играет роли. Это дело вкуса хозяина дома. Важна только указанная в паспорте изделия мощность радиатора. Часто производители указывают завышенные показатели, поэтому результат вычислений будем округлять в большую сторону. Расчет производится для каждой комнаты отдельно. Несколько упрощая расчеты для помещения с потолками 2,7 м, приведем простую формулу:

Где К — искомое количество секций радиатора

P – мощность, указанная в паспорте изделия

Пример вычисления: Для комнаты площадью 30 м2 и мощности одной секции 180 Вт получаем: K= 30 х 100/180

K=16,67 округленно 17 секций

Тот же расчет можно применить для чугунных батарей, принимая что

1 ребро(60 см) = 1 секция.

Гидравлический расчет системы отопления

Смысл этого расчета – правильно выбрать диаметр труб и характеристики циркуляционного насоса. Из-за сложности расчетных формул, для частного дома проще выбрать параметры труб по таблице.

Здесь приведена суммарная мощность радиаторов, для которых труба подает тепло.

Расчет отопления в частном доме – что надо посчитать

Чтобы сделать расчет отопления частного дома, необходимо вычислить мощность отопительного котла, определиться с количеством и размещением радиаторов, учесть ряд факторов от погоды, до теплоизоляции и материала изготовления труб и котла.

Учитывайте, что от этого процесса будет зависеть комфортность проживания в доме, так как ваши расчеты будут непосредственно влиять на качество обогрева. Кроме того, эти расчеты – основа заложенного бюджета на монтаж и дальнейшую эксплуатацию всей системы отопления. Именно на этом этапе придется решать, сколько денег вы будете в дальнейшем тратить на отопление своего дома

Приступая к расчетам важно помнить о климатических условиях, в которых находится ваш регион и об условиях, в которых дом будет эксплуатироваться

Система отопления – это не только печь и батареи. В нее входят:

• Отопительный котел,
• Насосная станция,
• Трубы,
• Радиаторы,
• Контрольные приборы,
• Иногда нужен расширительный бак.

Примерно так выглядит схема отопительной системы дома

Расчет воздуха в системе

Зная теплопотери, рассчитаем расход воздуха в системе используя формулу

 G = Qп / (с * (tг-tв))

G- массовый расход воздуха, кг/с

Qп-  теплопотери помещения, Дж/с

C- теплоемкость воздуха, принимается 1,005 кДж/кгК

tг- температура нагретого воздуха (приток), К

tв – температура воздуха в помещении, К

Напоминаем что К= 273+°С, то есть чтоб перевести ваши градусы Цельсия в градусы Кельвина нужно к ним добавить 273. А чтоб перевести кг/с в кг/ч нужно кг/с умножить на 3600.

Перед расчетом расхода воздуха необходимо узнать нормы воздухообмена для для данного типа здания. Максимальная температура приточного воздуха 60°С, но если воздух подается на высоте меньше 3 м от пола эта температура снижается до 45°С.

Определение количества воздуха для РСВО

Для определения массы подаваемого воздуха при температуре tr используется формула:

Eot = Q/(c × (tr – tv)) 

Подставляя в формулу значения параметров, получим:

Eot = 16000/(1.005 × (55 – 22)) = 483

Объемное количество подаваемого воздуха рассчитывается по формуле:

Vot = Eot /pr,

где:

pr = 353/(273 + tr)

Для начала вычислим плотность p:

pr = 353/(273 + 55) = 1.07

Тогда:

Vot = 483/1.07 = 451.

Воздухообмен в помещении определяется по формуле:

Vp =Eot /pv

Определим плотность воздуха в помещении:

pv = 353/(273 + 22) = 1.19

Подставляя значения в формулу, получим:

Vp = 483/1.19 = 405

Таким образом, воздухообмен в помещении равен 405 м3 за час, а объем подаваемого воздуха должен быть равен 451 м3 за час.

Расчет количества воздуха для ЧРСВО

Для вычисления количества воздуха для ЧРСВО возьмем полученные сведения из предыдущего примера, а также tr = 55 °С,  tv = 22 °С; Q=16000 Вт. Количество воздуха, необходимого для вентиляции, Event=110 м3/ч. Расчетная наружная температура tn=-31 °С.

Для расчета ЧРСВО используем формулу:

Q3 = × c

Подставляя значения, получим:

Q3 = × 1.005 = 27000

Объем рециркуляционного воздуха составит 405-110=296 м3 в ч. Дополнительный расход тепла равен 27000-16000=11000 Вт.

Определение начальной температуры воздуха

Сопротивление механического воздуховода D=0.27 и берется из его технических характеристик. Длина воздуховода вне отапливаемого помещения l=15 м. Определено, что Q=16 кВт, температура внутреннего воздуха равна 22 градуса, а необходимая температура для отопления помещения равна 55 градусам.

Определим Eot по вышеизложенным формулам. Получим:

Eot = 10 × 3.6 × 1000/ (1.005 × (55 – 22)) = 1085

Величина теплового потока q1 составит:

q1 = (55 – 22)/0.27 = 122

Начальная температура при отклонении η = 0 составит:

tnach = 22 + (16 × 1000 + 137 × 15) × (55 – 22)/ 1000 × 16 = 60

Уточним среднюю температуру:

tsr = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

Тогда:

Qotkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

С учетом полученных сведений найдем:

tnach = 22 + (16 × 1000 + 1972) × (55 – 22)/(1000 × 16) = 59

Из этого следует вывод, что при движении воздуха теряется 4 градуса тепла. Чтобы уменьшить потери тепла, необходимо теплоизолировать трубы. Также рекомендуем вам ознакомиться с другой нашей статьей, в которой подробно описывается процесс обустройства системы воздушного отопления.

Расчет отопительной системы

При планировании отопительной системы для частного дома наиболее сложным и ответственным этапом является проведение гидравлических расчетов – нужно определить сопротивление системы отопления.

Ведь, берясь самостоятельно как рассчитать объем системы отопления, так и далее планировать систему, мало кто знает, что предварительно необходимо произвести некоторые графически-проектные работы. В частности, следует определить и отобразить на плане отопительной системы такие параметры:

тепловой баланс помещений, в которых будут расположены отопительные приборы;
тип наиболее подходящих отопительных приборов и теплообменных поверхностей, указать их на предварительном плане отопительной системы;
наиболее подходящий тип отопительной системы, подобрать наиболее подходящую конфигурацию. Также следует создать подробную схему расположения нагревательного котла, трубопровода.
выбрать тип трубопровода, определить необходимые для качественной работы дополнительные элементы (вентили, клапаны, датчики). Указать на предварительной схеме системы их расположение.
создать полную аксонометричную схему. В ней следует указать номера участков, их продолжительность и уровень тепловой нагрузки.
спланировать и отобразить на схеме основной отопительный контур

При этом важно учесть максимальный расход теплоносителя.

Принципиальная схема отопления

Двухтрубная отопительная система

Для любой отопительной системы расчетным участком трубопровода является тот сегмент, диаметр на котором не изменяется и где происходит стабильный расход теплоносителя. Последний параметр вычисляется из теплового баланса помещения.

Для расчета двухтрубной системы отопления следует провести предварительную нумерацию участков. Начинается она с нагревательного элемента (котла). Все узловые точки подающей магистрали, в которых происходит разветвление системы, необходимо отмечать заглавными буквами.

Двухтрубная отопительная система

Соответственные узлы, расположенные на сборных магистральных трубопроводах, следует обозначать черточками. Места ответвления  приборных веток (на узловом стояке) чаще всего обозначаются арабскими цифрами. Эти обозначения соответствуют номеру этажа (в случае, если внедрена горизонтальная отопительная система) или номеру стояка (вертикальная система). При этом в месте соединения потока теплоносителя данный номер обозначается дополнительным штрихом.

Для максимально качественного выполнения работы следует нумеровать каждый участок

При этом важно учитывать, что номер должен  состоять из двух значений – начала и конца участка

Расчет мощности отопительного котла

Котел в составе системы отопления предназначен для компенсации теплопотерь здания. А также, в случае двухконтурной системы или при оснащении котла бойлером косвенного нагрева, для согревания воды на гигиенические нужды.

Вычислив суточные потери тепла и расход теплой воды «на канализацию», можно точно определить необходимую мощность котла для коттеджа определенной площади и характеристик ограждающих конструкций.

Одноконтурный котел производит только нагрев теплоносителя для отопительной системы

Для определения мощности котла отопления необходимо рассчитать затраты тепловой энергии дома через фасадные стены и на нагрев сменяемой воздушной атмосферы внутренних помещений.

Требуются данные по теплопотерям в киловатт-часах за сутки – в случае условного дома, обсчитанного в качестве примера, это:

271,512 + 45,76 = 317,272 кВт·ч,

Где: 271,512 – суточные потери тепла внешними стенами; 45,76 – суточные теплопотери на нагрев приточного воздуха.

Соответственно, необходимая отопительная мощность котла будет:

317,272 : 24 (часа) = 13,22 кВт

Однако такой котел окажется под постоянно высокой нагрузкой, снижающей его срок службы. И в особенно морозные дни расчетной мощности котла будет недостаточно, поскольку при высоком перепаде температур между комнатной и уличной атмосферами резко возрастут теплопотери здания.

Поэтому выбирать котел по усредненному расчету затрат тепловой энергии не стоит – он с сильными морозами может и не справиться.

Рациональным будет увеличить требуемую мощность котлового оборудования на 20%:

13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 кВт

Для вычисления требуемой мощности второго контура котла, греющего воду для мытья посуды, купания и т.п., нужно разделить месячное потребление тепла «канализационных» теплопотерь на число дней в месяце и на 24 часа:

493,82 : 30 : 24 = 0,68 кВт

По итогам расчетов оптимальная мощность котла для коттеджа-примера равна 15,86 кВт для отопительного контура и 0,68 кВт для нагревательного контура.

Что такое гидравлический расчёт

Это третий этап в процессе создания тепловой сети. Он представляет собой систему вычислений, позволяющих определить:

• диаметр и пропускную способность труб;
• местные потери давления на участках;
• требования гидравлической увязки;
• общесистемные потери давления;
• оптимальный расход воды.

Согласно полученным данным осуществляют подбор насосов.

Для сезонного жилья, при отсутствии в нём электричества, подойдёт система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя (ссылка на обзор).

Основная цель гидравлического расчёта — обеспечить совпадение расчётных расходов по элементам цепи с фактическими (эксплуатационными) расходами. Количество теплоносителя, поступающего в радиаторы, должно создать тепловой баланс внутри дома с учётом наружных температур и тех, что заданы пользователем для каждого помещения согласно его функциональному назначению (подвал +5, спальня +18 и т.д.).

Комплексные задачи — минимизация расходов:

1. капитальных – монтаж труб оптимального диаметра и качества;
2. эксплуатационных:
   • зависимость энергозатрат от гидравлического сопротивления системы;
   • стабильность и надёжность;
   • бесшумность.

Замена централизованного режима теплоснабжения индивидуальным упрощает методику вычислений

Для автономного режима применимы 4 метода гидравлического расчёта системы отопления:

1. по удельным потерям (стандартный расчёт диаметра труб);
2. по длинам, приведённым к одному эквиваленту;
3. по характеристикам проводимости и сопротивления;
4. сопоставление динамических давлений.

Два первых метода используются при неизменном перепаде температуры в сети.

Два последних помогут распределить горячую воду по кольцам системы, если перепад температуры в сети перестанет соответствовать перепаду в стояках/ответвлениях.