Расчёт системы отопления

Рассмотрен подробный расчет системы отопления дома со всеми особенностями и сложностями, перечислены источники отопления, которые чаще всего являются вспомогательными, а также подробно рассмотрена однотрубная и двухтрубная система отопления.

В процессе строительства частных домов возникает вопрос выбора отопительного оборудования с целью обеспечения комфорта и создания уютных условий проживания. Рассмотрим, как правильно осуществить расчет системы отопления с учётом различных особенностей. Среди различных способов обогрева частного дома самой распространенной на данный момент признана индивидуальная система водяного отопления. (См. также: Выгодное отопление коттеджа. Система отопления «Ленинградка»)

Рисунок 1: Одна из систем отопления дома

Современные источники отопления дома

Электрические нагревательные приборы, к которым относятся тепловентиляторы, инфракрасные обогреватели, масляные радиаторы, тепловые пушки, «теплые полы» и другие, а также камины и печи чаще всего используют как вспомогательные источники отопления. Частный дом с системой воздушного отопления – чрезвычайная редкость.

Следует заметить, что есть общепринятые нормы удельной мощности котла в зависимости от климатических зон:

• W  = 1,5 – 2,0 кВт – в Северных районах.
• W  = 1,2 – 1,5 кВт – в Центральных районах;
• W = 0,7 – 0,9 кВт – в Южных районах;

С помощью формулы W кот. = S*W / 10 можно рассчитать мощность котла.

Расчет системы отопления дома включает в себя расчет мощности, при проведении которого следует учитывать следующие параметры: (См. также: Расчет котла отопления)

• S — общая площадь помещения, которое отапливается;
• W  – мощность котла (удельная) на 10 м³, которая определяется с учетом климатических особенностей региона.

Совет! С целью упрощения системы расчетов можно применить среднее значение удельной мощности котла (W), которое равно единице. Следовательно, нормативная мощность котла принимается из расчета 10 кВт на 100м² помещения, которое отапливается. Например:

1)    S = 100 м² – площадь помещения, которое отапливается;

2)    W = 1,2 кВт – удельная мощность Центральных районов.

W кот. = 100*1,2/10=12 кВт.

Рисунок 2: Проектирование системы отопления

Особенности проектирования системы отопления

Тип отопления напрямую зависит от площади дома.В силу малой инерционности систему с естественной циркуляцией можно использовать для сооружений площадью не более 100м².  Расчет и проектирование систем отопления осуществляется с учетом целого ряда особенностей. Например, для зданий с большей площадью необходима принудительная циркуляция теплоносителя. Данный тип теплоносителя обеспечивается включением циркуляционных насосов в систему. (См. также: Что надо знать о проектировании отопления)

Совет! Для повышения длительности срока службы деталей, циркуляционные насосы нужно установить в обратную линию, которая ведет непосредственно к котлу от отопительных приборов. Таким образом, удается избавить контакт деталей с горячей водой.

Рисунок 3: Конструкция циркуляционного насоса

Требования к циркуляционным насосам

Поскольку циркуляционные насосы непрерывно работают, существуют определенные требования, которым они должны соответствовать:

• бесшумность работы;
•  простота эксплуатации;
•  низкий уровень энергопотребления;
•  надежность;
•  долговечность.

Рисунок 4: Циркуляционные насосы

Особенности расчета системы отопления

Гидравлический расчет системы отопления является одним из наиболее трудоемких и сложных этапов в процессе проектирования систем отопления водяного типа. Перед проведением проектирования необходимо выполнить расчетно-графические работы: (См. также: Как рассчитать радиаторы отопления)

• определить тепловой баланс помещений, которые отапливаются;
• выбрать тип теплообменных поверхностей или отопительных приборов, затем разместить их на планах зданий помещения, которое отапливается;
• принять решения по поводу конфигурации и установки системы водяного отопления: трассировки приборных веток и магистральных трубопроводов, размещения теплового источника.
•  определить тип трубопроводов, которые используются, регулирующей и запорной арматуры (кранов, расхода, вентилей, клапанов и регуляторов давления, терморегуляторов);

(См. также: Как рассчитать количество батарей отопления)

• составить аксонометрическую схему для данной системы отопления, в которой нужно указать номер, длину расчетных участков и тепловые нагрузки;
• определить главное циркуляционное кольцо, которое состоит из последовательных участков трубопроводов, с учетом максимального расхода теплоносителя для двухтрубной системы (от источника теплоты к самому отдаленному отопительному прибору) или для однотрубной системы (от приборной ветки-стояка назад к источнику тепловой энергии).

Рисунок 5: Программа для проведения гидравлического расчета

Двухтрубная система отопления

Расчетный участок трубопровода – это участок фиксированного диаметра со стабильным расходом теплоносителя, который определяется тепловым балансом отапливаемого помещения. Расчет двухтрубной системы отопления включает в себя нумерацию расчетных участков, которую стоит начать с источника теплоты (теплового генератора или ИТП). Как правило, на подающей магистрали узловые точки в ответвленных местах выделяют заглавными буквами. Соответственные узлы указывают со штрихом на сборных магистральных трубопроводах.

Рисунок 6: Двухтрубная система отопления

Что касаемо узловых точек на стояках (в местах, где ответвляются распределительные приборные ветки), то их обозначают простыми арабскими цифрами, соответствующими номеру этажа (для горизонтальных систем) или отвечают номеру приборной ветки-стояка (для вертикальных систем). Данные номера выделяют штрихом в местах сбора потоков теплоносителя. Каждый расчетный участок нумеруется двумя буквами или цифрами, которые должны соответствовать началу участка и его концу.

Вертикальная система отопления

При вертикальных системах отопления нумерацию стояков (приборных веток) следует выполнять цифрами арабского алфавита в направлении по часовой стрелке, начиная от квартиры, которая на плане этажа расположена в верхней левой части по периметру здания. С помощью планов, вычерченных в масштабе, определяют длину участков трубопроводов с точностью до 0,1 м.

Рисунок 7: Двухтрубная вертикальная схема отопления

Расчет системы отопления частного дома не обходится без расчета тепловой нагрузки участка, поэтому необходимо определить тепловой поток, который на подающих трубах передает или уже передал теплоноситель. Тепловую нагрузку нужных участков системы трубопроводов (распределительных и сборных) рассчитывают с округлением до 10 Вт, и определяют только после распределения тепловой нагрузки среди всех приборов и приборных веток, которые отапливаются. Принято указывать тепловую нагрузку участка – Q_i-j (Вт) над выносной линией, а его длину – l_i-j (м) под выносной линией.

Однотрубная система отопления

Расчет однотрубных систем немного отличается от расчета двухтрубных небольшим количеством особенностей при определении необходимой поверхности нагревательных приборов, а также при установлении размера и диаметра замыкающих участков и подводок данных нагревательных приборов. Порядок расчета данной системы отопления совпадает свыше приведенным примером расчета двухтрубной системы.

Расчет однотрубной системы отопления начинается с того, что следует рассчитать диаметры стояков и магистралей по давлению. Также можно произвести расчет по обратной схеме: изначально найти диаметры по кольцу прибора, потом определить диаметры замыкающих участков. При данном расчете коэффициент затекания определяется по графику, который составляется за результатами проведенных исследований.

Рисунок 8: Однотрубная система отопления

Важно! При расчетах нельзя использовать заранее принятое количество воды, которая затекает в нагревательные приборы, поскольку этот показатель не является фиксированным и постоянным, а меняется под влиянием различного рода факторов.