Теплотехнический расчет
Комфорт в помещениях зависит не только от схемы прокладки, но и от количества тепловой энергии, которую батареи отдают воздуху комнат. Поэтому, чтобы не замерзнуть зимой, нужно сделать правильный теплотехнический расчет. Об этом, кстати, говорит и инструкция, закрепленная действующими СНиП.
Благодаря правильному расчету можно выбрать:
- котел нужной мощности – слабый не сможет обогреть дом, мощный будет зря жечь дорогостоящие энергоносители;
- радиаторы нужной площади – это поможет значительно сократить затраты на их покупку.
Расчеты можно произвести самостоятельно (с помощью специальной компьютерной программы) либо обратиться в специализированную инженерную фирму. Второй вариант более затратный, но так вы будете уверены в правильности предоставленных вам данных.
Перед монтажом отопления нужно выполнить теплотехнический расчет сооружения
Кроме того, инженеры этой организации подготовят и схему контуров отопления, вычерченную на предоставленном плане вашего дома (квартиры). Это значительно облегчит монтаж и поможет купить нужное количество материалов.
Особенности однотрубных схем
Главные особенности – использование энергонезависимого источника обогрева (твердотопливный отопительный котел, печь), естественная циркуляция теплоносителя (т.н. «физика») и одна труба для перемещения теплоносителя. В роли трубы могут выступать самодельные регистры, промышленные радиаторы и батареи отопления, соединенные по последовательной схеме, а также обычные металлические трубы большого диаметра (от Ø 40 мм и выше). В классической одноконтурной схеме используется открытый расширительный бачок.
Одноконтурное отопление – схема
Схематически разводка отопительной системы из одного контура – это замкнутое кольцо или система колец, охватывающее все комнаты и помещения от подачи теплоносителя до обратки. Такое решение систематически модифицируется и модернизируется, поэтому в чистом исполнении встречается не часто. В оборудование могут быть включены игольчатые вентили, байпас (трубная перемычка, устанавливающаяся между подачей и обраткой батареи или радиатора), замкнутая схема циркуляции и принудительное перемещение теплоносителя – насосом. Такие доработки позволяют исключить практически все недочеты классической системы одного контура.
Традиционная однотрубная система отопления схема которой основана на естественной циркуляции, имеет существенную недоработку – чтобы отопление работало автономно в режиме «физики» (без циркуляционного насоса), требуется монтировать разгонный коллектор. Для дома в один этаж такая доработка проблематична в плане сопряжения расширительного бачка с резервуаром автономного снабжения жилья водой, но решаема, так как при высоте потолков ≥ 2200 мм врезка не вызовет затруднений.
Разгонный коллектор
Разгонный коллектор служит ускорителем теплоносителя по однотрубной системе, а также поддерживает движение с равномерной и постоянной скоростью. Эффективность и шумность работы автономного отопления зависит от высоты верхней точки разгонного коллектора – чем выше коллектор, тем быстрее движется теплоноситель, и тем тише работает система обогрева.
Если однотрубное отопление монтируется в двух- или трехэтажном доме, то коллектор можно не устанавливать – система будет быстро и бесшумно перемещать теплоноситель без насоса. В схеме для одноэтажного дома коллектор служит прямым продолжением подачи с фиксированной верхней точкой системы, в которую присоединяется расширительный, расходный, или расширительно-расходный резервуар.
Схема с принудительной циркуляцией
Особенности функционирования
Котельная в доме
В одноконтурной системе частного дома стараются использовать трубы разных диаметров. Это позволяет избежать нарушений циркуляции теплоносителя. Если по каким-то причинам использованы трубы одного диаметра, учтите, что гидродинамическое давление в батареях будет выше, чем на обратной магистрали. Это обязательно скажется на ухудшении работы отопления в целом.
Что можно предпринять в этом случае? Выход один — установить два крана, один из которых на байпас, а второй — на подводящий патрубок от водопровода.
Температуру радиаторов можно контролировать и регулировать, если установить на каждый прибор регулирующий кран. Лучше, чтобы этот тип запорной арматуры был трехходовым. Он обычно заменяет сразу два простых крана.
Устройство и принцип раздачи теплоносителя
Система называется однотрубной, поскольку нагретая вода подается и уходит из радиаторов отопления по единому коллектору. Трубопровод является общим для всех батарей, подсоединенных к магистральной ветви. То есть, входная и выходная подводка каждого отопительного прибора подключается к одной трубе, как показано на примере схемы теплоснабжения одноэтажного здания.
Классический вариант закрытой схемы с принудительным движением теплоносителя, подключенной к газовому котлу
Как работает однотрубная радиаторная система отопления:
- Поступающий от котла прогретый теплоноситель достигает первой батареи и делится тройником на два неравных потока. Основная масса воды продолжает двигаться прямо по магистрали, меньшая часть затекает в радиатор (примерно 1/3).
- Отдав тепло стенкам батареи и охладившись на 10—15 °С (в зависимости от мощности и реальной отдачи радиатора), малый поток через выходящий патрубок возвращается в общий коллектор.
- Смешиваясь с основным потоком, охлажденный теплоноситель снижает его температуру на 0.5—1.5 градуса. Смешанная вода доставляется к следующему отопительному прибору, где цикл теплообмена и охлаждения главного потока повторяется.
- В результате каждая последующая батарея получает теплоноситель с более низкой температурой. В конце остывшая вода направляется обратно в котел по той же магистрали.
Цвет и размер стрелок на рисунке характеризует температуру и количество воды соответственно. Сначала потоки разделяются, потом смешиваются, остывая на пару градусов
Чем ниже температура циркулирующей воды, тем меньше тепла достается последним обогревателям. Проблема решается тремя способами:
- в конце магистрали ставятся батареи повышенной мощности – наращивается число секций либо увеличивается площадь панельных стальных радиаторов;
- путем увеличения диаметра трубы и производительности насоса повышается расход теплоносителя через основной коллектор;
- комбинация двух предыдущих вариантов.
Подключение радиаторов к единой распределяющей магистрали – главное отличие однотрубной разводки от остальных двухтрубных систем, где подача и возврат теплоносителя организован по двум раздельным ветвям.
Разводка однотрубной системы отопления
- горизонтальная;
- вертикальная.
Разводка труб отопления
Горизонтальная разводка
В данном случае магистраль поднимается от котла до верхнего этажа, от нее отходят горизонтальные ответвления, которые нагревают последовательно подключенные радиаторы. После батарей трубы объединяются в один обратный стояк до нагревательного котла. Для регулировки температуры на каждом этаже устанавливают специальные краны.
Вертикальная разводка
При таком способе монтажа системы нагретый носитель поднимается по стояку до высокого уровня помещения, а затем оттуда по вертикальному проводу опускается к группам радиаторов. После отдачи им энергии жидкость поступает в общий обратный контур обратно в нагревательный агрегат. Минусом такого метода считается неравномерность прогрева батарей на разных этажах.
Виды разводки
Устанавливать одноконтурную систему в помещении можно двумя способами:
- горизонтальным;
- вертикальным.
Так, горизонтальная разводка подразумевает использование минимального количества труб. Подсоединение компонентов осуществляется последовательно. При этом могут возникать воздушные пробки. Кроме того, отсутствует возможность регулировать теплопоток.
Вертикальная разводка подразумевает прокладывание центральной магистрали по чердачному помещению, от которой отходят трубы к каждому радиатору. Этот метод позволяет доставлять воду в батареи одинаковой температуры. Главной особенностью является общий стояк для радиаторов, независимо от этажности сооружения.
Схемы разводки труб
Разводка труб подразумевает различные варианты подключения отопительных приборов к источникам тепловой энергии. Выделяют последовательную (однотрубную), параллельную (двухтрубную), коллекторную (лучевую) разводку.
Однотрубная
Горячий теплоноситель проходит последовательным образом все отопительные приборы и передает каждому определенный процент тепловой энергии. Подобное водяное отопление считается самым простым. Оно задействует немного комплектующих и времени. Стоит отметить, что для однотрубной разводки характерны недостатки: нет возможности изолированной регуляции теплоотдачи любого устройства, снижается объем тепловой энергии при удалении от центрального отопительного узла.
Однотрубная (одноконтурная) схема отопительной системы
На схеме изображена однотрубная система, которая включает котел отопления, отопительные приборы, трубы и расширительный бачок. Кроме того, в этой схеме присутствуют краны, регулирующие подачу теплоносителя. Красным цветом показано движение горячего теплоносителя, а синим – остывшего. Остывший теплоноситель поступает обратно в отопительный котел.
Двухтрубная
Подобная прокладка отопительной схемы подразумевает возможность подключения подходящих к батареям двух труб. Верхняя труба обеспечивает прямой ток, а нижняя – обратный. Возможна регуляция теплоотдачи для любого отопительного прибора при помощи контроля прохождения через него нагретого теплоносителя. Двухтрубная схема организации обогрева помещения бывает горизонтальной и вертикальной.
Двухтрубная (двухконтурная) схема отопительной системы
На схеме изображена двухтрубная система отопления, которая предусматривает наличие отопительного котла, батарей, труб и расширительного бачка. Стоит отметить, что к каждой батарее подходит две трубы: одна необходима для поступления горячего теплоносителя в систему (его движение отмечено красным) и обеспечивает прямой ток, а вторая – требуется для отвода остывшего теплоносителя (его движение показано синим) и обеспечивает обратный ток.
Коллекторная (лучевая)
Для подобной схемы подключения характерно протяжение пары труб индивидуально от котла к каждому отопительному прибору для реализации автономного характера обратного и прямого тока воды. Далее трубы соединяются рядом с котлом на гребенках. Общая длина труб в подобной системе обогрева помещения превышает протяженность их даже в случае использования двухтрубной системы. Но есть и преимущества, а именно отсутствие соединений между трубами. С целью равномерного распределения тепловой энергии требуется предварительная балансировка до запуска. Выравнивание баланса производится благодаря подстройке расходования теплоносителя в петлях.
Ленинградка
“Ленинградская” схема организации обогрева помещения предполагает решение проблемы независимой регуляции теплоотдачи для любого радиатора в случае подключения однотрубной системы. Любая батарея комплектуется запорной арматурой, которая позволяет регулировать расходование теплоносителя. Кроме того, происходит шунтирование при помощи обходной трубы с меньшими габаритами с целью корректной циркуляции жидкости по контуру в условии закрытых кранов на батареях.
Схема отопления “Ленинградка”
На этой схеме показано, как реализуется система “Ленинградка”. Каждая батарея укомплектована запорной арматурой, которая необходима для регуляции расхода теплоносителя. На схеме также отмечены: отопительный котел, трубы, система безопасности, расширительный бачок. Красным отмечено движение горячего теплоносителя, а синим – остывшего.
Расширительный бак и группа безопасности
Емкость необходима для компенсации избыточного давления, возникающего при расширении нагретой жидкости. Она бывает:
- Открытой. Устройство предназначено для систем с естественной циркуляцией. Располагать его следует в самой высокой точке конструкции. Форма изделия овальная или прямоугольная, а изготавливается оно из пластика, чистового металла. Кроме регулировки давления в системе, бак такого типа дает возможность восполнить количество теплоносителя при его утечке.
- Закрытой. Емкость используется в открытых и закрытых отопительных системах вне зависимости от типа циркуляции теплоносителя. Она увеличивает срок эксплуатации контура, так как риск появления коррозии внутри труб или радиаторов минимален. Так как бак является полностью герметичным, то для сброса воздуха применяются автоматические или ручные клапаны.
- Мембранной. Полностью автоматизированное современное устройство. Для его установки не требуется дополнительное помещение или поиски наивысшей точки. Изделие помещается в корпус котла.
Группа безопасности — набор устройств, которые служат для устранения избыточного давления в отопительной системе. Оно, в свою очередь, приводит к разрывам труб, поломке запорной арматуры и других элементов конструкции. В состав группы безопасности входит манометр, автоматический отводчик воздуха и предохранительный клапан.
При выборе нужно обращать внимание на то, что клапан и манометр рассчитаны на определенное рабочее давление, которое не должно быть превышено
Типы двухтрубных систем
Это нагнетательный контур или контур подачи. Желательно установить термодатчики — с их помощью можно отслеживать показатели температуры и регулировать их. Наиболее качественного обогрева, комфортных условий проживания можно добиться благодаря использованию двухтрубной схемы. При детальном рассмотрении этого утверждения выясняется, что при правильном подключении приборов и использовании оптимальных диаметров труб в частном доме система обойдется не намного дороже однотрубной. Двухтрубная вертикальная разводка системы отопления многоэтажного дома Горизонтальная двухтрубная система применяется чаще в одноэтажных или, максимум, в двухэтажных домах. На рисунке представлены схемы верхней разводки с попутным и встречным естественным движением теплоносителя. Трубы распределяются так, чтобы любым доступным способом способствовать естественной циркуляции. Двухтрубная конструкция с верхней разводкой смотрится более эстетично и это позволяет, чтобы трубопровод прямого тока проходил над дверными проемами во всем здании, как на фото. Подробнее о закрытых системах отопления читайте тут. Нужно учитывать еще и определенное сопротивление, которое оказывают радиаторы и трубы движению теплоносителя. Таким образом, количество испаряемой жидкости значительно уменьшается. Для частного сектора оптимальным вариантом считается горизонтальная двухтрубная система отопления с нижней разводкой и неестественной циркуляцией теплоносителя
Чтобы можно было компенсировать систему нужно ставить регулирующую арматуру на каждом радиаторе Зато есть у такой организации отопления важное преимущество: в отличие от однотрубки, в системе с двумя магистралями на каждый отопительный элемент поступает вода одной температуры — сразу от котла
Схема двухтрубной системы отопления
Схема с нижней раздачей — вариант для принудительной циркуляции с использованием циркуляционного насоса. Есть и некоторые недостатки: требуется больше материалов, чем для однотрубной магистрали; небольшое давление в подающем стояке создает необходимость часто спускать воздух, подключив дополнительные клапаны. Обогревательная двухтрубная сеть с нижней разводкой Главным отличием системы этого типа является подающий трубопровод: двухтрубная система отопления с нижней разводкой схема предполагает его размещение внизу, около обратного. Варианты подключения радиаторов отопления Радиаторы к системе отопления возможно подключать разными способами. Кроме того, возможно обустройство тупиковой разводки и схемы с попутным движением жидкого теплоносителя.
Проектирование Составление схемы обогрева и ее грамотный гидравлический расчет лучше доверить теплотехникам, которые выполняют такую задачу по сложной формуле. При естественной циркуляции применяются двухтрубная и однотрубная схемы с верхней разводкой, двухтрубная с нижней. На рисунке представлена простая схема двухтрубной отопительной системы с естественной циркуляцией теплоносителя. Но и эффективность у него гораздо выше.
Применение насоса для принудительной циркуляции позволяет использовать в качестве теплоносителя антифриз. Обратку нужно будет смонтировать максимально близко к уровню пола или даже опустить под него. Горизонтальная разводка трубопроводов позволяет провести трубы вдоль поверхности пола, а при необходимости и под полом, что является оптимальным решением для жилых помещений большой площади. Тогда не возникает проблем с размещением расширительного бачка открытого типа в отапливаемом помещении
Что понадобится при монтаже
Количество радиаторов определяется по числу оконных проёмов. Параметры батарей рассчитываются с учётом желаемой теплоотдачи. Для помещения 20 м2 понадобится 2 обогревательных прибора мощностью по 1 кВт каждый. Контур с нижней разводкой предполагает соединение радиаторов с помощью теплопровода. Он размещается на уровне напольной поверхности.
Для обустройства дома системой отопления понадобятся следующие детали:
• 2 фрагмента трубы из металлопластика (длина одного отрезка равна расстоянию от пола до верхнего патрубка батареи, величина второго – от пола до нижнего патрубка);
• 2 угловых фитинга, оснащённые зажимным патроном (с противоположного торца должна быть резьба);
• 2 фитинга с зажимными патронами (для оснащения краёв отрезка трубы);
• металлопластиковая труба в количестве, равном периметру дома плюс прибавка (около 10%);
• 2 переходника (1/2 дюйма), торец с одной стороны должен иметь резьбу, с другой –зажимной патрон;
• 2 вентиля шарового типа (устанавливаются на точку залива воды и возле насоса);
• 2 тройника (предназначены для подключения расширительного бачка и на точку залива воды);
• 4 угловых фитинга (для формирования изогнутой формы трубопровода по углам).
Когда материалы приобретены, можно приступить к сборке инструмента, чтоб во время монтажа всё было под рукой.
• Набор гаечных ключей.
• Разводные ключи.
• Труборез, торцовщик.
• Измерительные приспособления (рулетка, линейка, маркер, уровень и пр.).
• Дрель.
• Молоток.
• Ножницы.
Что нужно учесть для правильного и быстрого монтажа отопления
Для того чтобы в холодное время года в своем загородном доме вы могли чувствовать себя комфортно, нужно уделить особое внимание некоторым аспектам монтажа отопительной системы
Зонирование
Будет правильно, если планирование отопительной системы в частном доме начнется на этапе проектирования, а не когда дом уже будет построен. Не секрет, что чем дальше расположен радиатор от котла, тем температура в нем ниже. Для снижения воздействия этого эффекта желательно предусмотреть зонирование дома, когда более важные зоны будут располагаться ближе к котлу.
Зонирование и необходимый температурный режим:
| Зона | Температура °C | Тип комнаты |
| Комфорта | 22-24 | Детская, ванная, комната для старших членов семьи |
| Спальная | 21-25 | Спальня |
| Жилая | 18-27 | Гостиная, столовая, рабочий кабинет |
| Хозяйственная | 15-16 | Кухня, мастерская, зимний сад |
| Прохладная | 12 | Прихожая, лестничная клетка |
| Подсобная | >0 | Подсобные помещения |
Материал для радиаторов
Зонирование не единственный момент, который нужно продумать при проектировании работы отопительной системы. Не меньшее значение имеет и материал, из которого сделаны радиаторы отопления (батареи).
Различные виды радиаторовИсточник k.sina.com.cn
Плюсы и минусы различных видов батарей:
| Тип | Плюсы | Минусы |
| Биметаллические (сталь + алюминий) | Нет ограничений в использовании. | Дорогие |
| Алюминиевые | Хорошо отдают тепло, малая тепловая инерция, высокая теплопроводность. | Малая теплоемкость, непрочные: могут потечь от гидроударов |
| Стальные тонкостенные | Хороши для мягкой зимы с непродолжительным отопительным сезоном. | Непрочные: могут потечь от гидроударов, возможна коррозия |
| Чугунные | Практически вечные, недорогие. | Высокая тепловая инерция и теплопотери, тяжелые |
Мощность радиатора
Для того чтобы не замерзнуть в частном доме, следует правильно рассчитать фактическую мощность радиатора. Отметим, что его паспортная мощность указывается из расчета для многоквартирных домов, где температура подачи составляет 90, а обратки – 70 °С.
Мощность радиатора для частного дома должна быть достаточной, чтобы прогреть помещение и в самые холодные дниИсточник www.allpbspb.ru
В частных домах эти температуры обычно близки к 80 и 60 °С соответственно. Опустим здесь математические выкладки, скажем лишь, что для частного дома паспортную мощность секции радиатора стоит умножить на коэффициент 0,865
Количество радиаторов
Самый простой вариант расчета основан на рекомендации СНИП: для обогрева одного кубометра помещения в панельном доме надо 41 Вт тепла, а в кирпичном 34 Вт. Пример: возьмем комнату площадью 18 кв. м, с высотой потолков 2,7 м. Получаем 18 * 2,7 * 41 = 1992,6 Вт. Допустим, реальная мощность радиатора (пересчитанная от паспортной 170 Вт) равна 170 * 0,865 = 147,05 Вт.
Однако понятно, что не все будут строить себе панельный дом. Для зданий из других строительных материалов существует более сложная формула.
- P – площадь комнаты;
- Q1 – коэффициент, учитывающий остекление;
- Q2 – теплоизоляция стен;
- Q3 – отношение площади окон к площади пола;
- Q4 – минимальная температура на улице зимой;
- Q5 – количество наружных стен в комнате;
- Q6 – тип помещения по степени обогрева;
- Q7 – высота потолков.
Газовая горелкаИсточник pennington.org.uk
Мощность котла
Неверно будет взять котел, просто равный по мощности сумме мощностей всех радиаторов. Эта мощность будет очень мала для нормального отапливания дома. Рассмотрим пример:
Пусть сумма мощностей всех радиаторов равна 10 кВт. Тогда мощность котла будет рассчитываться по формуле: мощность котла = (сумма мощностей всех радиаторов * теплопотери) / (сезонный коэффициент использования мощности * КПД котла) = (10 * 1,4) / (0,5 * 0,85) = 32,94 кВт. Коэффициент теплопотери в Московском регионе – 0,5; в Архангельске – 0,79; в Краснодаре – 0,35.
Затем выбираем котел с близкой к рассчитанной мощности из линейки котлов выбранного производителя.
Типы топлива
Еще одним важным фактором подготовки отопительной системы является вид топлива, используемого для обогрева.
Тип топлива: плюсы и минусы:
| Тип | Вид | Плюсы | Минусы | Теплота сгорания МДж/кг (* МДж/м3) |
| Газовое топливо | Газ из магистрали | Экономично | Должна быть подведена магистраль | 35-38 |
| Твердое топливо | Уголь, дрова, паллеты | Зависимость от подачи | Для хранения нужно объемное, сухое помещение | 15-25 |
| Жидкое топливо | Дизель, мазут | Зависимость от подачи | Дорогое, для хранения потребуется закопанный в землю резервуар, который пожароопасен | 42-42,5 |
| Электричество | – | Эффективно, если использовать электрические радиаторы | Дорого | – |
Основные критерии выбора системы отопления
Грамотно выбрать эффективное отопление возможно только при наличии познаний в теплотехнике. Если обустройство системы выполняется в небольшом одноэтажном доме, то провести необходимые расчеты можно самостоятельно. Если же это коттедж в два и более этажа, то лучше предоставить выбор системы профессионалам.
Основным критерием в выборе отопительного оборудования является площадь строения. Открытая схема с одноконтурным вариантом трубопровода хороша для небольших зданий в не более чем три этажа. Единственное «но» заключается в неудобстве внедрения в систему расширительного бака и проведении ремонта в случае какой-либо неполадки.
В высотных постройках преимущества на стороне двухконтурных систем закрытого типа. Они равномерно прогревают все радиаторы. К тому же есть возможность контролировать температуру теплоносителя в любом из подключенных контуров.
https://youtube.com/watch?v=XPku9lhd7Vk
