Расчет труб отопления в частном доме по мощности

Способы определения нагрузки

Сначала поясним значение термина. Тепловая нагрузка – это общее количество теплоты, расходуемое системой отопления на обогрев помещений до нормативной температуры в наиболее холодный период. Величина исчисляется единицами энергии – киловаттами, килокалориями (реже – килоджоулями) и обозначается в формулах латинской буквой Q.

Зная нагрузку на отопление частного дома в целом и потребность каждого помещения в частности, нетрудно подобрать котел, обогреватели и батареи водяной системы по мощности. Как можно рассчитать данный параметр:

1. Если высота потолков не достигает 3 м, производится укрупненный расчет по площади отапливаемых комнат.
2. При высоте перекрытий 3 м и более расход тепла считается по объему помещений.
3. Определение теплопотерь через внешние ограждения и затрат на подогрев вентиляционного воздуха согласно СНиП.

Примечание. В последние годы широкую популярность обрели онлайн-калькуляторы, размещаемые на страницах различных интернет-ресурсов. С их помощью определение количества тепловой энергии выполняется быстро и не требует дополнительных инструкций. Минус – достоверность результатов нужно проверять, ведь программы пишут люди, не являющиеся теплотехниками.

Считать расход тепловой энергии по СНиП, как делают инженеры–проектировщики, гораздо сложнее. Придется собрать множество справочных данных и потрудиться над вычислениями, зато конечные цифры отразят реальную картину с точностью 95%. Мы постараемся упростить методику и сделать расчет нагрузки на отопление максимально доступным для понимания.

Необходимость расчета тепловой мощности системы отопления

Потребность в вычислении тепловой энергии, необходимой для обогрева комнат и подсобных помещений, связана с тем, что нужно определить основные характеристики системы в зависимости от индивидуальных особенностей проектируемого объекта, включая:

• назначение здания и его тип;
• конфигурацию каждого помещения;
• количество жильцов;
• географическое положение и регион, в котором находится населенный пункт;
• прочие параметры.

Расчет необходимой мощности отопления является важным моментом, его результат используют для вычисления параметров отопительного оборудования, которое планируют установить:

1. Подбор котла в зависимости от его мощности
   . Эффективность функционирования отопительной конструкции определяется правильностью выбора нагревательного агрегата. Котел должен иметь такую производительность, чтобы обеспечить обогрев всех помещений в соответствии с потребностями людей, проживающих в доме или квартире, даже в наиболее холодные зимние дни. Одновременно при наличии у прибора избыточной мощности часть вырабатываемой энергии не будет востребована, а значит, некоторая сумма денег потратится напрасно.
2. Необходимость согласовывать подключение к магистральному газопроводу
   . Для присоединения к газовой сети потребуется ТУ. Для этого подают заявку в соответствующую службу с указанием предполагаемого расхода газа на год и оценкой тепловой мощности в сумме для всех потребителей.
3. Выполнение расчетов периферийного оборудования
   . Расчет тепловых нагрузок на отопление необходим для определения длины трубопровода и сечения труб, производительности циркуляционного насоса, типа батарей и т.д.

Для примера – проект одноэтажного дома 100 м?

Чтобы доходчиво пояснить все способы определения количества тепловой энергии, предлагаем взять в качестве примера одноэтажный дом общей площадью 100 квадратов (по наружному обмеру), показанный на чертеже. Перечислим технические характеристики здания:

• регион постройки – полоса умеренного климата (Минск, Москва);
• толщина внешних ограждений – 38 см, материал – силикатный кирпич;
• наружное утепление стен – пенопласт толщиной 100 мм, плотность – 25 кг/м?;
• полы – бетонные на грунте, подвал отсутствует;
• перекрытие – ж/б плиты, утепленные со стороны холодного чердака пенопластом 10 см;
• окна – стандартные металлопластиковые на 2 стекла, размер – 1500 х 1570 мм (h);
• входная дверь – металлическая 100 х 200 см, изнутри утеплена экструдированным пенополистиролом 20 мм.

В коттедже устроены межкомнатные перегородки в полкирпича (12 см), котельная располагается в отдельно стоящей постройке. Площади комнат обозначены на чертеже, высоту потолков будем принимать в зависимости от поясняемой расчетной методики – 2.8 либо 3 м.

Считаем расход теплоты по квадратуре

Для приблизительной прикидки отопительной нагрузки обычно используется простейший тепловой расчет: берется площадь здания по наружному обмеру и умножается на 100 Вт. Соответственно, потребление тепла дачным домиком 100 м? составит 10000 Вт или 10 кВт. Результат позволяет подобрать котел с коэффициентом запаса 1.2—1.3, в данном случае мощность агрегата принимается равной 12.5 кВт.

Мы предлагаем выполнить более точные вычисления, учитывающие расположение комнат, количество окон и регион застройки. Итак, при высоте потолков до 3 м рекомендуется использовать следующую формулу:

Расчет ведется для каждого помещения отдельно, затем результаты суммируются и умножаются на региональный коэффициент. Расшифровка обозначений формулы:

• Q – искомая величина нагрузки, Вт;
• Sпом – квадратура комнаты, м?;
• q – показатель удельной тепловой характеристики, отнесенный к площади помещения, Вт/м?;
• k – коэффициент, учитывающий климат в районе проживания.

Для справки. Если частный дом расположен в полосе умеренного климата, коэффициент k принимается равным единице. В южных регионах k = 0.7, в северных применяются значения 1.5—2.

В приближенном подсчете по общей квадратуре показатель q = 100 Вт/м?. Подобный подход не учитывает расположение комнат и разное количество световых проемов. Коридор, находящийся внутри коттеджа, потеряет гораздо меньше тепла, чем угловая спальня с окнами той же площади. Мы предлагаем принимать величину удельной тепловой характеристики q следующим образом:

• для помещений с одной наружной стеной и окном (или дверью) q = 100 Вт/м?;
• угловые комнаты с одним световым проемом – 120 Вт/м?;
• то же, с двумя окнами – 130 Вт/м?.

Как правильно подбирать значение q, наглядно показано на плане здания. Для нашего примера расчет выглядит так:

Q = (15.75 х 130 + 21 х 120 + 5 х 100 + 7 х 100 + 6 х 100 + 15.75 х 130 + 21 х 120) х 1 = 10935 Вт ? 11 кВт.

Как видите, уточненные вычисления дали другой результат – по факту на отопление конкретного домика 100 м? израсходуется на 1 кВт тепловой энергии больше. Цифра учитывает расход теплоты на подогрев наружного воздуха, проникающего в жилище сквозь проемы и стены (инфильтрацию).

Технические характеристики радиаторов из чугуна

Технические параметры чугунных батарей связаны с их надежностью и выносливостью. Основные характеристики радиатора из чугуна, как и любого отопительного устройства, — это теплоотдача и мощность. Как правило, мощность радиаторов отопления чугунных производители указывают для одной секции. Количество секций может быть разной. Как правило, от 3 до 6. Но иногда может достигать и 12. Нужное количество секций рассчитывается отдельно для каждой квартиры.

Зависит количество секций от ряда факторов:

1. площадь помещения;
2. высота помещения;
3. количество окон;
4. этаж;
5. наличие установленных стеклопакетов;
6. угловое размещение квартиры.

Приводится на радиаторы чугунные отопления цена за секцию, и может варьироваться зависимо от производителя. Теплоотдача батарей зависит от того, из какого именно материала они сделаны. В этом плане чугун уступает алюминию и стали.

Среди прочих технических параметров можно выделить:

• максимальное рабочее давление – 9-12 бар;
• максимальная температура теплоносителя – 150 градусов;
• в одной секции помещается около 1,4 литра воды;
• вес одной секции составляет примерно 6 кг;
• ширина секции 9,8 см.

Устанавливать такие батареи следует с расстоянием между радиатором и стеной от 2 до 5 см. Высота установки над полом должна быть не меньше 10 см. Если окон в комнате несколько, устанавливать батареи нужно под каждым окном. Если квартира угловая, то рекомендуется провести наружное утепление стен либо увеличить количество секций.

Следует отметить, что часто продаются чугунные батареи неокрашенными. В связи с этим их после покупки необходимо покрыть термостойким декоративным составом, предварительно обязательно протянуть.

Среди отечественных радиаторов можно выделить модель мс 140. На радиаторы отопления чугунные мс 140 технические характеристики приведены ниже:

1. теплоотдача секции МС 140 – 175 Вт;
2. высота – 59 см;
3. весит радиатор 7 кг;
4. емкость одной секции — 1,4 л;
5. глубина секции составляет 14 см;
6. мощность секции достигает 160 Вт;
7. ширина секции составляет 9,3 см;

• максимальная температура теплоносителя составляет 130 градусов;
• максимальное рабочее давление – 9 бар;
• радиатор имеет секционную конструкцию;
• опрессовочное давление составляет 15 бар;
• объем воды в одной секции составляет 1,35 л.;
• в качестве материала для межсекционных прокладок используется термостойкая резина.

Стоит отметить, что чугунные радиаторы мс 140 отличаются надежностью и долговечностью. Да и цена вполне доступная. Что и обуславливает их востребованность на отечественном рынке.

Особенности выбора чугунных радиаторов

Чтобы выбрать чугунные радиаторы отопления какие лучше всего подойдут для ваших условий, надо учитывать такие технические параметры:

• теплоотдача. Выбирают исходя из размеров помещения;
• вес радиатора;
• мощность;
• размеры: ширина, высота, глубина.

Для расчета тепловой мощности чугунной батареи надо ориентироваться на такое правило: для комнаты с 1 наружной стеной и 1 окном нужен 1 кВт мощности на 10 кв.м. площади помещения; на комнату с 2 наружными стенами и 1 окном – 1,2 кВт.; для обогрева комнаты с 2 наружными стенами и 2 окнами — 1,3 кВт.

Если вы решили чугунные радиаторы отопления купить, следует учитывать и такие нюансы:

1. если потолок выше 3 м, требуемая мощность увеличится пропорционально;
2. если в помещении имеются окна со стеклопакетами, то мощность батареи можно снизить на 15%;
3. если окон в квартире несколько, то под каждым из них нужно устанавливать радиатор.

Современный рынок

У импортных батарей поверхность идеально гладкая, они более качественные и выглядят эстетичнее. Правда, стоимость их высокая.

Среди отечественных аналогов можно выделить чугунные радиаторы konner, которые пользуются сегодня хорошим спросом. Они отличаются долгим сроком службы, надежностью, прекрасно вписываются в современный интерьер. Выпускаются чугунные радиаторы konner отопления в любой комплектации.

• Как залить воду в открытую и закрытую систему отопления?
• Популярный напольный газовый котел российского производства
• Как грамотно спустить воздух из радиатора отопления?
• Расширительный бачок для отопления закрытого типа: устройство и принцип действия
• Газовый двухконтурный настенный котёл Навьен: коды ошибок при неисправности

Рекомендуем к прочтению

2016–2017 — Ведущий портал по отоплению. Все права защищены и охраняются законом

Копирование материалов сайта запрещено. Любое нарушение авторских прав влечет за собой юридическую ответственность. Контакты

Вычисление тепловой нагрузки по объему комнат

Когда расстояние между полами и потолком достигает 3 м и более, предыдущий вариант расчета использовать нельзя – результат выйдет некорректным. В подобных случаях отопительную нагрузку принято считать по удельным укрупненным показателям расхода теплоты на 1 м? объема помещения.

Формула и алгоритм вычислений остаются прежними, только параметр площади S меняется на объем – V:

Соответственно, принимается другой показатель удельного расхода q, отнесенный к кубатуре каждого помещения:

• комната внутри здания либо с одной внешней стеной и окном – 35 Вт/м?;
• помещение угловое с одним окном – 40 Вт/м?;
• то же, с двумя световыми проемами – 45 Вт/м?.

Примечание. Повышающие и понижающие региональные коэффициенты k применяются в формуле без изменений.

Теперь для примера определим нагрузку на отопление нашего коттеджа, взяв высоту потолков равной 3 м:

Q = (47.25 х 45 + 63 х 40 + 15 х 35 + 21 х 35 + 18 х 35 + 47.25 х 45 + 63 х 40) х 1 = 11182 Вт ? 11.2 кВт.

Заметно, что требуемая тепловая мощность системы отопления выросла на 200 Вт по сравнению с предыдущим расчетом. Если же принять высоту комнат 2.7—2.8 м и сосчитать затраты энергии через кубатуру, то цифры получатся примерно одинаковые. То есть, способ вполне применим для укрупненного подсчета теплопотерь в помещениях любой высоты.

Расчет диаметра труб отопления

Определившись с количеством радиаторов и их тепловой мощностью, можно переходить к подбору размеров подводящих труб.

Прежде чем переходить к расчету диаметра труб, стоит затронуть тему выбора нужного материала. В системах с высоким давлением придется отказаться от применения пластиковых труб. Для систем отопления с максимальной температурой выше 90 °C предпочтительнее стальная или медная труба. Для систем с температурой теплоносителя ниже 80 °C можно выбрать металлопластиковую или полимерную трубу.

Системы отопления частных домов характеризуются невысоким давлением (0,15 — 0,3 мПа) и температурой теплоносителя не выше 90 °C. В данном случае использование недорогих и надежных полимерных труб оправдано (по сравнению с металлическими).

Чтобы нужное количество теплоты пришло в радиатор без задержки, следует подобрать диаметры подводящих труб радиаторов так, чтобы они соответствовали расходу воды, необходимому каждой отдельно взятой зоне.

Расчет диаметра труб отопления проводится по следующей формуле:

D = ?(354 x (0,86 x Q / Dt°) / V), где:

D — диаметр трубопровода, мм.

Q — нагрузка на данный участок трубопровода, кВт.

Dt° — разница температур подачи и обратки, °C.

V — скорость теплоносителя, м/с.

Разница температур (Dt°) десятисекционного радиатора отопления между подачей и обраткой в зависимости от скорости потока обычно варьирует в пределах 10 — 20 °C.

Минимальным значением скорости теплоносителя (V) рекомендуется считать 0,2 — 0,25 м/с. На меньших скоростях начинается процесс выделения избыточного воздуха, содержащегося в теплоносителе. Верхний порог скорости теплоносителя 0,6 — 1,5 м/с. Такие скорости позволяют избежать возникновения гидравлических шумов в трубопроводах. Оптимальным значением скорости движения теплоносителя считается диапазон 0,3 — 0,7 м/с.

Для более детального анализа скорости движения жидкости нужно учитывать материал труб и коэффициент шероховатости внутренней поверхности. Так, для трубопроводов из стали оптимальной считается скорость потока 0,25 — 0,5 м/с, для полимерных и медных труб — 0,25 — 0,7 м/с.

Пример расчета диаметра труб отопления по заданным параметрам

Исходные данные:

• Комната площадью 20 м?, с высотой потолков 2,8 м.
• Дом кирпичный неутепленный. Коэффициент тепловых потерь строения примем 1,5.
• В комнате есть одно окно ПВХ с двойным стеклопакетом.
• На улице -18 °C, внутри планируется +20 °С. Разница 38 °С.

Решение:

В первую очередь определяем минимально необходимую тепловую мощность по ранее рассмотренной формуле Qт(кВтxч) = V x DT x K / 860.

Получаем Qт = (20 м? x 2,8 м) x 38 °С x 1,5 / 860 = 3,71 кВтxч = 3710 Втxч.

Теперь можно переходить к формуле D = ?(354 x (0,86 x Q /Dt°) / V). Dt° — разницу температур подачи и обратки примем 20°С. V — скорость теплоносителя примем 0,5 м/с.

Получаем D = ?(354 x (0,86 x 3,71 кВт / 20 °С) / 0,5 м/с) = 10,6 мм. В данном случае рекомендуется выбрать трубу с внутренним диаметром 12 мм.

Таблица диаметров труб для отопления дома

Таблица расчета диаметра трубы для двухтрубной системы отопления с расчетными параметрами (Dt° = 20 °С, плотность воды 971 кг / м?, удельная теплоемкость воды 4,2 кДж / (кг x °С)):

На основании предыдущего примера и данной таблицы выберем диаметр трубы отопления. Нам известно, что минимально необходимая тепловая мощность для комнаты площадью 20 м? равна 3710 Вт x час. Смотрим таблицу и ищем ближайшее значение, которое соответствует рассчитанному тепловому потоку и оптимальной скорости движения жидкости. Получаем внутренний диаметр трубы 12 мм, который при скорости движения теплоносителя 0,5 м / с обеспечит расход 198 кг / час.

Как воспользоваться результатами вычислений

Зная потребность здания в тепловой энергии, домовладелец может:

• четко подобрать мощность теплосилового оборудования для обогрева коттеджа;
• набрать нужное количество секций радиаторов;
• определить необходимую толщину утеплителя и выполнить теплоизоляцию здания;
• выяснить расход теплоносителя на любом участке системы и при необходимости выполнить гидравлический расчет трубопроводов;
• узнать среднесуточное и месячное потребление тепла.

Последний пункт представляет особый интерес. Мы нашли величину тепловой нагрузки за 1 час, но ее можно пересчитать на более продолжительный период и вычислить предполагаемый расход топлива — газа, дров или пеллет.

Что нужно учесть при расчете

Расчет радиаторов отопления

Обязательно принимают во внимание:

• Материал, из которого изготовлена отопительная батарея.
• Ее размеры.
• Количество окон и дверей в комнате.
• Материал, из которого построен дом.
• Сторону света, в которой располагается квартира или помещение.
• Наличие теплоизоляции здания.
• Тип разводки трубной системы.

И это лишь небольшая часть того, что необходимо учесть при расчете мощности радиатора отопления. Не забываем и о региональном расположении дома, а также средней уличной температуре.

Есть два способа подсчитать теплоотдачу радиатора:

• Обычный — с использованием бумаги, ручки и калькулятора. Формула расчета известна, и в ней используются основные показатели — тепловая отдача одной секции и площадь обогреваемой комнаты. Также добавляются коэффициенты — понижающие и повышающие, которые зависят от ранее описанных критериев.
• С помощью онлайн-калькулятора. Это простая в использовании компьютерная программа, в которую загружаются определенные данные о размерах и конструкции дома. Она выдает достаточно точный показатель, который и берется за основу проектирования отопительной системы.

Для простого обывателя и тот, и другой вариант — не самый простой способ определить теплоотдачу батареи отопления. Но есть другой метод, для которого используется простая формула — 1 кВт на 10 м? площади. То есть, чтобы обогреть комнату площадью 10 квадратных метров, потребуется всего лишь 1 киловатт тепловой энергии. Зная показатель теплоотдачи одной секции радиатора отопления, можно точно подсчитать, сколько секций нужно установить в конкретном помещении.

Давайте рассмотрим несколько примеров, как правильно проводить такой расчет. Разные виды радиаторов имеют большой размерный диапазон, зависящий от межосевого расстояния. Это размер между осями нижнего и верхнего коллектора. У основной массы отопительных батарей этот показатель равен или 350 мм, или 500 мм. Есть и другие параметры, но эти встречаются чаще остальных.

Это первое. Второе — на рынке есть несколько видов отопительных приборов из различных металлов. У каждого металла своя теплоотдача, и это придется учитывать при расчете. Кстати, какой выбрать и поставить радиатор в своем доме, каждый решает сам.