Как вести расчет системы отопления в частном доме

Для обогрева частного дома в большинстве случаев подключают водяное отопление в качестве дополнительных приборов, обеспечивающих уютный микроклимат в помещение, используют масляные батареи, камины, электропечи. Для передачи тепла от котла в разные точки здания монтируется трубопровод, устанавливаются запорно-регулирующие механизмы, специальные приборы.

Расчет системы отопления в частных домах

Иногда владельцы, построившие для себя жилье, думают, что для обогрева комнат достаточно приобрести котел, подключить батареи и провести трубы, однако расчет системы отопления помогает подобрать оборудование, которое будет эксплуатироваться на протяжении срока, заложенного в его характеристиках и указанного в техпаспорте. Далеко не все владельцы загородного жилья понимают, как рассчитать отопление в частном доме, что для это нужно. Прежде чем приступить к использованию формул, необходимо определить:

• площадь и объем строения;
• высоту от пола до потолка;
• желаемую температуру внутри помещения;
• цели применения отдельных частей здания.

Учитывая, что обогрева 1 м 3 объема дома, в котором качественно утеплены основные конструкции, не превышает 3 м высота потолков, расходуется до 34 Вт теплоэнергии, определяют нужное количество тепла для всех помещений. Полученные результаты складываются, к сумме добавляется еще до 25 %, однако такие расчеты не отличаются точностью и требуют определения для каждого помещения здания потерь тепла, которое уходит через вытяжную вентиляцию, окна, полы, кровлю, через чердак.

Показатель увеличивается в регионах с холодным климатом, удельные потери с одного участка определяют путем деления разницы температур в помещении и снаружи на количество тепла, которое на протяжении часа выходит через ограждающую конструкцию. При умножении полученного значения на общую площадь здания определяют суммарные потери.

Как рассчитать оптимальное количество и объем теплообменников

Чтобы определить, сколько установить радиаторов, учитывают из чего они сделаны. Батареи из чугуна имеют тот же показатель отдачи тепла, что из алюминия, но для нагревания требуют много времени, остывают долго. Биметаллические приборы становятся холодными значительно позже, чем алюминиевые.

Рассчитывая количество батарей, не забывают, что в угловой комнате устанавливают больше радиаторов. Качественные стеклопакеты помогают уменьшить расход теплоэнергии на 15–20%, на 35% снижаются затраты при обустройстве теплоизоляции потолка, стен, четверть потерь тепла выходит через кровлю.

Поскольку согласно нормам СНиП, на обогрев 1 м2 затрачивается 100 Вт, на площадь, равную 50 м расходуется 5 тыс. Вт энергии. Одна секция батареи выделяет 150, а если их 8 –1200 Вт тепла. На отопление 5000 м2 приобретают 4 радиатора.

В частном доме, где регулируется самостоятельно температура, радиатор дает не менее 1500 Вт тепла и при пересчете количество приборов уменьшается до 3. Число секций определяют, используя формулу: N = S/P *100, где S – площадь помещения в кв. метрах, P– теплоотдача 1 узла.

Какие параметры учитываются при расчете

Перед тем как проводить отопление, вычисляют мощность котла, определяют, сколько понадобится батарей, где радиаторы будут размещаться. Расчеты помогают правильно заложить бюджет, включающий расходы на монтаж и эксплуатацию системы отопления, обеспечить качественный обогрев дома.

При выполнении расчета системы уделяют внимание условиям климата в котором возводится дом, особенностям местности, розе ветров, определяют, где будут располагаться точки подключения к водопроводу, источнику газа.

В список параметров, что учитывают при расчетах, входят:

• материалы, из которых создано жилье;
• присутствие примыкающих построек;
• продолжительность отопительного сезона;
• желаемая температура в комнатах;
• количество дверей.

Потери тепла возрастают при наличии в доме вентиляции, дымоходных каналов, окон с двумя внешними стенами. Учитывают при расчетах число этажей в строении, тип системы, используемой для распределения горячей воды, толщину и качество материала, применяемого для утепления.

Расчет мощности оборудования

У котлов, что устанавливаются для обогрева частного дома и работают на твердом или жидком топливе, на электроэнергии или газе, показатель КПД отличается. После выбора типа аппарата определяют его пропускную способность, что влияет на функционирование всей отопительной системы. Мощность котла, нагревающего воду, определяют, учитывая расход теплоэнергии на обогрев 1 куб. м пространства отапливаемых комнат.

Складывая цифры 4 колонки таблицы, получают общий объем строения – 294 м3. При проведении расчетов учитывают размеры кладовой, прихожей и других помещений, что обогреваться не будут, а также температуру на улице зимой, условия климата. Мощность котла определяют путем умножения 50 Вт (произвольный показатель для региона) на общий объем строения и на поправочный коэффициент, который изменяется от 0,7 на юге, до 2,0 на севере. Nk =50 х 294 х 1, 0 = 14700 Вт или 147 кВт.

Выбор радиатора

После определения оптимальной мощности котла и нужного количества теплообменников, владельцу приходится решать, какие лучше приобрести радиаторы. Автономная сеть отопления для работы не нуждается в большом давлении, не подвергается сильным гидроударом, что дает возможность расшить планку при выборе батарей.

Чугунные

Изобретенные более полутора века назад массивные радиаторы из мало пластичного, прочного металла, аккумулирующего тепло, не сдают позиции и, как и прежде, устанавливаются в частных домах. Батареи, что в цеху выливают из серого чугуна, состоят из секций, соединенных ниппелями, по каналам которых циркулирует нагретая вода. Стыки в радиаторах загерметизированы устойчивыми к высоким температурам прокладками из резины или паронита.

В зависимости от количества секций чугунные батареи имеют разную ширину, отличаются высотой и глубиной, оснащаются одним или 2 каналами. Толстые стенки радиаторов не разъедаются щелочами, содержащимися в воде, не повреждаются абразивными веществами. Батареи из чугуна не боятся гидроударов, эксплуатируются без утраты характеристик более 50 лет. Среди недостатков радиаторов отмечают:

• большой вес;
• продолжительное нагревание;
• медленную отдачу тепла.

Чугунные батареи, которые выпускались в советские годы, выглядели неуклюжими и громоздкими, современные модели создаются в разных стилях, имеют привлекательный дизайн. Радиаторы, вылитые из чугуна, хотя и нагреваются долго, но и после отключения остывают не сразу.

Стальная модель

Трубчатые и панельные батареи, что годятся для подключения в частном доме, выпускают из гибкого и прочного металла, который отлично проводит тепло. Стальные радиаторы переносят давление, достигающее 15 атмосфер, выдерживают воду, нагретую до 120°.

Внутри панельных батарей, состоящих из соединенных путем роликовой сварки штампованных пластин, проходят вертикальные каналы, которые заполняются водой. Для улучшения отдачи тепла на такие радиаторы с изнанки наносят ребра из более тонкой стали, усиливающие конвекцию. Сверху панельные батареи накрываются кожухом, получаются узкими, что облегчает их установку.

Трубчатые радиаторы обладают более сложной конструкцией, разнообразием моделей с оригинальными формами, стоят намного дороже чем панельные.  Сердечник, что служит основной частью прибора, состоит из труб, соединенных между собой сваркой. Батареи такого типа на заводах проходят проверку на герметичность и отличаются:

• стойкостью к повреждениям;
• усиленной теплоотдачей;
• простотой монтажа;
• привлекательным видом.

Стальные радиаторы негативно реагируют на плохое качество воды. К минусом батарей из ковкого материала относят невозможность противостоять гидроударам, восприимчивость к коррозии, для защиты от которой на внутренние стенки приборов наносят полимерной покрытие.

Батареи из стали активно нагреваются, передают тепло комнатам путем излучения и конвекции, привлекают надежностью и долговечностью. Легкие радиаторы удобно устанавливать, а покупатель без труда приобретает модели, обладающие привлекательным внешним видом как с верхним, так и с нижним подключением.

Нержавеющая сталь

Батареи, которые отличаются плоской конструкцией, активно устанавливаются в европейских странах, поскольку компактны, приспособлены для подключения к автоматизированным системам отопления. Радиаторы, выпускаются из нержавеющей стали толщиной не менее 1,2 мм, что усиливает их прочность. Приборы выдерживают давление, достигающее 10 бар, переносят нагрев воды до 140°, оснащаются ребрами, что обеспечивает передачу тепла не только излучением, но и конвекцией. Батареи для создания, которых используются сталь, что производится путем холодной прокатки, отличаются:

• усиленной прочностью;
• стойкостью к коррозии;
• продолжительным рабочим ресурсом.

Компании, выпускающие оборудование для отопления, предлагают покупателям радиаторы из нержавейки разных типов, включая двух и трехрядные. Модели привлекают достойным дизайном, удачно вписываются в интерьер как спальни, так и гостиной.

Алюминий

Собираются из нескольких секций, что для изменения мощности легко отсоединяются, хорошо передают тепло батареи из легкого металла. Малый вес, которым обладают алюминиевые радиаторы, облегчает их установку и перевозку. Максимальная температуру воды, которую выдерживают приборы, достигает 130°, одна секция батареи генерируют до 200 Вт тепловой энергии.

Кроме плюсов, у радиаторов из алюминия выделяют и отрицательные стороны. Парамагнитный металл вступает в реакцию с технической жидкостью, что приводит к появлению коррозии, к выходу газов. Алюминиевые батареи страдают от гидроударов и воздушных пробок, при ошибках, допущенных при установке, неравномерно распределяют тепло по секциям.

В зависимости от технологии производства отопительные приборы разделяют на 2 вида. Экструзионные радиаторы получают при соединении под прессом выдавленных металлических заготовок. Самые дешевые алюминиевые батареи:

• требовательным к качеству теплоносителя,
• уязвимы перед гидроударами;
• поддаются коррозии.

Радиаторы, которые для приобретения нужной конфигурации, выливаются в формах и после проверки на герметичность обрабатываются, покрываются специальным составом. Батареи, что выпускаются по такой технологии проявляют устойчивость к агрессивной среде, быстро отдают тепло, не так уязвимы к переменам давления, как экструзионные модели, но стоят значительно дороже.

Биметаллическая батарея

Совмещают характеристики нескольких видов радиаторов, производятся из 2 композитных материалов, характеризующихся разными свойствами биметаллические батареи. Стальные трубки, из которых делают внутреннюю часть прибора, переносят негативное воздействие нагретой жидкой среды. Кожух, который дополняется ребрами, создается из алюминия, что хорошо проводит и быстро отдает тепло.

Внутренние и наружные части радиатора соединяются под давлением путем сварки или литья. Для сборки секций из которых состоит батарея, используются прокладки из каучука и металлические ниппели. Отсекатели, устанавливаемые в некоторых моделях биметаллических батарей, направляют теплый воздух от стен к середине помещения. Трубки покрываются составом, предотвращающим образование ржавчины и продлевающим время службы радиатора. Достоинствами биметаллических батарей считают:

• повышенную теплоотдачу;
• возможность регулирования температуры;
• малую восприимчивость к коррозии;
• небольшой вес;
• сочетаемость с любым теплоносителем.

В секционных батареях, которые легко ремонтируются, на трубки с двух сторон нанесена резьба, куда вкручиваются ниппели и прокладки. При повышении давления на соединения попадает вода, что чревато протечками, некачественный носитель тепла повреждает места стыков.

Монолитные радиаторы дороже секционных, перед приобретением требуют точного расчета мощности, но выдерживают перепады давления, не уязвимы к гидроударам.

Какая труба лучше всего подходит для обогрева магистрали

Кроме батарей, котла и других элементов, которые устанавливают для обустройства отопления, приходится приобретать и трубы. При их выборе учитывают:

• вид монтажа;
• уровень давления;
• тип подключения системы;
• конструктивные особенности приборов.

Трубы производящиеся из стали прочные с малым расширением при нагреве, переносят высокую температуру, выдерживают интенсивное давление. Однако металл ржавеет от воды, не подходит для скрытых систем отопления. Стальные трубы обладают большими размерами, что затрудняет их проведение, монтаж выполняется на специальном оборудовании квалифицированными работниками.

Хром, содержание которого в легированной стали превышает 12%, облегчает обработку труб, усиливает стойкость к коррозии, к механическим повреждениям. Весят изделия из нержавейки меньше чем стальные выдерживают резкий рост температуры, работают при давлении, достигшем 16 бар, кроме воды, транспортируют горячий пар.

Трубы что делают из качественной меди не ржавеют, обладают удивительной прочностью, эксплуатируются до 100 лет, практически не расширяются при нагревании, подходят для прокладки внешних и внутренних систем отопления.

Полипропиленовые трубы проявляют прочность к ударам, стойкость к износу, хорошо сгибаются, не электризуются, обладая малым весом, легко перевозятся и монтируются. Изделия из синтетического полимера не накапливают кальциевые отложения, поскольку гладкие внутри, переносят минусовые температуры, эксплуатируются до 25 лет, но вследствие малой жесткости со временем провисают и обрываются.

Трубы из металлопластика, наружный слой которых защищает от контакта с агрессивной средой, гладкая фольга из алюминия, расположенная внутри, не дает скапливается отложениям и воде, отличаются пластичностью, стойкостью к коррозии, прочностью на изгиб. Под действием теплоносителя трубы расширяются незначительно, не деформируются, не провисают.

Советы и рекомендации по расчету систем отопления

При покупке слишком дорогого оборудования для окупаемости затрат уходит много времени, увеличивается износ, при неправильно выбранной мощности люди мерзнут в доме. Чтобы не ошибиться при расчете системы отопления учитывают, что давление в месте установки приборов равно 760 мм рт. ст. Для уменьшения потерь тепла воду не поставляют по нижней разводке. Чтобы воздух нормально циркулировал, монтируя оборудование, правильно выбирают расстояние от верхней части приборов до начала подоконника и от пола до нижней.