Самостоятельный расчет мощности котла и отопительных приборов системы отопления

Отопление является важнейшей инженерной системой, которая планируется непосредственно на этапе проектирования частного дома. Для правильной работы системы отопления (СО), нужно грамотно произвести все расчеты, на основании которых выбрать все необходимые материалы и оборудование. В этой публикации будут рассмотрены методики расчетов и правила выбора основных узлов водяной отопительной системы частного дома.

Выбор котельной установки

Расчет системы отопления дома начинается с подбора котлоагрегата. Первое, что необходимо – это определиться с типом устройства. Сегодня, на отечественном рынке климатической техники представлен широчайший выбор котлоагрегатов для работы на твердом и жидком топливе, электричестве и газе.

1. Установки, использующие уголь, дрова, палеты широко распространены в районах, где существуют проблемы или перебои с подачей природного газа. Современное твердотопливное котельное оборудование достаточно неплохо защищено от возникновения внештатных ситуаций, имеет сравнительно низкую стоимость и высокий КПД. Единственным недостатком таких устройств является отсутствие автоматизации в подачи топлива.
2. Жидкотопливные котлы сравнительно не дороги и надежны. Невысокая популярность данных установок обусловлена сложностью хранения запасов топлива, в условиях частного домовладения. Кроме этого, дизельные котлы достаточно капризны: требуют регулярного обслуживания форсунки; топливный насос высокого давления. Работа данных котлоагрегатов очень зависит от качества и температуры солярки.
3. Электрические отопительные установки имеют огромное преимущество, перед котлами других типов – низкая стоимость. Электричество не является наиболее дешевым энергоресурсом, поэтому, выбирая электрокотел, следует быть готовым к высоким коммунальным расходам.
4. Газовыми котлами, сегодня, оснащены более 75% частных домов в России. Такая популярность связана с высокой производительностью и надежностью оборудования этого типа, а также с низкой стоимостью природного газа. Если у вас есть возможность подключения к газовой магистрали, то для обогрева дома следует выбирать газовую установку.

Следующее, на что следует обращать внимание при выборе котлоагрегата – это вариант его размещения. Тут выбор небогат: напольное или настенное котельное оборудование.

Важно! Следует знать, что жидко – и твердотопливные теплогенераторы, в большинстве своем производятся для напольного монтажа. Выбирая данный тип оборудования следует быть готовым к выделению отдельного помещения в качестве котельной.

Расчет мощности котла для отопления дома – это важный процесс, который следует доверить профессионалам. Если вы решили самостоятельно сделать выбор котельной установки для вашего дома, то можно воспользоваться следующим алгоритмом: на 10 м² площади необходим 1 кВт тепловой мощности. Данный вариант расчета очень приблизительный и не предусматривает степень утепления постройки, климатической зоны.

Более точный расчет обеспечивает метод, который учитывает необходимое количество энергии на обогрев 1 м³ жилища в том или ином регионе.

Для получения достаточно достоверных данных о необходимой мощности котла для обогрева конкретного частного дома нужно сложить объем каждого помещения и умножить полученную цифру на количество ватт для вашего региона. Например, объем всех помещений в доме 300 м³. Расположение постройки – Крым. Итак: 300 х 25 = 7500 Вт или 7,5 кВт. Теперь, данное значение лучше увеличить на 20% (для стабильности в работе при пиковых температурах). В результате вычислений, для обогрева искомого дома необходим котел, мощностью 9 кВт.

Более точная методика (которой пользуются специалисты), использует вычисления теплопотерь каждого помещения дома, для компенсации которых и требуется определенное количество тепловой энергии, вырабатываемой котлоагрегатом.

Расчет мощности и количества батарей

Если котел по праву считается «сердцем» все отопительной системы, то радиаторы (используя медицинскую терминологию)– ее «лёгкими». Именно эти отопительные приборы отвечают за нагрев конкретных помещений.

Для начала следует определиться с типом радиаторов, которые вы планируете установить в СО вашего дома. Сегодня, в специализированных магазинах можно приобрести радиаторы:

1. Алюминиевые.
2. Чугунные.
3. Стальные трубчатые.
4. Биметаллические.

Каждый тип батарей имеет разную теплоотдачу, а также свои достоинства и недостатки. Например, чугун имеет высокую теплоемкость и инерционность. Другими словами, долго нагревается и долго остывает. Батареи из данного материала очень «не любят» резких перепадов давления и имеют большую массу. Мощность секции варьируется от 120 до 160 Вт на одну секцию.

Алюминиевые батареи быстро нагреваются и быстро остывают, что не является большим достоинством. Но у данного материала очень неплохая теплоотдача и небольшой вес. Мощность секции от 160 до 210 Вт. Недостатком данного материала является возможность образования гальванических пар, при соприкосновении с другими материалами. Это приводит к коррозийным проявлениям, чаще всего – на алюминиевых батареях. Биметаллические, лишены большинства недостатков, присущих батареям из вышеупомянутых материалов. Единственный минус – из всей номенклатуры они являются наиболее дорогостоящими.

Итак, материал батарей определен, производим расчет радиаторов системы отопления. Наиболее простой метод вычислений основан на рекомендованном количестве энергии, которое зависит от степени теплопотерь здания. Для обогрева 1 м³ кирпичного дома требуется 34 Вт энергии; для каркасных домов и построек из СИП панелей – 41 Вт; для хорошо утепленного дома – 20 Вт.

1. Вычисляем количество энергии, необходимое для каждой комнаты кирпичного дома. Например, комната, площадью 20 м² с высотой потолков 3 м. 20 х 3 = 60 м³. 60 х 34 = 2040 Вт или 2,04 кВт.
2. Данное значение необходимо разделить на мощность секции радиатора из выбранного материала. Это даст нужное количество секций, которые смогут передать тепловую энергию в необходимом объеме.

Например, мощность одной секции алюминиевых батарей варьируется от 160 до 210 Вт. Выбираем меньшее значение и производим вычисления: 2040 / 160 = 12,75 или 13 секций.

Расчет необходимого диаметра трубы

Данные вычисления входят в гидродинамический расчет отопительной системы и выполняются специалистами. Есть методика, позволяющая самостоятельно подобрать необходимый диаметр трубопровода, не имея при этом специальных знаний. Способ основан на использования таблиц, в которых отображен рекомендованный диаметр трубы, в зависимости от тепловой нагрузки на участок трубы.

• Первое, что нужно сделать – это нарисовать эскиз отопительного контура с расстановкой радиаторов и указанием их мощности.

• Используя таблицу получаем рекомендованный диаметр трубы: от котлоагрегата до первого радиатора (разветвления в двухтрубных СО); на участках от первого до второго, от второго до третьего радиаторов.

Например: мощность котельной установки – 9 кВт. На участке от котла до первого радиатора через трубопровод проходит весь объем тепла, т.е 9 кВт.

Используя таблицу, ищем в колонке тепловой энергии значение 9000 Вт. В перекрестье находим значения, отображенные на розовой области, которые обозначают рекомендованную скорость перемещения теплоносителя. В верхней части колонки – диаметр трубопровода на данном участке 25 мм. и 32 мм. Выбираем меньший, а значит и более дешевый.

На втором участке контура установлена батарея, мощностью 1500 Вт. Из общей мощности, вычитаем мощность радиатора и получаем значение 7500 Вт. Проводим аналогичные действия с таблицей и получаем те же 25 мм. Далее следует провести аналогичные расчеты для каждого участка контура.

Подбор емкости для компенсации теплового расширения теплоносителя

В принципе, котельной установки, правильно подобранного трубопровода и радиаторов уже практически достаточно для создания простейшей системы отопления. Единственное, чего не хватает – это расширительного бака. Данное устройство является неотъемлемой частью любой СО. Различаются они конструкцией и емкостью.

Один тип этих устройств связан с атмосферой второй – герметичный. Первые применяют в небольших, чаще всего, гравитационных системах. Герметичные устройства используются в СО с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Расчет расширительного бака системы отопления открытого типа заключается в определении его емкости, которая составляет, обычно, 10% от количества теплоносителя в системе, которое определяется по формуле:

W = π (D²/4) L где:

• π – 3,14;
• D – внутренний диаметр участка трубопровода;
• L – длина участка трубопровода.

Совет: Если в СО используется труба только одного диаметра, то в качестве искомого участка следует принимать длину всего контура.

Расчет расширительного бака для закрытой системы отопления более сложный. В нем должны учитываться следующие данные:

• Процент увеличения объема теплоносителя при нагревании. Для воды это значение равно 5%; для других типов антифризов – до 50%. Для наглядности назовем данное значение «УО» — увеличение объема.
• Объем теплоносителя в СО. Для расчетов используем буквенное обозначение «ОВ» — объем воды.
• Максимальное давление в контуре. Дано в документации к котлоагрегату. «ДК» — давление в контуре.
• Давление в камере расширительного бачка. Дано в документации к баку. «ДБ» — давление в бачке.

Далее следует использовать следующий метод вычисления: УО х ОВ х (ДК+1) / ДК – ДБ. Полученное значение и будет искомой величиной емкости бака.

Совет! В данной публикации были рассмотрены наиболее простые методы расчетов наиболее важных элементов водяной СО. Вопрос в целесообразности проведения самостоятельных вычислений остается открытым. Мы рекомендуем – не экономить и обратиться за помощью к профессионалам.