Розрахунок системи опалення

Володіємо безцінним досвідом. Знаємо, що і до чого

Вся продукція сертифікована. Гарантія від виробника

Реалізація проектів з вентиляції, кондиціонування та опалення

Власні інсталятори виконають установку будь-якої складності з гарантією

Кур'єр і служби поштової перевозки. Замовлення більше 4000 грн - безкоштовно.

Підбір і проектування систем будь-якої складності. Розробка концепцій по всій Україні

Оплата при доставці, в офісі або через касу банку. Платник ПДВ

Обслуговування після закінчення терміну гарантії або не гарантійного випадку
Схожі матеріали
Сьогодні як основне джерело тепла для приватного будинку вибирають індивідуальні системи опалення.
Разом з нагрівом гарячої води, а також в якості додаткового або основного нагріву можуть бути використані електричні, приміром, з'явилися порівняно нещодавно на території України інфрачервоні обігрівачі теплих підлог, теплих стін і т. д.
Для місцевого опалення також використовують каміни, однак сьогодні вони є швидшу декоративним елементом інтер'єру.
Ефективність і довговічність системи водяного опалення залежить, насамперед, від точності розрахунку, якості обладнання та правильної установки. У ході операції також необхідно дотримуватися суворих правил для того, щоб отримати очікувану якість системи водяного опалення.
Система опалення будинку – це не тільки радіатори і котел. Система водяного опалення включає в себе:
- трубопроводи,
- насоси,
- засоби автоматизації,
- охолоджуючої рідини,
- пристрої контролю і т. д.
Розрахунок системи опалення приватного будинку– це, перш за все, розрахунок потужності основного генератора тепла в домі, а саме газового, твердопаливного, рідкопаливного, електричного котла або теплового насоса, і розміріврадіаторів для кожної кімнати.
Чем дешевше опалювати будинок? Порівняння можливих джерел тепла
Котел
Найдешевше опалення за допомогою котела. Але не завжди обов'язково, щоб цей будинок був газифікований. При використанні системи з газовим котлом для опалення в будинку не варто поставляти паливо. Крім того, сучасні котли на блакитному паливі для автономного опалення мають високий ККД (до 108%). Відмінною особливістю цього класу опалювальних агрегатів є їх високий ступінь безпеки.
На ринку вже є котли, які здатні регулювати процес горіння шляхом регулювання подачі повітря в камери згоряння і за допомогою цього може підтримувати однакову температуру теплоносія в системі автономного водяного опалення. Такі опалювальні агрегати потрібно обов'язково використовувати в системі опалення з баком-накопичувачем або так званим кумулятивним баком для зберігання нагрітої води. Він являє собою бочку з теплообмінником, в яку від котла надходить гаряча вода. Таким чином, теплообмінник нагріває рідину, яка безпосередньо знаходиться в баці.
- Protherm (Чехія),
- Viessmann (Німеччина),
- Bosch (Німеччина),
- Cichewicz (Польща),
- Metal-Fach (Польща),
- Nova Florida (Італія),
- Vaillant (Німеччина).
Радіатори
Визначившись з енергоресурсом, потрібно перейти до вибору опалювальних приладів. Найпоширеніший вибір у наш час припадає на:- настінні радіатори,
- панельні,
- секційні з нижнім або бічним підключенням.
- чавунні,
- алюмінієві,
- сталеві.
- підлогові радіатори,
- конвектори,
- інфрачервоні панелі,
- підігріте припливне повітря системи вентиляції,
- тепла підлога в приміщеннях санвузлів, ванни, кухні і т. д.

Визначившись з вибором опалювальних приладів, переходимо до розрахунку опалення дома? А починається вона з підрахунку тепловтрат будинку через огороджуючі конструкції, тобто нам потрібно визначити скільки будинок буде втрачати тепла при максимально низькій температурі в нашій географічній смузі через такі конструкції як вікна, двері, стіни, перекриття, стелі, дах і т. д. Для розрахунку нам треба знати конструкцію всіх елементів, які необхідні для розрахунку, наприклад, стіни: потрібно знати товщину кожного шару, назву шару і їхні коефіцієнти теплопровідності.
Також для цього розрахунку нам знадобиться план будівлі і такі дані, як:
- географічне розташування будівлі,
- кліматична зона,
- значення температури повітря найхолоднішої п'ятиденки.
Розрахунок системи опалення. На які параметри звернути увагу?
У приватних будинках і багатоквартирних будинках часто спостерігаються втрати тепла через вікна, стіни і дах. Причинами подібних проблем може бути:
- Неякісна теплоізоляція стін, даху, фундаменту.
- Радіатори працюють не на повну потужність через засміченість або заводського браку
- Радіатор занадто нагрівають стіну, через яку тепло віддається вулиці.
- Установка труб теплої підлоги занадто близько до зовнішньої стіни, через що швидше охолоджується
- Приплив холоду через вікна, вхідні або балконні двері (неякісний монтаж, щілини або нещільні конструкції віконних рам)
- Ділянки стан (містки холоду), які пропускають більше тепла (кути, місця сполучення будівельних конструкцій, бетонні перемички над вікнами та ін.)
- Попадання взимку холодного повітря через вентиляцію можливо через відкриту заслінку, коли вимкнена припливно-витяжна система з рекуперацією тепла, а електропривід забірного повітря не спрацював.
- Приплив холодного повітря через люк на горище будинку або в підвал.
Втрати тепла через стіни
Втрати тепла через стіни розраховуються за формулою:
Qстен = Kстен * Fстен (tз - t нар),
де
Qстен - тепловтрати, Вт;
кстен - коефіцієнт теплопередачі стіни, Вт/(м2*град.C);
Fстен - площа стіни;
tз - температура повітря всередині, град. C; брати з таблиці.
t нар - температура повітря зовні, град. C; для Києва це -22 град. за Цельсієм.
Kстен - розраховується за формулою:
де
k - коефіцієнт теплопередачі стіни, Вт/(м2*град.C);
d1 - товщина першого шару стіни (наприклад, піноблоку), м;
λ1 - коефіцієнт теплопровідності першого шару стіни, Вт/(м*K);
d2 - товщина другого шару стіни (наприклад, пінопласту), м;
λ2 - коефіцієнт теплопровідності другого шару стіни, Вт/(м*K); за принципом λ1.
dn, λn - якщо є ще шари - за принципом d1 і λ1;
αвн - коефіцієнт тепловіддачі від внутрішнього повітря до стіни, приймаємо рівним 8,7 (згідно з таблицею).
αнар - коефіцієнт тепловіддачі від стіни до зовнішнього повітря;
Втрати тепла через вікна
Тепловтрати через вікна розраховуються за такою формулою:
Qвікон = Kвікон * Fвікон (tз - t нар),
де
Qокон - тепловтрати, Вт;
kокон - коефіцієнт теплопередачі вікон, Вт/(м2*град.C);
Fокон - площа вікон;
tз - температура повітря всередині, град. C; можна приймати 20 град.С
t нар - температура повітря ззовні , град. C; для Києва - мінус 22 град.С.
Kвікон - розраховується за формулою:
де
kст - коефіцієнт теплопередачі склопакета, Вт/(м2*град.C); дає виробник
Fст - площа склопакета, кв. м.;
кр - коефіцієнт теплопередачі рами, Вт/(м*град.C); дає виробник
Fр - площа рами, кв. м.;
P - периметр скління, м;
ψ - коефіцієнт для обліку теплопередачі алюмінієвої смуги, приймаємо рівним 0,07
Втрати тепла через стелі
Втрати тепла через стелі розраховуються за тією ж формулою:
Qстелі = kстелі * Fстелі (tвн - t нар),
де
Qпотолка - тепловтрати, Вт;
kпотолка - коефіцієнт теплопередачі стелі, Вт/(м2*град.C);
Fпотолка - площа стелі;
tз - температура повітря всередині, град. C; можна приймати 20 град.З
t нар - температура повітря зовні, град. C; для Києва - мінус 22 град.С, Мінська - мінус 25, Москви - мінус 26, для інших міст - по довіднику
k стелі розраховується за формулою:
де
k - коефіцієнт теплопередачі стелі, Вт/(м2*град.C);
d1 - товщина першого шару стелі (наприклад, дерева), м;
λ1 - коефіцієнт теплопровідності першого шару стелі, Вт/(м*K); дає виробник матеріалу або по таблиці коефіцієнтів теплопровідності
d2 - товщина другого шару стелі (наприклад, мінеральної вати), м;
λ2 - коефіцієнт теплопровідності другого шару стелі, Вт/(м*K); за принципом λ1.
dn, λn - якщо є ще шари - за принципом d1 і λ1;
αвн - коефіцієнт тепловіддачі від внутрішнього повітря до стелі; приймаємо рівним 8,7.
αнар - коефіцієнт тепловіддачі від стелі до зовнішньому повітрю.
Втрати тепла через підлогу
Втрати тепла через підлогу розраховуються за тією ж формулою:
Qпідлоги = kпідлоги * Fпідлоги (tз - t нар),
де
Qпола - тепловтрати, Вт;
кпола - коефіцієнт теплопередачі підлоги, Вт/(м2*град.C);
Fпола - площа підлоги;
tз - температура повітря всередині, град. C;
t нар - температура повітря/грунту ззовні, град. C;
Підлога над грунтом
Якщо підлога знаходиться на лагах, над неопалюваним підвалом, k статі розраховується за формулою:
де
k - коефіцієнт теплопередачі підлоги, Вт/(м2*град.C);
d1 - товщина першого шару підлоги (наприклад, бетон), м;
λ1 - коефіцієнт теплопровідності першого шару підлоги, Вт/(м*K); дає виробник матеріалу, чи можна взяти з таблиці коефіцієнтів теплопровідності
d2 - товщина другого шару підлоги (наприклад, пінополістирол), м;
λ2 - коефіцієнт теплопровідності другого шару підлоги, Вт/(м*K); за принципом λ1.
dn, λn - якщо є ще шари - за принципом d1 і λ1;
αвн - коефіцієнт тепловіддачі від внутрішнього повітря до підлоги; приймаємо рівним 6.
αнар - коефіцієнт тепловіддачі від підлоги до зовнішньому повітря/грунту. див. нижче
Під підлогою α, Вт/(кв.м*град.C)
холодний підвал, сполучається із зовнішнім повітрям - 17
неопалювальні підвали зі світловими прорізами в стінах - 12
неопалювальні підвали без світлових прорізів в стінах вище рівня землі, технічні підпілля нижче рівня землі - 6
Пол на грунті
Якщо підлога розташований безпосередньо на грунті, то k статі розраховується за формулою:
де d - товщина утеплювального шару, м;
λ - коефіцієнт теплопровідності утеплювального шару, Вт/(м2*град.C);
Rc за зонами шириною 2 м, паралельним зовнішнім стінам, приймаємо рівним 2,1 для 1-ї зони; 4,3 для 2-ї зони; 8,6 для 3-ї зони і 14,2 для решти площі.
Витрата тепла на нагрів припливного повітря (інфільтрації)
Витрата тепла на нагрів припливного вважається для житлових кімнат, кухні і санвузлів за формулою:
Qi = 0,28 * Ln * ρ * C * (tp - ti) * k,
де
Qi - кількість тепла, необхідна для нагрівання інфільтрації, Вт;
Ln - витрата повітря, що видаляється, куб. м/год; приймаємо рівним 3 куб. м/год на кожний кв. м. площі житлового приміщення.
ρ - щільність повітря в приміщенні, кг/куб. м; приймаємо 1,1
C - питома теплоємність повітря, кДж/(кг*K); приймаємо 1
tp - температура повітря приміщення, град.C;
ti - температура зовнішнього повітря, град.C;
k - коефіцієнт обліку зустрічного теплового потоку в конструкціях. можна прийняти рівним
Наші останні проекти
Після того, як ми здыйснили розрахунок тепловтрат будівлі і визначили, скільки кВт тепла втрачає будівля, ми можемо попередньо на планах приміщень вказати розміщення опалювальних приладів і показати розведення трубопроводів по приміщеннях.
На даному етапі здійснюється розстановка всіх елементів, попередньо розрахувавши вже остаточно гідравліку, діаметр трубопроводів і опалювальні прилади, можна буде розмістити їх на кресленнях. Після цього можна приступати до гідравлічного розрахунку.
Визначення діаметрів трубопроводів системи опалення
Для розподілу теплоносія між опалювальними приладами в системах опалення використовують трубопроводи, виконані з чорної та нержавіючої сталі, міді, різних модифікацій поліетилену РЕ-Х, поліпропілену РР, полі-бутилену РВ, а також багатошарових труб PE-Xc-AI-PE-X та ін.
Для забезпечення мінімізації діаметри трубопроводів і арматури повинні бути найменшими, але не призводять до появи гідравлічних шумів в трубопроводах та запірно-регулюючої арматури, які можуть виникають при значеннях швидкості теплоносія 0,6–1,5 м/с, в залежності від величини коефіцієнта місцевого опору.

Так, для величини визначається діаметра трубопроводу існує область доцільних значень швидкості руху теплоносія. Як показує практика монтажу та експлуатації систем опалення, оптимальна область значень швидкостей руху теплоносія знаходиться в межах 0,3...0,7 м/с. При цьому питомі втрати тиску будуть складати 45...280 Па/м для полімерних трубопроводів і 60...480 Па/м для сталевих водогазопровідних труб.
Для визначення внутрішнього діаметру трубопроводу dвн на розрахунковій ділянці системи опалення при відомому транспортованоиму тепловому потоці і різниці температур в подаючому і зворотному трубопроводах ∆tco = 90 – 70 = 20°С (для двотрубних систем опалення) або витраті теплоносія зручно користуватися таблицею 1.
Таблиця 1. Визначення внутрішнього діаметра трубопроводів системи опалення
Подальший вибір трубопроводів для опалення полягає у визначенні типу труби, яка при планованих умовах експлуатації забезпечить максимальну надійність і довговічність.
Таблиця 2. Порівняння характеристик металевих і неметалевих труб
Всі труби, які застосовують в системах опалення, можна розділити на дві великі групи — металеві і неметалеві. Головна відмітна особливість металевих труб — механічна міцність, неметалічних — довговічність.
Різні типи труб мають різні механічні, гідравлічні та експлуатаційні характеристики, що роблять різний вплив на процеси гідродинаміки і розподілу теплових потоків в системі опалення.

Відомо, що при зниженні гідравлічних втрат тиску на тертя при русі теплоносія в трубах підвищується ефективність регулювання витратою теплоносія (тепловим потоком) опалювального приладу за рахунок збільшення (перерозподілу) працьовуючого наявного тиску на регульованих вручну або автоматично вентилях, кранах, клапанах або іншій арматурі.
Визначення втрат тиску на ділянках систем водяного опалення
Сукупність послідовно з'єднаних ділянок системи опалення, від джерела теплоти до опалювальних приладів і назад, утворюють циркуляційні кільця, по яких здійснюється рух теплоносія. У двотрубних системах опалення кількість циркуляційних кілець дорівнює кількості опалювальних приладів, а в однотрубних — кількості приладових віток (стояків).
Так, втрати тиску на довільній ділянці системи доцільно представляти як суму двох складових:
- втрати тиску на гідравлічне тертя при транспортуванні теплоносія в трубі,
- втрати тиску в місцевих опорах.
де:
∆Рl — втрати тиску на тертя в трубопроводі ділянки системи опалення, Па;
∆Рм — втрати тиску в місцевих опорах на ділянці системи опалення, Па;
ρ — щільність транспортованого теплоносія, кг/м3;
λ — коефіцієнт гідравлічного тертя;
d і l — відповідно, діаметр і довжина трубопроводу на ділянці системи опалення, м;
Σξ — сума коефіцієнтів місцевих гідравлічних опорів на ділянці;
ν — швидкість теплоносія, м/с.
Для визначення коефіцієнта гідравлічного тертя трубопроводів λ у світовій практиці існують кілька загальноприйнятих залежностей. Так, в країнах СНД найбільше поширення одержала формула Альтшуля:
А в країнах Західної Європи використовують формулу Колбрука-Уайта:
де: Re — число Рейнольда;
kе — еквівалентна шорсткість труби, мм
Аналіз результатів обчислень коефіцієнтів гідравлічного тертя А, отриманих на підставі наведених формул в області економічно доцільних швидкостей руху теплоносія в трубах 0,4–0,6 м/с, що відповідає перехідному режиму протікання рідини, показує, що формула Альтшуля є більш точною як для сталевих, так і полімерних трубопроводів. Деякі гідродинамічні характеристики труб наведені в табл. 3.
Таблиця 3. Гідродинамічні характеристики труб
Наведені вище аналітичні залежності покладені в основу існуючих методів гідравлічних розрахунків систем опалення, у тому числі і найбільш поширеного методу характеристик опору.
Згідно методу характеристик опору і як це видно з рівняння, втрати тиску на ділянці прямо пропорційні квадрату витрати теплоносія:
де:
G — масова витрата теплоносія на ділянці, кг/год;
S — характеристика гідравлічного опору ділянки системи, Па/(кг/год)².
Величина характеристики гідравлічного опору ділянки у фізичному сенсі являє собою втрати тиску на ділянці при одиничній масовій витраті теплоносія і визначається за формулою:
де:
А — питомий динамічний тиск, Па/(кг/год)²;
ξпр — наведений коефіцієнт місцевих опорів ділянки.
Питомий динамічний тиск в трубопроводі фіксованого діаметра є не що інше, як динамічний тиск, створений протікючим теплоносієм при масовій витраті 1 кг/год, і при відсутності даних виробника може бути визначено за формулою:
Наведений коефіцієнт місцевих опорів ділянки являє собою суму місцевих опорів на ділянці і величини ((λ/d)•l), яка адекватна коефіцієнту місцевого опору, що враховує втрати тиску на гідравлічне тертя.
Сьогодні, у зв'язку з бурхливим розвитком ринку трубопроводів з полімерних матеріалів, що мають близькі значення еквівалентної шорсткості kе, багато виробників труб призводять питомі втрати тиску R, Па/м для випущеного ассортаменту труб. Це дозволяє спростити методику визначення втрат тиску на ділянці системи:
Наведене рівняння становить суть методу гідравлічного розрахунку за питомими втратами тиску. Таким чином, для визначення втрат тиску на ділянці системи опалення з попередньо визначеним діаметром труби d необхідно знати:
λ/d і А чи R — гідравлічні характеристики трубопроводу;
l — довжина трубопроводу на розрахунковій ділянці системи;
Σξ — конфігурацію ділянки і коефіцієнти місцевих опорів встановленої на ділянці запірно-регулюючої арматури і обладнання.
Гідравлічний опір системи опалення визначається як сума величин втрат тиску на ділянках, які становлять головне циркуляційне кільце системи:
Гідравлічна ув'язка циркуляційних кілець
Очевидно, що загальна кількість теплоносія системи опалення розподіляється по циркуляційних кільцях так, що втрати тиску на переміщення відповідних кількостей теплоносія у відповідних кільцях рівні між собою в точках з'єднання кілець. Таким чином, для розподілу теплоносія у відповідності з тепловими навантаженнями циркуляційних кілець системи опалення необхідно виконати гідравлічну ув'язку за рахунок забезпечення однакових втрат тиску в кільцях для витрат теплоносія, обумовлених поточним тепловим навантаженням кільця.Для вирівнювання гідравлічних втрат в кільцях системи опалення використовується балансувальна арматура ручного або автоматичного регулювання.
Практичний досвід і результати гідравлічних випробувань, проведені виробниками балансувальної арматури, дозволяють зробити висновки про те, що з метою отримання максимального ефекту гідравлічного регулювання і забезпечення ефективної роботи радіаторних термостатів (радіаторний термостатичний клапан, обладнаний термостатичної головкою), балансувальна арматура повинна розміщуватися найближче до гілкок приладу при встановленні на опалювальних приладах.
Виконавши гідравлічний розрахунок системи опалення й отримавши дані за розміром опалювальних приладів і трубопроводів, ми можемо нанести на плани цю інформацію для того, щоб монтажна організація могла приступити до роботи на об'єкті.
Також після розрахунку ми можемо визначити кількість матеріалів, необхідних нам для монтажу опалення. Для цього складається специфікація устаткування і матеріалів. Таким чином, можна зробити висновки, що розрахунок системи опалення необхідний, так як він дозволяє значно заощадити витрати на матеріали і надалі дозволить зменшити експлуатаційні витрати, тобто економити на паливі (дрова, вугілля, газ або інше). Також і опалення будинку електрикою розрахунок допоможе грамотно визначити необхідні матеріали і витрати.
Не варто довіряти псевдо-професіоналам, які монтують системи без проекту і запевняють у тому, що це буде працювати. Виходячи з нашого досвіду, ми можемо з упевненістю сказати, що жоден такий об'єкт не буває без проблем. Після таких фахівців багато людей звертається до нас з проблемою і проханням допомогти.
Ви можете заощадити на проекті один раз, а потім протягом усього часу переплачувати і скаржитися, що десь холодно, а десь система взагалі не працює. Тому довіряйте дане питання фахівцям, у яких ви будете впевнені. Компанія Альтер Ейр пропонує повний спектр послуг в області проектування опалення і втілення в життя кліматичних систем і гарантує відмінну якість своєї роботи.
Відгуки
Замечательная полноценная, интересная и полезная статья! Спасибо!!!
- Егор, 17.09.2018 16:51 Відповісти
- Корисно? Так 1 | Ні0
Добрый день. Какая цена проектирования отопления. Дом 230 м.кв. Одноэтажный. Интересует теплые полы во всем доме. Электрокотел
- Сергей, 09.07.2020 20:49 Відповісти
- Корисно? Так 1 | Ні2
Добрый день, Сергей! Проектирование такой системы отопления составляет 106 грн/м2. В случае, если Вы решите продолжать работу с нами и заказать реализацию системы, сумма, оплаченная за проектирование, будет вычтена из последующей сметы за систему.
- Команда Альтер Эйр, 10.07.2020 13:43 Відповісти
- Корисно? Так 0 | Ні0
огромное спасибо за такой полный и полезный материал. Все доступно, все расчеты, еще и в видео рассказано что надо. Поольше бы таких статей было!