Централизованное теплоснабжение заметно повышает затраты на содержание жилья. Владельцы частных домов предпочитают автономный способ отопления. Самым подходящим вариантом для индивидуального строительства является монтаж отопления двухэтажного частного дома своими силами.
Расчет теплотехники системы отопления двухэтажного частного дома.
Теплотехнический расчет выявляет параметры работы отопительной системы: общее теплопотеря здания, мощность установки, число отопительных приборов и так далее.
Расчет мощности теплогенератора основывается на сумме тепловых потерь здания.
- площадь отапливаемых помещений;
- климатические условия местности;
- Наличие и текущее состояние теплоизоляции жилых помещений.
- Тип и размер внешних (опорных) стен, полов и перекрытий.
- Конструкции крыши и наличие подпольного уровня.
- Прочность и габариты окон и наружных дверей, включая балконные.
Компоненты систем отопления для частного дома.
Котел Отопление и горячее водоснабжение обеспечиваются системой с генератором тепла. Мощность его в среднем составляет 100 Вт на каждый метр. 2 Для расчета площади учитывается, что высота отапливаемого помещения не превышает трёх метров. В расчет включается запас в 20% от производительности котла на непредвиденные потери тепла. Для обеспечения горячего водоснабжения требуется увеличение резерва мощности на 50%.
Сводная таблица с типовыми теплотехническими расчётами мощности котла помогает сравнить ориентировочные итоги подбора с существующими моделями теплогенераторов.
Работа котлов возможна на дизельном топливе, коксе, угле, дровах, торфе, пеллетах, природном газе и электричестве. Тип используемого топлива определяется его наличием. Свыше семидесяти процентов потребителей применяют… газовые котлы. Электрический котел (конвектор) рассматривают как резервный или комбинированный вариант.
Изготавливаются генераторы тепловой энергии из чугуна или стали в напольном и настенном вариантах. Стационарные напольные котлы размещают в отдельной комнате, где устанавливают бойлер, расширительный бак, дымоход и систему принудительной вентиляции (согласно нормам и требованиям газовой службы).
Настенные газовые котлы не нуждаются в дымоходе и отдельном помещении. Кислород для сжигания газа подаётся по гибкой гофрированной трубе. Одноконтурный агрегат предназначен только для отопления. Схема отопления двухэтажного дома с двухконтурным котлом обеспечивает обогрев и горячее водоснабжение.
Котёл передает тепловую энергию в систему двумя способами: принудительным обменом теплоносителя и естественной циркуляцией (энергонезависимый способ отопления).
Модель котла с двумя контурами комплектуется встроенным насосом для циркуляции и закрытым расширительным баком.
Теплоносители системы отопления Для электрических котлов проточного типа подойдет вода, антифриз или теплоноситель на основе электролита.
Вода обладает высокой теплоемкостью и плотностью, однако требует поддержания стабильной температуры в помещении во время зимнего периода. Владельцы жилища с нечастой эксплуатацией выбирают антифриз в качестве теплоносителя.
Тип разводки отопления и вид теплоносителя определяют на стадии проектирования. Вязкость, коэффициент расширения и теплоёмкость антифриза замедляют теплообмен и снижают теплоотдачу радиаторов. Для теплоносителя «незамерзайки» необходимо увеличить мощность насосов и проходное сечение системы.
Важно! Использование этиленгликоля в антифризе сужает сферу его применения в котлах с двумя контурами нагрева. Некоторые добавки могут повредить детали из полипропилена, чугуна, цветных металлов и резины.
Обогревательный прибор Радиатор может быть изготовлен из стали, алюминия, комбинации этих материалов, чугуна или иметь анодированное покрытие. батареяИскусственный обогреватель передаёт тепло и создает комфортную атмосферу внутри помещения.
Теплоотдача и инерционность зависят от материала и размеров прибора. Количество секций батарей можно регулировать, изменяя длину их конструкции. Равномерный расчетный теплосъем обеспечивается воздухоотводчиком (краном Маевского) и вентилем-терморегулятором, установленным на входе теплоносителя в отопительный прибор. Запорный вентиль на отводящем патрубке необходим для обслуживания прибора во время эксплуатации.
Нормативная техническая документация указывает места установки отопительных приборов: по периметру обогреваемых помещений, под оконными проёмами, около входных дверей. Тепловая завесаУстановка у входной двери предотвратит попадание холодного воздуха с улицы в жилое помещение.
Способы соединения радиаторов Типы установки с трубами и трубопроводами: односторонний, диагональный и нижний монтаж.
Количество радиаторов (I) вычисляют по формуле:
I=S*k1*k2*k3*k4*100/P (шт), где
S — площадь помещения, (м2);
Мощность одной секции в паспорте выражается в ваттах (Вт).
k1 — повышающий коэффициент на стеклопакеты;
k2 — Коэффициент потерь уменьшения, зависящий от площади внешних стен.
k3 Коэффициент зависит от конструкции и теплоизоляции крыши (с чердачным пространством или без).
k4 — зависимый коэффициент от высоты потолка (k4 Чем выше межэтажное пространство (при h = 2,5 м), тем большую поправку получают.
Обратите внимание! В инструкции к изделию производитель указывает предполагаемые характеристики: объем внутренней полости и мощность радиатора. Потребление теплоносителя радиатором мощностью 7 кВт составляет 7 литров в минуту.
Трубопровод Системно обеспечивает подачу, распределение и возвращение теплоносителя в котел. Внутренняя шероховатость труб, изменение диаметров сечения и повороты ограничивают направленное движение потока.
Закрытая система трубопроводов гарантирует герметичность. Производительность котла зависит от объёма циркулирующего теплоносителя. Это, в свою очередь, влияет на размер радиаторов, теплообменника и заполнение трубопроводов.
В частных домах для систем отопления используют стальные бесшовные и трубы из полипропилена, которые имеют минимальное внутреннее сопротивление.
Расширительный бачок Система отопления двухэтажного частного дома, независимо от типа (открытый или закрытый), включает циркуляционный насос или работу гравитации для создания давления в напорном трубопроводе. Изменение температуры кипения теплоносителя давлением может привести к резкому вскипанию воды. Это, в свою очередь, может спровоцировать скачок напора, выделение растворенных газов и многократное увеличение объема (температурное расширение), что повлечет за собой разрушение элементов системы отопления. Расширительный бачок помогает избежать подобных проблем.
Мембрана разделяют герметичный расширительный бак закрытого типа на водяную и воздушную камеры. В системах закрытого типа бак устанавливают на патрубок обратного трубопровода, перед всасывающим патрубком циркуляционного насоса. В зависимости от компоновки бак поднимают на высоту не менее одного метра.
Открытый расширительный бак монтируют в верхней части главного стояка на чердаке. В корпус устанавливают трубу перелива и трубопровод питательной линии. Важна термоизоляция конструкции, поскольку при низких температурах незащищенный бак и труба перелива могут «разморозиться». Емкость объёмом 10% от общего объема заполнения системы снижает расход нагревающего теплоносителя при переливе и удаляет воздух. Недостаток открытого расширительного бака — испарение теплоносителя.
Важно! В отопительных системах с антифризом применяются закрытые расширительные баки, гарантирующие целостность системы, сохранность объёма и характеристик теплоносителя.
Установка запорной арматуры В системе отопления можно выключить часть сети или оборудование для профилактики, ремонта или замены. Шаровые вентили монтируют на стояках: перед и после радиаторов, насосов, коллекторов, котла и бойлера.
Предохранительная арматура Обратный и предохранительный клапаны, автоматический воздухоотводчик и балансировочный вентиль защищают трубопровод от дросселирующих потоков и гидравлических ударов. Система отопления (насос, радиатор, котел) также защищена. Клапан-отсекатель останавливает подачу топлива при срабатывании датчиков-газоанализаторов, отключении электричества или прекращении циркуляции через теплообменник.
Регулирующая арматура Электронные или электромеханические регулировочные вентиля, краны-терморегуляторы выравнивают показатели в системе отопления.
Для систем теплоснабжения арматура и соединительные детали должны обеспечить пропуск большого объёма теплоносителя с минимальными потерями давления и герметичное соединение всех участков: ответвлений, поворотов и изменений диаметра трубопровода.
Гидравлический стрелок: функционирование, применение и вычисления. Оптимизация системы отопления в частном доме. Гидрострелка и распределительная гребенка: устройство и подключение.
Гидрострелка и распределительный коллектор Разделяют гидравлические контуры, уменьшают потери, повышают проходимость и равномерно распределяют тепловую нагрузку. Также служат местом установки измерительных приборов группы безопасности: тепловых датчиков, расходомеров, манометра и термометра. Термодинамическая стрелка удаляет растворенные газы и взвешенные частицы из теплоносителя.
Циркуляционный насос в системе отопления частного дома Насос движет поток нагретой воды по замкнутому контуру, поэтому высота дома не влияет на мощность насоса. В «мокрых» циркуляционных насосах ротор с рабочим колесом находится в отопительном трубопроводе. Рабочая среда смазывает детали и охлаждает двигатель. Принцип работы и функциональные особенности зависят от мощности, напора, подачи и КПД.
Формула расчета производительности насоса:
Q=P/ ΔT* 1,16 (м/с, л/с, м3/час),
Формула расчета напора:
H=R*L*Zƒ (паскаль).
| Обозначение | Расшифровка символа | Единицы измерения |
| Q | Максимальный расход насоса (подача) | л/с, м3/час |
| P | Мощность котла по паспорту. | кВт |
| ΔT | Температура отбора тепла от устройств отопления равна 20 °C. | °C |
| 1,16 | Коэффициент удельной плотности воды | Вт*час |
| H | Напор в замкнутом контуре системы | Паскаль |
| R | Гидравлические потери в трубопроводе (для двухэтажного дома 150 Па/м) | Па/метр |
| L | Сумма длин контуров в отоплении | метр |
| Zƒ | Шероховатость соединений, запорных арматур и устройств регулирования и защиты системы оценивается коэффициентом шероховатости. | 1,3 для стандартных фитингов и шаровых кранов;
1,7 для термостатических, двух- или трехходовых кранов |
Циркуляционный насос обычно монтируют на обратной магистрали перед котлом или размещают нагнетатель давления на байпас. Разработкой руководства по установке и эксплуатации занимаются изготовители.
Разновидности систем отопления
Принцип устройства однотрубной системы отопления Радиаторы в системе отопления подключают последовательно. Работа системы основана на увеличенном диаметре труб (минимум 32 мм), уклоне прямых участков (0,5% длины) и расположении оси радиатора выше центральной линии котла (Н).
Контур саморегулируется за счет разницы температур между первым и последним радиаторами, а также действием гравитации.
Поток циркулирует через каждый отопительный прибор: отвод нагретой воды из предыдущего становится подачей следующего радиатора. По мере удаления от источника тепла температура снижается, плотность воды в обратном случае возрастает.
Схема на изображении демонстрирует принцип работы системы отопления с естественной циркуляцией.
Важно! Для отопления жилых домов, занимающих площадь до ста квадратных метров, используют однотрубную систему с естественной циркуляцией. 2Эта схема не позволяет использовать теплые полы и горячее водоснабжение.
Однотрубный контур отопительных приборов называют системой отопления «Ленинградка». Для повышения эффективности системы к схеме «Ленинградка» добавляют насос, клапаны, термостаты и вентили, обеспечивающие балансировку потоков. Между патрубками подачи и обратки устанавливают байпас.
Двухтрубная система отопления Делит магистраль подачи и обратный трубопровод. Повышает эффективность работы системы, уменьшает теплопотери и гидросопротивление.
Двухтрубная схема подразумевает одновременное соединение подающего и обратного трубопроводов нагревательных элементов. Температура носителя тепла в радиаторах выравнивается, а обогрев не зависит от расстояния до источника тепла.
Установка вентилей и кранов-терморегуляторов даёт возможность производить ремонт и замену батареи без отключения системы. При добавлении к двухтрубной разводке гидравлического модуля (стрелка с компланарным коллектором) контуры радиаторов (высоконапорный), теплых полов (низконапорный) и горячего водоснабжения можно разделить.
Система отопления частного дома с принудительным движением теплоносителя, коллектор.
Прокладка трубопровода радиальным способом и подключение отдельных участков в центральной части этажа. Однородная длина и диаметр лучей контура обеспечивают гидравлический баланс, снижают сопротивление и улучшают теплообмен. Расчетный объем подачи в независимых звеньях цепи достигается установкой регулирующей арматуры (балансировочный клапан) и циркуляционных насосов внутри контуров.
Повышенная потребность в материалах и сложность монтажа оправдываются высокой точностью настройки и удобством использования.
Распределение теплоносителя по высоте
Нижняя подача Схема разводки отопления двухэтажного дома предусматривает подключение стояков к кольцу первого этажа (подвала или технического помещения). При двухтрубной нижней разводке подающая магистраль прокладывается параллельно отводящей трубе. Теплоноситель поднимается вверх, проходит через радиаторы, опускается по обратным стоякам в собирающий трубопровод и возвращается в котел.
Трубы подачи теплоносителя возвышаются над радиаторами второго этажа и соединяются воздушным шлангом с автоматическим клапаном для отвода воздуха из системы. К каждому обогревателю добавляют вентиль-воздухоотводчик. кран Маевского).
Верхнюю разводку Характеризует направление движения рабочей жидкости (снизу вверх). Главный стояк (труба, которая поднимается от котла через перекрытия в расширительный бак) подаёт теплоноситель в кольцевую или тупиковые участки верхней разводки. Подающие стояки опускаются с чердака и поставляют горячую воду в радиаторы. Вертикальные стояки собирают теплоноситель в обратный трубопровод, по которому поток возвращается в котел.
Верхнюю разводку используют в южных областях России. В центральных и северных регионах такой способ подачи и распределения теплоносителя нуждается в организации теплого чердака.
Система отопления с двумя трубами, устанавливаемая вертикально (с верхним и нижним подачей воды), нуждается в постоянной регулировке. Обеспечивает гидродинамическую и термическую устойчивость при соблюдении требований монтажа.
Горизонтальные виды систем отопления
Двухтрубная распределительная система с горизонтальным расположением труб использует коллекторное подключение радиаторов отопления. Гребёнку размещают в шкафу, изготовленном на заводе. Производитель комплектует элементы системы из полипропилена.
Запорная арматура и фитинги от производителя ускоряют установку и повышают качество сборки двухтрубной системы отопления с нижней разводкой из полипропилена. Индивидуальные врезки обеспечивают независимую работу элементов, повышая стабильность всей системы.
Напольное отопление — тип водяного отопленияПолы с обогревом оснащены змеевиками из полимерных труб. Каждое звено подключено к распределительной гребенке по автономной схеме отопления пропиленовыми трубами. В частном доме с теплыми полами необходима балансировка отдельных контуров.
Важно! Автоматика управления температуры должна поддерживать рабочую среду напольного отопления на уровне не выше 55 градусов Цельсия.
Самостоятельно разобраться в устройстве системы отопления частного дома можно, но для качественного создания комфортной атмосферы зимой стоит воспользоваться помощью специалистов.