Расчет системы отопления частного дома (да и не только частного) – очень важный этап, от которого зависит успех всего проекта. Он определяет, насколько энергоэффективным и комфортным будет жилище. Подобные расчеты относятся к категории сложных. Но при желании можно самостоятельно разработать проект системы отопления. Расчет потребует определенных знаний и навыков от исполнителя. Придется вникнуть в специфику предмета, изучить нормативные акты и строительные нормы. Также необходимо будет освоить некоторые программные продукты. Это позволит в разы ускорить проектирование и расчет систем отопления, а также выбрать оптимальную конфигурацию оборудования.
Проектирование систем отопления – это процесс в большей степени творческий, нежели чисто механический. Исключение составляют, пожалуй, лишь типовые многоквартирные дома, в которых параметры отопительной системы давно просчитаны. Да и то, многие люди предпочитают устанавливать в своих квартирах автономное отопление: это значительно снижает затраты и в разы улучшает микроклимат жилища.
Котел – основной элемент системы отопления
Центральным узлом системы, ее сердцем, является котел. И от того, какое будет использоваться топливо, во многом зависит методика расчета и параметры системы в целом.
Котлы бывают:
- с электрическим подогревом воды;
- работающие на твердом типе топлива (уголь, дрова, древесные брикеты и т. д.);
- работающие на жидком типе топлива (бензин, мазут, керосин и т. д.);
- газовое котельное оборудование.
Описание и общие характеристики электрических котлов
Такое оборудование потребляет много электроэнергии, цены на которую довольно высокие и продолжают регулярно расти. По этой причине данный тип котла предпочитают устанавливать не многие хозяева. Кроме того, существует вероятность в зимний период на несколько дней, а то и на неделю (в особенности это касается сельской местности) остаться без тепла, один на один со стихией: линии электропередач довольно часто обрываются поваленными деревьями.
Однако при применении электрического водонагревательного котла, монтаж и расчет системы отопления частного дома осуществляется в разы проще и быстрее. И это обстоятельство является одним из основных, помимо дешевизны, конкурентных преимуществ подобных котлов.
Окончательное решение принимать будет сам хозяин, взвесив все "за" и "против".
Описание и общие характеристики котлов, работающих на твердом топливе
К твердому топливу можно отнести торф, уголь, всевозможные древесные материалы.
Все эти вещества при сгорании выделяют разное количество тепловой энергии. Этим обусловлена сложность расчета водяной системы отопления дома. Зато такой вид котла считается наиболее экономичным: твердое топливо стоит недорого, а в некоторых случаях его и вовсе можно раздобыть бесплатно. Помимо всего прочего, такая система действительно считается автономной: ей не страшны ни разливы рек, ни обрывы линий электропередач, ни какие бы то ни было другие проявления бушующей стихии.
В продаже имеются специальные устройства, которые осуществляют захват и автоматическую подачу топлива в топку. Однако подобное решение существенно удорожит весь проект.
Самым эффективным среди котлов твердого топлива являются так называемые установки пиролиза. Сущность и принцип действия котлов, оснащенных данным видом устройств, заключается в следующем: твердое топливо испускает газ, который сжигается и нагревает воду по всему контуру системы отопления. Расчет подобных устройств довольно громоздкий и сложный. И тем не менее в последнее время все больше и больше людей устанавливают такие котлы. Дело в том, что подобная технология является весьма экономичной и позволяет достигать КПД 85%, что является очень хорошим показателем и значительно превышает эффективность работы традиционного оборудования.
Описание и общие характеристики котлов, работающих на жидком топливе
В качестве носителя тепловой энергии используется дизельное топливо. Также в последнее время набирают популярность котлы, работающие на отработанном промышленном масле.
Котлы на отработанном масле эффективно применять для обогрева промышленных зданий, мастерских по ремонту автомобилей и сервисных центров по обслуживанию тяжелой техники, то есть там, где это самое масло присутствует в избытке. Тепловой расчет системы отопления на масле смогут осуществить лишь квалифицированные инженеры, имеющие соответствующее образование и большой опыт работы.
Что касается частных жилищных хозяйств, то котлы на масле, не говоря уж о котлах на дорогостоящем дизтопливе, практически никогда не применяются. Во-первых, нужно где-то хранить большие объемы топлива, а во-вторых, это чрезвычайно дорогостоящее удовольствие.
Также такие установки являются источниками вредных выбросов, опасных для здоровья человека и для окружающей среды.
Иногда такие котлы все же устанавливаются. Дело в том, что в перспективе котел на жидком топливе может быть переведен на газ. И поэтому в отдаленных селениях, в которые только планируется провести газовую магистраль, люди устанавливают подобные котлы: расчет системы отопления и закупку всего оборудования можно провести один раз, и затем уже не тратить средства.
Описание и общие характеристики газовых котлов
Расчет системы отопления с газовым котлом не вызовет затруднений даже у новичков: уже давным-давно разработаны справочные таблицы со всеми необходимыми данными. Вся информация является надежной и подтверждена на практике бесчисленное количество раз.
Котлы, работающие на природном газе, являются наиболее востребованными на рынке. Работа такого оборудования обходится сравнительно дешево, а благодаря небольшим габаритам они могут идеально встать в любое помещение. Современные средства автоматики делают эксплуатацию газового оборудования безопасной и чрезвычайно эффективной.
Типы нагревательных элементов (батарей)
Если раньше радиаторы отопления отливались исключительно из серого чугуна, то сегодня на рынке представлен широкий ассортимент изделий из самых разных конструкционных материалов: сталь, чугун, алюминий, композиты. Но, несмотря на внешнюю привлекательность и показной лоск, едва ли современные батареи уступают «древним» чугунным по самому важному для них показателю – теплоемкости и теплопроводности. А значит, они гораздо более эффективно обогревают помещение.
Конкретный тип и размер радиатора зависят от объемов тепловых потерь и от площади отапливаемого помещения
Общая характеристика батарей из стали и чугуна
Стальные радиаторы отопления встречаются крайне редко и не популярны у населения. Причина тому – довольно высокая их стоимость. Кроме того, ввиду плохих литейных качеств стальные батареи нельзя получить литьем. Чаще такие батареи получают путем сваривания низкоуглеродистых труб в радиатор. Но такие батареи имеют низкую теплоемкость и быстро остывают в случае, если подача воды по каким-либо причинам была приостановлена.
Добротные чугунные батареи ассоциируются, по крайней мере, у взрослого населения, со счастливым детством. Такие радиаторы устанавливались в дома на протяжении всего существования СССР. С развитием литейных технологий форма и технические характеристики чугунных радиаторов оптимизировались, но старые батареи служат без нареканий и по сей день, и вряд ли им сможет составить конкуренцию новомодное изделие.
Чугун – очень прочный материал, способен выдерживать громадное давление, к тому же при перепадах температур у него не проявляется явление хладноломкости (он не охрупчивается), хорошо поглощает удары.
К недостаткам как чугунных, так и стальных батарей можно отнести их большую массу. По этой причине они не могут быть монтированы на тонкие стены перегородок.
Общая характеристика алюминиевых батарей
Радиаторы из алюминиевых сплавов в последнее время популярны и пользуются громадным спросом на рынке. Выпускаются, как правило, в виде наборных блоков, которые могут соединяться, образуя радиаторы разного объема, в зависимости от обогреваемого помещения. При расчете насоса для системы отопления необходимо учитывать, какой объем воды циркулирует по радиаторам и соединительным трубам. Маломощный насос может не справиться, в результате чего отопление будет работать неправильно, либо вообще не будет функционировать.
Современные сплавы на основе алюминия в полной мере удовлетворяют требованиям безопасности при эксплуатации оборудования под высоким давлением при высоких температурах. При этом такой материал весит немного, обладает хорошими технологическими качествами, благодаря которым можно получить стильное и красивое изделие. Немаловажным является и тот факт, что при контакте с воздухом на поверхности алюминия образовывается невидимая окисная пленка, которая препятствует дальнейшему развитию коррозионных явлений. Иными словами, такие радиаторы никогда не проржавеют.
Пример расчета системы отопления
Точность расчета будет зависеть от многих факторов. Особенно трудно разработать и спроектировать систему отопления для нестандартных решений в строительстве жилья.
Производится на выбор расчет отопления по площади либо по объему. Первый способ является наиболее распространенным ввиду его относительной простоты. Эффективным и точным расчет по площади является в том случае, если высота потолка стандартная и составляет 2,7 метра. Произведение площади отапливаемого помещения (помещений) на коэффициент, который характеризует климатическую зону, в результате дает необходимую мощность котельного оборудования. Данный коэффициент является справочным, и для Москвы и области принимается равным 150 Вт/м2.
При этом суммируются площади тех помещений, которые граничат через стену с улицей. Все вспомогательные и подсобные помещения в расчет не включаются.
Принято выбирать и приобретать такой котел, мощность которого превышает расчетное значение на 30 %. Это позволит создать необходимый запас мощности на случай аномально морозных зим и других непредвиденных обстоятельств.
Таким образом, мощность котла, необходимого для питания системы отопления частного дома с суммарной площадью жилых комнат 60 м2, рассчитывается следующим образом:
60 * 150 * 1,3 = 11,7 кВт.
Основные возможности программного продукта Instal-Therm
Данная программа значительно упростит расчет радиаторов и других элементов отопительной системы. Реализована возможность сканирования конструкторской документации, методика расчета потерь тепловой энергии. Имеется большой каталог материалов с указанием их теплофизических свойств, что значительно упрощает и ускоряет проектирование системы отопления.
Имеется несущественный, но все же досадный недостаток: не реализован вывод на печать конструкторской документации. Но эту проблему можно решить, переведя документ в другой формат, а уж затем вывести его на принтер.
"Инстал-Терм" поможет правильно и рационально выбрать материал и диаметр труб, типов и характеристик батарей, высоту, на которой необходимо закрепить помпу и другое оборудование, расчет температурных показателей и норм расхода условного топлива.
Расчеты с использованием программного продукта Herz
Лицензионная версия программы свободно распространяется. Ее необходимо скачать в интернете и установить на компьютер. Программа поможет спроектировать систему отопления в новом доме, а также усовершенствовать уже имеющуюся старую.
"Герц" определит все технические параметры: потери тепла, давление в системе, скорость потока, необходимую мощность насосного оборудования и др.
Результаты произведенных расчетов выводятся на монитор компьютера в удобной форме.
Имеется хорошая справка и поддержка пользователя. Если в исходных данных по невнимательности была допущена ошибка, "Герц" обязательно сообщит о ней и объяснит, что необходимо исправить.
Программа поможет значительно сэкономить денежные средства на приобретении лишнего оборудования и комплектующих материалов.
Преимущества от использования ПО Oventrop
Данная компьютерная программа поможет выполнить расчеты очень быстро и качественно. В соответствующие графы вносится информация, необходимая для расчета: система отопления (двухтрубная или однотрубная), материал радиаторов, диаметр и материал труб, высота потолка, площадь поверхности и т. д.
Программа предложит на выбор оптимальную конфигурацию системы, сама в автоматическом режиме произведет расчет расхода топлива, скорость движения воды по трубам. В программе реализована всеобъемлющая библиотека стандартных элементов отопительной системы и конструкций.
Полученные результаты можно вывести на печать, экспортировать в другие файлы с целью их дальнейшего анализа и проработки (если это необходимо).
Данная программа также определит, будет ли достаточным объем встроенного в котел резервуара для воды, или же потребуется покупка и подключение дополнительной емкости. Расчеты однотрубных систем отопления небольших помещений показывают, что в большинстве случаев достаточно встроенного резервуара. Если система более разветвленная, предназначенная для прогрева больших площадей, то, скорее всего, придется докупить емкость.
Также данный программный продукт может рассчитать теплый водяной пол. И если устройство пола будет осуществляться в соответствии с рекомендациями программы, то температура в доме всегда будет комфортной, при этом затраты на энергоресурсы будут наименьшими.
