Расчет системы отопления частного дома (часть1)

При строительстве частного дома или загородного коттеджа в условиях континентального климата на всей территории России возникает очень важный и непростой вопрос обогрева жилья зимой. Важным он является, так как только система отопления способна обеспечить комфортное проживание в доме и поддерживать оптимальные параметры воздуха, а непростым, потому что любая инженерная система требует тщательного расчета и планирования на этапе подготовки к строительным работам.

Если для планирования стандартных систем отопления домов с небольшой площадью достаточно составления укрупненных расчетов и наброски принципиальных монтажных схем, то для домов большой площадью с бассейнами, саунами и прочими помещениями с различными температурными режимами требуется разрабатывать проектную документацию не только для систем отопления и котельной, но и на системы автоматизации, в том числе и для балансировки системы. Для использования в качестве источника тепла газовых котельных требуется разработать раздел «Газоснабжение» на основании, которого владельцы дома получат разрешение на подключение к центральным сетям газоснабжения.

Данный цикл статей ориентирован, прежде всего, на рядового владельца загородной недвижимости и позволит самостоятельно сориентироваться в количестве тепла, необходимого для обогрева дома, а также в спектре оборудования необходимого для устройства современной системы отопления.

Для доступности и простоты восприятия информации будем рассматривать возможные решения для небольшого дома каркасного типа из бруса с мансардным этажом и двускатной кровлей (без цокольного этажа) общей площадью 70 м.?

Назначение систем отопления

Главным назначением отопительных систем является компенсация всех потерь тепла в жилом доме или здании иного назначения, какими являются:

• Потери тепла через наружные ограждающие конструкции (стены, оконные и дверные проемы, крышу, перекрытия нижнего этажа и заглубленный цокольный этаж);
• Тепло, необходимое на нагрев воздуха, поступающего в отапливаемые помещения вследствие работы систем вытяжной вентиляции или прорывающегося через открытые двери, неплотности в оконных проемах или через наружные стены. Этот процесс носит название инфильтрации воздуха и зависит от качества строительных работ, материалов и наличия или отсутствия сбалансированной вентиляции.

Если в частном доме есть приточная вентиляция с функцией обогрева, то при расчете радиаторов отопления теплом на нагрев инфильтрационного воздуха можно пренебречь.

• Тепло, необходимое на нагрев вносимых предметов или материалов, а также транспортных средств (отношения к жилищному строительству практически не имеет, поэтому в расчетах учитывается редко).

Теплопотери дома зависят от наружной температуры, то есть региона строительства. Чем ниже и экстремальнее температуры зимой, тем больше тепла теряется через наружные конструкции и, следовательно, большее количество тепла требуется для обогрева 1м? площади.

При большой площади наружных конструкций и низких теплоизоляционных свойствах затраты тепловой энергии также растут. Как известно, большая составляющая всех теплопотерь происходит через оконное остекление, поэтому для регионов России с низкими температурами зимой габариты переплетов необходимо проектировать небольшими с возможностью установки под ними отопительных приборов.

Еще одной важной задачей современных систем отопления является как поддержание температуры воздуха в жилом здании на заданном уровне без перегрева помещений, так и температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха. Это позволяет снизить количество вырабатываемого тепла отопительными котлами, экономить топливо и энергоресурсы в целом. Функционально такие задачи выполняет система автоматизации отопительных сетей дома, которая является неотъемлемой частью современных систем отопления.

Последовательность расчета систем отопления

Этапность расчетов систем отопления и отопительного оборудования вне зависимости от обогреваемой площади и количества контуров является следующей:

1. Производится расчет строительных конструкций жилого дома с учетом их теплоизоляционных свойств для определения количества потерь тепла в зимний период.
2. Определяется объем инфильтрации воздуха и количество тепла необходимого для его нагрева по помещениям.
3. Результатом теплотехнического расчета является тепловой баланс дома или требуемая мощность системы отопления.
4. По итогам составления теплового баланса по каждому помещению выполняется подбор типоразмеров приборов отопления, определяется вид радиаторов приемлемый для данного случая. Затем должна быть произведена расстановка приборов в помещениях в зонах максимальных теплопотерь.
5. Согласно выбранной схеме системы отопления (гравитационная или насосная, однотрубная или двухтрубная, стояковая, лучевая или коллекторная) на строительные планы наносится разводка трубопроводов и определение мест расположения подключения к радиаторам.
6. В процессе гидравлического расчета определяются диаметры каждого участка системы отопления, расход теплоносителя и потеря давления по длине трубопроводов на трение.
7. По итогам гидравлического расчета производится подбор циркуляционных насосов.
8. В зависимости от принципиальной схемы системы отопления и основных технических данных системы и максимального рабочего давления происходит выбор объема расширительного бака, служащего для компенсации температурных расширений теплоносителя.
9. Выполняется подбор вида, количества и мощности котлов отопления, а также составляется принципиальная схема котельной с размещением основного оборудования и сопутствующих систем.