OtoplenieCalc.ru — онлайн калькуляторы расчета отопления
Наш калькулятор поможет вам быстро и максимально точно рассчитать мощность отопительных приборов для дома на основе нескольких параметров, подсчитать количество секций в радиаторах и узнать о расходах на отопление.
Правильный расчёт отопительной системы – важнейший этап на стадии строительства дома. От того, насколько правильно вы подберете котел и количество радиаторов зависит эффективность отопления и расходы на него. Ведь если, например, установить котел меньшей мощности, чем нужно, или недостаточное количество радиаторов, то в холодное время года вам придется пользоваться дополнительными источниками тепла – а это значит, что затраты на обогрев помещения вырастут в разы.
Чтобы облегчить вам расчет системы отопления, мы создали простые, удобные и максимально точные калькуляторы, которые позволят не допустить критичных ошибок при расчетах.
Бесплатные онлайн калькуляторы расчета отопления
Получите точные данные по расчету теплопотерь вашего дома, мощности отопительного котла, количества радиаторов и расходов на отопление
Расчет мощности котла и теплопотерь
Просто введите и выберите готовые значения и нажмите на кнопку “Рассчитать”. Вы получите нужные вам данные: мощность котла и теплопотери дома
Расчет количества секций радиаторов отопления
Калькулятор позволяет правильно рассчитать количество секций в радиаторах отопления для максимальной эффективности.
Посчитать расходы и сравнить
После расчета вы сможете узнать, сколько вы тратите на отопление и сравнить затраты с тем или иным источником тепла.
Полезные статьи об отоплении в нашем блоге
Промывка системы отопления в доме своими руками – как это сделать
Наличие в частном доме системы отопления предоставляет возможность обогревать весь дом, а не только.
Выбираем оптимальный газовый котел для отопления
Решая бытовую проблему — какой газовый котел выбрать для частного дома, следует учитывать ряд особенностей.
Установка циркуляционного насоса – правильный монтаж своими руками
Стабильное перемещение теплоносителя по системе отопления помогает быстро прогреть жилище и эффективнее.
Проектирование отопления дома
Оборудовать котельную
Котельная должна быть оборудована в соответствии с требованиями, так что к этому вопросу нужно подойти серьезно.
Рассчитать мощность и типа котла
От мощности котла зависит эффективность всей отопительной системы. Если вы выбрали слабый котел, то готовьтесь к дополнительным тратам.
Рассчитать количество радиаторов и секций в них
Это тоже важный параметр, недостаточное количество радиаторов снижает эффективность отопительной системы.
Выбрать схему подключения радиаторов
Система подключения радиаторов отопления может быть однотрубной, двухтрубной, лучевой или выполнена по схеме Тихельмана
Монтаж котла, обвязка, подключение радиаторов
На этом этапе следует тщательно продумать схему обвязки котла, подключения радиаторов, циркуляционного насоса, расширительного бака и других элементов
Заполнение системы теплоносителем и запуск
На последнем шаге остается только наполнить систему водой или антифризом, а потом запустить и протестировать систему отопления.
Для обеспечения комфортного проживания в холодное время года еще на этапе проецирования частного дома нужно позаботиться о расчете и монтаже отопления. Правильно произведенные тепловые калькуляции позволят определить оптимальную и экономически выгодную отопительную систему. Любая погрешность может привести к тому, что вы будете мерзнуть либо в здание будет жарко и душно.
Самостоятельные расчеты не окажутся проблемой для людей с техническим образованием. Однако не каждый обладает физико-математическими навыками, поэтому хорошим путеводителем в подсчетах будет онлайн калькулятор. Он поможет выявить тепловые потери дома и вычислить мощность, которой должен обладать котел. Так же определит количество необходимых радиаторов и сколько должно быть в нем секций. Сделает за вас расчет затрат на отопление, что пригодится для выбора подходящего источника тепла. Соберите нужные данные для вычисления.
Определите тепловые потери. Для этого, необходимо знать, из какого материала построены внешние стены и напольные покрытия, чем утеплены и их толщину. Измерьте площадь дома, окон и наружных дверей. Высокая интенсивность потери тепла у вентиляции и канализации. Их тоже нужно учитывать в расчетах.
Климатические условия местонахождения дома играют важную роль в выборе отопительной системы. Узнайте среднегодовую и минимальную температуру в вашем регионе, а также среднюю скорость ветра.
Расчет мощности котла и теплопотерь.
Собрав все необходимые показатели, приступайте к калькуляции. Конечный результат укажет количество расходуемого тепла и сориентирует вас на выбор котла. При расчете теплопотерь за основу берутся 2 величины:
- Разница температуры снаружи и внутри здания (ΔT);
- Теплозащитные свойства объектов дома (R);
Для выявления расхода тепла ознакомимся с показателями сопротивления теплопередачи некоторых материалов
Таблица 1. Теплозащитные свойства стен
толщина в 3 кирпича (79 сантиметров)
толщина в 2.5 кирпича (67 сантиметров)
толщина в 2 кирпича (54 сантиметров)
Данные в таблице указаны с температурной разницей 50 °(на улице -30°,а в помещение +20°)
Таблица 2. Тепловые расходы окон
| Тип окна | RT | q. Вт/ | Q. Вт |
| Обычное окно с двойными рамами | 0.37 | 135 | 216 |
| Стеклопакет (толщина стекла 4 мм) |
RT — сопротивление теплопередачи;
- Вт/м^2 – количество тепла, которое расходуется на один кв. м. окна;
четные цифры указывают на воздушное пространство в мм;
Ar — зазор в стеклопакете заполнен аргоном;
К – окно имеет наружное тепловое покрытие.
Имея в наличии стандартные данные о теплозащитных свойствах материалов, и определив перепад температур легко рассчитать тепловые потери. На пример:
Снаружи — 20°С., а внутри +20°С. Стены построены из бревна диаметром 25см. В этом случае
R = 0.550 °С· м2/ Вт. Тепловой расход будет равен 40/0.550=73 Вт/ м2
Теперь можно приступить к выбору источника тепла. Существуют несколько видов котлов:
- Электрические котлы;
- Газовые котлы
- Нагреватели на твердом и жидком топливе
- Гибридные (электрические и на твердом топливе)
Перед тем как приобрести котел, вы должны знать, какая мощность потребуется для поддержания благоприятной температуры в доме. Для этого существуют два способа определения:
- Расчет мощности по площади помещений.
По статистике принято считать, что для нагрева 10 м2 требуется 1 кВт теплоэнергии. Формула применима в случае, когда высота потолка не более 2,8 м и дом средне утеплен. Суммируем площадь всех комнат.
Получаем, что W=S×Wуд/10, где W- мощность теплогенератора, S-общая площадь здания, а Wуд является удельной мощность, которая в каждом климатическом поясе своя. В южных регионах она 0,7-0,9 кВт, в центральных 1-1,5 кВт, а на севере от 1,5 кВт до 2 кВт. Допустим, котел в доме площадью 150 кв.м, который находится в средних широтах должен обладать мощностью 18-20кВт. Если потолки выше стандартных 2,7м, например, 3м, в этом случае 3÷2,7×20=23 (округляем)
- Расчет мощности по объему помещений.
Этот тип вычислений можно произвести, придерживаясь строительных норм и правил. В СНиП прописан расчет мощности отопления в квартире. Для кирпичного дома на 1 м3 приходится 34 Вт, а в панельном – 41 Вт. Объем жилья определяется умножением площади на высоту потолка. Например, площадь апартаментов 72 кв.м., а высота потолков 2,8 м. Объем будет равен 201,6 м3. Так, для квартиры в кирпичном доме мощность котла будет равна 6,85 кВт и 8,26 кВт в панельном. Правка возможна в следующих случаях:
- На 0.7, когда этажом выше или ниже находится неотапливаемая квартира;
- На 0.9, если ваша квартира на первом или последнем этаже;
- Коррекция производится при наличии одной внешней стены на 1,1, две – на 1,2.
Расчёт радиаторов отопления на квадратный метр
Несмотря на разнообразие рынка отопительных систем, радиаторы всегда остаются в тренде. Однако владельцы отопительного оборудования часто допускают ошибки в его эксплуатации. Самая распространенная является несоответствие теплоотдачи батареи с площадью помещения. Самым простым способом расчёта батареи является 100 Вт на 1 м2. Зная площадь комнаты, умножьте ее на 100.
Если радиатор многосекционный, то воспользуйтесь формулой: N = Q/ Qус, где N это количества секции, а Qус – мощность каждой секции по отдельности. В случае, когда высота потолков превышает 2,7 м., воспользуйтесь расчетом по объему. Для более точной информации теплоотдачи можно воспользоваться коэффициентами:
- Количество внешних стен (Кф. 1.1, 1.2);
- Направленность комнаты на стороны света (Кф. 1.1, если на север и восток);
- Коэффициент утепления стен (0.85, 1, 1.27);
- Климатические условия (-35° — Кф. 1.5, -25°- Кф. 1.3, -15°- Кф. 1.1, -10° — Кф 0.7);
- Высота потолков (Кф. От 1 до 1.2);
- Этаж квартиры (Кф. От 1 до 0.8);
Тип оконной рамы (из дерева -1.27, однослойный стеклопакет – 1, двойной стеклопакет – 0.85);
Q = S × 100 ×… (значение коэффициента)
Расчет затрат на отопление
Хорошая отопительная система требует достаточно больших финансовых вложений. Основные расходы связаны с:
- Оборудование отопительной системы. В него входят котел, насос, радиаторы и материал для разводки.
- Установка обогревательной системы.
- Затраты на топливо. Количество потраченных денег зависит от выбранного вами топлива.
- Поддержка оборудования в рабочем состояние.
При расчете затрат нужно учитывать удельную теплоту сгорания. Рассчитайте путем деления теплопотери за сезон на теплотворность сырьевого продукта и получите количество использованного топлива. Умножьте на стоимость за единицу измерения.
Еще один метод подсчета — это расход кВт в час. На дом, площадью 120 м2 потребляется 12 кВт теплоэнергии. В месяц выходит 8640 кВт. Способ подходит для пользователей газа и электричества
Расчет отопления частного дома
Для климата средней полосы тепло в доме является насущной потребностью. Вопрос отопления в квартирах решается районными котельными, ТЭЦ или тепловыми станциями. А как же быть владельцу частного жилого помещения? Ответ один — установка отопительной техники, необходимой для комфортного проживания в доме, она же — автономная система отопления. Чтобы не получить в результате установки жизненно необходимой автономной станции груду металлолома, к проектированию и монтажу следует отнестись скрупулёзно и с большой ответственностью.
Расчет тепловых потерь
Первый этап расчета заключается в расчете тепловых потерь комнаты. Потолок, пол, количество окон, материал из которых изготовлены стены, наличие межкомнатной или входной двери — все это источники теплопотерь.
Рассмотрим на примере угловой комнаты объемом 24,3 куб. м.:
- площадь комнаты — 18 кв. м. (6 м х 3 м)
- 1 этаж
- потолок высотой 2,75 м,
- наружные стены — 2 шт. из бруса (толщина18 см), обшитые изнутри гипроком и оклеенные обоями,
- окно — 2 шт., 1,6 м х 1,1 м каждое
- пол — деревянный утепленный, снизу — подпол.
Расчеты площадей поверхностей:
- наружных стен за минусом окон: S1 = (6+3) х 2,7 — 2×1,1×1,6 = 20,78 кв. м.
- окон: S2 = 2×1,1×1,6=3,52 кв. м.
- пола: S3 = 6×3=18 кв. м.
- потолка: S4 = 6×3= 18 кв. м.
Теперь, имея все расчеты теплоотдающих площадей, оценим теплопотери каждой:
- Q1 = S1 х 62 = 20,78×62 = 1289 Вт
- Q2= S2 x 135 = 3×135 = 405 Вт
- Q3=S3 x 35 = 18×35 = 630 Вт
- Q4 = S4 x 27 = 18×27 = 486 Вт
- Q5=Q+ Q2+Q3+Q4=2810 Bт
Итого: суммарные теплопотери комнаты в самые холодные дни равны 2,81 кВт. Это число записывается со знаком минус и теперь известно сколько тепла необходимо подать в комнату для комфортной температуры в ней.
Расчет гидравлики
Переходим к наиболее сложному и важному гидравлическому расчету — гарантии эффективной и надежной работы ОС.
Единицами расчета гидравлической системы являются:
- диаметр трубопровода на участках отопительной системы;
- величины давлений сети в разных точках;
- потери давления теплоносителя;
- гидравлическая увязка всех точек системы.
Перед расчетом нужно предварительно выбрать конфигурацию системы, тип трубопровода и регулирующей/запорной арматуры. Затем определиться с видом приборов отопления и их расположением в доме. Составить чертеж индивидуальной системы отопления с указанием номеров, длины расчетных участков и тепловых нагрузок. В заключении выявить основное кольцо циркуляции, включающее поочередные отрезки трубопровода, направленные к стояку (при однотрубной системе) или к самому уделенному прибору отопления (при двухтрубной системе) и обратно к источнику тепла.
При любом режиме эксплуатации СО необходимо обеспечить бесшумность работы. В случае отсутствия неподвижных опор и компенсаторов на магистралях и стояках возникает механический шум из-за температурного удлинения. Использование медных или стальных труб способствует распространению шума по всей системе отопления.
Из-за значительной турбулизации потока, который возникает при увеличенном движении теплоносителя в трубопроводе и усиленном дросселировании потока воды регулирующим клапаном, возникает гидравлический шум. Поэтому, учитывая возможность возникновения шума, необходимо на всех этапах гидравлического расчета и конструирования — подбор насосов и теплообменников, балансовых и регулирующих клапанов, анализ температурных удлинений трубопровода — выбирать соответствующие для заданных исходных условий оптимальное оборудование и арматуру.
Изготовить отопление в частном доме возможно и самостоятельно. Возможные варианты представлены в данной статье: https://teplo.guru/sistemy/varianty-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html
Перепады давления в СО
Гидравлический расчет включает имеющиеся перепады давления на вводе отопительной системы:
- диаметры участков СО
- регулирующие клапаны, которые устанавливаются на ветках, стояках и подводках приборов отопления;
- разделительные, перепускные и смесительные клапаны;
- балансовые клапаны и величины их гидравлической настройки.
При пуске отопительной системы балансовые клапаны настраиваются на схемные параметры настройки.
На схеме отопления обозначается расчетная тепловая нагрузка каждого из отопительных приборов, которая равна тепловой расчетной нагрузке помещения, Q4. В случае наличия более одного прибора необходимо разделить величину нагрузки между ними.
Далее необходимо определить основное циркуляционное кольцо. В однотрубной системе количество колец равно числу стояков, а в двухтрубной — количеству приборов отопления. Клапаны баланса предусматривают для каждого кольца циркуляции, поэтому количество клапанов в однотрубной системе равно числу вертикальных стояков, а в двухтрубной — количеству приборов отопления. В двухтрубной СО балансовые вентили располагают на обратной подводке прибора отопления.
Санитарные нормы и правила, касающиеся отопления в частном доме, представлены здесь: https://teplo.guru/normy/snipy-po-otopleniyu.html
Расчет циркуляционного кольца включает:
- систему с попутным движением воды. В однотрубных системах кольцо располагается в самом нагруженном стояке, в двухтрубных — в нижнем приборе отопления более нагруженного стояка; . В однотрубных системах кольцо располагается в самом нагруженном и удаленном стояке, в двухтрубных — в нижнем приборе отопления нагруженного удаленного стояка;
- горизонтальную систему, где кольцо располагается в более нагруженной ветви 1-го этажа.
Необходимо из двух направлений расчета гидравлики основного кольца циркуляции выбрать одно.
При первом направлении расчета, диаметр трубопровода и потери давления в кольце циркуляции определяются по задаваемой скорости движения воды на каждом участке основного кольца с последующим подбором насоса циркуляции. Напор насоса Pн, Па определяется в зависимости от вида отопительной системы:
- для вертикальных бифилярных и однотрубных систем: Рн = Pс. о. — Ре
- для горизонтальных бифилярных и однотрубных, двухтрубных систем:Рн = Pс. о. — 0,4Ре
- Pс.о — потери давления в основном кольце циркуляции, Па;
- Ре — естественное циркуляционное давление, которое возникает вследствие понижения температуры теплоносителя в трубах кольца и приборах отопления, Па.
В горизонтальных трубах скорость теплоносителя принимают от 0,25 м/с, для возможности удаления воздуха из них. Оптимальная расчетная движения теплоносителя в трубах из стали до 0,5 м/с, полимерных и медных — до 0,7 м/с.
После расчета основного кольца циркуляции производят расчет остальных колец путем определения известного давления в них и подбора диаметров по примерной величине удельных потерь Rср.
Применяется направление в системах с местным теплогенератором, в СО при зависимом (при недостаточном давлении на вводе тепловой системы) или независимом присоединении к тепловым СО.
Второе направление расчета заключается в подборе диаметра трубы на расчетных участках и определении потерь давления в кольце циркуляции. Рассчитывается по изначально заданной величине циркуляционного давления. Диаметры участков трубопровода подбирают по примерной величине удельных потерь давления Rср. Этот принцип применяется в расчетах отопительных систем с зависимым присоединением к тепловым сетям, с естественной циркуляцией.
Для исходного параметра расчета нужно определить величину имеющегося циркуляционного перепада давления PP, где PP в системе с естественной циркуляцией равно Pe, а в насосных системах — от вида отопительной системы:
- в вертикальных однотрубных и бифилярных системах: PР = Рн + Ре
- в горизонтальных однотрубных, двухтрубных и бифилярных системах: PР = Рн + 0,4.Ре
Расчет трубопроводов СО
Следующей задачей расчета гидравлики является определение диаметра трубопровода. Расчет производится с учетом циркуляционного давления, установленном для данной СО, и тепловой нагрузки. Следует отметить, что в двухтрубных СО с водяным теплоносителем главное циркуляционное кольцо располагается в нижнем приборе отопления, более нагруженного и удаленного от центра стояка.
По формуле Rср = β*?рр/∑L; Па/м определяем среднее значение на 1 метр трубы удельной потери давления от трения Rср, Па/м, где:
- β — коэффициент, учитывающий часть потери давления на местные сопротивления от общей суммы расчётного циркуляционного давления (для СО с искусственной циркуляцией β=0,65);
- рр — имеющееся давление в принятой СО, Па;
- ∑L — сумма всей длины расчётного кольца циркуляции, м.
Расчет количества радиаторов при водяном отоплении
Формула расчета
В создании уютной атмосферы в доме при водяной системе отопления необходимым элементом являются радиаторы. При расчете учитываются общий объем дома, конструкция здания, материал стен, вид батарей и другие факторы.
Например: один кубометр кирпичного дома с качественными стеклопакетами потребует 0,034 кВт; из панели — 0,041 кВт; возведенные согласно всех современных требований — 0,020 кВт.
Расчет производим следующим образом:
- определяем тип помещения и выбираем вид радиаторов;
- умножаем площадь дома на указанный тепловой поток;
- делим полученное число на показатель теплового потока одного элемента (секции) радиатора и округляем результат в большую сторону.
Например: комната 6x4x2,5 м панельного дома (тепловой поток дома 0,041 кВт), объем комнаты V = 6x4x2,5 = 60 куб. м. оптимальный объем теплоэнергии Q = 60×0, 041 = 2,46 кВт3, количество секций N = 2,46 / 0,16 = 15,375 = 16 секций.
Характеристики радиаторов
Тип радиатора
| Тип радиатора | Мощность секции | Коррозийное воздействие кислорода | Ограничения по Ph | Коррозийное воздействие блуждающих токов | Давление рабочее/ испытательное | Гарантийный срок службы (лет) | |
| Чугунный | 110 | — | 6.5 — 9.0 | — | 6−9 /12−15 | 10 | |
| Алюминиевый | 175−199 | — | 7— 8 | + | 10−20 / 15−30 | 3−10 | |
| Трубчатый Стальной | 85 | + | 6.5 — 9.0 | + | 6−12 / 9−18.27 | 1 | |
| Биметаллический | 199 | + | 6.5 — 9.0 | + | 35 / 57 | 3−10 | |
Правильно проведя расчет и монтаж из высококачественных комплектующих, вы обеспечите ваш дом надежной, эффективной и долговечной индивидуальной системой отопления.
Как сделать гидравлический расчет системы отопления
Нужно отметить, что инженерные расчеты систем водоснабжения и отопления никак нельзя назвать простыми, но без них обойтись невозможно, только очень опытный специалист-практик может нарисовать систему отопления «на глазок» и безошибочно подобрать диаметры труб. Это если схема достаточно проста и предназначена для обогрева небольшого дома высотой 1 или 2 этажа. А когда речь идет о сложных двухтрубных системах, то рассчитывать их все равно придется. Эта статья для тех, кто решился самостоятельно выполнить расчет системы отопления частного дома. Мы изложим методику несколько упрощенно, но так, чтобы получить максимально точные результаты.
Цель и ход выполнения расчета
Конечно, за результатами можно обратиться к специалистам либо воспользоваться онлайн-калькулятором, коих хватает на всяких интернет-ресурсах. Но первое стоит денег, а второе может дать некорректный результат и его все равно надо проверять.
Так что лучше набраться терпения и взяться за дело самому. Надо понимать, что практическая цель гидравлического расчета – это подбор проходных сечений труб и определение перепада давления во всей системе, чтобы верно выбрать циркуляционный насос.
Примечание. Давая рекомендации по выполнению вычислений подразумевается, что теплотехнические расчеты уже сделаны, и радиаторы подобраны по мощности. Если же нет, то придется идти старым путем: принимать тепловую мощность каждого радиатора по квадратуре помещения, но тогда точность расчета снизится.
Общая схема расчета выглядит таким образом:
- подготовка аксонометрической схемы: когда уже выполнен расчет отопительных приборов, то известна их мощность, ее надо нанести на чертеж возле каждого радиатора;
- определение расхода теплоносителя и диаметров трубопроводов;
- расчет сопротивления системы и подбор циркуляционного насоса;
- расчет объема воды в системе и вместительности расширительного бака.
Любой гидравлический расчет системы отопления начинается со схемы, нарисованной в 3 измерениях для наглядности (аксонометрия). На нее наносятся все известные данные, в качестве примера возьмем участок системы, изображенный на чертеже:
Определение расхода теплоносителя и диаметров труб
Вначале каждую отопительную ветвь надо разбить на участки, начиная с самого конца. Разбивка делается по расходу воды, а он изменяется от радиатора к радиатору. Значит, после каждой батареи начинается новый участок, это показано на примере, что представлен выше. Начинаем с 1-го участка и находим в нем массовый расход теплоносителя, ориентируясь на мощность последнего отопительного прибора:
G = 860q/ ∆t, где:
- G – расход теплоносителя, кг/ч;
- q – тепловая мощность радиатора на участке, кВт;
- Δt– разница температур в подающем и обратном трубопроводе, обычно берут 20 ºС.
Для первого участка расчет теплоносителя выглядит так:
860 х 2 / 20 = 86 кг/ч.
Полученный результат надо сразу нанести на схему, но для дальнейших расчетов он нам понадобится в других единицах – литрах в секунду. Чтобы сделать перевод, надо воспользоваться формулой:
GV = G /3600ρ, где:
- GV – объемный расход воды, л/сек;
- ρ– плотность воды, при температуре 60 ºС равна 0.983 кг / литр.
Имеем: 86 / 3600 х 0,983 = 0.024 л/сек. Потребность в переводе единиц объясняется необходимостью использования специальных готовых таблиц для определения диаметра трубы в частном доме. Они есть в свободном доступе и называются «Таблицы Шевелева для гидравлических расчетов». Скачать их можно, перейдя по ссылке: http://dwg.ru/dnl/11875
В данных таблицах опубликованы значения диаметров стальных и пластмассовых труб в зависимости от расхода и скорости движения теплоносителя. Если открыть страницу 31, то в таблице 1 для стальных труб в первом столбце указаны расходы в л/сек. Чтобы не производить полный расчет труб для системы отопления частого дома, надо просто подобрать диаметр по расходу, как показано ниже на рисунке:
Примечание. В левом столбце под диаметром сразу же указывается скорость движения воды. Для систем отопления ее значение должно лежать в пределах 0.2—0.5 м/сек.
Итак, для нашего примера внутренний размер прохода должен составлять 10 мм. Но поскольку такие трубы не используются в отоплении, то смело принимаем трубопровод DN15 (15 мм). Проставляем его на схеме и переходим ко второму участку. Так как следующий радиатор имеет такую же мощность, то применять формулы не нужно, берем предыдущий расход воды и умножаем его на 2 и получаем 0.048 л/сек. Снова обращаемся к таблице и находим в ней ближайшее подходящее значение. При этом не забываем следить за скоростью течения воды v (м/сек), чтобы она не превышала указанные пределы (на рисунках отмечена в левом столбце красным кружочком):
Важно. Для систем отопления с естественной циркуляцией скорость движения теплоносителя должна составлять 0.1—0.2 м/сек.
Как видно на рисунке, участок №2 тоже прокладывается трубой DN15. Далее, по первой формуле находим расход на участке №3:
860 х 1,5 / 20 = 65 кг/ч и переводим его в другие единицы:
65 / 3600 х 0,983 = 0.018 л/сек.
Прибавив его к сумме расходов двух предыдущих участков, получаем: 0.048 + 0.018 = 0.066 л/сек и вновь обращаемся к таблице. Поскольку у нас в примере делается не расчет гравитационной системы, а напорной, то по скорости теплоносителя труба DN15 подойдет и на этот раз:
Идя таким путем, просчитываем все участки и наносим все данные на нашу аксонометрическую схему:
Расчет циркуляционного насоса
Подбор и расчет насоса заключается в том, чтобы выяснить потери давления теплоносителя, протекающего по всей сети трубопроводов. Результатом станет цифра, показывающая, какое давление следует развивать циркуляционному насосу, чтобы «продавить» воду по системе. Это давление вычисляют по формуле:
P = Rl + Z, где:
- Р – потери давления в сети трубопроводов, Па;
- R – удельное сопротивление трению, Па/м;
- l – длина трубы на одном участке, м;
- Z – потеря давления в местных сопротивлениях, Па.
Примечание. Двух – и однотрубная система отопления рассчитываются одинаково, по длине трубы во всех ветвях, а в первом случае — прямой и обратной магистрали.
Данный расчет достаточно громоздкий и сложный, в то время как значение Rl для каждого участка можно легко найти по тем же таблицам Шевелева. В примере синим кружочком отмечены значения 1000i на каждом участке, его надо только пересчитать по длине трубы. Возьмем первый участок из примера, его протяженность 5 м. Тогда сопротивление трению будет:
Rl = 26.6 / 1000 х 5 = 0.13 Бар.
Так же производим просчет всех участков попутной системы отопления, а потом результаты суммируем. Остается узнать значение Z, перепад давления в местных сопротивлениях. Для котла и радиаторов эти цифры указаны в паспорте на изделие. На все прочие сопротивления мы советуем взять 20% от общих потерь на трение Rl и все эти показатели просуммировать. Полученное значение умножаем на коэффициент запаса 1.3, это и будет необходимый напор насоса.
Следует знать, что производительность насоса – это не емкость системы отопления, а общий расход воды по всем ветвям и стоякам. Пример его расчета представлен в предыдущем разделе, только для подбора перекачивающего агрегата нужно тоже предусмотреть запас не менее 20%.
Расчет расширительного бака
Чтобы произвести расчет расширительного бака для закрытой системы отопления, необходимо выяснить, насколько увеличивается объем жидкости при ее нагреве от комнатной температуры +20 ºС до рабочей, находящейся в пределах 50—80 ºС. Эта задача тоже не из простых, но ее можно решить другим способом.
Вполне корректным считается принимать объем бака в размере десятой части от всего количества воды в системе, включая радиаторы и водяную рубашку котла. Поэтому снова открываем паспорта оборудования и находим в них вместительность 1 секции батареи и котлового бака.
Далее, расчет объема теплоносителя в системе отопления выполняется по простой схеме: вычисляется площадь поперечного сечения трубы каждого диаметра и умножается на ее длину. Полученные значения суммируются, к ним прибавляются паспортные данные, а потом от результата берется десятая часть. То есть, если во всей системе 150 л воды, то вместительность расширительного бака должна составлять 15 л.
Заключение
Многие, прочитав данную статью, могут отказаться от намерения считать гидравлику самостоятельно ввиду явной сложности процесса. Рекомендация для них – обратиться к специалисту-практику. Те же, кто проявил желание и уже сделал расчет тепловой мощности отопления на здание, наверняка справятся и с этой задачей. Но готовую схему с результатами все равно стоит показать опытному монтажнику для проверки.
Гидравлический расчет однотрубной и двухтрубной системы отопления с формулами, таблицами и примерами
Экономичность теплового комфорта в доме обеспечивают расчет гидравлики, её качественный монтаж и правильная эксплуатация. Главные компоненты отопительной системы — источник тепла (котёл), тепловая магистраль (трубы) и приборы теплоотдачи (радиаторы). Для эффективного теплоснабжения необходимо сохранить первоначальные параметры системы при любых нагрузках независимо от времени года.
Перед началом гидравлических расчётов выполняют:
- Сбор и обработку информации по объекту с целью:
- определения количества требуемого тепла;
- выбора схемы отопления.
- объёмов тепловой энергии;
- нагрузок;
- теплопотерь.
Если водяное отопление признаётся оптимальным вариантом, выполняется гидравлический расчёт.
Для расчёта гидравлики с помощью программ требуется знакомство с теорией и законами сопротивления. Если приведенные ниже формулы покажутся вам сложными для понимания, можно выбрать параметры, которые мы предлагаем в каждой из программ.
Расчёты проводились в программе Excel. Готовый результат можно посмотреть в конце инструкции.
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:
- капитальных – монтаж труб оптимального диаметра и качества;
- эксплуатационных:
- зависимость энергозатрат от гидравлического сопротивления системы;
- стабильность и надёжность;
- бесшумность.
Для автономного режима применимы 4 метода гидравлического расчёта системы отопления:
- по удельным потерям (стандартный расчёт диаметра труб);
- по длинам, приведённым к одному эквиваленту;
- по характеристикам проводимости и сопротивления;
- 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.
Расчет гидравлики системы отопления
Нам потребуются данные теплового расчёта помещений и аксонометрической схемы.
Аксонометрическая схема
Вынесите данные в эту таблицу:
№ расчётного участка Тепловая нагрузка Длина записать записать записать Шаг 1: считаем диаметр труб
В качестве исходных данных используются экономически обоснованные результаты теплового расчёта:
1а. Оптимальная разница между горячим (tг) и охлаждённым( tо) теплоносителем для двухтрубной системы – 20º
1б. Расход теплоносителя G, кг/час — для однотрубной системы.
2. Оптимальная скорость движения теплоносителя – ν 0,3-0,7 м/с.
Чем меньше внутренний диаметр труб — тем выше скорость. Достигая отметки 0,6 м/с, движение воды начинает сопровождаться шумом в системе.
3. Расчётная скорость теплопотока – Q, Вт.
Выражает количество тепла (W, Дж), переданного в секунду (единицу времени τ):
Формула для расчёта скорости теплопотока
4. Расчетная плотность воды: ρ = 971,8 кг/м3 при tср = 80 °С
5. Параметры участков:
Участок Длина участка, м Число приборов N, шт 1 – 2 1.78 1 2 – 3 2.60 1 3 – 4 2.80 2 4 – 5 2.80 2 5 – 6 2.80 4 6 – 7 2.80 7 – 8 2.20 8 – 9 6.10 1 9 – 10 0.5 1 10 – 11 0.5 1 11 – 12 0.2 1 12 – 13 0.1 1 13 – 14 0.3 1 14 – 15 1.00 1 Для определения внутреннего диаметра по каждому участку удобно пользоваться таблицей.
- зависимость скорости движения воды — ν, с
- теплового потока — Q, Вт
- расхода воды G, кг/час от внутреннего диаметра труб
Ø 8 Ø 10 Ø 12 Ø 15 Ø 20 Ø 25 Ø 50 ν Q G v Q G v Q G v Q G v Q G v Q G v Q G 0.3 1226 53 0.3 1916 82 0.3 2759 119 0.3 4311 185 0.3 7664 330 0.3 11975 515 0.3 47901 2060 0.4 1635 70 0.4 2555 110 0.4 3679 158 0.4 5748 247 0.4 10219 439 0.4 15967 687 0.4 63968 2746 0.5 2044 88 0.5 3193 137 0.5 4598 198 0.5 7185 309 0.5 12774 549 0.5 19959 858 0.5 79835 3433 0.6 2453 105 0.6 3832 165 0.6 5518 237 0.6 8622 371 0.6 15328 659 0.6 23950 1030 0.6 95802 4120 0.7 2861 123 0.7 4471 192 0.7 6438 277 0.7 10059 433 0.7 17883 769 0.7 27942 1207 0.7 111768 4806 Пример
Задача: подобрать диаметр трубы для отопления гостиной площадью 18 м², высота потолка 2,7 м.
- ;
- циркуляция — принудительная (насос).
- расход мощности – 1 кВт на 30 м³
- запас тепловой мощности – 20%
Расчёт:
- объём помещения: 18 * 2,7 = 48,6 м³
- расход мощности: 48,6 / 30 = 1,62 кВт
- запас на случай морозов: 1,62 * 20% = 0,324 кВт
- итоговая мощность: 1,62 + 0,324 = 1,944 кВт
Находим в таблице наиболее близкое значения Q:
Получаем интервал внутреннего диаметра: 8-10 мм.
Участок: 3-4.
Длина участка: 2.8 метров.
Шаг 2: вычисление местных сопротивлений
Чтобы определиться с материалом труб, необходимо сравнить показатели их гидравлического сопротивления на всех участках отопительной системы.
Факторы возникновения сопротивления:
Расчетным участком является труба постоянного диаметра с неизменным расходом воды, соответствующим проектному тепловому балансу помещения.
Для определения потерь берутся данные с учётом сопротивления в регулирующей арматуре:
- длина трубы на расчётном участке/l,м;
- диаметр трубы расчётного участка/d,мм;
- принятая скорость теплоносителя/u, м/с;
- данные регулирующей арматуры от производителя;
- справочные данные:
- коэффициент трения/λ;
- потери на трение/∆Рl, Па;
- расчетная плотность жидкости/ρ = 971,8 кг/м3;
- технические характеристики изделия:
- эквивалентная шероховатость трубы/kэ мм;
- толщина стенки трубы/dн×δ, мм.
Для материалов со сходными значениями kэ производители предоставляют значение удельных потерь давления R, Па/м по всему сортаменту труб.
Чтобы самостоятельно определить удельные потери на трение/R, Па/м, достаточно знать наружный d трубы, толщину стенки/dн×δ, мм и скорость подачи воды/W, м/с (или расход воды/G, кг/ч).
Для поиска гидросопротивления/ΔP в одном участке сети подставляем данные в формулу Дарси-Вейсбаха:
Для стальных и полимерных труб (из полипропилена, полиэтилена, стекловолокна и т.д.) коэффициент трения/ λ наиболее точно вычисляется по формуле Альтшуля:
Re — число Рейнольдса, находится по упрощённой формуле (Re=v*d/ν) или с помощью онлайн-калькулятора:
Шаг 3: гидравлическая увязка
Для балансировки перепадов давления понадобится запорная и регулирующая арматура.
- проектная нагрузка (массовый расход теплоносителя — воды или низкозамерзающей жидкости для систем отопления);
- данные производителей труб по удельному динамическому сопротивлению/А, Па/(кг/ч)²;
- технические характеристики арматуры.
- количество местных сопротивлений на участке.
Задача: выровнять гидравлические потери в сети.
В гидравлическом расчёте для каждого клапана задаются установочные характеристики (крепление, перепад давления, пропускная способность). По характеристикам сопротивления определяют коэффициенты затекания в каждый стояк и далее — в каждый прибор.
Фрагмент заводских характеристик поворотного затвора
Выберем для вычислений метод характеристик сопротивления S,Па/(кг/ч)².
Потери давления/∆P, Па прямо пропорциональны квадрату расхода воды по участку/G, кг/ч:
В физическом смысле S — это потери давления на 1 кг/ч теплоносителя:
где:
- ξпр — приведенный коэффициент для местных сопротивлений участка;
- А — динамическое удельное давление, Па/(кг/ч)².
Удельным считается динамическое давление, возникающее при массовом расходе 1 кг/ч теплоносителя в трубе заданного диаметра (информация предоставляется производителем).
Σξ — слагаемое коэффициентов по местным сопротивлениям в участке.
Приведенный коэффициент:
Он суммирует все местные сопротивления:
С величиной:
которая соответствует коэффициенту местного сопротивления с учётом потерь от гидравлического трения.
Шаг 4: определение потерь
Гидравлическое сопротивление в главном циркуляционном кольце представлено суммой потерь его элементов:
- первичного контура/ΔPIк ;
- местных систем/ΔPм;
- теплогенератора/ΔPтг;
- теплообменника/ΔPто.
Сумма величин даёт нам гидравлическое сопротивление системы/ΔPсо:
Обзор программ
Для удобства расчётов применяются любительские и профессиональные программы вычисления гидравлики.
Самой популярной является Excel.
Можно воспользоваться онлайн-расчётом в Excel Online, CombiMix 1.0, или онлайн-калькулятором гидравлического расчёта. Стационарную программу подбирают с учётом требований проекта.
Главная трудность в работе с такими программами — незнание основ гидравлики. В некоторых из них отсутствуют расшифровки формул, не рассматриваются особенности разветвления трубопроводов и вычисления сопротивлений в сложных цепях.
- HERZ C.O. 3.5 – производит расчёт по методу удельных линейных потерь давления.
- DanfossCO и OvertopCO – умеют считать системы с естественной циркуляцией.
- «Поток» (Potok) — позволяет применять метод расчёта с переменным (скользящим) перепадом температур по стоякам.
Следует уточнять параметры ввода данных по температуре — по Кельвину/по Цельсию.
Как работать в EXCEL
Использование таблиц Excel очень удобно, поскольку результаты гидравлического расчёта всегда сводятся к табличной форме. Достаточно определить последовательность действий и подготовить точные формулы.
Ввод исходных данных
Выбирается ячейка и вводится величина. Вся остальная информация просто принимается к сведению.
| Ячейка | Величина | Значение, обозначение, единица выражения |
|---|---|---|
| D4 | 45,000 | Расход воды G в т/час |
| D5 | 95,0 | Температура на входе tвх в °C |
| D6 | 70,0 | Температура на выходе tвых в °C |
| D7 | 100,0 | Внутренний диаметр d, мм |
| D8 | 100,000 | Длина, L в м |
| D9 | 1,000 | Эквивалентная шероховатость труб ∆ в мм |
| D10 | 1,89 | Сумма коэф. местных сопротивлений – Σ(ξ) |
Пояснения:
- значение в D9 берётся из справочника;
- значение в D10 характеризует сопротивления в местах сварных швов.
Формулы и алгоритмы
Выбираем ячейки и вводим алгоритм, а также формулы теоретической гидравлики.
| Ячейка | Алгоритм | Формула | Результат | Значение результата |
|---|---|---|---|---|
| D12 | !ERROR! D5 does not contain a number or expression | tср=(tвх+tвых)/2 | 82,5 | Средняя температура воды tср в °C |
| D13 | !ERROR! D12 does not contain a number or expression | n=0,0178/(1+0,0337*tср+0,000221*tср2) | 0,003368 | Кинематический коэф. вязкости воды – n, cм2/с при tср |
| D14 | !ERROR! D12 does not contain a number or expression | ρ=(-0,003*tср2-0,1511*tср+1003, 1)/1000 | 0,970 | Средняя плотность воды ρ,т/м3 при tср |
| D15 | !ERROR! D4 does not contain a number or expression | G’=G*1000/(ρ*60) | 773,024 | Расход воды G’, л/мин |
| D16 | !ERROR! D4 does not contain a number or expression | v=4*G:(ρ*π*(d:1000)2*3600) | 1,640 | Скорость воды v, м/с |
| D17 | !ERROR! D16 does not contain a number or expression | Re=v*d*10/n | 487001,4 | Число Рейнольдса Re |
| D18 | !ERROR! Cell D17 does not exist | λ=64/Re при Re≤2320 λ=0,0000147*Re при 2320≤Re≤4000 λ=0,11*(68/Re+∆/d)0,25 при Re≥4000 | 0,035 | Коэффициент гидравлического трения λ |
| D19 | !ERROR! Cell D18 does not exist | R=λ*v2*ρ*100/(2*9,81*d) | 0,004645 | Удельные потери давления на трение R, кг/(см2*м) |
| D20 | !ERROR! Cell D19 does not exist | dPтр=R*L | 0,464485 | Потери давления на трение dPтр, кг/см2 |
| D21 | !ERROR! Cell D20 does not exist | dPтр=dPтр*9,81*10000 | 45565,9 | и Па соответственно D20 |
| D22 | !ERROR! D10 does not contain a number or expression | dPмс=Σ(ξ)*v2*ρ/(2*9,81*10) | 0,025150 | Потери давления в местных сопротивлениях dPмс в кг/см2 |
| D23 | !ERROR! Cell D22 does not exist | dPтр=dPмс*9,81*10000 | 2467,2 | и Па соответственно D22 |
| D24 | !ERROR! Cell D20 does not exist | dP=dPтр+dPмс | 0,489634 | Расчетные потери давления dP, кг/см2 |
| D25 | !ERROR! Cell D24 does not exist | dP=dP*9,81*10000 | 48033,1 | и Па соответственно D24 |
| D26 | !ERROR! Cell D25 does not exist | S=dP/G2 | 23,720 | Характеристика сопротивления S, Па/(т/ч)2 |
Пояснения:
- значение D15 пересчитывается в литрах, так легче воспринимать величину расхода;
- ячейка D16 — добавляем форматирование по условию: «Если v не попадает в диапазон 0,25…1,5 м/с, то фон ячейки красный/шрифт белый».
Для трубопроводов с перепадом высот входа и выхода к результатам добавляется статическое давление: 1 кг/см2 на 10 м.
Оформление результатов
Авторское цветовое решение несёт функциональную нагрузку:
- Светло-бирюзовые ячейки содержат исходные данные – их можно менять.
- Бледно-зелёные ячейка — вводимые константы или данные, мало подверженные изменениям.
- Жёлтые ячейки — вспомогательные предварительные расчёты.
- Светло-жёлтые ячейки — результаты расчётов.
- Шрифты:
- синий — исходные данные;
- чёрный — промежуточные/неглавные результаты;
- красный — главные и окончательные результаты гидравлического расчёта.
Пример от Александра Воробьёва
Пример несложного гидравлического расчёта в программе Excel для горизонтального участка трубопровода.
Усложняя шаг за шагом расчёты в программе Excel, вы лучше осваиваете теорию и частично экономите на проектных работах. Благодаря грамотному подходу, ваша система отопления станет оптимальной по затратам и теплоотдаче.
Расчет отопления частного дома: что учитывается при расчете, особенности вычетов при помощи онлайн-калькулятора
Расчет отопления частного дома – одна из важных задач при его строительстве или капитальном ремонте. Делать это лучше на этапе планирования. Некоторую помощь в расчетах может оказать специальный онлайн-калькулятор. Существует немало калькуляторов для расчетов потребления топлива, мощности печи, системы вентиляции, сечения дымохода, производительности насосно-смесительного узла «теплого пола» и других. Однако следует учитывать, что все они показывают лишь приближенный результат, т.к. могут рассчитать только простейшие конфигурации. На самом деле при расчете отопления необходимо учитывать массу дополнительных нюансов. Это нужно сделать, чтобы правильно посчитать затраты на всю систему отопления и в будущем не страдать от холода в доме или наоборот его излишков, а следовательно и лишних затрат на топливо.
За помощью для произведения расчетов систем отопления мы обратились в Аквахит – компания, которая специализируется на монтаже систем отопления в частных домах.
Выбирая котел для отопления дома, надо учесть все параметры: и отопительного оборудования и жилого дома Источник baraholka.com.ru
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.
Видео описание
В нашем видео поговорим об отоплении в частном загородном доме. У нас в гостях автор и ведущий канала Тепло-Вода Владимир Сухоруков:
Система отопления – это не только печь и батареи. В нее входят:
- ;
- Насосная станция;
- Трубы;
- Радиаторы;
- Контрольные приборы;
- Иногда нужен расширительный бак.
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, ,
- 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 радиаторы Источник 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.
При расчетах системы отопления обязательно следует учитывать климатическую зону и температуру снаружи в зимний период.
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.
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:
Какие трубы лучше для магистрали отопления
Мало знать, как рассчитать мощность котла, надо еще правильно выбрать трубы. Сейчас рынок предлагает несколько видов труб для отопления из разных материалов:
- полиэтилен,
- полипропилен (с армированием и без),
- стальные,
- медные,
- нержавеющие.
Трубы для отопления в доме можно взять разные, но важно сдать особенности выбранного вида Источник ms.decorexpro.com
У каждого из этих видов свои нюансы, которые стоит учитывать при разработке и расчете отопления частного дома:
- Стальные трубы в использовании универсальны и выдерживают давление до 25 атмосфер, но обладают существенным недостатком – они ржавеют и имеют определенный срок эксплуатации. Кроме того, имеют сложности при монтаже.
- Трубы из полипропилена, композитного металлопластика и сшитого полиэтилена легко монтируются и, благодаря весу, их можно использовать на тонких стенах. Преимущество таких труб в том, что они не подвержены ржавчине, гниению и не реагируют на бактерии. Важный показатель – они не расширяются от тепла и не деформируются на морозе. Выдерживают постоянную температуру до 90 градусов и кратковременное повышение до 110 градусов Цельсия.
- Медные трубы отличает высокая цена и повышенная сложность при монтаже, но в прочности они конкурируют с пластиковыми трубами, не подвержены ржавчине и считаются лучшим вариантом. Кроме того, медь пластична, хорошо проводит тепло и держит температуру воды в трубах в пределах от –200 до 250 градусов Цельсия. Эта способность меди защитит систему от возможной разморозки, что очень важно в условиях Сибири и северных районов.
Если дом находится на севере страны, то медные трубы для системы отопления подойдут лучше всего Источник svizzeraenergia.ch
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.
В соответствии с нормами СНиП, на обогрев 1 м³ требуется 100 Вт тепла. Следовательно, 50 м³ потребуют 5000 Вт. В среднем, одна секция биметаллического радиатора выделяет 150 Вт при температуре теплоносителя 50 °C, а прибор на 8 секций выделяет 150 * 8 = 1200 Вт. С помощью простого калькулятора считаем: 5000 : 1200 = 4,16. То есть, для обогрева этой площади нужно примерно 4-5 радиаторов.
Однако, в частном доме температура регулируется самостоятельно и обычно считается, что одна батарея выделяет 1500-1800 Вт тепла. Пересчитываем среднее значение и получаем 5000 : 1650 = 3,03. То есть, должно быть достаточно и трёх радиаторов. Разумеется, это общий принцип, а более точные расчёты делаются исходя из предполагаемой температуры теплоносителя и тепловыделения радиаторов, которые будут установлены.
Можно воспользоваться примерной формулой расчета секций радиатора:
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.
Видео описание
Пример, как рассчитать отопление в частном доме при помощи онлайн-калькулятора в этом видео:
Заключение
Монтаж и расчет отопительной системы в частном доме – это главная составляющая условий комфортного проживания в нем. Поэтому к расчету отопления в частном доме следует подойти с особой тщательностью, учитывая множество сопутствующих нюансов и факторов.
Калькулятор поможет если нужно быстро и усреднённо сравнить между собой различные технологии строительства. В других случаях лучше обратиться к специалисту, который грамотно проведет расчеты, правильно обработает результаты и учтет все погрешности.
С этой задачей не справится ни одна программа, потому что в нее заложены только общие формулы, а калькуляторы отопления частного дома и таблицы, предлагаемые в интернете, служат лишь для облегчения расчетов и не могут гарантировать точности. Для точных правильных расчетов стоит доверить эту работу специалистам, которые смогут учесть все пожелания, возможности и технические показатели выбранных материалов и приборов.
Выставка домов «Малоэтажная страна» выражает искреннюю благодарность специалистам компании «АкваХит» за помощь в создании материала.
Компания «АкваХит» – специализируется на услугах по подбору, поставке, монтажу и обслуживанию оборудования для систем отопления, водоснабжения и учета тепла.
Если Вам нужна более подробная консультация, то можете воспользоваться следующими контактами:
Гидравлический расчёт системы отопления
Сегодня разберём, как произвести гидравлический расчёт системы отопления. Ведь по сей день распространяется практика проектирования отопительных систем по наитию. Это в корне неверный подход: без предварительного расчёта мы задираем планку материалоёмкости, провоцируем нештатные режимы работы и лишаемся возможности добиться максимальной эффективности.
Цели и задачи гидравлического расчёта
С инженерной точки зрения жидкостная система отопления представляется достаточно сложным комплексом, включающим устройства генерации тепла, его транспортировки и выделения в обогреваемых помещениях. Идеальным режимом работы гидравлической системы отопления считается такой, при котором теплоноситель поглощает максимум тепла от источника и передаёт его комнатной атмосфере без потерь в процессе перемещения. Конечно, такая задача видится совершенно недостижимой, однако более вдумчивый подход позволяет предсказать поведение системы в различных условиях и максимально приблизиться к эталонным показателям. Это и есть главная цель проектирования систем отопления, важнейшей частью которого по праву считается гидравлический расчёт.
Практические цели гидравлического расчёта таковы:
- Понять, с какой скоростью и в каком объёме осуществляется перемещение теплоносителя в каждом узле системы.
- Определить, какое влияние оказывает изменение режима работы каждого из устройств на весь комплекс в целом.
- Установить, какая производительность и рабочие характеристики отдельных узлов и устройств будут достаточными для выполнения отопительной системой своих функций без значительного удорожания и обеспечения необоснованно высокого запаса надёжности.
- В конечном итоге — обеспечить строго дозированное распределение тепловой энергии по различным зонам отопления и гарантировать, что это распределение будет сохраняться с высоким постоянством.
Можно сказать больше: без хотя бы базовых расчётов невозможно добиться приемлемой стабильности работы и долговечного использования оборудования. Моделирование действия гидравлической системы, по сути, является базисом, на котором строится вся дальнейшая проектная разработка.
Виды систем отопления
Задачи инженерных расчётов такого рода осложняются высоким разнообразием систем отопления, как с точки зрения масштабности, так и в плане конфигурации. Различают несколько видов отопительных развязок, в каждой из которых действуют свои закономерности:
1. Двухтрубная тупиковая система — наиболее распространённый вариант устройства, неплохо подходящий для организации как центральных, так и индивидуальных контуров обогрева.
Двухтрубная тупиковая система отопления
2. Однотрубная система или «Ленинградка» считается лучшим способом устройства гражданских отопительных комплексов тепловой мощностью до 30–35 кВт.
Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией: 1 — котёл отопления; 2 — группа безопасности; 3 — радиаторы отопления; 4 — кран Маевского; 5 — расширительный бак; 6 — циркуляционный насос; 7 — слив
3. Двухтрубная система попутного типа — наиболее материалоёмкий вид развязки отопительных контуров, отличающийся при этом наивысшей из известных стабильностью работы и качеством распределения теплоносителя.
Двухтрубная попутная система отопления (петля Тихельмана)
4. Лучевая разводка во многом схожа с двухтрубной попуткой, но при этом все органы управления системой вынесены в одну точку — на коллекторный узел.
Лучевая схема отопления: 1 — котёл; 2 — расширительный бак; 3 — коллектор подачи; 4 — радиаторы отопления; 5 — коллектор обратки; 6 — циркуляционный насос
Прежде чем приступить к прикладной стороне расчётов, нужно сделать пару важных предупреждений. В первую очередь нужно усвоить, что ключ к качественному расчёту лежит в понимании принципов работы жидкостных систем на интуитивном уровне. Без этого рассмотрение каждой отдельно взятой развязки превращается в переплетение сложных математических выкладок. Второе — практическая невозможность изложить в рамках одного обзора больше, чем базовые понятия, за более подробными разъяснениями лучше обратиться к такой литературе по расчёту отопительных систем:
- Пырков В. В. «Гидравлическое регулирование систем отопления и охлаждения. Теория и практика» 2-е издание, 2010 г.
- Р. Яушовец «Гидравлика — сердце водяного отопления».
- Пособие «Гидравлика котельных» от компании De Dietrich.
- А. Савельев «Отопление дома. Расчёт и монтаж систем».
Определение расхода и скорости движения теплоносителя
Наиболее известная методика расчёта гидравлических систем основывается на данных теплотехнического расчёта, которым определяется норма восполнения теплопотерь в каждом помещении и, соответственно, тепловая мощность радиаторов, в них установленных. На первый взгляд всё просто: мы имеем общее значение тепловой мощности и затем дозируем поступление теплоносителя к каждому нагревательному прибору. Для большего удобства предварительно строится аксонометрический эскиз гидравлической системы, который аннотируется требуемыми показателями мощности радиаторов или петель водяного тёплого пола.
Аксонометрическая схема системы отопления
Переход от теплотехнического расчёта к гидравлическому осуществляется путём введения понятия массового потока, то есть некой массы теплоносителя, подводимого к каждому участку отопительного контура. Массовый поток есть отношение требуемой тепловой мощности к произведению удельной теплоёмкости теплоносителя на разность температур в подающем и возвратном трубопроводе. Таким образом, на эскизе отопительной системы отмечают ключевые точки, для которых указывается номинальный массовый поток. Для удобства параллельно определяется и объёмный поток с учётом плотности используемого теплоносителя.
- G — расход теплоносителя, кг/с
- Q — необходимая тепловая мощность, Вт
- c — удельная теплоёмкость теплоносителя, для воды принимаемая 4200 Дж/(кг·°С)
- ΔT = (t2 – t1) — разность температур между подачей и обраткой, °С
Логика здесь проста: чтобы доставить необходимое количество тепла к радиатору, нужно сперва определить объём или массу теплоносителя с заданной теплоёмкостью, проходящего через трубопровод за единицу времени. Для этого требуется определить скорость движения теплоносителя в контуре, которая равна отношению объёмного потока к площади сечения внутреннего прохода трубы. Если расчёт скорости ведётся относительно массового потока, в знаменатель нужно добавить значение плотности теплоносителя:
V = G / (ρ · f)
- V — скорость движения теплоносителя, м/с
- G — расход теплоносителя, кг/с
- ρ — плотность теплоносителя, для воды можно принять 1000 кг/м 3
- f — площадь сечения трубы, находится по формуле π·r 2 , где r — внутренний диаметр трубы, делённый на два
Данные о расходе и скорости необходимы для определения условного прохода труб развязки, а также подачи и напора циркуляционных насосов. Устройства принудительной циркуляции должны создавать избыточное давление, позволяющее преодолеть гидродинамическое сопротивление труб и запорно-регулирующей арматуры. Наибольшую сложность представляет гидравлический расчёт систем с естественной (гравитационной) циркуляцией, для которых требуемое избыточное давление рассчитывается по скорости и степени объёмного расширения нагреваемого теплоносителя.
Потери напора и давления
Расчёт параметров по описанным выше соотношениям был бы достаточен для идеальных моделей. В реальной жизни и объёмный поток, и скорость теплоносителя всегда будут отличаться от расчётных в разных точках системы. Причина тому — гидродинамическое сопротивление движению теплоносителя. Оно обусловлено рядом факторов:
- Силами трения теплоносителя о стенки труб.
- Местными сопротивлениями протоку, образуемыми фитингами, кранами, фильтрами, термостатирующими клапанами и прочей арматурой.
- Наличием разветвлений присоединительного и ответвительного типов.
- Турбулентными завихрениями на поворотах, сужениях, расширениях и т. д.
Задача нахождения падения давления и скорости на разных участках системы по праву считается наиболее сложной, она лежит в области расчётов гидродинамических сред. Так, силы трения жидкости о внутренние поверхности трубы описываются логарифмической функцией, учитывающей шероховатость материала и кинематическую вязкость. С расчётами турбулентных завихрений всё ещё сложнее: малейшее изменение профиля и формы канала делает каждую отдельно взятую ситуацию уникальной. Для облегчения расчётов вводится два опорных коэффициента:
- Кvs — характеризующий пропускную способность труб, радиаторов, разделителей и прочих участков, приближенных к линейным.
- Кмс — определяющий местные сопротивления в различной арматуре.
Эти коэффициенты указываются производителями труб, клапанов, кранов, фильтров для каждого отдельно взятого изделия. Пользоваться коэффициентами достаточно легко: для определения потери напора Кмс умножают на отношение квадрата скорости движения теплоносителя к двойному значению ускорения свободного падения:
Δhмс = Кмс (V 2 /2g) или Δpмс = Кмс (ρV 2 /2)
- Δhмс — потери напора на местных сопротивлениях, м
- Δpмс — потери напора на местных сопротивлениях, Па
- Кмс — коэффициент местного сопротивления
- g — ускорение свободного падения, 9,8 м/с 2
- ρ — плотность теплоносителя, для воды 1000 кг/м 3
Потеря напора на линейных участках представляет собой отношение пропускной способности канала к известному коэффициенту пропускной способности, причём результат деления нужно возвести во вторую степень:
Р = (G/Kvs) 2
- Р — потеря напора, бар
- G — фактический расход теплоносителя, м 3 /час
- Kvs — пропускная способность, м 3 /час
Предварительная балансировка системы
Важнейшей финальной целью гидравлического расчёта системы отопления является вычисление таких значений пропускной способности, при которых в каждую часть каждого контура отопления поступает строго дозированное количество теплоносителя с определённой температурой, чем обеспечивается нормированное выделение тепла на нагревательных приборах. Эта задача лишь на первый взгляд кажется сложной. В действительности балансировка выполняется за счёт регулировочных клапанов, ограничивающих проток. Для каждой модели клапана указывается как коэффициент Kvs для полностью открытого состояния, так и график изменения коэффициента Kv для разной степени открытия регулировочного штока. Изменяя пропускную способность клапанов, которые, как правило, устанавливаются в точках подключения нагревательных приборов, можно добиться искомого распределения теплоносителя, а значит, и количества переносимой им теплоты.
Есть, однако, небольшой нюанс: при изменении пропускной способности в одной точке системы меняется не только фактический расход на рассматриваемом участке. Из-за снижения или увеличения протока в некой степени меняется баланс во всех остальных контурах. Если взять для примера два радиатора с разной тепловой мощностью, соединённых параллельно при встречном движении теплоносителя, то при увеличении пропускной способности прибора, стоящего в цепи первым, второй получит меньше теплоносителя из-за увеличения разницы в гидродинамическом сопротивлении. Напротив, при снижении протока за счёт регулировочного клапана все остальные радиаторы, стоящие по цепочке дальше, получат больший объём теплоносителя автоматически и будут нуждаться в дополнительной калибровке. Для каждого типа разводки действуют свои принципы балансировки.
Программные комплексы для расчётов
Очевидно, что выполнение расчётов вручную оправдано только для малых систем отопления, имеющих максимум один или два контура с 4–5 радиаторами в каждом. Более сложные системы отопления тепловой мощностью свыше 30 кВт требуют комплексного подхода при расчёте гидравлики, что расширяет спектр используемых инструментов далеко за пределы карандаша и листа бумаги.
Danfoss C.O. 3.8
На сегодняшний день существует достаточно большое количество программного обеспечения, предоставляемого крупнейшими производителями отопительной техники, такими как Valtec, Danfoss или Herz. В подобных программных комплексах для расчёта поведения гидравлики используется та же методология, которая была описана в нашем обзоре. Сначала в визуальном редакторе моделируется точная копия проектируемой системы отопления, для которой указываются данные о тепловой мощности, типе теплоносителя, протяжённости и высоте перепадов трубопроводов, используемой арматуре, радиаторах и змеевиках тёплого пола. В библиотеке программы имеется широкий спектр гидротехнических устройств и арматуры, для каждого изделия производитель заблаговременно определил рабочие параметры и базовые коэффициенты. При желании можно добавить и сторонние образцы устройств, если для них известен требуемый перечень характеристик.
В финале работы программа даёт возможность определить подходящий условный проход труб, подобрать достаточную подачу и напор циркуляционных насосов. Расчёт завершается балансировкой системы, при этом в ходе симуляции работы гидравлики происходит учёт зависимостей и влияния изменения пропускной способности одного узла системы на все остальные. Практика показывает, что освоение и использование даже платных программных продуктов оказывается дешевле, чем если бы выполнение расчётов поручалось подрядным специалистам.
