Что делать если нужен очень точный расчет?
К сожалению, далеко не каждая квартира может считаться стандартной. Еще в большей степени это относится к частным жилым домам. Возникает вопрос: как рассчитать количество радиаторов отопления с учетом индивидуальных условий их эксплуатации? Для это понадобится учесть множество различных факторов.
При расчете количества секций отопления нужно учесть высоту потолка, количество и размеры окон, наличие утепления стен и т.п.
Особенность этого метода состоит в том, что при вычислении необходимого количества тепла используется ряд коэффициентов, учитывающих особенности конкретного помещения, способные повлиять на его способность сохранять или отдавать тепловую энергию. Формула для расчетов выглядит так:
КТ = 100Вт/кв.м. * П * К1 * К2 * К3 * К4 * К5 * К6 * К7. где
КТ — количество тепла, необходимого для конкретного помещения; П — площадь комнаты, кв.м.; К1 — коэффициент, учитывающий остекление оконных проемов:
- для окон с обычным двойным остеклением — 1,27;
- для окон с двойным стеклопакетом — 1,0;
- для окон с тройным стеклопакетом — 0,85.
К2 — коэффициент теплоизоляции стен:
- низкая степень теплоизоляции — 1,27;
- хорошая теплоизоляция (кладка в два кирпича или слой утеплителя) — 1,0;
- высокая степень теплоизоляции — 0,85.
К3 — соотношение площади окон и пола в помещении:
К4 — коэффициент, позволяющий учесть среднюю температуру воздуха в самую холодную неделю года:
- для -35 градусов — 1,5;
- для -25 градусов — 1,3;
- для -20 градусов — 1,1;
- для -15 градусов — 0,9;
- для -10 градусов — 0,7.
К5 — корректирует потребность в тепле с учетом количества наружных стен:
К6 — учет типа помещения, которое расположено выше:
- холодный чердак — 1,0;
- отапливаемый чердак — 0,9;
- отапливаемое жилое помещение — 0,8
К7 — коэффициент, учитывающий высоту потолков:
Такой расчет количества радиаторов отопления включает практически все нюансы и базируется на довольно точном определении потребности помещения в тепловой энергии.
Остается полученный результат разделить на значение теплоотдачи одной секции радиатора и полученный результат округлить до целого числа.
Некоторые производители предлагают более простой способ получить ответ. На их сайтах можно найти удобный калькулятор, специально предназначенный для того, чтобы сделать данные вычисления. Чтобы воспользоваться программой, нужно ввести необходимые значения в соответствующие поля, после чего будет выдан точный результат. Или же можно воспользоваться специальным софтом.
Когда получали квартиру не задумывались о том, какие у нас радиаторы и подходят ли они к нашему дому. Но со временем потребовалась замена и тут уже стали подходить с научной точки зрения. Так как мощности старых радиаторов явно не хватало. После всех вычислений пришли к выводу, что 12 достаточно. Но нужно еще учесть вот какой момент — если ТЕЦ плохо выполняет свою работу и батареи чуть теплые, то тут уже никакое количество вас не спасет.
Последняя формула для более точного расчета понравилась, но не понятен коэффициент К2. Как определить степень теплоизоляции стен? Например, стена толщиной 375мм из пеноблока «ГРАС», это низкая или средняя степень? А если добавить снаружи стены 100мм плотного строительного пенопласта, это будет высокая, или все еще средняя?
Ок, последняя формула добротная вроде бы, окна учитываются, но а если в помещении еще и дверь есть наружная? А если это гараж в котором 3 окна 800*600 + дверь 205*85 + гаражные секционные ворота толщиной 45мм размерами 3000*2400?
Если делать для себя — я бы увеличил кол-во секций и поставил бы регулятор. И вуаля — мы уже значительно в меньшей степени зависим от прихотей ТЭЦ.
Расчет конструкции водяного регистра
Регистр отопления
Чтобы сделать расчет регистров отопления, нужно точно определить каким требованиям они должны отвечать. Возможно – это будет просто самодельный радиатор, для отопления, а может – сушилка для вещей. Естественно, конструкции будут разные. Расположение отрезков труб в регистре водяного отопления:
- вертикальное;
- горизонтальное.
Первый вариант встречается крайне редко, в основном все делают регистры водяного отопления из нескольких параллельных отрезков, которые находятся в горизонтальной плоскости. Чтобы в регистре осуществлялась циркуляция, горизонтальные отрезки соединяются между собой переливными патрубками:
- одним;
- двумя.
Варианты конструкции регистров
Еще один вид соединения горизонтальных труб в регистре выполняется при помощи угловых муфт того же диаметра, которые привариваются к торцам. Поворот делается на 180 градусов, для этого две угловые муфты по 90 градусов свариваются между собой. В таком случае заглушки для регистров отопления будут не нужны. Такой метод соединения лучше всего подходит для гравитационных систем обогрева, где циркуляция осуществляется за счет силы притяжения.
- сверху;
- снизу.
Отопительные регистры батареи с верхней подачей встречаются гораздо чаще, чем с нижней. При этом размещение патрубков подачи и обратки также может быть разным:
- на одном торце;
- на разных торцах.
Самым выгодной схемой подключения теплообменника к контуру считается та, в которой подача осуществляется сверху, а обратка выходит внизу противоположного торца. Гост на регистры отопления регламентирует не его конструкцию, а технические характеристики труб, из которых он сделан.
Из каких частей состоит регистр отопления
Расчет мощности регистра отопления заключается в том, чтобы подобрать необходимые габариты теплообменника. Это напрямую влияет на количество теплоносителя в нем и площадь теплообмена. Чем больше регистр – тем большее помещение он сможет нагреть.
Получается, что нужно определить диаметр труб таким образом, чтобы теплоотдача регистров отопления имела достаточный уровень для обогрева помещения определенной площади. Это если есть возможность выбирать, а если регистр варится из того что есть в наличии, то возможно, придется немного изменить конструкцию.
Для каждого региона есть свои стандарты количества энергии для отопления одного метра помещения. Для расчета регистров из гладких труб для отопления можно брать среднее значение в 100 Вт. Если переживаете, что не хватит, то просто делайте запас 50%. Теперь подгоняем наш регистр под эти требования. Для наглядности возьмём в качестве примера регистр отопления из трех труб размером по два метра каждая. Алгоритм действий:
- определяем площадь помещения;
- считаем сколько необходимо мощности для его обогрева;
- подставляем значение в формулу определения диаметра.
Допустим, что у нас помещение 50 м кв. Получается, что нам потребуется 500 Вт тепловой мощности, чтобы температура воздуха была в приделах, установленный нормативными документами. Формула вычисления диаметра имеет следующие величины:
- П – 3,14;
- длина регистра;
- коэффициент теплопроводности металла, для стали 11,63;
- разница между температурами подачи и обратки.
В качестве эталона для расчета разницы температур подачи и обратки берут значение 80 и 20 градусов, соответственно. Если вы знаете, что в вашем контуре температура не будет превышать 65 градусов, значит, подставляете свое значение. Мы продолжим расчет, исходя из средних величин, то есть разница температур составляет 60 градусов.
Диаметр трубы = 500 / (3,14*6 (три трубы по 2 метра) * 11,63 * 60) = 0,038
Значение мы получили в метрах, что составляет 38 мм. Получается, чтобы отопить помещение 50 м кв регистром из трех горизонтальных отрезков по два метра, нужно использовать трубы с внутренним диаметром не меньше 38 мм. Если вышло так, что нужно сварить регистр из уже имеющихся труб, тогда нужно рассчитывать общую длину отрезков. Для этого из уже имеющейся формулы можно посчитать эту величину.
Длина отрезков = 500 / (3,14*11,63*60*сечение наших труб в метрах)
Для изготовления регистров применяются трубы с диаметром от 32 мм, допустим, именно они есть в наличие. Подставив значение в расчет, можно вычислить, что для обогрева такого помещения потребуется 7,1 метра. Эту величину можно разбивать на несколько отрезков. Получается, что расчет количества регистров отопления сводится к тому, чтобы узнать общую длину труб с заданным диаметром, а потом разбить ее на удобные отрезки.
Какие бывают
Отопительные регистры изготавливают из разного материала, имеют они разную форму. У каждой есть плюсы и минусы.
Из чего делают
Если говорить о материалах, то самый распространенный — сталь, а вернее стальные электросварные трубы. Сталь имеет не самую лучшую теплоотдачу, но это компенсируется невысокой ценой, легкостью в обработке, доступностью и большим выбором типоразмеров.
Совсем редко встречаются сделанные из нержавеющей трубы — для приличной мощности требуется большое количество труб, а сколько стоят изделия из нержавейки, вы имеете представление. Если и делали их, то, наверное, давно. Используют еще «оцинковку», но работать с ней сложнее — варить не получится.
Регистры из медных труб имеют высокую теплоотдачу и не менее высокую цену
- требуется нейтральный и чистый теплоноситель, без твердых частиц
- в системе нежелательно присутствие других металлов и сплавов, кроме совместимых — бронза, латунь, никель, хром, потому все фитинги и арматуру нужно будет искать из этих материалов;
- обязательно тщательно выполненное заземление — без него при наличии воды начинается процессы электрохимической коррозии;
- мягкость материала требует защиты — нужны экраны, кожухи и т.п.
Есть регистры из чугуна. Но они слишком громоздки. К тому же имеют очень большую массу, под них нужно делать не менее массивные стойки. Плюс ко всему чугун отличатся хрупкостью — один удар, и он может расколоться. Получается, что и этот тип регистров нуждается в защитных кожухах, а они снижают теплоотдачу и увеличивают стоимость. Причем устанавливать их — сложная и тяжелая работа. К плюсам можно отнести высокую надежность и химическую нейтральность: этому сплаву все равно, с каким теплоносителем работать.
Чугунные регистры из оребренных труб
В общем, медь и чугун — это непросто. Вот и получается, что оптимальный выбор — стальные регистры.
Виды регистров
Самый распространенный вид — регистры из гладких труб, и чаще всего — стальных электросварных. Диаметры — от 32 мм до 100 мм, иногда до 150 мм. Их делают двух типов — змеевидные и регистровые. Причем регистровые могут иметь два типа соединения: нитка и колонка. Нитка — это когда перемычки, по которым из одной трубы в другую перетекает теплоноситель, установлены то справа, то слева. Получается, что теплоноситель последовательно оббегает все трубы, то есть соединение последовательное. При соединении типа «колонка» все горизонтальные участки соединены между собой с обоих концов. В этом случае движение теплоносителя параллельное.
Типы регистров из гладких труб
В случае использования в системах с естественной циркуляцией требуется соблюдать небольшой уклон в сторону движения теплоносителя порядка 0,5 см на один метр трубы. Такой маленький уклон объясняется большим диаметром (малым гидравлическим сопротивлением).
Это змеевидный регистр отопления
Делают эти изделия не только их круглых, но и из квадратных труб. Они практически ничем не отличаются, только работать с ними сложнее, да гидравлическое сопротивление чуть больше. Но к плюсам такого исполнения можно отнести более компактные размеры при том же объеме теплоносителя.
Регистры из квадратных труб
Есть еще регистры из труб с оребрением. В таком случае увеличивается площадь соприкосновения металла с воздухом, и теплоотдача повышается. Собственно, до сих пор в некоторых бюджетных новостройках строители ставят именно такие отопительные приборы: всем известная «труба с оребрением». При не самом лучшем внешнем виде они неплохо греют помещения.
Регистр с пластинами будет иметь теплоотдачу намного выше
Если любой регситр вставить ТЭН, можно получить комбинированный отопительный прибор. Он может быть отдельным, не связанным с системой, или использоваться как дополнительный источник тепла. Если радиатор будет изолированным с нагревом только от ТЭНа, необходимо в верхней точке поставить расширительный бачек (10% от общего объема теплоносителя). При нагреве от бытового котла расширительный бачок, как правило, встроен в конструкцию. Если его нет (часто бывает в твердотопливных котлах), то и в этом случае необходима установка расширительного бачка. Если материал для регистров сталь, то бачок нужен закртыого типа.
Электроподогрев может пригодиться в самые сильные холода, когда мощности котла не хватает. Также такой вариант может выручить в межсезонье, когда загружать твердотопливный котел длительного горения и разгонять систему «на полную» нет смысла. Нужно лишь немного прогреть помещение. С котлами на твердом топливе такое невозможно. А такой вот запасной вариант поможет обогреться в межсезонье.
Добавив в регистр ТЭН и поставив расширительный бачек, получаем комбинированную систему отопления
Достоинства и недостатки регистров отопления
Регистры отопления имеют предельно простую конструкцию, что является залогом их прочности и надежности. Они устойчивы к гидравлическим ударам, практически не дают течи и десятилетиями не выходят из строя. В них просто нечему ломаться.
Единственным недостатком этого устройства является малопривлекательный внешний вид и громоздкость. Именно по этой причине регистры отопления нашли свое применение при обогреве производственных помещений и вспомогательных строений (гаражей, теплиц и т.д.)
В каких системах отопления используют
Регистры отопления можно использовать в любых отопительных системах. Они отлично работают как с водой, так и с антифризом.
Еще один способ использования регистра состоит в установке в нижней части трубы электрического нагревателя с терморегулятором и последующем нагреве теплоносителя с помощью электрической энергии. Единственным условием при этом является установка в верхней части прибора расширительного бака объемом не менее 0,1 от объема всего используемого в регистре теплоносителя. При этом регистр отопления можно рассматривать как автономную отопительную систему с естественной циркуляцией в миниатюре, что очень удобно при обогреве хозяйственных построек большой площади.
Подведем итоги
Регистр отопления простой, надежный и недорогой прибор, изготовить который можно своими руками. Он незаменим для обогрева хозяйственных и производственных помещений
Разновидности подключения радиаторов
Основными способами подключения приборов отопительных систем является несколько типов:
- Боковое (стандартное) подключение;
- Диагональное подключение;
- Нижнее (седельное) подключение.
Боковое подключение
Боковое подключение радиатора.
Подключение с торца прибора – подача и обратка находятся с одной стороны радиатора. Это наиболее распространенный и эффективный способ подключения, он позволяет снять максимальное количество тепла и использовать полностью теплоотдачу радиатора. Как правило, подача находится сверху, а обратка снизу. При использовании специальной гарнитуры возможно подключение снизу–вниз, это позволяет максимально спрятать трубопроводы, но снижает теплоотдачу радиатора на 20 – 30%.
Диагональное подключение
Диагональное подключение радиатора.
Подключение по диагонали радиатора – подача находится с одной стороны прибора сверху, обратка с другой стороны снизу. Такой тип подключения используется в тех случаях, когда длина секционного радиатора превышает 12 секций, а панельного 1200 мм. При установке длинных радиаторов с боковым подключением присутствует неравномерность прогрева поверхности радиатора в наиболее удаленной от трубопроводов части. Чтобы радиатор прогревался равномерно, применяют диагональное подключение.
Нижнее подключение
Нижнее подключение с торцов радиатора
Подключение с низа прибора – подача и обратка находятся внизу радиатора. Такое подключение используется для максимально скрытого монтажа трубопроводов. При монтаже секционного прибора отопления и подключения его нижним способом подающий трубопровод подходит с одной стороны радиатора, а обратный с другой стороны нижнего патрубка. Однако эффективность теплоотдачи радиаторов при такой схеме снижается на 15-20%.
Нижнее подключение радиатора.
В случае когда нижнее подключение используется для стального панельного радиатора, тогда все патрубки на радиаторе находятся в нижнем торце. Конструкция самого радиатора при этом выполнена таким образом, что подача поступает по коллектору сначала в верхнюю часть, а затем обратка собирается в нижнем коллекторе радиатора, тем самым теплоотдача радиатора не снижается.
Нижнее подключение в однотрубной схеме отопления.
Источник
3 Как рассчитать систему отопления и сделать эффективный контур
Очень важно рассматривать трубы не только как соединительную теплосеть для радиаторов, но и как проводники горячей воды, циркулирующей под определенным давлением, сообщающимся ей насосом. Казалось бы, самое важное в этой системе – компрессор, но считать так было бы ошибкой. Все взаимосвязано, и невозможно создать большое давление при малой мощности насоса и большом диаметре труб
И наоборот, избыточная мощность и слишком малый диаметр обеспечат чрезмерное давление, которое вполне может нарушить целостность контура. Поэтому нужно знать, как рассчитать диаметр правильно, чтобы нагрузка на систему была оптимальной, а также как без ошибки определить расход воды
Все взаимосвязано, и невозможно создать большое давление при малой мощности насоса и большом диаметре труб. И наоборот, избыточная мощность и слишком малый диаметр обеспечат чрезмерное давление, которое вполне может нарушить целостность контура. Поэтому нужно знать, как рассчитать диаметр правильно, чтобы нагрузка на систему была оптимальной, а также как без ошибки определить расход воды.
Сколько литров теплоносителя (вода, антифриз) протекает через радиатор за определенное время, в наибольшей степени зависит от мощности насоса, от диаметра трубы и частично от длины всего контура. Известно, что с каждым десятком метров увеличивается сопротивление нагнетаемому давлению, в связи с чем скорость потока значительно понижается. Вычисляется расход воды по формуле Q =V .S, где V – общий объем теплоносителя в контуре, а S – скорость потока, которая высчитывается по формуле S = π .r 2 = π .D 2 /4(м/с), где r и D – внутренние радиус и диаметр трубы соответственно, а π = 3.14. То есть определение расхода воды может выглядеть и следующим образом: Q =V . π .D 2 /4 (м 3 /с).
На сегодняшний день наиболее известной является независимый обогрев при помощи водонагревательного котла. Печки на масле, электрические камины, тепловые вентиляторы и инфракрасные обогреватели обычно применяются в качестве дополнительного .
Отопительная система частного дома базируется на таких элементах, как обогревательные устройства (радиаторы, батареи), магистральная труба и запорно-контролирующий прибор. Все элементы системы необходимы для обеспечения помещений частного дома тепловой энергией, которая поступает в обогревательные устройства из теплового генератора. Срок службы и производительность системы обогрева на базе водонагревательного котла напрямую зависят от качественной установки и бережного пользования. Но существует фактор, который играет не менее важную роль, – умелый расчет системы отопления.
Для упрощения расчетов существуют специальные программы. Нажмите на фото для увеличения.
Получившийся показатель потребуется возвести в коэффициент, равняющийся 1,2. Это позволит добавить 20% резервной мощности котлу, которая обеспечит его функционирование в сберегательном режиме без особых перегрузок. В итоге мы получили мощность котла, которая равняется 14,6 кВт. Водонагревательную систему с такой мощностью довольно просто найти, поскольку стандартный одноконтурный котел имеет мощность 10-15 кВт.
Алгоритм выполнения монтажных работ
Монтаждвухтрубной попутной системы отопления ведется в соответствии с определенным алгоритмом, где начальным этапом является подбор диаметра труб, а конечным – установка циркуляторного насоса.
Расчет диаметра трубопровода
Есть научно обоснованный способ расчета. Сечение трубы выбирается, исходя из объема теплоносителя, проходящего по трубе в единицу времени. Расчет начинают от дальнего радиатора по формуле:
G=3600×Q/(c×Δt), (1)
где: G − расход воды на обогрев дома (кг/ч);
Q − тепловая мощность, требуемая для обогрева (кВт);
c − теплоемкость воды (4,187 кДж/кг×°C);
Δt − разность температур между горячим и холодным теплоносителем, принимается равной 20 °C.
Далее вычисляют сечение труб по формуле:
S=GV/(3600×v), (2)
где: S − площадь поперечного сечения трубы (м2);
GV − объемный расход воды (м3/ч);
v − скорость движения воды, находится в диапазоне 0,3−0,7 м/с.
Полученная цифра – это сечение, исходя из него, подбирают внутренний диаметр трубопровода.
Такой расчет ведут по всем радиаторам до котла.
При расчете также можно ориентироваться на таблицу зависимости внутреннего диаметра трубы от тепловой нагрузки.
Таблица зависимости внутреннего диаметра трубы от тепловой нагрузки
Можно учитывать следующие ориентиры:
- При потерях тепла до 15 кВт (150 м кв.) площади подойдут трубы диаметров 20 мм.
- При потерях от 15 до до 27 кВт (до 250 м кв. площади) потребуются трубы диаметром не менее 25 мм.
Провести расчет по приведенным формулам или гидравлическим таблицам для домовладельца является сложной задачей, поэтому можно основываться на рекомендуемых диаметрах труб.
Диаметр трубопровода должен быть одинаковый на всем его протяжении для обеспечения стабильной работы батарей. Рекомендуемый минимальный внутренний диаметр труб -20 мм.
Необходимо соблюдать следующие условия:
- Трубы класть под напольным покрытием для избегания высотных обводов. Если это невозможно, то нужно учитывать конфигурацию дома и максимально стремиться к одинаковой высоте прокладки труб.
- Материал труб – металлопластик или полипропилен с армированием алюминиевой фольгой. Такие трубы прочнее и прослужат долго.
- Радиаторы ставят биметаллические или стальные с нижней системой подключения. У таких батарей выше гидравлическое сопротивление, что балансирует систему. Мощность радиаторов должна быть одинакова по всей площади дома.
- На каждую батарею ставят балансировочный кран на обратке. Желательна установка терморегуляторов.
Установка котла
Помещение, где ставится котел, должно иметь высоту не менее 2,5 м. Объем помещения рекомендуется от 8 кубометров. Водогрейный котел требуется подбирать в зависимости от площади отапливаемого дома. Мощность котла для обогрева 10 кв. м. равна 1 кВт. Исходя из этого, подбирается мощность для всей системы.
Обвязка котла состоит из комплекта запорной арматуры, ее устанавливают в нескольких местах:
- На патрубке подпитки.
- По обеим сторонам насоса.
- У расширительного бака.
- На трубах, идущих от котла.
Протягивание магистрали
При монтаже магистрали попутной разводки системы отопления необходимо учесть следующее:
- Отводящую ветку магистрали надо располагать ниже подающей.
- Трубопроводы подачи и отвода тепла должны быть параллельны друг другу.
- Бак расширительный должен быть установлен выше котла отопления.
- На замыкающих радиаторах нужно установить вентили для спуска воды. Рекомендуется установить на каждой батарее термостатическую головку для обеспечения комфортности температуры.
- При прокладке магистрали прямые углы исключены во избежание возникновения воздушных пробок в системе.
- Расширительный бак должен устанавливаться в отапливаемом помещении.
- Все диаметры труб, фитингов и кранов должны соответствовать друг другу. Нельзя ставить трубы разного диаметра из-за попытки сэкономить. Нарушится давление воды в системе.
Установка циркуляционного насоса
Рассчитывать на естественную циркуляцию неразумно, так как в попутной системе отопления расположено 10 и более батарей. Гравитация не сможет сработать без принудительного давления. Циркуляционный насос устанавливают на обратной ветке возле котла. Насос врезается при помощи байпаса и трех вентилей. Рекомендуется установить фильтр.
Циркуляционный насос устанавливается на каждом этаже
Попутную систему отопления устанавливают в одно этажных и двухэтажных домах. В двухэтажных строениях при установке нужно учитывать некоторые нюансы:
- Циркуляционный насос устанавливается на каждом этаже. Если возникнет поломка в пределах одного этажа, на другом отопление будет полноценно работать.
- Для каждого этажа рекомендуется монтаж по отдельной схеме.
