Фотогалерея

Одна из основных систем жизнеобеспечения частного дома является отопление.

За последнее время система отопления сильно изменилась:

- вместо железных труб появились пластиковые и металлопластиковые;

- вместо массивных чугунных радиаторов появились облегченные алюминиевые или биметаллические (алюминий и сталь);

- с использованием современных котлов с принудительной циркуляцией теплоносителя отпала необходимость в двухконтурной подводке к каждому обогревателю (батарее), достаточно одной линии последовательного подключения.

Для нагревания помещений стали широко использоваться источники тепла отличные от традиционных, чугунных радиаторов, и среди них особое место занимают теплые водяные полы.

При расчете системы отопления обычно предполагают, что для обогрева помещений со стандартной высотой потолков максимальная мощность должна составлять не менее 100Вт/кв.м.

Зная общую отапливаемую площадь дома можно рассчитать мощность отопительного котла, учитывая что его максимальная мощность должна быть больше рассчитанной на 20-30%, а учитывая что обычно в периоды морозов давление газа падает, мощность котла желательно брать еще больше.


Затем необходимо определить помещения, где будут теплые водяные полы. Учитывая, что при расчетах обычно считают максимальную отдачу теплого пола 50Вт/кв.м. можно рассчитать потребность в радиаторах.

Примечание. По своему опыту могу заметить, что для Краснодара вполне хватает обогрева в помещении от теплого водяного пола.

Исходя из оставшейся мощности и предполагаемой длины трубы отопления рассчитывается ее диаметр и мощность циркуляционного насоса, считая что разность температур на входе и выходе котла должна составлять не более 20*С.

Выбор типа системы водяного отопления.

Системы водяного отопления, как с естественной, так и с искусственной циркуляцией воды делятся на несколько типов по своей конструкции:

- с верхней и нижней разводкой ( по месту прокладки подающей магистрали);

- на однотрубные и двухтрубные ( по способу присоединения нагревательных приборов к подающим стоякам);

- с вертикальными и горизонтальными стояками ( по расположению стояков);

- с тупиковой схемой и с попутным движением воды в магистралях ( по схеме прокладки магистрали).

Однотрубные системы водяного отопления отличаются от двухтрубных тем, что не имеют обратных стояков. Поэтому вода, охлажденная в нагревательных приборах, возвращается в подающие стояки, из-за этого нагревательные приборы, подключенные дальше по ходу течения жидкости от котла, нагреваются меньше.

Можно устраивать однотрубные системы водяного отопления по двум схемам:

- с замыкающими участками системы. Только часть воды поступает в радиатор, другая часть воды в обход подается к следующему радиатору;

- при проточной системе вся вода проходит через нагревательные приборы последовательно.

По сравнению с двухтрубными системами отопления однотрубные более эстетичны, значительно экономичнее и проще в монтаже. Поэтому настоятельно рекомендую однотрубную систему отопления.

Выбор способа подключения радиатора.

Есть несколько способов подключения радиаторов отопления:

- диагональный, когда подключается один из верхних входов радиатора и по диагонали нижний выход;

- горизонтальный, когда радиатор подключается к системе нижними входами;

- традиционный вертикальный, когда радиатор подключается с одного бока и вход верх, а выход низ. Последний способ лучше предыдущих тем, что в дальнейшем легко произвести наращивание секций батареи, а также, по заверением производителей, при таком способе максимальная отдача тепла.

Какую выбрать трубу.

В основном, используются три вида пластиковых труб:

- полипропиленовые трубы они рассчитаны только на 6-10 атмосфер и имеют большой коэффициент линейного расширения. Поэтому при монтаже необходимо предусматривать компенсационные элементы;

- армированные пластиковые трубы рассчитаны на давление в 25 атмосфер;

- металлопластиковые трубы на сегодняшний момент наиболее широко используются при монтаже систем отопления. Они прочны и устойчивы к коррозии.

Металлопластиковые трубы – универсальное решение.

Это эффективное сочетание свойств пластиковых и металлических труб. Такая великолепная гармония возможна благодаря специфической конструкции: труба состоит из основы из алюминиевого сплава, которая покрыта полиэтиленом высокой плотности. При этом наружный слой характеризуется повышенной стойкостью к агрессивной среде.

Обычно металлопластиковые трубы широко используются в качестве водоснабжения горячей водой, а также в напольных и радиаторных системах. Главная их отличительная черта – небольшой коэффициент теплового расширения, этот показатель позволяет при монтаже существенно увеличивать расстояние между опорами и в случае их применения можно обойтись без компенсаторов.

Конструкция металлопластиковой трубы имеет ряд плюсов:

- 100-процентная непроницаемость газов;

- высокая пропускная способность;

- отличная стойкость к разрыву;

- эстетичный вид, легко вписывающийся в интерьер помещения;

- долгий срок службы;

- низкая стоимость монтажных работ;

- возможность безсварочного соединения;

- прекрасная гибкость;

- не подвергаются коррозии.

Но есть и некоторые минусы:

- под воздействием ультрафиолетового излучения металлопластиковые трубы разрушаются.

Расчет диаметра трубы.

Основные требования при расчете диаметра подводящих труб это необходимый объем теплоносителя, который будет перекачиваться с преодолением гидравлического сопротивления системы. Расход теплоносителя в системе подсчитывают, исходя из необходимого количества тепла отдаваемого системой на нагрев помещений и разницы температур между прямой и обратной линией отопления. Зная теплоотдачу, вычисляют необходимый расход теплоносителя по формуле:

V = 0,86*Pn/(Тпр.т – Тобр.т)

Где: V- расход теплоносителя, куб.м/ч; Pn – необходимая мощность отопительного контура, кВТ; Тпр.т – температура подающего трубопровода; Тобр.т – температура обратного трубопровода. Для систем отопления разница температур обычно составляет 15-20*С, для системы теплого пола 8-10*С.

Чем больше диаметр трубы, тем большее количество теплоносителя в ед. времени можно перекачать без особых усилий. Из этого следует, что чем диаметр трубы больше, тем лучше. Однако чем больше диаметр трубы тем больше ее стоимость и кроме того минимальная скорость движения жидкости при этом 0,25м/с, необходимая для удаления пузырьков воздуха из жидкости. Однако при скорости движения жидкости более 06-1.5 м/с, в зависимости от величины коэффициента сопротивления теплопровода, появляются шумы в системе отопления. Оптимальное значение скорости движения теплоносителя выбирается от 0.3 до 0.7м/с. Из-за низкого трения в пластиковых трубах скорость жидкости можно выбирать близкой к верхнему пределу.

Исходя из этого, диаметр пластиковой трубы рассчитывается по формуле:

D = 2*(V/0,6*3,14)^1/2 где: V- расход теплоносителя, куб.м/с; D – диаметр в м.

Для определения внутреннего диаметра трубопровода при известном транспортируемом тепловом потоке и разности температур на входе и выходе, обычно 90*С-70*С=20*С, предлагается ниже таблица.

Более подробно на сайте: http://www.truba.ua/artic/ru_774

Отапливаемая площадь 100кв.м. из расчета требуемой мощности на обогрев 100Вт/кв.м, получается расход тепла на обогрев 10кВт. Откуда получается расход теплоносителя:

V = 0,86*10/20 =0,43куб.м/ч

Исходя из этого наименьший внутренний диаметр трубы:

D = 2*(0,43/(3600*0,6*3,14))^1/2 = 0,016м=16мм

Примечание. Обычно при общей длине трубы менее 50м диаметр ее достаточно выбрать равным 25мм.Если же длина трубы больше, необходимо просто заложить несколько контуров отопления.

После выбора диаметра трубы нужно рассчитать параметры циркуляционного насоса в контуре.

Основными параметрами циркуляционного насоса являются напор (Н), измеряющийся в метрах водяного столба, и подача ( V ), или производительность, измеряемая в куб.м/час. Максимальный напор – это наибольшее гидравлическое сопротивление системы, которое способен преодолеть насос. При этом его подача равняется нулю. Максимальной подачей называется наибольшее количество теплоносителя, которое может за 1 час перекачать насос при гидравлическом сопротивлении системы, стремящемся к нулю. Зависимость напора от производительности системы именуют характеристикой насоса.

Подбор насоса осуществляют, учитывая прежде всего необходимый объем теплоносителя, который будет перекачиваться с преодолением гидравлического сопротивления системы. Объем теплоносителя был определен при выборе диаметра трубы системы, остается определить гидравлическое сопротивление, рассчитываемое по формуле:

Где: H – напор насоса в м.; R – сопротивление трения трубы в Па/м; L – общая длина трубы; Z – суммарный коэффициент сопротивления фитинга, арматуры и т.п. в Па; р – плотность перекачиваемой среды в кг/куб.дм.; g – ускорение свободного падения в м/с^2

Гидравлические потери напора в пластиковой трубе R определяются из таблиц или предложенной монограммы:

Суммарный коэффициент сопротивления фитинга и арматуры можно посчитать исходя из предлагаемой таблицы:

После расчета требуемого напора можно выбрать насос из прилагаемых к каждому насосу рабочих диаграмм, исходя из положения, что рабочая точка насоса должна находиться в средней трети диаграммы рабочих линий насоса.

В предыдущем примере был произведен расчет диаметра труды и расход теплоносителя при обогреве помещений в 100кв.м. Расход составил: V= 0,43куб.м/ч.

Пусть общая длина труб составила 50м, при этом определенное из монограммы значение падения напора на метр трубы составляет 0,033Па/м.

Учитывая, что при подключении одной точки отопления происходит два поворота потока и уменьшение размера в 2 раза, из предложенной таблицы получаем потери давления на точке около 4Па. Суммарные потери на 12 точках составят 48Па.

Итого общие потери давления составляют 50м*0,033 + 48Па = 50Па.

Откуда получаем напор насоса согласно приведенной выше формуле: H= 50/10 =5м.

Из рабочих диаграмм на насос определяем. что этим величинам соответствует насос типа Grundfos UPS 25-60.

При разводке системы отопления необходимо учитывать, что теплоноситель должен поступать вверх радиатора, а вытекать из его нижней части.

Кроме того необходимо учитывать реальную отдачу секций радиаторов, так как производители указывают максимальную.

Расчет реальной мощности отдаваемой радиатором.

В паспорте радиатора рядом с мощностью, например, 190 Вт, указываются цифры расчетного перепада температуры, например, 90/70. Это означает, что при охлаждении с 90 до 70 градусов радиатор со своей поверхности отдает 190 Вт тепловой мощности. При использовании таких радиаторов для среднетемпературных систем отопления с перепадом 70/55 мощность теплоотдачи такого радиатора будет меньше заявленного в паспорте. Мощность отопительного прибора определяется по формуле:

Q = k?A??T. где

k — коэффициент теплопередачи отопительного прибора, Вт/м? °С;

А — площадь теплопередающей поверхности отопительного прибора, м?;

?T — температурный перепад, °С

?Т определяется через температуру подачи Тп (на входе в прибор), температуру обратки То (на выходе из прибора) и температуру воздуха в помещении Тв. В характеристиках отопительных приборов обычно указывают все три числа, например: 90/70/20. То есть в прибор заходит вода при температуре 90 градусов, уходит при температуре 70 градусов, а температура воздуха в помещении 20 градусов. Таким образом, для данного примера ?Т (Дельта Тэ) = (90 + 70) / 2 – 20 = 60 градусов.

Из паспортных данных на радиатор нам известна мощность радиатора (Q) и температурный напор (?T), соответствующий данной мощности. Подставляя эти значения в формулу, определяем произведение k?A. Теперь известны все составляющие формулы и можно произвести перерасчет реально отдаваемой мощности радиатором при ?Т=(70+65)/2-20=50.

Она будет Qr = k?A??Tr= Q* ?Tr/ ?T= 190*50/60=160Вт, то есть на 20% меньше заявленной.

Расчет объема расширительного бака.

Полезный объем расширительного бака должен соответствовать увеличению объема воды, заполняющей систему отопления при ее нагревании до максимальной температуры. Для расчета увеличения объема воды применяется следующая формула:

dV = b * dT * V где: b – среднее значение коэффициента объемного расширения воды (0,0006); dT – изменение температуры от начальной до максимальной; V – внутренний объем труб и радиаторов.

Рассчитаем объем расширительного бачка для системы отопления состоящей из труб внутренним диаметром 20мм длиной 50м и радиаторов 60 секций объемом 0.4л. Подставляя значения в выше приведенную формулу получаем:

Объем расширительного бачка должен быть больше dV = 0.0006*(90* C -20* C )*(3,14*(0,01)^2*50 + 0,0004*60) = 2л.

По материалам сайта: http://domdizayn.narod.ru