Расчет системы отопления частного дома своими руками: инструкция, фото и видео-уроки, цена

Содержание

Расчет системы отопления частного дома: формулы и примеры

Отопление частного дома – необходимый элемент комфортабельного жилья. Согласитесь, что к обустройству отопительного комплекса следует подходить внимательно, т.к. ошибки обойдутся недешево. Но вы никогда не занимались подобными вычислениями и не знаете как правильно их выполнять?

Мы поможем вам — в нашей статье подробно рассмотрим, как делается расчет системы отопления частного дома для эффективного восполнения потерь тепла в зимние месяцы.

Приведем конкретные примеры, дополнив материал статьи наглядными фото и полезными видеосоветами, а также актуальными таблицами с показателями и коэффициентами, необходимыми для вычислений.

Содержание статьи:

  • Теплопотери частного дома
    • Расчет потерь тепла через стены
    • Учет влияния вентиляции частного дома
    • Затраты энергии на подготовку ГВС
  • Расчет мощности отопительного котла
  • Выбор радиаторов отопления
  • Выводы и полезное видео по теме

Теплопотери частного дома

Здание теряет тепло из-за разности температур воздуха внутри и вне дома. Теплопотери тем выше, чем более значительна площадь ограждающих конструкций здания (окон, кровли, стен, фундамента).

Также связаны с материалами ограждающих конструкций и их размерами. К примеру, теплопотери тонких стен больше, чем толстых.

Галерея изображений

Фото из

Основной целью проведения расчета отопления является грамотный выбор нагревательного агрегата, способного возместить потери тепла в холодный период года

Для выбора оборудования необходимой мощности суммируются теплопотери через ограждающие строительные конструкции

В расчетах учитываются утечки тепла через неплотно прилегающие оконные створки и дверные полотна, а также энергию необходимую на обогрев поступающего снаружи воздуха

Для помещений с организованной механической вентиляцией, осуществляющей подмес свежей массы воздуха извне, учитывается необходимость затрат энергии на ее обогрев

Если планируется использование двухконтурного котла, как основного агрегата отопления и нагрева воды для системы ГВС, в вычислениях учитывается необходимая для этой задачи энергия

Грамотно выполненные расчеты в обязательном порядке учитывают тип топлива и его энергетическую эффективность

Все расчеты корректируются с ориентиром на метод устройства контуров отопления, при скрытой прокладке системы необходим учет нагрева строительных конструкций

При расчетах для открытых схема отопления, напрямую сообщающихся с атмосферой через незамкнутый расширительный бак, обязательно учитываются потери энергии при остывании теплоносителя

Система отопления частного дома с двумя агрегатами

Вариант отопления в бревенчатом доме

Поступление воздуха и утечки тепла через окна и двери

Система вентиляции с поставкой свежего воздуха

Схема устройства ГВС и отопления

Подбор котла по типу топлива

Варианты прокладки контуров отопления

Открытый вариант отопления

Эффективный для частного дома обязательно учитывает материалы, использованные при постройке ограждающих конструкций.

Например, при равной толщине стены из дерева и кирпича проводят тепло с разной интенсивностью – теплопотери через деревянные конструкции идут медленнее. Одни материалы пропускают тепло лучше (металл, кирпич, бетон), другие хуже (дерево, минвата, пенополистирол).

Атмосфера внутри жилой постройки косвенно связана с внешней воздушной средой. Стены, проемы окон и дверей, крыша и фундамент зимой передают тепло из дома наружу, поставляя взамен холод. На них приходится 70-90% от общих теплопотерь коттеджа.

Стены, крыша, окна и двери — все пропускает тепло зимой наружу. Тепловизор наглядно покажет утечки тепла

Постоянная утечка тепловой энергии за отопительный сезон происходит также через вентиляцию и канализацию.

При расчете теплопотерь постройки ИЖС эти данные обычно не учитывают. Но включение в общий тепловой расчет дома потерь тепла через канализационную и вентиляционную системы – решение все же правильное.

Существенно снизить утечки тепла, проходящие через строительные конструкции, дверные/оконные проемы сможет грамотно устроенная система теплоизоляции

Выполнить расчёт автономного контура отопления загородного дома без оценки теплопотерь его ограждающих конструкций невозможно. Точнее, не получится , достаточную для обогрева коттеджа в самые лютые заморозки.

Анализ реального расхода тепловой энергии через стены позволит сравнить затраты на котловое оборудование и топливо с расходами на теплоизоляцию ограждающих конструкций.

Ведь чем более энергоэффективен дом, т.е. чем меньше тепловой энергии он теряет в зимние месяцы, тем меньше расходы на приобретение топлива.

Для грамотного расчета системы отопления потребуется распространенных строительных материалов.

Таблица значений коэффициента теплопроводности различных строительных материалов, наиболее часто применяемых при возведен

Расчет потерь тепла через стены

На примере условного двухэтажного коттеджа рассчитаем теплопотери через его стеновые конструкции.

Исходные данные:

  • квадратная «коробка» с фасадными стенами шириной 12 м и высотой 7 м;
  • в стенах 16 проемов, площадь каждого 2,5 м2;
  • материал фасадных стен – полнотелый кирпич керамический;
  • толщина стены – 2 кирпича.

Далее проведем вычисление группы показателей, из которых и складывается общее значение потерь тепла через стены.

Показатель сопротивления теплопередачи

Чтобы выяснить показатель сопротивления теплопередачи для фасадной стены, нужно разделить толщину стенового материала на его коэффициент теплопроводности.

Для ряда конструкционных материалов данные по коэффициенту теплопроводности представлены на изображениях выше и ниже.

Для точных расчетов потребуется коэффициент теплопроводности указанных в таблице теплоизоляционных материалов, применяемых в строительстве

Наша условная стена выстроена из керамического полнотелого кирпича, коэффициент теплопроводности которого – 0,56 Вт/м·оС. Ее толщина с учетом кладки на ЦПР – 0,51 м. Разделив толщину стены на коэффициент теплопроводности кирпича, получаем сопротивление теплопередаче стены:

0,51 : 0,56 = 0,91 Вт/м2×оС

Результат деления округляем до двух знаков после запятой, в более точных данных по сопротивлению теплопередачи потребности нет.

Площадь внешних стен

Поскольку примером выбрано квадратное здание, площадь его стен определяется умножением ширины на высоту одной стены, затем на число внешних стен:

12 · 7 · 4 = 336 м2

Итак, нам известна площадь фасадных стен. Но как же проемы окон и дверей, занимающие вместе 40 м2 (2,5·16=40 м2) фасадной стены, нужно ли их учитывать?

Действительно, как же корректно рассчитать без учета сопротивления теплопередачи оконных и дверных конструкций.

Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов, применяемых для утепления несущих стен

Если необходимо обсчитать теплопотери здания крупной площади или теплого дома (энергоэффективного) – да, учет коэффициентов теплопередачи оконных рам и входных дверей при расчете будет правильным.

Однако для малоэтажных построек ИЖС, возводимых из традиционных материалов, дверными и оконными проемами допустимо пренебречь. Т.е. не отнимать их площадь из общей площади фасадных стен.

Общие теплопотери стен

Выясняем потери тепла стены с ее одного квадратного метра при разнице температуры воздуха внутри и снаружи дома в один градус.

Для этого делим единицу на сопротивление теплопередачи стены, вычисленное ранее:

1 : 0,91 = 1,09 Вт/м2·оС

Зная теплопотери с квадратного метра периметра внешних стен, можно определить потери тепла при определенных уличных температурах.

К примеру, если в помещениях коттеджа температура +20 оС, а на улице -17 оС, разница температур составит 20+17=37 оС. В такой ситуации общие теплопотери стен нашего условного дома будут:

0,91 · 336 · 37 = 11313 Вт,

Где: 0,91 — сопротивление теплопередачи квадратного метра стены; 336 — площадь фасадных стен; 37 — разница температур комнатной и уличной атмосферы.

Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов, применяемых для утепления пола/стен, для устройства сухой стяжки пола и выравнивания стен

Пересчитаем полученную величину теплопотерь в киловатт-часы, они удобнее для восприятия и последующих расчетов мощности отопительной системы.

Теплопотери стен в киловатт-часах

Вначале выясним, столько тепловой энергии уйдет через стены за один час при разнице температур в 37 оС.

Напоминаем, что расчет ведется для дома с конструкционными характеристиками, условно выбранными для демонстрационно-показательных вычислений:

11313 · 1 : 1000 = 11,313 кВт·ч,

Где: 11313 — величина теплопотерь, полученная ранее; 1 — час; 1000 — количество ватт в киловатте.

Коэффициент теплопроводности стройматериалов, применяемых для утепления стен и перекрытий

Для вычисления потерь тепла за сутки полученное значение теплопотерь за час умножаем на 24 часа:

11,313 · 24 = 271,512 кВт·ч

Для наглядности выясним потери тепловой энергии за полный отопительный сезон:

7 · 30 · 271,512 = 57017,52 кВт·ч,

Где: 7 — число месяцев в отопительном сезоне; 30 — количество дней в месяце; 271,512 — суточные теплопотери стен.

Итак, расчетные теплопотери дома с выбранными выше характеристиками ограждающих конструкций составят 57017,52 кВт·ч за семь месяцев отопительного сезона.

Учет влияния вентиляции частного дома

Расчет вентиляционных потерь тепла в отопительный сезон в качестве примера проведем для условного коттеджа квадратной формы, со стеной 12-ти метровой ширины и 7-ми метровой высоты.

Без учета мебели и внутренних стен внутренний объем атмосферы в этом здании составит:

12 · 12 · 7 = 1008 м3

При температуре воздуха +20 оС (норма в сезон отопления) его плотность равна 1,2047 кг/м3, а удельная теплоемкость 1,005 кДж/(кг·оС).

Вычислим массу атмосферы в доме:

1008 · 1,2047 = 1214,34 кг,

Где: 1008 — объем домашней атмосферы; 1,2047 — плотность воздуха при t +20 оС .

Таблица со значением коэффициента теплопроводности материалов, которые могут потребоваться при проведении точных расчетов

Предположим пятикратную смену воздушного объема в помещениях дома. Отметим, что точная свежего воздуха зависит от числа жильцов коттеджа.

При средней разнице температур между домом и улицей в отопительный сезон, равной 27 оС (20 оС домашняя, -7 оС внешняя атмосфера) за сутки на обогрев приточного холодного воздуха понадобиться тепловой энергии:

5 · 27 · 1214,34 · 1,005 = 164755,58 кДж,

Где: 5 — число смен воздуха в помещениях; 27 — разница температур комнатной и уличной атмосферы; 1214,34 — плотность воздуха при t +20 оС; 1,005 — удельная теплоемкость воздуха.

Переведем килоджоули в киловатт-часы, поделив значение на количество килоджоулей в одном киловатт-часе (3600):

164755,58 : 3600 = 45,76 кВт·ч

Выяснив затраты тепловой энергии на обогрев воздуха в доме при пятикратной его замене через приточную вентиляцию, можно рассчитать «воздушные» теплопотери за семимесячный отопительный сезон:

7 · 30 · 45,76 = 9609,6 кВт·ч,

Где: 7 — число «отапливаемых» месяцев; 30 — среднее число дней в месяце; 45,76 — суточные затраты тепловой энергии на нагрев приточного воздуха.

Вентиляционные (инфильтрационные) энергозатраты неизбежны, поскольку обновление воздуха в помещениях коттеджа жизненно необходимо.

Потребности нагрева сменяемой воздушной атмосферы в доме требуется вычислять, суммировать с теплопотерями через ограждающие конструкции и учитывать при выборе отопительного котла. Есть еще один вид тепловых энергозатрат, последний – канализационные теплопотери.

Затраты энергии на подготовку ГВС

Если в теплые месяцы из крана в коттедж поступает холодная вода, то в отопительный сезон она – ледяная, с температурой не выше +5 оС. Купание, мытье посуды и стирка невозможны без нагрева воды.

Набираемая в бачок унитаза вода контактирует через стенки с домашней атмосферой, забирая немного тепла. Что происходит с водой, нагретой путем сжигания не бесплатного топлива и потраченной на бытовые нужды? Ее сливают в канализацию.

Двухконтурный котел с бойлером косвенного нагрева, используемый как для нагрева теплоносителя, так и для поставки горячей воды в сооруженный для нее контур

Рассмотрим на примере. Семья из трех человек, предположим, расходует 17 м3 воды ежемесячно. 1000 кг/м3 – плотность воды, а 4,183 кДж/кг·оС – ее удельная теплоемкость.

Средняя температура нагрева воды, предназначенной для бытовых нужд, пусть будет +40 оС. Соответственно, разница средней температуры между поступающей в дом холодной водой (+5 оС) и нагретой в бойлере (+30 оС) получается 25 оС.

Для расчета канализационных теплопотерь считаем:

17 · 1000 · 25 · 4,183 = 1777775 кДж,

Где: 17 — месячный объем расхода воды; 1000 — плотность воды; 25 — разница температур холодной и нагретой воды; 4,183 — удельная теплоемкость воды;

Для пересчета килоджоулей в более понятные киловатт-часы:

1777775 : 3600 = 493,82 кВт·ч

Таким образом, за семимесячный период отопительного сезона в канализацию уходит тепловая энергия в объеме:

493,82 · 7 = 3456,74 кВт·ч

Расход тепловой энергии на нагрев воды для гигиенических нужд невелик, в сравнении с теплопотерями через стены и вентиляцию. Но это ведь тоже энергозатраты, нагружающие отопительный котел или бойлер и вызывающие расход топлива.

Расчет мощности отопительного котла

Котел в составе системы отопления предназначен для компенсации теплопотерь здания. А также, в случае или при оснащении котла бойлером косвенного нагрева, для согревания воды на гигиенические нужды.

Вычислив суточные потери тепла и расход теплой воды «на канализацию», можно точно определить необходимую мощность котла для коттеджа определенной площади и характеристик ограждающих конструкций.

Одноконтурный котел производит только нагрев теплоносителя для отопительной системы

Для определения мощности котла отопления необходимо рассчитать затраты тепловой энергии дома через фасадные стены и на нагрев сменяемой воздушной атмосферы внутренних помещений.

Требуются данные по теплопотерям в киловатт-часах за сутки – в случае условного дома, обсчитанного в качестве примера, это:

271,512 + 45,76 = 317,272 кВт·ч,

Где: 271,512 — суточные потери тепла внешними стенами; 45,76 — суточные теплопотери на нагрев приточного воздуха.

Соответственно, необходимая отопительная мощность котла будет:

317,272 : 24 (часа) = 13,22 кВт

Однако такой котел окажется под постоянно высокой нагрузкой, снижающей его срок службы. И в особенно морозные дни расчетной мощности котла будет недостаточно, поскольку при высоком перепаде температур между комнатной и уличной атмосферами резко возрастут теплопотери здания.

Поэтому по усредненному расчету затрат тепловой энергии не стоит — он с сильными морозами может и не справиться.

Рациональным будет увеличить требуемую мощность котлового оборудования на 20%:

13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 кВт

Для вычисления требуемой мощности второго контура котла, греющего воду для мытья посуды, купания и т.п., нужно разделить месячное потребление тепла «канализационных» теплопотерь на число дней в месяце и на 24 часа:

493,82 : 30 : 24 = 0,68 кВт

По итогам расчетов оптимальная мощность котла для коттеджа-примера равна 15,86 кВт для отопительного контура и 0,68 кВт для нагревательного контура.

Выбор радиаторов отопления

Традиционно рекомендовано выбирать по площади отапливаемой комнаты, причем с 15-20% завышением мощностных потребностей на всякий случай.

На примере рассмотрим, насколько корректна методика выбора радиатора «10 м2 площади – 1,2 кВт».

Тепловая мощность радиаторов зависит от способа их подключения, что необходимо учитывать при проведении расчетов системы отопления

Исходные данные: угловая комната на первом уровне двухэтажного дома ИЖС; внешняя стена из двухрядной кладки керамического кирпича; ширина комнаты 3 м, длина 4 м, высота потолка 3 м.

По упрощенной схеме выбора предлагается рассчитать площадь помещения, считаем:

3 (ширина) · 4 (длина) = 12 м2

Т.е. необходимая мощность радиатора отопления с 20% надбавкой получается 14,4 кВт. А теперь посчитаем мощностные параметры отопительного радиатора на основании теплопотерь комнаты.

Фактически площадь комнаты влияет на потери тепловой энергии меньше, чем площадь ее стен, выходящих одной стороной наружу здания (фасадных).

Поэтому считать будем именно площадь «уличных» стен, имеющихся в комнате:

3 (ширина) · 3 (высота) + 4 (длина) · 3 (высота) = 21 м2

Зная площадь стен, передающих тепло «на улицу», рассчитаем теплопотери при разнице комнатной и уличной температуры в 30о (в доме +18 оС, снаружи -12 оС), причем сразу в киловатт-часах:

0,91 · 21 · 30 : 1000 = 0,57 кВт,

Где: 0,91 — сопротивление теплопередачи м2 комнатных стен, выходящих «на улицу»; 21 — площадь «уличных» стен; 30 — разница температур внутри и снаружи дома; 1000 — число ватт в киловатте.

Согласно строительным стандартам приборы отопления располагают в местах максимальных теплопотерь. Например, радиаторы устанавливаются под оконными проемами, тепловые пушки — над входом в дом. В угловых комнатах батареи устанавливаются на глухие стены, подверженные максимальному воздействию ветров

Выходит, что для компенсации потерь тепла через фасадные стены данной конструкции, при 30о разнице температур в доме и на улице достаточно отопления мощностью 0,57 кВт·ч. Увеличим необходимую мощность на 20, даже на 30% — получаем 0,74 кВт·ч.

Таким образом, реальные мощностные потребности отопления могут быть значительно ниже, чем торговая схема «1,2 кВт на квадратный метр площади помещения».

Причем корректное вычисление необходимых мощностей отопительных радиаторов позволит сократить объем , что уменьшит нагрузку на котел и расходы на топливо.

Выводы и полезное видео по теме

Куда уходит тепло из дома – ответы предоставляет наглядный видеоролик:

В видеоролике рассмотрен порядок расчета теплопотерь дома через ограждающие конструкции. Зная потери тепла, получится точно рассчитать мощности отопительной системы:

Подробное видео о принципах подбора мощностных характеристик котла отопления смотрите ниже:


Расчет теплопотерь частного дома с примерами


! Запрос, в комментарии
пишите комментарии, дополнения.
!

Дом теряет тепло через ограждающие конструкции (стены, окна, крышу, фундамент), вентиляцию и водоотведение. Через ограждающие конструкции идут основные потери тепла – 60–90 % всех теплопотерь.

Расчет теплопотерь дома нужен, как минимум, для того, чтобы правильно выбрать котел. Также можно прикинуть, сколько денег уйдет на отопление в планируемом доме. Вот пример расчета для газового котла и электрического. Также можно, благодаря расчетам, проанализировать финансовую эффективность утепления, т.е. понять, окупятся ли затраты на монтаж утепления экономией топлива в течение срока службы утеплителя.

Теплопотери через ограждающие конструкции

Приведу пример расчета наружных стен двухэтажного дома.

1) Рассчитываем сопротивление теплопередаче стены, разделив толщину материала на его коэффициент теплопроводности. Например, если стена построена из теплой керамики толщиной 0,5 м с коэффициентом теплопроводности 0,16 Вт/(м×°С), то 0,5 делим на 0,16:
0,5 м/0,16 Вт/(м×°С) = 3,125 м2 × °С/Вт

Коэффициенты теплопроводности строительных материалов можно посмотреть здесь.

2) Рассчитываем общую площадь наружных стен. Вот упрощенный пример квадратного дома:
(ширина 10 м x высота 7 м x 4 стороны) — (16 окон x 2,5 м2) = 280 м2 — 40 м2 = 240 м2
3) Делим единицу на сопротивление теплопередаче, за счет чего получают потери тепла с одного квадратного метра стены на один градус перепада температур.
1 / 3,125 м2 × °С/Вт = 0,32 Вт/м2 × °С
4) Рассчитываем теплопотери стен. Умножаем теплопотери с одного квадратного метра стены на площадь стен и на разницу температур внутри дома и снаружи. Например, если внутри +25 °С, а снаружи –15 °С, то разница составляет 40 °С.
0,32 Вт/м2 × °С × 240 м2 × 40 °С = 3072 Вт

Это число это теплопотери стен. Тепловые потери измеряются в ваттах, т.е. это мощность тепловых потерь.

5) В киловатт-часах удобнее понимать значение тепловых потерь. За 1 час через наши стены проходит тепловая энергия при разнице температур 40°С:
3072 Вт × 1 ч = 3,072 кВт × ч

Потребляется энергии за 24 часа:

3072 Вт × 24 ч = 73,728 кВт × ч

Понятно, что в отопительный период погода разная, т.е. разница температур все время меняется. Поэтому для расчета теплопотерь за весь отопительный период необходимо в пункте 4 умножить на среднюю разницу температур за все дни отопительного периода.
Например, за 7 месяцев отопительного периода средняя разница температур в помещении и на улице составила 28 градусов, значит потери тепла через стены за эти 7 месяцев в киловатт-часах:

0,32 Вт/м2×°С × 240 м² × 28 °C × 7 месяцев × 30 дней × 24 ч = 10838016 Вт × ч = 10838 кВт × ч

Цифра вполне «осязаемая». Например, если бы отопление было электрическим, то можно рассчитать, сколько денег ушло бы на отопление, умножив полученное число на стоимость кВтч. Подсчитать, сколько денег было потрачено на отопление газом, можно, рассчитав стоимость кВтч энергии от газового котла. Для этого нужно знать стоимость газа, теплоту сгорания газа и КПД котла.

Кстати, в последнем расчете вместо средней разницы температур, количества месяцев и дней (но не часов, оставляем часы) можно было использовать градусо-сутки отопительного периода — ГСОП , некоторая информация о GSOP находится здесь. Можно найти уже рассчитанные ГСОП для разных городов России и умножить теплопотери с одного квадратного метра на площадь стен, на эти ГСОП и на сутки, получив теплопотери в кВт*ч.

Аналогично стенам нужно рассчитать значения теплопотерь для окон, входной двери, крыши, фундамента. Затем все складываем и получаем величину теплопотерь через все ограждающие конструкции. Для окон, кстати, толщину и теплопроводность узнавать не надо, обычно уже есть готовая теплостойкость передача стеклопакета рассчитывается производителем. Для пола (в случае плитного фундамента) перепад температур не будет слишком большим, грунт под домом не такой холодный, как наружный воздух.

Методика оценки теплопотерь дома

Ориентировочные места протечек определяются путем снятия тепловой карты на специализированном оборудовании. Расчет может производиться как для существующего здания, так и для нового дома. Профессионалы используют сложные методы расчета с учетом особенностей конвекционного отопления и других факторов. Как правило, вполне достаточно воспользоваться упрощенным калькулятором теплопотерь на специализированном интернет-сайте.

Типовые методы расчета:

  • по усредненным значениям для конкретного региона;
  • суммирование теплопотерь основных элементов (стен, полов, крыш) с добавлением данных по дверным и оконным блокам, вентиляции;
  • Расчет параметров каждой комнаты.

Теплопотери через вентиляцию

Примерный объем доступного воздуха в доме (объем внутренних стен и мебели не учитываю):

10 м х 10 м х 7 м = 700 м3

Плотность воздуха при температуре +20°С 1,2047 кг/м3. Удельная теплоемкость воздуха 1,005 кДж/(кг×°С). Масса воздуха в доме:

700 м3 × 1,2047 кг/м3 = 843,29 кг

Допустим, весь воздух в доме меняется 5 раз в сутки (это примерное число). При средней разнице между внутренней и наружной температурами 28 °С за весь отопительный период на обогрев поступающего холодного воздуха в среднем за сутки будет израсходована тепловая энергия:

5 × 28 °С × 843,29кг × 1,005 кДж/(кг × °С) = 118 650,903 кДж

118 650,903 кДж = 32,96 кВтч (1 кВтч = 3600 кДж)

в отопительный сезон при пятикратном воздухообмене дом через вентиляцию будет терять в среднем 32,96 кВтч тепловой энергии в сутки. За 7 месяцев отопительного периода потери энергии составят:

7 х 30 х 32,96 кВтч = 6921,6 кВтч

Факторы, влияющие на потери тепла

Процессы теплового типа прекрасно коррелируют с электрическими — в качестве напряжения будет выступать разница температур , а тепловой поток можно рассматривать как силу тока, и даже термин для сопротивления придумывать не надо. Полностью справедлива и концепция наименьшего сопротивления, проявляющаяся в теплотехнике в виде мостиков холода. Если рассматривать произвольный материал в разрезе, то достаточно просто задать путь теплового потока как на макроуровне, так и на микроуровне. В качестве первой модели возьмем бетонную стену, в которой в силу технологической необходимости выполнены сквозные крепления стальными стержнями произвольного сечения.

Сталь способна проводить тепло несколько лучше, чем бетон, поэтому можно выделить 3 основных тепловых потока:


  • Сквозь бетон.
  • Сквозные стержни из стали.
  • От остальных стержней до бетона.

Наиболее интересна последняя модель теплового потока. Поскольку стальной стержень нагревается быстрее, между материалами ближе к внешней стороне стен существует разница температур. Таким образом, сталь способна не только сама по себе «выкачивать» тепло наружу, но и увеличивать теплопроводность прилегающего к ней бетона. В пористой среде тепловые процессы протекают аналогично. Почти все строительные материалы состоят из разветвленной паутины твердого вещества, а пространство между ними заполнено воздухом. Таким образом, основным проводником тепла будет служить плотный и твердый материал, но из-за сложности конструкции путь, по которому распространяется тепло, будет больше поперечного сечения. Итак, второй фактор, определяющий термическое сопротивление, заключается в том, что каждый слой неоднороден и имеет ограждающую конструкцию в целом.

Третьим фактором, влияющим на теплопроводность, является то, что мы называем накоплением влаги внутри пор. Вода имеет тепловое сопротивление в 25 раз меньше, чем воздух, и если она заполняет поры, то и в целом теплопроводность материал станет даже выше, чем если бы пор вообще не было. При замерзании воды ситуация станет еще хуже – теплопроводность может возрасти до 80 раз, а источником влаги обычно является воздух внутри помещения и атмосферные осадки. Итак, тремя основными способами борьбы с этим явлением будет наружная гидроизоляция стен, применение парозащиты и расчет влагоаккумуляции, который необходимо вести параллельно с прогнозированием теплопотерь.

Дифференцированные схемы расчетов

Простейшим методом установления величины теплопотерь в здании будет полное суммирование значений тепловых потоков через конструкции, которыми будет оборудовано здание. Этот метод полностью учитывает различие в строении различных материалов, а также специфику теплового потока через них, а также в узлах примыкания одной плоскости к другой. Такой подход к расчету тепловых потерь дома значительно упростит задачу, ведь разные конструкции ограждающего типа могут существенно отличаться по конструкции систем теплозащиты. получается, что при отдельном исследовании будет проще определить величину тепловых потерь,

потому что для этого есть разные методики расчета:

  1. Для стен величина утечки тепла будет равна общей площади, которая умножается на отношение разности температур к сопротивлению. При этом следует учитывать ориентацию стен по сторонам света для учета прогрева в дневное время, а также продувки конструкций строительного типа.
  2. Для перекрытия метод тот же, но будет учитываться наличие чердачного помещения и режим использования. Даже для комнатной температуры можно применить значение на 4 градуса выше, и расчетная влажность тоже будет выше на 5-10%.
  3. Потери тепла через перекрытие считаются зональными и описывающими пояса по всему периметру сооружения. Это связано с тем, что температура грунта под полом намного выше вблизи центра здания по сравнению с той частью, где стоит фундамент.
  4. Тепловой поток через остекление определяется по паспортным данным оконных рам, также следует учитывать тип примыкания окон к стене, а также глубину откосов.

Далее давайте перейдем к примеру расчета.

Пример расчета тепловых потерь

Перед демонстрацией примера расчета следует ответить еще на один вопрос — как правильно рассчитать интегральное сопротивление теплового типа сложных конструкций с большим количеством слоев? Сделать это можно вручную, благо в современном строительстве используется не так много видов несущих оснований и систем утепления. Но учесть наличие декоративной отделки, фасадной и внутренней штукатурки, а также влияние всех переходных процессов и других факторов очень сложно, и лучше использовать автоматизированные расчеты. Одним из лучших ресурсов сетевого типа для таких задач будет smartsalс.ru, который дополнительно составит график сдвига точки росы в зависимости от климатических условий.

Например, возьмем произвольную структуру. Это будет одноэтажный дом правильной прямоугольной формы размером 8*10 метров и высотой потолков 3 метра. В доме неутепленный пол на грунтовке с досками на лагах с воздушными зазорами, высота пола на 0,15 метра выше межевой планировочной отметки на участке. Материалы стен будут представлять собой шлаковый монолит толщиной 0,42 метра с внутренней известково-цементной штукатуркой толщиной до 3 см и наружной шлакоцементной штукатурной смесью «шуба» толщиной до 5 см. Общая площадь остекления 9.5 кв.м, и двухкамерный стеклопакет в теплосберегающем профиле со средним теплосопротивлением 0,32 м2*С/Вт. Перекрытие выполнено по деревянным балкам — снизу будет оштукатурено по дранке, заполнено шлаком и покрыта сверху глиняной стяжкой, над потолком холодный чердак. Задачей расчета теплопотерь будет формирование теплозащитной системы стеновых поверхностей.

Стены

Применяя данные о рельефе, а также о толщине и материалах слоев, которые использовались для стен, на указанном выше сервисе, необходимо заполнить соответствующие поля. По результатам расчета сопротивление теплопередаче получается 1,11 м2*С/Вт, а тепловой поток через стены 18 Вт на все квадратные метры. При общей площади стен (без остекления) 102 квадратных метра общие теплопотери через стены составляют 1,92 кВтч. В этом случае потери тепла через окна составят 1 кВт.

Крыша и перекрытие

Формулу расчета теплопотерь дома через мансардный этаж можно сделать в онлайн-калькуляторе, выбрав необходимый тип ограждающих конструкций. В результате перекрывающее сопротивление теплопередаче составляет 0,6 м2*С/Вт, а теплопотери составляют 31 Вт на квадратный метр, то есть 2,6 кВт со всей площади ограждающей конструкции. Результатом будут общие потери тепла, рассчитанные как 7 кВт*ч. При низком качестве конструкций строительного типа показатель явно намного меньше настоящего.

На самом деле расчет идеализирован, и в нем не учитываются специальные коэффициенты, например, коэффициент вентиляции, являющийся составляющей теплообмена конвекционного типа, а также потери через входные двери и вентиляцию. На самом деле из-за установки некачественных окон, отсутствия защиты в местах примыкания кровли к мауэрлату и ужасной гидроизоляции стен от фундамента реальные теплопотери могут быть в 2-3 раза выше расчетных те. И все же даже базовые теплотехнические исследования помогут определить, будут ли конструкции дома соответствовать санитарным нормам.

Потери тепла через канализацию

В отопительный сезон вода, поступающая в дом, довольно холодная, например, имеет среднюю температуру +7°С. Нагрев воды требуется, когда жители моют посуду и принимают ванну. Также вода частично нагревается от окружающего воздуха в бачке унитаза. Все тепло, полученное водой, смывается в канализацию.

Предположим, что семья в доме потребляет 15 м3 воды в месяц. Удельная теплоемкость воды 4,183 кДж/(кг×°С). Плотность воды 1000 кг/м3. Допустим, что в среднем вода, поступающая в дом, нагревается до +30°С, т.е. разница температур 23°С.

Соответственно, за месяц теплопотери через канализацию составят:

1000 кг/м3 × 15 м3 × 23 °С × 4,183 кДж/(кг × °С) = 1443135 кДж

1443135 кДж = 400,87 кВтч

За 7 месяцев отопительного периода жители сливают в канализацию:

7×400,87 кВтч = 2806,09 кВтч

как выбрать, рассчитать, особенности

27 января. Полезный совет Просмотров 145. 1 комментарий Написать как сделать отопление частного дома своими руками. Разновидности вариантов обогрева. Советы и рекомендации по изготовлению отопления частного дома своими руками

Устройство системы отопления частного дома является одним из основных этапов строительства или ремонта в частном доме. Эффективное отопление создаст не только комфортные условия для проживания, но и позволит значительно сэкономить энергоресурсы, что очень важно при постоянно растущей цене на топливо. Для создания системы отопления можно пригласить мастеров, однако такие услуги обойдутся довольно дорого. При наличии определенных знаний, навыков и инструментов эту работу можно выполнить самостоятельно. О том, как сделать систему отопления своими руками, расскажем далее.

Как выбрать систему отопления для частного дома. Разновидности систем отопления

  

Если раньше отопление дома сводилось к установке дровяной печи, то в наше время можно выбрать один из множества видов отопительных систем. Все они различаются как по типу генерации, так и по количеству компонентов. По виду выработки тепла отопление может быть:

  • Газ. В качестве учета тепла в системах газового отопления используются газовые котлы или газовые конвекторы.
  • Электрический. Для выработки тепла в электрических системах применяют электрические котлы, тепловентиляторы, инфракрасные излучатели, конвекторы.
  • Твердое топливо. Такие системы в качестве топлива используют уголь, дрова, торф, пеллеты. В качестве теплоносителя используются твердотопливные котлы, камины, печи.

По своему функционалу отопительные приборы бывают:

  • Одинарный. Такие устройства работают только на обеспечение тепла помещений. Преимуществом этих котлов является простая конструкция и относительно невысокая цена.
  • Двухконтурный. Такие газовые котлы могут помимо отопления обеспечивать жильцов горячей водой. Эти устройства сложнее и дороже, однако выигрывают за счет своей компактности. В основном выпускаются двухконтурные котлы, работающие на газе и электричестве.

Выбор типа системы отопления, в первую очередь, зависит от наличия ресурсов, расположенных в вашем регионе.

Для установки отопления на природном газе к дому должен быть подведен водопровод достаточного диаметра, чтобы обеспечить котел или конвектор нужным количеством газа с определенным напором. Использовать природный газ для отопления нужно очень осторожно, иначе это может обернуться трагедией. Газовые устройства, в отличие от твердотопливных, отличаются высокой степенью автоматизации. Современные котлы могут регулировать интенсивность горения топлива в зависимости от температуры в доме.

Для монтажа электроустановки необходим силовой кабель к дому, который обеспечивал бы достаточный ток для работы системы.

В регионах, где достаточно леса, целесообразно устанавливать твердотопливные котлы, работающие на дровах.

Особенности парового отопления частного дома

В паровом отоплении в качестве теплоносителя используется вода, обладающая очень хорошей теплоемкостью. Нагревается в котле, с помощью насоса циркулирует по системе и отдает тепло воздуху через радиаторы. Эта система состоит из следующих элементов:

  • Котел (газовый, электрический, твердотопливный, жидкостный, комбинированный).
  • Насос (может быть встроен в котел или установлен отдельно).
  • Расширитель бака. При кипячении воды и образовании пара ее объем увеличивается, а бак служит для сброса излишков.
  • Радиаторы. Нам нужно передать тепло от теплоносителя.

Недостатком данной системы является невозможность установки в непостоянно отапливаемых помещениях. При сильном морозе воду из трубопровода нужно будет сливать. В противном случае расширяющаяся при замерзании вода может разорвать трубы и радиаторы.

Различают несколько типов систем:

  • Однотрубный (последовательный). К особенностям однотрубной системы отопления относится наличие только одного контура теплоснабжения, в котором радиаторы устанавливаются последовательно (выход одного радиатора подключается к входу другого). Этот вид парового отопления отличается простотой и дешевизной. Недостатком является невозможность регулировки подачи тепла в отдельном помещении, а последний радиатор в цепочке не даст нормального количества тепла. Поэтому такие системы крайне редки.
  • Чем характеризуется двухтрубная система отопления? В нем предусмотрены 2 контура — подача и обратка. Каждый излучатель в системе подключается к контуру питания и контуру контура. В этом случае тепло отдается им более равномерно. При необходимости одну из комнат в доме можно отключить от подачи тепла или ограничить его. В случае ремонта одного из радиаторов не нужно будет отключать всю систему, что облегчает процесс обслуживания. Этот вариант наиболее оптимален для установки в одноэтажном доме.
  • Многоместная система. Устанавливаются в больших многоуровневых домах. Для его монтажа используется тепловой коллектор. Это устройство регулирует подачу тепла по нескольким контурам, которые можно разводить по всему дому. Используя коллекторы, к одному контуру можно установить радиаторы, а к другому – теплый пол. Эти системы очень удобны с точки зрения управления теплоснабжением, однако стоят очень дорого.

Преимущества электрического отопления дома

Электрическое отопление частного дома не так популярно, как использование газа, но в последнее время количество домов с таким типом систем отопления неуклонно растет. За последние несколько лет электрические котлы и конвекторы сделали большой шаг вперед. Они стали намного экономичнее, не сжигают кислород, не требуют больших токов при работе.

При использовании конвекторов монтаж системы отопления существенно упрощается. Конвектор просто прикрепите к стене и подключите к розетке. Современные модели могут даже программироваться на определенные условия. Такой прибор может самостоятельно включаться в определенное время, что позволит сэкономить средства за счет ночного тарифа, а также регулировать мощность в зависимости от заданной температуры в помещении. Кроме того, конвекторы можно устанавливать в тех домах, где проживание людей непостоянно. Не нужно бояться, что система может узнать во время зимнего простоя.

Недавно на рынке появились электрические керамические обогреватели. Отличаются умеренным потреблением электроэнергии, более плавным обогревом помещения. Также эти модели не перегружены воздухом, что очень важно при их использовании в жилых помещениях.

Особенности воздушного отопления частного дома

Теплоносителем в системе отопления может быть не только вода, но и воздух. В таком отоплении в качестве теплогенератора выступает котел, дровяная печь или электронагреватель. Нагретый воздух поступает в помещение по системе воздуховодов либо принудительно с помощью нагнетателя, либо естественным путем за счет конвекции. В теплых широтах, где зимние температуры не опускаются ниже +5⁰С, для обогрева воздуха целесообразно использовать кондиционеры. Они намного эффективнее, так как на 1 Гкал тепла расходуется почти в два раза больше электроэнергии на курение, чем на обычные тепловентиляторы.

Преимущества воздушного отопления:

  • Довольно высокая эффективность.
  • Возможность параллельного нагрева воздуха для его очистки и удаления неприятных запахов.
  • Возможность регулировки влажности воздуха при использовании специальных увлажнителей.
  • Простая установка воздушного отопления, благодаря чему оно значительно дешевле водяного или парового.
  • Возможность отключения зимой при длительном отсутствии хозяев в доме, не опасаясь того, что система замерзнет.
  • Возможность подключения кондиционера для охлаждения воздуха летом.

Недостатками системы воздушного охлаждения являются:

  • Повышенный уровень шума из-за неправильного нагнетателя воздуха.
  • Возможность монтажа только на этапе строительства или капитального ремонта.
  • Опасность возгорания. В случае возникновения пожара по системе воздуховодов может быстро распространиться пламя или рвануть газ.
  • Необходимость правильного размещения вентиляционных решеток. Их не должно быть в местах, куда давно прибыли люди.

Как рассчитать систему отопления частного дома

При расчете системы отопления основным параметром является площадь помещений, которые будут отапливаться. На практике в частном доме должны отапливаться все помещения, хотя бы одна стена которого выходит наружу.

Мощность котла рассчитывается по формуле:

  • Вт = с*к/10*1,15, где:
  • Вт — мощность котла.
  • S — площадь отапливаемых помещений.
  • К — коэффициент климатических условий. Этот показатель рассчитывается для каждого региона и является постоянной величиной. Например, для южных регионов коэффициент составляет 0,7-0,95, а для северных — 1,6-2.
  • 1.15 — Рекомендуемый резерв мощности котла.

Таким образом, для дома, расположенного в северной широте, с площадью отапливаемых помещений 100 м 2 Рекомендуемая мощность котла должна быть:

  • 100*1,6*1,15/10 = 18,5 кВт.

Теперь для каждой комнаты рассчитывается мощность радиатора (количество секций). Для этого нужно знать площадь отапливаемого помещения и тепловую мощность каждой секции радиатора.

Количество секций рассчитывается по формуле:

  • К = S*100/Вт, где:
  • S — площадь отапливаемых помещений.
  • Вт — мощность одной секции. Для каждого типа радиатора она разная и зависит от площади поверхности секции, а также материала, из которого изготовлен радиатор. Средняя мощность стандартного стального радиатора составляет 200 Вт на секцию. Тогда для комнаты 20 м 2 Количество стальных секций должно быть — 20*100/200=10 секций.

Процедура установки системы отопления: Инструкция


Рассмотрим порядок монтажа системы отопления. ТаК, первым делом нужно установить котел. Требования к установке котлов описаны в инструкции производителя. Но есть общие правила:

  • Для теплогенераторов мощностью до 60 кВт возможна установка на кухне. Для более мощных моделей требуется отдельная котельная.
  • Напольный котел должен иметь свободное пространство перед передней частью не менее 1 метра. Если обслуживание с боковых частей не предусмотрено, расстояние от стенок котла до стен должно быть не менее 0,7 м, при необходимости обслуживания — 1,5 м.
  • При установке нескольких котлов расстояние между ними должно быть не менее 1 метра. Между фасадными частями – не менее 2 метров.
  • Настенные котлы висят на минимальном расстоянии от дымохода. Идеальный вариант, когда патрубок котла совпадает с осью дымохода.
  • Многие современные настенные котлы оснащены циркуляционным насосом и расширительным баком, поэтому устанавливать их отдельно не нужно.

Заказ работ:

  • Первым делом котел подключается к водопроводу. Подпрыгивающий кран устанавливается перед соединением трубопровода и котла.
  • Контур подачи подключен. После котла монтируется группа охраны. На выходе контура из котла также установлен запорный кран.
  • Подача охлаждающей жидкости подключается верхними отверстиями радиатора. На радиаторах монтируются регулировочные вентили.
  • Нижнее противоположное отверстие радиатора соединяется с противоположным контуром. На обратке на обратке в котел устанавливается фильтр и запорный кран.
  • При отсутствии в котле мембранного расширительного бака он устанавливается на обратном контуре.
  • Следующий шаг к котлу подключается по контуру горячего водоснабжения.
  • Далее система заполняется водой и загоняется на обнаружение утечек. Если протечек не обнаружено, газовый шланг подсоединяется к котлу.
  • На последнем этапе котел подключается к электросети и проверяется его работоспособность под нагрузкой.

Особенности монтажа отопления частного дома своими руками

При монтаже системы отопления частного дома необходимо соблюдать определенные правила, которые помогут сделать ее более эффективной:

  • Радиаторы отопления необходимо размещать только под окнами. В этом случае будет обеспечена эффективная конвекция.
  • Водяная система должна иметь слив в самой нижней точке, желательно рядом с канализацией, чтобы охлаждающую жидкость можно было удалить для ремонта.
  • Ребра батареи должны располагаться строго вертикально.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*