Расчет батарей для отопления частного дома
Система отопления в частном доме должна обеспечивать комфортный микроклимат и отсутствие необходимости использования дополнительных источников отопления. Срок службы трубопроводов и радиаторов может достигать 20-25 лет. Поэтому не стоит экономить на материалах и качестве монтажа.
Основной задачей при выборе отопительных приборов является расчет тепловой мощности батарей отопления, т.е. какое количество тепла должен выделять радиатор в конкретном доме в определенном городе, чтобы температура в комнате зимой была оптимальной.
Тепловой баланс дома.
На нагрев воздуха в помещении требуется ровно столько тепла, сколько теряется. Поддержание теплового баланса обеспечивается по формуле:
Qок+Qn+Qот+Qинс+Qбыт= 0
Qок – потери тепла конструкции, контактирующие с холодным воздухом;
Qn – утечка тепла из-за инфильтрации, которая происходит путем попадания через ограждающие элементы дома внутрь комнаты холода снаружи в результате перепада давления воздуха внутри дома и снаружи.
Qот – тепло, вырабатываемое отопительной системой;
Qинс– нагрев помещения солнечной энергией;
Qбыт – выделение тепла бытовыми приборами.
Расчет теплового баланса – сложная процедура, требующая учета многих факторов. Для рядового человека оценить потери тепла можно укрупнено, опустив значения, не влияющие кардинально на итог.
Теплом от электроприборов можно пренебречь. Отопление функционировать будет много лет, за это время бытовая техника поменяется. Солнечное тепло также значительно не влияет на расчет.
Исключение этих значений выделения тепла компенсируется неучтенными показателями его утечки.
В итоге основные потери тепла составляют:
- утечка через конструкции, контактирующие с окружающей средой;
- потери тепла из-за перепада давления;
- уменьшение температуры воздуха в помещении вследствие вентиляции дома.
Определение мощности отопительной системы. Определение по расчету.
Порядок определения необходимой теплоотдачи радиаторов отопления (Qот) установлен в своде правил по тепловой защите от 2012 года. Эта величина равна количеству тепла, которое нужно, чтобы нагреть 1 м3 помещения на один градус.
Qот, Вт/(м3•°С) =(Qоб+Qвент)∙коэф1∙коэф2∙коэф3∙0,9
коэф 1 = 0,7+0,000025 +(ГОСП-1000), где ГОСП, °С•сут/год –градусо-сутки отопительного сезона.
ГОСП=(tвн-tо)∙wот
tвн – температура в комнате. Можно задать любой показатель, но для здоровья людей приемлемая величина 20°С- 22°С.
tо, °С – средний показатель для наружного воздуха, принимаемый за количество дней сезона отопления (свод правил по строительной климатологии);
wот, сут/год - количество дней отопительного сезона (свод правил по строительной климатологии);
коэф2 – учитывает тип отопительной системы;
коэф3=1,05 для частных домов. Учитывает дискретность мощности модельного ряда отопительных приборов, утечку тепла через зарадиаторные площади элементов ограждения.
Qоб(Вт/(м3•°С)=1/V((A/R)1+(A/R)2+(A/R)3+…) – утечка тепла через конструкции, контактирующие с окружающей средой;
V, м3 – расчетный объем здания/комнаты.
А, м2 – площадь конструкций ограждения, через которую происходят потери тепла (наружные стены, окна, двери, полы с холодным техподпольем или подвалом, потолки с неотапливаемым чердаком). Площадь стен считается по внешнему периметру дома. К этому значению прибавляются площади откосов. Для дверей и окон Qоб считается отдельно, поэтому их площадь необходимо вычесть из площади стен.
Параметр (A/R) считается для каждого вида конструкции отдельно.
R((м2•°С)/Вт)=1/αв+Rs+1/αн - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции.
Rs=S/ ʎ
S – толщина ограждающей оболочки, м.
ʎ(Вт/(м•°С)) - теплопроводность материала. Справочная величина, указанная в таблице СП50.13330.2012. Если конструкция состоит из разных материалов (например, стена из газосиликата и облицовочных панелей), то Rs рассчитывается для каждого материала и суммируется.
αв, αн – коэффициенты теплоотдачи, указанные в таблице СП50.13330.2012.
Qвент=0,28∙nв∙0,85∙pвент – теплопотери через инфильтрацию и вентиляцию.
nв, 1/ч - средняя кратность воздухообмена, т.е. сколько раз за один час полностью сменится воздух в комнате.
Кратность воздухообмена можно посчитать более детально, учитывая воздухопроницаемость материалов конструкций, ориентацию помещения по отношению к сторонам света, а можно воспользоваться нормативными данными.
Нормативные значения кратности воздухообмена.
| Тип комнаты | Кратность воздухообмена в час,1/час |
| Жилая | 0,35 но не менее 30 м3 на человека |
| Кухня | 60 м3/час при электрической и 90 м3/час при газовой плите |
| Ванная комната | 120 м3/час |
Нормы м3/час следует отнести к общему объему комнаты, чтобы получить кратность.
Pвент=353/(273+wот),
Pвент, кг/м3 – средняя плотность приточного воздуха.
После расчета Qот полученное значение следует умножить на объем дома и на разницу температур внутри и снаружи (самой холодной пятидневки, принимаемой по своду правил по строительной климатологии). Итоговая величина и является общей потерей тепла.
Определение мощности радиатора по нормативным данным.
Расчет секций батарей отопления по площади помещения можно принять руководствуясь таблицей из свода правил по тепловой защите, где приведена нормативная мощность отопления на обогрев 1 м3 на 1°С в единицу времени для частного дома в зависимости от его площади.
| Площадь здания, м2 | С числом этажей | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 50 | 0,579 | - | - | - |
| 100 | 0,517 | 0,558 | - | - |
| 150 | 0,455 | 0,496 | 0,538 | - |
| 250 | 0,414 | 0,434 | 0,455 | 0,476 |
| 400 | 0,372 | 0,372 | 0,393 | 0,414 |
| 600 | 0,359 | 0,359 | 0,359 | 0,372 |
| 1000 и более | 0,336 | 0,336 | 0,336 | 0,336 |
Но это очень приблизительный показатель, не учитывающий индивидуальных особенностей дома. Его применение возможно только для новых домов из современных материалов с утеплением наружных конструкций. Превышение расхода тепла, указанного в таблице, допускается на 15%. Промежуточные значения принимать по линейной интерполяции.
Для домов разного года постройки в СП 124.13330.2012 «Тепловые сети» приведена максимальная нагрузка на систему отопления Вт/м2, исходя из площади комнаты и температуры снаружи.
Максимальная нагрузка на тепловые сети, Вт/м2, для частного дома с количеством этажей 1-3
|
Температура воздуха снаружи для проектирования отопления |
||||||||||
| -5 | -10 | -15 | -20 | -25 | -30 | -35 | -40 | -45 | -50 | -55 |
|
Для домов, построенных после 2000 года |
||||||||||
| 76 | 76 | 77 | 81 | 85 | 90 | 96 | 102 | 105 | 107 | 109 |
|
Для домов, построенных после 2010 года |
||||||||||
| 65 | 66 | 67 | 70 | 73 | 78 | 83 | 87 | 91 | 93 | 94 |
|
Для домов, построенных после 2015 года |
||||||||||
| 60 | 61 | 62 | 64 | 67 | 72 | 77 | 81 | 84 | 85 | 86 |
После определения количества требуемого тепла по расчету, либо укрупнено по нормативным данным, можно приступить к выбору радиатора.
Количество секций радиатора=(Общие теплопотери)/(Количество выделяемого тепла одной секцией радиатора) Например, расчет чугунных батарей на квадратный метр помещения по табл.3 при комнате размером 4мх5м будет выглядеть так:
Площадь комнаты 4х5=20м2. Допустим, что температура самой холодной пятидневки в среднем -20°С. Дом построен в 2015 году. Максимальная теплоотдача отопления должна быть 64Вт/м2х20м2=1280Вт. Выбираем батарею из чугуна STI Нова 500, с мощностью 1 секции 150Вт.
Число секций=1280Вт/150Вт=8,53, округляем до 9. Если расчет тепловой мощности производится на дом, то количество секций распределяется по комнатам пропорционально площади помещений.
Подбор и расположение радиатора
Отопительные приборы эффективнее всего располагать под окном. Они должны быть легко доступны для очистки, ремонта, регулировки. Причем нормативами установлена минимальная длина радиатора вне зависимости от расчета. Она равна половине длине оконного проема.
Типы радиаторов:
При выборе радиатора необходимо следует обращать внимание на мощность прибора и при какой температуре теплоносителя эта мощность достигается. Биметаллические радиаторы, благодаря стальному коллектору и особой конструкции, способны выпускать до 185Вт мощности одной секцией (Royal Thermo PianoForte 500/Bianco Traffico, Италия) при температуре теплоносителя всего 70°С, что сэкономит деньги на отопление. К тому же эти модели выдерживают большое давление, способны работать в центральных системах отопления и прослужат очень долго.
Преимуществом этих радиаторов является широкий модельный ряд по внешнему виду, есть приборы черного цвета.
Самым распространенным вариантом для частных домов являются алюминиевые радиаторы. Они также имеют хорошую теплоотдачу, очень легкие и стойкие к коррозии. Например, радиатор алюминиевый Alecord премиум 500/80 имеет мощность одной секции 186 Вт, гарантию 15 лет. У алюминиевых радиаторов есть модели с межосевым расстоянием 200мм, если окна с низким подоконником не позволяют поставить стандартный по высоте радиатор (модель Oasis 200/100), при этом мощность одной секции 127Вт. К чугунным батареям «гармошка» МС-140 все чаще обращаются дизайнеры для создания особого стиля интерьера. Такие приборы проигрывают по мощности, 150Вт на секцию, но они самые долговечные (до 50лет!), выдерживают большое давление, подходят для любого теплоносителя, температура которого может достигать 130°С.
Для тех, кого не устраивает классический вид чугунной батареи есть модель STI Нова 500, которая имеет такой же вид, как и алюминиевый радиатор.
При выборе радиаторов отопления следует учитывать не только их мощность, но и материал трубопровода, модель отопительного котла, тип теплоносителя, рабочее давление в системе. При правильном учете всех факторов и соответствующих условий эксплуатации, в доме будет тепло и уютно не одно десятилетие.
