Основные параметры и способы расчёта отопления

ГОСТом Р 54860-2011 регламентируется необходимость вычислений при организации коммуникаций теплоснабжения. Перед обустройством магистрали владелец должен определить нужные параметры котла и батарей. Расчет отопления также производится для установления энергетической эффективности оборудования и вероятных теплопотерь.

Расчетные параметры

Основные параметры и способы расчёта отопления
При расчете отопления учитываются размеры помещения, а также наличие утеплителя

Технология расчета позволяет подобрать тепловую систему, подходящую по мощности и протяженности для дома или квартиры. Подсчет выполняется на основании нескольких исходных величин:

  • площади здания, его высоты от потолка до пола, внутреннего объема;
  • типа объекта и наличия других построек рядом с ним;
  • материалов для возведения крыши, пола и потолка;
  • количества оконных и дверных проемов;
  • целевого использования частей дома;
  • длительности отопительного сезона и средней температуры в данный период;
  • особенностей розы ветров и географии местности;
  • вероятной температуры в помещении;
  • специфики мест подключения к газо-, электрокоммуникациям и водоснабжению.

Утепление дверей, окон и стен учитывается обязательно.

Вычисления по объему комнат

Расчет для отопления, произведенный по объему жилого помещения, отличается точностью данных. Его целесообразно рассмотреть на примере: дом на 80 м2 в Московской области с высотой потолков 3 м, 6-ю окнами и 2-мя дверями, которые открываются наружу. Алгоритм действий будет таким:

  1. Вычисление общего объема постройки. Суммируются параметры каждой комнаты или используется общий принцип – 80х3=240 м3.
  2. Подсчет количества проемов, выходящих наружу – 6 окон + 2 двери=8.
  3. Определение регионального коэффициента для Московской области, относящейся к средней полосе РФ. Он будет равняться 1,2. Значение для других регионов можно узнать из таблицы.
РегионОсобенности зимнего периодаКоэффициент
Краснодарский край, Черноморское побережьеТеплая погода практически без холодов0,7-0,9
Средняя полоса и северо-западУмеренные зимы1,2
СибирьСуровые и морозные зимы1,5
Якутия, Чукотка, Крайний СеверЭкстремально холодный климат2
  1. Подсчет для загородного коттеджа. Первая полученная величина умножается на 60: 240х60=14 400.
  2. Умножение на региональную поправку. 14 400х1,2=17 280.
  3. Умножение количества окон на 100, дверей – на 200 и суммирование результата: 6х100+2х200=1000.
  4. Сложение данных, полученных на этапах №5 и №6: 17 280+1000=18 280.

Мощность отопительной системы будет равняться 18 280 Вт без учета материалов несущих стен, напольного покрытия, теплоизоляционных характеристик дома. В вычислениях отсутствует поправка на естественную вентиляцию, поэтому результат будет примерным.

Вычисления по количеству этажей

Основные параметры и способы расчёта отопления
Расчет отопления привязывают к высоте потолков, если помещение многоуровневое

Жильцы многоквартирного дома платят за коммунальные услуги в зависимости от этажности. Чем выше дом, тем дешевле его отапливать. По этой причине расчет системы отопления привязан к высоте потолков:

  • не больше 2,5 м – коэффициент 1;
  • от 3 до 3,5 м – коэффициент 1,05;
  • от 3,5 до 4,5 – коэффициент 1,1;
  • от 4,5 – коэффициент 2.

Рассчитывать коммуникации можно по формуле N=(S*H*41)/C, где:

  • N – количество радиаторных секций;
  • S – площадь дома;
  • C – тепловая отдача одной батареи, указывается в паспорте;
  • Н – высота помещения;
  • 41 Вт – тепло, затрачиваемое для нагрева 1 м3(эмпирическая величина).

При подсчетах также учитывается этаж проживания, месторасположение комнат, наличие чердака и его теплоизоляции.

Для помещения на первом этаже трехэтажного дома устанавливается коэффициент 0,82.

Подбор котла отопления

Отопительные агрегаты в зависимости от целевого назначения бывают одноконтурными и двухконтурными, могут устанавливаться настенным и напольным способом. Котлы также различаются по типу топлива.

Газовые модификации

Основные параметры и способы расчёта отопления
Модификации газовых котлов в зависимости от площади помещения

Производители выпускают различные устройства, поэтому при выборе стоит обращать внимание на следующие факторы:

  • Цель монтажа отопительных коммуникаций. Одноконтурные варианты используются для обогрева, двухконтурные со встроенным бойлером на 150-180 л могут обеспечивать дом горячей водой и отапливать его.
  • Количество теплообменников двухконтурной модели. Единственный битермический элемент греет воду как теплоноситель и ресурс ГВС одновременно. В модификациях с двумя нагревательный первичный используется для отопления, вторичный – для подогрева системы ГВС.
  • Материал теплообменника. Чугунный долго аккумулирует тепло и не подвергается коррозии, стальной практически не чувствителен к температурным колебаниям.
  • Тип камеры сгорания. Открытая камера работает на естественной тяге, поэтому для котла нужно отдельное помещение с хорошей вентиляцией. Закрытый агрегат удаляет продукты сгорания через коаксиальный горизонтальный дымоход.
  • Особенности розжига. В режиме электророзжига фитиль будет гореть постоянно, но для работы оборудования нужно электричество. Модели с пьезовым розжигом – независимые, но включаются вручную.

Конденсационные газовые агрегаты с водяным экономайзером отличаются производительностью, но плата за топливо увеличивается почти в 2 раза.

Электрические модели

Основные параметры и способы расчёта отопления
Модели электрического оборудования с возможностью подключения бойлера

Устройства отличаются практически бесшумной работой, компактностью и безопасностью эксплуатации. Владельцы домов и дач могут приобрести модификации:

  • На трубчатых нагревательных элементах. Приборы с ТЭНом подходят для настенного монтажа, автоматизированы, но часто ломаются из-за накипи.
  • На электродах. Небольшие аппараты, подключаемые к контуру из двух и более батарей. Котел производительный, оснащен настройками температуру, но чувствителен к теплоносителю.
  • Индукционные. Оснащены системой защиты от перегрева, быстро нагревают теплоноситель, имеют КПД 97 %.

Индукционные котлы – дорогостоящее оборудование.

Комбинированные агрегаты

Основные параметры и способы расчёта отопления
Твердотопливно-газовый котел для отопления и нагрева воды

Отапливают любую площадь, могут работать в универсальном режиме и на двух-трех видах топлива. Тип запитки подбирает пользователь:

  • твердое топливо + газ;
  • твердое топливо + электроэнергия;
  • газ + электричество;
  • газ + дизель.

Один вид топливных ресурсов является основным, второй – вспомогательным, который не нагревает дом, а только поддерживает нормальный температурный режим.

Твердотопливные котлы

Работают на дровах, опилках, угле, коксе, специальных брикетах, отличаются безопасностью и удобством эксплуатации. Для частного дома можно подобрать агрегаты:

  • Классические. Функционируют по принципу прямого сжигания, заполнять топку нужно через каждые 5-6 часов.
  • Пиролизные. Работают по принципу дожига остаточных газов в специальной камере. Закладка топлива осуществляется через каждые 12-14 часов.

Устройства требуют дымохода с хорошей тягой, ставятся в отдельное помещение. Пользователь должен периодически очищать отсек сгорания от сажи и смол.

Жидкотопливные аппараты

Работают на дизельном топливе, поэтому ставятся в отдельное помещение. Котельная оснащается вытяжкой и качественной вентиляционной системой. Мазутная жидкость хранится в герметичных емкостях в отдельном помещении. Все жидкотопливные приборы автоматизированы, производительны, отличаются большой мощностью.

Особенности расчета тепловых потерь

Основные параметры и способы расчёта отопления
Теплопотери в зависимости от вида материала

Чаще всего теплота зависит от материала напольной, потолочной поверхности, стен, количества проемов, особенностей утепления. Рассчитать автономное отопление с учетом теплопотерь в частном доме можно на примере углового помещения площадью 18 м2 и 24,3 м3 объемом. Оно находится на 1-м этаже, имеет потолки 2,75 м, а также 2 наружные стены из бруса толщиной 18 см с обшивкой гипсокартоном и оклейкой обоями. В комнате 2 окна с параметрами 1,6х1,1 м. Пол из дерева, утепленный, с подполом.

Вычисление площади поверхностей:

  • Наружная стена без окон – S1 = (6+3) х 2,7 — 2×1,1×1,6 = 20,78 м2.
  • Окна – S2 = 2×1,1×1,6=3,52 м2.
  • Пол – S3 = 6×3=18 м2.
  • Потолок – S4 = 6×3= 18 м2.

Вычисление теплопотерь поверхностей, Q1:

  • Наружной стены – S1 х 62 = 20,78×62 = 1289 Вт.
  • Окон – S2 x 135 = 3×135 = 405 Вт.
  • Потолка – Q4 = S4 x 27 = 18×27 = 486 Вт.

Вычисление общей теплопотери посредством суммирования данных. Q5=Q+ Q2+Q3+Q4=2810 Вт.

Суммарная теплопотеря одного помещения в холодный день равна -2,81 кВт, то есть столько же тепла подается дополнительно.

Гидравлический расчет

Основные параметры и способы расчёта отопления
Гидравлический расчет помогает правильно выбрать трубы и оборудование – котел и циркуляционный насос, клапаны и краны

Рассчитать гидравлику для отопления, проложенного в частном доме можно, если знать:

  • конфигурацию магистрали, вид трубопровода и арматуры;
  • диаметр труб на основных участках;
  • параметры давления в различных зонах;
  • потерю тепловым носителем давления;
  • способ гидравлической увязки элементов теплотрассы.

Для примера можно использовать гравитационную двухтрубную магистраль с параметрами:

  • расчетной тепловой нагрузки – 133 кВт;
  • температуры – tг = 750 градусов, tо = 600 градусов;
  • расчетного расхода теплоносителя – 7,6 кубометров за час;
  • способа подключения к котлу – гидравлический горизонтальный распределитель;
  • постоянная температура, поддерживаемая автоматикой на протяжении года – 800 градусов;
  • наличие регулятора давления – у ввода каждого из распределителей;
  • тип трубопровода – металлопластиковые распределительные, стальные для теплоснабжения.

Для удобства вычислений можно использовать несколько онлайн-программ или специальный калькулятор. HERZ C.O. 3.5 считает по способу линейной потери давления, DanfossCO подходит для систем с естественным типом циркуляции. При вычислениях нужно выбрать параметры для температуры – градусы по Кельвину или по Цельсию.

Диаметр трубопровода

Основные параметры и способы расчёта отопления
Зависимость расхода воды и тепла от диаметра труб

Разница между температурой охлажденного и горячего теплоносителя в двухтрубной системе – 20 градусов. Площадь комнаты – 18 квадратов, потолки высотой 2,7 м, циркуляция теплотрассы принудительного типа. Вычисления производятся так:

  1. Определение среднестатистических данных. Расход мощности составляет 1 кВт на 30 м3, запас тепловой мощности – 20 %.
  2. Вычисление объема помещения. 18 х 2,7 = 48,6 м³.
  3. Определение затрат мощности. 48,6 / 30 = 1,62 кВт.
  4. Поиск запаса мощности в холодную погоду. 1,62х20% = 0,324 кВт.
  5. Вычисление суммарной мощности. 1,62 + 0,324 = 1,944 кВт.

Подходящий диаметр труб можно определить по таблице.

Суммарная мощностьСкорость движения теплоносителяДиаметр труб
12260,38
16350,410
20440,512
25640,615
28610,720

Выбирать значение суммарной мощности нужно максимально близкое к результату подсчета.

Параметры давлений

Общие потери давления представляют собой потери давления на каждом из участков. Эта величина рассчитывается как сумма потерь при трении движущегося теплоносителя и местного сопротивления. Алгоритм подсчета:

  1. Поиск местного давления на участке по формуле Дарси-Вейсбаха.
  2. Поиск коэффициента гидравлического трения по формуле Альшутля.
  3. Использование табличных данных с учетом материала труб.
Наружный диаметр, ммКоэффициент потери при тренииСкорость движения теплоносителя, кг/чМестные потери, кг/ч

Стальная труба

13,55,095229,040,0093
173,392439,10,0025
21,32,576681,740,0010

Электросварная труба

570,5637193,820,0000094
760,37913 552,380,0000026

Полиэтиленовая труба

142,328276,580,0063
161,853398,270,0030
181,528542,10,0016
201,293708,040,00097

Килограммы в час можно перевести в литры в минуту.

Гидравлическая увязка

Гидравлическая увязка – это необходимый шаг для выравнивания гидропотерь. Расчеты производятся на основании проектной нагрузки, удельного сопротивления и технических параметров труб, местного сопротивления участков. Также понадобится учесть установочные характеристики клапанов.

Алгоритм вычисления по технологии характеристик сопротивления:

  1. Расчет потерь давления на 1 кг/ч теплоносителя. Они измеряются в ∆P, Па и являются пропорциональными квадрату расхода воды на участке G, кг/ч.
  2. Использование коэффициента местных сопротивлений и суммирования всех параметров.

Информацию и динамическом давлении труб можно взять в инструкции производителя.

Особенности подсчета количества радиаторов

Основные параметры и способы расчёта отопления
Расчет количества секций для радиаторов алюминиевых и биметаллических

Для расчета числа радиаторных элементов необходимо учитывать объем постройки, ее конструктивные особенности, стеновой материал и тип батарей. Например: панельный дом с тепловым потоком 0,041 кВт. Нужно рассчитать количество батарей для комнаты 6х4х2,5 м.

Алгоритм вычислений:

  1. Определение объема комнаты. 6x4x2,5 = 60 м3.
  2. Умножение площади комнаты на тепловой поток для вычисления оптимально объема тепловой энергии Q. 60×0, 041 = 2,46 кВт.
  3. Поиск числа секций N. Результат этапа № 2 разделить на показатель теплового потока одного радиатора. 2,46 / 0,16 = 15,375 = 16 секций.
  4. Выбор параметров радиаторов из таблицы.
МатериалМощность одной секции, ВтРабочее давление, мПа
чугун1106-9
алюминий175-19910-20
трубчатая сталь856-12
биметалл19935

Самый большой эксплуатационный срок у магистрали из чугуна – 10 лет.

Расчет мощности котла

Основные параметры и способы расчёта отопления
Зависимость требуемой мощности котла от площади помещения

Расчет полезного тепла для обогрева каждого помещения предусматривает вычисление мощности отопительной установки. Узнав ее, можно создать оптимальный температурный режим. Мощность котла вычисляется по формуле W = S х Wуд/10, где:

  • S – показатель площади помещения;
  • Wуд – параметры удельной мощности на 10 кубометров комнаты.

Показатель удельной мощности зависит от региона проживания. Его можно найти по таблице:

РегионУдельная мощность, Вт
Центральный1,25-1,55
Северный1,54-2,1
Южный0,75-0,94

Пример расчета тепловой мощности котла, подключаемого к системе отопления, для помещения на 100 квадратов в Центральном регионе будет таким: 100х1,25 / 10 = 12 кВт.

Часто используется ориентировочный расчет: котел мощностью 10 кВт обогреет 100 м2.

Как выбрать отопительные приборы

По внешнему исполнению приборы для отопления похожи, но во время подбора нужно учитывать особенности конструкции.

Конвекционные устройства

Основные параметры и способы расчёта отопления
Конвекционные устройства создают потоки воздуха, которые циркулируют принудительно

Обогреватели за счет циркуляции воздушных потоков быстро вырабатывают тепло. Внизу конвекторов находятся отверстия для всасывания воздуха, внутри корпуса – ТЭН, нагревающий потоки. Конвекторное оборудование бывает:

  • Газовым – подсоединяется к магистрали дома или баллону. Агрегаты отличаются энергоэффективностью, но их монтаж нужно согласовывать с контролирующими органами.
  • Водяным – подключается нижним или боковым способом, быстро нагревается. Устройства не подходят для комнат с высокими потолками.
  • Электрическим – подсоединяются в сеть, имеют КПД до 95 %, малошумны. Минусом является большой расход энергии.

На обогрев 10 м2 площади при помощи конвекторов затрачивается 1 кВт/ч энергии.

Радиаторные системы

Подключаются к отопительным магистралям нижним, боковым или универсальным способом. Изготавливаются из следующих материалов:

  • Алюминий – легкие, быстро нагреваются, теплоемкие. Резьбовое соединение верхнего впускного клапана некачественное.
  • Биметалл – оснащаются стальным сердечником и алюминиевым корпусом. Выдерживают высокое давление, но стоят дорого.
  • Чугун – отличаются высокой теплоемкостью и длительным остыванием. К минусам приборов относятся медленный нагрев и большой вес.

Алюминиевые батареи не выдерживают колебаний давления и не подходят для квартир.

Конвективно-радиаторные установки

Реализуются посредством подключения водяного теплого пола и радиаторов, используются в загородных домах серверных регионов. Эффективны при отоплении угловых или остекленных помещений. Под окнами можно устанавливать секционные (4-16 элементов) или панельные (цельный корпус) батареи. Теплые полы на первом этаже покрываются керамической плиткой, на втором – любым материалом.

Правила установки отопительных приборов

Основные параметры и способы расчёта отопления
Играет роль правильная установка радиаторов и их размещение относительно окон

Нормативные требования к монтажу прописаны в нескольких СНиПах и предусматривают:

  1. Контроль безопасности температуры радиаторов – не более 70 градусов.
  2. Удаление батарей на 10 см от боковой части стены, на 6 см от пола, на 5 см – от нижней части стены, на 2,5 см – от штукатурного покрытия.
  3. Наличие номинального теплового потока на 60 Вт меньше расчетного.
  4. Выполнение соединений в пределах одной комнаты.
  5. Наличие автоматической регулировочной арматуры в жилых помещениях и ручной регулировки в санузлах, ванных, гардеробных, кладовках.
  6. Соблюдение уклона подводки по движению теплоносителя на 5-10 мм.
  7. Резьбовое соединение алюминиевых и медных устройств.
  8. Постоянная заполненность системы теплоносителем.

В документах также отмечена необходимость профилактического осмотра и очистки приборов от пыли перед началом отопительного периода и 1 раз в 3-4 месяца при эксплуатации.

Тепловой расчет для отопительных коммуникаций выполняется в индивидуальном порядке. От точности и верности вычислений зависит энергоэффективность, безопасность и удобство эксплуатации системы.