Как сделать расчёт системы водяного отопления

Помещения со стандартной высотой потолков

Расчет числа секций радиаторов отопления для типового дома ведется исходя из площади комнат. Площадь комнаты в доме типовой застройки вычисляют, умножив длину комнаты на ее ширину. Для обогрева 1 квадратного метра требуется 100 Вт мощности отопительного прибора, и чтобы вычислить общую мощность, необходимо умножить полученную площадь на 100 Вт. Полученное значение означает общую мощность отопительного прибора. В документации на радиатор обычно указана тепловая мощность одной секции. Чтобы определить количество секций, нужно разделить общую мощность на это значение и округлить результат в большую сторону.

Комната с шириной 3,5 метра и длиной 4 метра, с обычной высотой потолков. Мощность одной секции радиатора – 160 Вт. Необходимо найти количество секций.

1. Определяем площадь комнаты, умножив ее длину на ширину: 3,5·4 = 14 м 2 .
2. Находим общую мощность отопительных приборов 14·100 = 1400 Вт.
3. Находим количество секций: 1400/160 = 8,75. Округляем в сторону большего значения и получаем 9 секций.

Также можно воспользоваться таблицей:

Таблица для расчета количества радиаторов на М2

Для комнат, расположенных с торца здания, расчетное количество радиаторов необходимо увеличить на 20%..

Помещения с высотой потолков более 3 метров

Расчет количества секций отопительных приборов для комнат с высотой потолков более трех метров ведется от объема помещения. Объем – это площадь, умноженная на высоту потолков. Для обогрева 1 кубического метра помещения требуется 40 Вт тепловой мощности отопительного прибора, и общую его мощность вычисляют, умножая объем комнаты на 40 Вт. Для определения количества секций это значение необходимо разделить на мощность одной секции по паспорту.

Комната с шириной 3,5 метра и длиной 4 метра, с высотой потолков 3,5 м. Мощность одной секции радиатора – 160 Вт. Необходимо найти количество секций радиаторов отопления.

1. Находим площадь комнаты, умножив ее длину на ширину: 3,5·4 = 14 м 2 .
2. Находим объем комнаты, умножив площадь на высоту потолков: 14·3,5 = 49 м 3 .
3. Находим общую мощность радиатора отопления: 49·40 = 1960 Вт.
4. Находим количество секций: 1960/160 = 12,25. Округляем в большую сторону и получаем 13 секций.

Также можно воспользоваться таблицей:

Как и в предыдущем случае, для угловой комнаты этот показатель нужно умножить на 1,2. Также необходимо увеличить количество секций в случае, если помещение имеет один из следующих факторов:

• Находится в панельном или плохо утепленном доме;
• Находится на первом или последнем этаже;
• Имеет больше одного окна;
• Расположена рядом с неотапливаемыми помещениями.

В этом случае полученное значение необходимо умножить на коэффициент 1,1 за каждый из факторов.

Угловая комната с шириной 3,5 метра и длиной 4 метра, с высотой потолков 3,5 м. Расположена в панельном доме, на первом этаже, имеет два окна. Мощность одной секции радиатора – 160 Вт. Необходимо найти количество секций радиаторов отопления.

1. Находим площадь комнаты, умножив ее длину на ширину: 3,5·4 = 14 м 2 .
2. Находим объем комнаты, умножив площадь на высоту потолков: 14·3,5 = 49 м 3 .
3. Находим общую мощность радиатора отопления: 49·40 = 1960 Вт.
4. Находим количество секций: 1960/160 = 12,25. Округляем в большую сторону и получаем 13 секций.
5. Умножаем полученное количество на коэффициенты:

Угловая комната – коэффициент 1,2;

Панельный дом – коэффициент 1,1;

Два окна – коэффициент 1,1;

Первый этаж – коэффициент 1,1.

Таким образом, получаем: 13·1,2·1,1·1,1·1,1 = 20,76 секций. Округляем их до большего целого числа – 21 секция радиаторов отопления.

При расчетах следует иметь в виду, что различные типы радиаторов отопления имеют разную тепловую мощность. При выборе количества секций радиатора отопления необходимо использовать именно те значения, которые соответствуют выбранному типу батарей .

Для того чтобы теплоотдача от радиаторов была максимальной, необходимо устанавливать их в соответствии с рекомендациями производителя, соблюдая все оговоренные в паспорте расстояния. Это способствует лучшему распределению конвективных потоков и уменьшает потери тепла.

• Расход дизельного котла отопления
• Биметаллические радиаторы отопления
• Как сделать расчет тепла на отопление дома
• Расчет арматуры для фундамента

1 Расчет площади отопительных приборов в однотрубных системах отопления

Поверхность
нагрева отопительных приборов в
однотрубных системах отопления
рассчитывается с учетом температуры
теплоносителя на входе в каждый приборt_вх
, С,
количества теплоносителя, проходящего
через прибор G_пр,
кг/ч, и величины тепловой нагрузки
прибора Q_пр,
Вт.

Расчет
площади каждого отопительного прибора
осуществляется в определенной
последовательности:

а)
Вычерчивается расчетная схема стояка,
принимается тип отопительного прибора
и место установки, схема подачи
теплоносителя в прибор, конструкция
узла прибора. На расчетной схеме
проставляются диаметры труб, тепловая
нагрузка прибора, равная теплопотерям
данного помещения, Q_т.п.,
Вт.

б)
Рассчитывается общее количество воды,
кг/ч, циркулирующей по стояку, по формуле:

(4.1)

где
—
коэффициент учета дополнительного
теплового потока, (для данного вида
отопительных приборов=
1,02);

—
коэффициент учета дополнительных потерь
теплоты отопительных приборов у наружных
ограждений, принимаемый по таблице 4.1;

с
=4,187 кДж/(кг.оС)
удельная массовая теплоемкость воды;

–суммарные
теплопотери в помещениях, обслуживаемых
стояком, Вт.

Таблица
4.1 — Коэффициент учета дополнительных
потерь теплоты отопительных приборов
у наружных ограждений

Наименование отопительного прибора	Коэффициент учета, у наружной стены, в том числе под световыми проемами
Радиатор чугунный секционный	1,02

Рекомендуемые
диаметры трубопроводов узла нагревательных
приборов приведены в таблице 4.2.

Таблица
4.2 — Рекомендуемые диаметры трубопроводов
узла нагревательного прибора

Наименование узла стояка	Диаметр труб Dу, мм
стояка	замыкающего участка	подводки
1	3	4	5
Этажестояк со смещенным обходным участком	15 20 25	15 20 20	15 20 25/20
Этажестояк с осевым замыкающим участком и краном типа КРП	15 20	15 15	15 20
Этажестояк проточный	15 20	— —	15 20
То же	15 20	15 20	15 20
Узел верхнего этажа при нижней разводке и кране типа КРП	15 20	15 15	15 20
То же	15 20	15 20	15 20

Тепловая
нагрузка Q_ст,
Вт и общее количество воды G_ст,
кг/ч, циркулирующей по стояку, сведены
в таблицу 4.3.

Например:
Q_ст1
определяется суммированием теплопотерь
в помещениях 101, 201, 301; Q_ст2
— в помещениях 102, 202, 302.

Таблица
4.3 — Сводная таблица расчета расхода
воды в стояках

№ ст	Qст, Вт	Gст, кг/ч
1
2
3
…
	Qст	Gст

В
данном курсовомпроекте проводим
оценочный расчет нагревательных
приборов.

Расчетная
наружная площадь поверхности отопительного
прибора, м2,
определяется по формуле:

(4.2)

гдеQ_пр
– тепловая нагрузка на прибор, Вт,
Q_пр=Q_пом;

q_ном
– усредненное значение номинальной
плотности теплового потока, Вт/м2:

—
для радиаторов чугунных — q_ном=595,Вт/м2.

Расчетное
количество секций радиаторов по помещению
(стояку) определяется по формуле:

(4.3)

где
а₁
– площадь одной секции радиатора марки
М140-АО (ГОСТ
8690-75),
м2,а₁
= 0,254 м2;

₃
— поправочный коэффициент, учитывающий
число секций в одном радиаторе; ₃
=;

₄
– поправочный коэффициент, учитывающий
способ установки радиатора в помещении;
₄
= 1.

Таблица
4.4 — Значения поправочного коэффициента
β₃,
учитывающего число секций в одном
радиаторемарки МС 140-АО

Число секций	до 15	15-20	21
β3	1,0	0,98	0,96

При
округлении дробного числа элементов
приборов любого типа до целого допускается
уменьшать их расчетную площадь А_пр
не более чем на 5% (0,1 м2).
При других условиях принимается ближайший
нагревательный прибор.

Результаты
расчетов отопительных приборов каждого
стояка системы водяного отопления
сведены в таблицу 4.5.

Таблица
4.5 — Результаты расчета отопительных
приборов системы водяного отопления

№ помещения	Qпр, Вт	Апр, м2	, секц.	, секц.

Точные расчеты тепловой нагрузки

Значение теплопроводности и сопротивление теплопередачи для строительных материалов

Но все же этот расчет оптимальной тепловой нагрузки на отопление не дает требуемую точность вычисления. Он не учитывает важнейший параметр – характеристики здания. Главной из них является сопротивление теплопередачи материал изготовления отдельных элементов дома – стен, окон, потолка и пола. Именно они определяют степень сохранения тепловой энергии, полученной от теплоносителя системы отопления.

Что же такое сопротивление теплопередачи (R )? Это величина, обратная теплопроводности (λ ) – возможности структуры материала передавать тепловую энергию. Т.е. чем больше значение теплопроводности – тем выше тепловые потери. Для расчета годовой нагрузки на отопление воспользоваться этой величиной нельзя, так как она не учитывает толщину материала (d ). Поэтому специалисты используют параметр сопротивление теплопередачи, который вычисляется по следующей формуле:

Расчет по стенам и окнам

Сопротивление теплопередачи стен жилых зданий

Существуют нормированные значения сопротивления теплопередачи стен, которые напрямую зависят от региона, где расположен дом.

В отличие от укрупненного расчета нагрузки на отопление сначала нужно вычислить сопротивление теплопередачи для наружных стен, окон, пола первого этажа и чердака. Возьмем за основу следующие характеристики дома:

• Площадь стен – 280 м². В нее включены окна – 40 м² ;
• Материал изготовления стен – полнотелый кирпич (λ=0.56 ). Толщина наружных стен – 0,36 м. Исходя из этого рассчитываем сопротивление телепередачи — R=0.36/0.56= 0,64 м²*С/Вт ;
• Для улучшения теплоизоляционных свойств был установлен наружный утеплитель – пенополистирол толщиной 100 мм. Для него λ=0,036. Соответственно R=0,1/0,036= 2,72 м²*С/Вт ;
• Общее значение R для наружных стен равно 0,64+2,72= 3,36 что является очень хорошим показателем теплоизоляции дома;
• Сопротивление теплопередачи окон — 0,75 м²*С/Вт (двойной стеклопакет с заполнением аргоном).

Фактически тепловые потери через стены составят:

(1/3,36)*240+(1/0.75)*40= 124 Вт при разнице температуры в 1°С

Температурные показатели возьмем такие же, как и для укрупненного вычисления нагрузки на отопление +22°С в помещении и -15°С на улице. Дальнейший расчет необходимо делать по следующей формуле:

Расчет по вентиляции

Затем необходимо вычислить потери через вентиляцию. Общий объем воздуха в здании составляет 480 м³. При этом его плотность примерно равна 1,24 кг/м³. Т.е. его масса равна 595 кг. В среднем за сутки (24 часа) происходит пятикратное обновление воздуха. В таком случае для вычисления максимальной часовой нагрузки для отопления нужно рассчитать тепловые потери на вентиляцию:

(480*40*5)/24= 4000 кДж или 1,11 кВт/час

Суммируя все полученные показатели можно найти общие тепловые потери дом:

Таким образом определяется точная максимальная тепловая нагрузка на отопление. Полученная величина напрямую зависит от температуры на улице. Поэтому для расчета годовой нагрузки на отопительную систему нужно учитывать изменение погодных условий. Если средняя температура в течение отопительного сезона составляет -7°С, то итоговая нагрузка на отопление будет равна:

(124*(22+7)+((480*(22+7)*5)/24))/3600)*24*150(дней отопительного сезона)=15843 кВт

Меняя температурные значения можно сделать точный расчет тепловой нагрузки для любой системы отопления.

К полученным результатам нужно прибавить значение тепловых потерь через крышу и пол. Это можно сделать поправочным коэффициентом 1,2 – 6,07*1,2=7,3 кВт/ч.

Полученная величина указывает на фактические затраты энергоносителя при работе системы. Существует несколько способов регулирования тепловой нагрузки отопления. Наиболее действенный из них – уменьшение температуры в комнатах, где нет постоянного присутствия жильцов. Это можно осуществить с помощью терморегуляторов и установленных датчиков температуры. Но при этом в здании должна быть установлена двухтрубная система отопления.

Для вычисления точного значения тепловых потерь можно воспользоваться специализированной программой Valtec. В видеоматериале показа пример работы с ней.

Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта

Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта

Уважаемая Ольга! Извините,что обращаюсь к Вам еще раз. Что-то у меня по Вашим формулам получается немыслимая тепловая нагрузка: Кир=0,01*(2*9,8*21,6*(1-0,83)+12,25)=0,84 Qот=1,626*25600*0,37*((22-(-6))*1,84*0,000001=0,793 Гкал/час По укрупненной формуле, приведенной выше, получается всего 0,149 Гкал/час. Не могу понять, в чем дело? Разъясните пожалуйста! Извините за беспокойство. Анатолий.

Анатолий Коневецкий, Крым, Ялта

Динамические параметры теплоносителя

Переходим к следующему этапу расчетов – анализ потребления теплоносителя. В большинстве случаев система отопления квартиры отличается от иных систем – это связанно с количеством отопительных панелей и протяженностью трубопровода. Давление используется в качестве дополнительной “движущей силы” потока вертикально по системе.

В частных одно- и многоэтажных домах, старых панельных многоквартирных домах применяются системы отопления с высоким давлением, что позволяет транспортировать теплоотдающее вещество на все участки разветвлённой, многокольцевой системы отопления и поднимать воду на всю высоту (до 14-ого этажа) здания.

Напротив, обычная 2- или 3- комнатная квартира с автономным отоплением не имеет такого разнообразия колец и ветвей системы, она включает не более трех контуров.

А значит и транспортировка теплоносителя происходит с помощью естественного процесса протекания воды. Но также можно использовать циркуляционные насосы, нагрев обеспечивается газовым/электрическим котлом.

Рекомендуем применять циркуляционный насос для отопления помещений более 100 м2. Монтировать насос можно как до так и после котла, но обычно его ставят на “обратку” – меньше температура носителя, меньше завоздушенность, больше срок эксплуатации насоса

Специалисты в сфере проектирования и монтажа систем отопления определяют два основных подхода в плане расчёта объёма теплоносителя:

1. По фактической емкости системы. Суммируются все без исключения объёмы полостей, где будет протекать поток горячей воды: сумма отдельных участков труб, секций радиаторов и т.д. Но это достаточно трудоёмкий вариант.
2. По мощности котла. Здесь мнения специалистов разошлись очень сильно, одни говорят 10, другие 15 литров на единицу мощности котла.

С прагматичной точки зрения нужно учитывать, тот факт что наверное система отопления будет не только подавать горячую воду для комнаты, но и нагревать воду для ванной/душа, умывальника, раковины и сушилки, а может и для гидромассажа или джакузи. Этот вариант попроще.

Поэтому в данном случае рекомендуем установить 13,5 литров на единицу мощности. Умножив этот число на мощность котла (8,08 кВт) получаем расчётный объём водяной массы – 109,08 л.

Вычисляемая скорость теплоносителя в системе является именно тем параметром, который позволяет подбирать определённый диаметр трубы для системы отопления.

Она высчитывается по следующей формуле:

V = (0,86*W*k)/t-to,

где:

• W – мощность котла;
• t – температура подаваемой воды;
• to – температура воды в обратном контуре;
• k – кпд котла (0,95 для газового котла).

Подставив в формулу расчетные данные, имеем: (0.86 * 8080* 0.95)/80-60 = 6601,36/20=330кг/ч. Таким образом за один час в системе перемещается 330 л теплоносителя (воды), а ёмкость системы около 110 л.

Расчет разных типов радиаторов

Если вы собрались ставить секционные радиаторы стандартного размера (с осевым расстоянием 50см высоты) и уже выбрали материал, модель и нужный размер, никаких сложностей с расчетом их количества быть не должно. У большинства солидных фирм, поставляющих хорошее отопительное оборудование, на сайте указаны технические данные всех модификаций, среди которых есть и тепловая мощность. Если указана не мощность, а расход теплоносителя, то перевести в мощность просто: расход теплоносителя в 1л/мин примерно равен мощности в 1кВт (1000Вт).

Осевое расстояние радиатора определяется по высоте между центрами отверстий для подачи/отведения теплоносителя

Чтобы облегчить жизнь покупателям на многих сайтах устанавливают специально разработанную программу-калькулятор. Тогда расчет секций радиаторов отопления сводится к внесению данных по вашему помещению в соответствующие поля. А на выходе вы имеете готовый результат: количество секций данной модели в штуках.

Осевое расстояние определяют между центрами отверстий для теплоносителя

Но если просто пока прикидываете возможные варианты, то стоит учесть, что радиаторы одного размера из разных материалов имеют разную тепловую мощность. Методика расчета количества секций биметаллических радиаторов от расчета алюминиевых, стальных или чугунных ничем не отличается. Разной может быть только тепловая мощность одной секции.

Чтобы считать было проще, есть усредненные данные, по которым можно ориентироваться. Для одной секции радиатора с осевым расстоянием 50см приняты такие значения мощностей:

• алюминиевые — 190Вт
• биметаллические — 185Вт
• чугунные — 145Вт.

Если вы пока только прикидываете, какой из материалов выбрать, можете воспользоваться этими данными. Для наглядности приведем самый простой расчет секций биметаллических радиаторов отопления, в котором учитывается только площадь помещения.

При определении количества отопительных приборов из биметалла стандартного размера (межосевое расстояние 50см) принимается, что одна секция может обогреть 1,8м 2 площади. Тогда на помещение 16м 2 нужно: 16м 2 /1,8м 2 =8,88шт. Округляем — нужны 9 секций.

Аналогично считаем для чугунные или стальные баратери. Нужны только нормы:

• биметаллический радиатор — 1,8м 2
• алюминиевый — 1,9-2,0м 2
• чугунный — 1,4-1,5м 2 .

Это данные для секций с межосевым расстоянием 50см. Сегодня же в продаже есть модели с самой разной высоты: от 60см до 20см и даже еще ниже. Модели 20см и ниже называют бордюрными. Естественно, их мощность отличается от указанного стандарта, и, если вы планируете использовать «нестандарт», придется вносить коррективы. Или ищите паспортные данные, или считайте сами. Исходим из того, что теплоотдача теплового прибора напрямую зависит от его площади. С уменьшением высоты уменьшается площадь прибора, а, значит, и мощность уменьшается пропорционально. То есть, нужно найти соотношение высот выбранного радиатора со стандартом, а потом при помощи этого коэффициента откорректировать результат.

Расчет чугунных радиаторов отопления. Считать может по площади или объему помещения

Для наглядности сделаем расчет алюминиевых радиаторов по площади. Помещение то же: 16м 2. Считаем количество секций стандартного размера: 16м 2 /2м 2 =8шт. Но использовать хотим маломерные секции высотой 40см. Находим отношение радиаторов выбранного размера к стандартным: 50см/40см=1,25. И теперь корректируем количество: 8шт*1,25=10шт.

Для чего нужен расчёт

От вопроса, как правильно рассчитать систему отопления, зависит, насколько эффективно будет выполнять свою задачу её составляющие. Если взять котёл меньшей мощности, чем необходимо, он будет постоянно работать «на пределе», а в зимнюю стужу и вовсе не справится со своей функцией.

Установка котла и монтаж обогревательной магистрали обходится не дёшево. Любая переделка забирает немалые средства в семейном бюджете. Кроме того, именно от правильного расчёта зависит экономия энергоресурсов

Не важно, о каком виде топлива идёт речь — газе, электричестве, угле или солярке.

Теплоносителем чаще всего выступает обычная вода. Системы бывают открытого и закрытого типов. Если правильно подобрать оборудование и грамотно сделать расчет отопления частного дома, можно не беспокоиться за долговечность и качество системы обогрева.

Что такое Гкал

Стоимость отопления важна для жителей многоэтажек с центральной подачей теплоносителя

Понятие гигакалория означает единицу измерения тепловой энергии в отоплении. Данная энергия в пределах помещения передается конвекционным способом от батарей на объекты, излучается в воздух. Калория представляет собой количество энергии, нужной, чтобы подогреть 1 г воды на 1 градус при атмосферном давлении.

Для расчетов тепловой энергии применяется другая единица – Гкал, равная 1 млрд калорий. В среднем расход тепла на 1 кв. м. в Гкал по РФ составляет 0,9342 Гкал/мес. Если перевести показатель в другие величины, 1 Гкал будет равна:

• 1162,2 кВт/ч;
• нагреву 1 тыс. тонн воды до +1 градуса.

Величина утверждена в 1995 году.

Особенности Гкал для жилых многоэтажек

Термостат позволяет контролировать поступление теплоносителя и температуру

Если многоквартирный тип зданий не оснащен общедомовым или индивидуальным счетчиком, тепловая энергия рассчитывается по площади помещений. Когда имеется прибор учета, горизонтальная или последовательная разводка трассы, жильцы самостоятельно определяют количество тепловой энергии. Для этого используются:

• Дросселирование радиаторов. При ограничении проходимости снижается температура, и уменьшаются энергозатраты.
• На обратке ставится общий термостат. Расход теплоносителя зависит от температуры в квартире. При малом расходе температура больше, при большом – меньше.

Индивидуальным счетчиком преимущественно оснащается квартира в новостройке.

Специфика Гкал для частного дома

Самым дешевым топливом в пересчете на гигакалории являются пеллеты

Материал, затрачиваемый на отопление, тариф определяет для частных построек. По усредненным данным, стоимость 1 Гкал равняется:

• газ – природный 3,3 тыс. руб, сжиженный 520 руб.;
• твердое топливо – уголь 550 руб., пеллеты 1,8 тыс. руб.;
• дизель – 3270 руб.;
• электричество – 4,3 тыс. руб.

Выбор котлов для отопления частного дома

Отопительные приборы, которые использует схема системы отопления дома, могут быть следующих видов:

• Ребристые или конвективные;
• Радиационно-конвективные;
• Радиационные. Радиационные отопительные приборы редко используются для организации отопительной системы в частном доме.

Современные котлы обладают характеристиками, которые приведены в следующей таблице:

Когда осуществляется расчет отопления в деревянном доме, данная таблица может вам в некоторой степени помочь. При монтаже отопительных приборов нужно соблюдать некоторые требования:

• Расстояние от отопительного прибора до пола должно составлять не меньше, чем 60 мм. Благодаря такому расстоянию домашнее отопление схема позволит провести уборку в труднодоступном месте.
• Расстояние от прибора отопления до подоконника должно быть минимум в 50 мм, чтобы радиатор в случае чего можно было без проблем снять.
• Ребра приборов отопления должны быть расположены в вертикальном положении.
• Желательно отопительные приборы монтировать под окнами или возле окон.
• Центр прибора отопления должен совпадать с центром окна.

Если в одной комнате находится несколько отопительных приборов, то они должны быть расположены на одном и том же уровне.

Замечания по монтажу и запуску

Для долговременной работы оборудования и его высокой эффективности следует соблюдать некоторые правила:

• Монтаж насоса производят так, чтоб его вал находился горизонтально. Для оборудования с «мокрым» ротором такое требование является обязательным! Ориентация трубопроводов (вертикальный, горизонтальный или наклонный участок) значения не имеет.
• Клеммная коробка должна располагаться сверху. Это обеспечит безопасность даже в случае возможных протечек.

• Современные агрегаты позволяют установку и на подачу, и на обратку, но расположение на обратном участке снизит тепловые нагрузки и увеличит ресурс оборудования.
• При монтаже обязательно предусмотреть байпас для циркуляционного насоса. Это позволит при отсутствии электропитания использовать отопительную систему в режиме с естественной циркуляцией.
• В качестве рабочей выбирается средняя скорость оборудования. Запуск системы осуществляется на самой высокой скорости (в системах с автоматикой отключается блокировка).
• После запуска следует удалить скопившийся воздух через предусмотренные в конструкции специальные клапаны.