Проектирование отопления
Отопление. Тема очень серьезная, о которой нужно задуматься еще при проектировании дома. Чтобы потом не возникло проблем. В идеале проектирование отопления лучше всего доверить специальным организациям, которые не только разработают и сделают необходимые расчеты, но и проведут монтаж. Но чтобы сэкономить, многие хотят решить эту задачу своими силами. Обычно это делается по типовому проекту без каких-либо расчетов, что впоследствии приводит к определенным проблемам: неправильный выбор отопительного котла, что приводит к перерасходу топлива; неравномерное распределение температур, из-за чего в одних комнатах может быть жарко, в других холодно, также это может привести соответственно к пересушке воздуха либо к повышенной влажности. Моя цель — научить самостоятельно проектировать и рассчитывать систему отопления, чтобы лишить себя в дальнейшем проблем.
Пример системы отопления с естественной циркуляцией
Приведу пример одной системы отопления с естественной циркуляцией, которая была сделана по типовому проекту. Дом двухэтажный. Котельная находится на первом этаже. Требуемую мощность отопительного котла никто не рассчитывал, поэтому котел был установлен, можно сказать, тот, который первый попался на глаза. Система отопления однотрубная.
Сделана очень просто, по периметру дома проложена труба диаметром 150 мм. В последней комнате труба поворачивает на 180°, и обратная магистраль проходит параллельно под подающей магистралью. Напомню, система работает с естественной циркуляцией. Обратная магистраль проходит через две комнаты и спускается в кухню, которая находится на первом этаже и возвращается обратно в котел. Что получается, в первой комнате по ходу теплоносителя, трубопровод проходит по двум стенам, из-за чего в комнате очень жарко. Во второй комнате трубопровод проходит тоже по двум стенам, но там уже заметный недогрев воздуха и заметно повышена влажность. В третьей комнате некомфортно холодно и влажно. На кухню поступает уже совсем остывший теплоноситель.
Чтобы не было таких неприятностей отоплению стоит уделить внимание еще при проектировании дома, а не когда дом уже построен. Реконструкция этой системы влетит в копеечку. Самое простое — это установить циркуляционный насос, это позволит добиться равномерности температуры по всей системе, что приведет к повышению температуры в комнатах. Но при такой системе невозможно произвести регулирование температуры в каждой комнате отдельно, а это большой недостаток. Такая система больше подошла бы для промышленного помещения. И теперь чтобы добиться комфортной температуры в каждой комнате нужно произвести проектирование системы со всеми теплотехническими расчетами.
Что нужно знать для проектирования
Чтобы правильно спроектировать отопление, нужно знать строительную конструкцию здания, планировку и назначение, климатические условия и положение здания на местности, температуру помещения.
Проектирование системы обычно начинают с теплотехнического расчета наружных ограждений, теплового режима в помещении, определения тепловых нагрузок для отопления. Далее выбираются параметры теплоносителя и гидравлического давления в системе, вид отопительных приборов (выбор и размещение отопительных приборов) и схемы системы. После того как система выбрана, начинаем конструирование. На плане размещаем отопительные приборы, стояки, магистрали и др. элементы. Назначение уклона труб, компенсацию удлинения, изоляцию труб, места спуска и наполнения системы водой, выбор запорно-регулирующей аппаратуры. И заключительная стадия — это теплогидравлический расчет системы, состоящий соответственно из гидравлического и теплового расчета труб и приборов.
При проектировании водяного отопления предпочтение лучше всего отдавать насосной однотрубной системе. Систему с естественной циркуляцией стоит применять только при технико-экономическом обосновании ее преимущества по отношению к насосной. Самой экономичной считается однотрубная система проточного типа, ее используют тогда, когда нет нужды в индивидуальном регулировании теплоотдачи отопительного прибора либо при использовании конвекторов с воздушным клапаном. Если нужно индивидуальное регулирование теплоотдачи отопительных приборов, то используют систему проточно-регулируемого типа с кранами КРТ. Когда нужно уменьшить потерю давления в приборных узлах, используют однотрубные системы с замыкающими участками у приборов с кранами КРП.
Если три этажа и более, то рекомендуется использовать вертикальные однотрубные системы. С верхней разводкой используют для централизованного удаления воздуха, с нижней — в безчердачных зданиях с технологическими подпольями и подвалами. Системы с опрокинутой циркуляцией используют только в зданиях повышенной этажности.
В протяженных зданиях рекомендуется применять горизонтальные однотрубные системы. Бифилярные системы стоит устраивать при одинаковых тепловых нагрузках приборов.
Двухтрубные системы с верхней разводкой стоит устраивать в малоэтажных зданиях (один или два), особенно при естественной циркуляции воды.
Давление в системе отопления определяется положением и местом присоединения расширительного бака, давлением в нем, если бак закрытого типа, и давлением, развиваемым насосом.
Конструирование системы можно начать с выбора труб, сейчас выбор очень велик, стальные, медные, пластиковые, металлопластиковые и т.д. Их диаметра, толщины стенки. Трубы чаще всего прокладывают открыто и учитывают их теплоотдачу при расчетах, также возможна прокладка скрытая: трубы укладываются в специальные каналы или замоноличиваются, в местах соединения делают лючки. Длина подводки к отопительному прибору не должна превышать 1,25-1,5 м, уклон 5-10 мм на всю длину. До 0,5 м уклон можно не делать.
Запорно-регулирующую арматуру выбирают следующим образом: на подводках к отопительным приборам при однотрубных стояках ставят регулирующие краны с пониженным коэффициентом местного сопротивления типа КРПП (проходной) и КРТ (трехходовые), при двухтрубных стояках устанавливают краны с повышенным коэффициентом местного сопротивления типа КРД (двойного регулирования) и КРП (проходные с дросселирующим устройством). Регулирующие краны у отопительных приборов не ставят в тех местах, где циркулирующая вода может замерзнуть. В малоэтажных зданиях арматуру на стояках не ставят.
Циркуляционные насосы чаще всего устанавливают на общей обратной магистрали системы отопления, на общей подающей магистрали устанавливают в том случае если нужно уменьшить давление в отопительном котле.
Тепловую изоляцию труб устанавливают в том случае, если трубы проходят в неотапливаемых помещениях, если труба проходит внутри наружной стены, в подпольных каналах, либо в тех местах, где циркулирующая вода может замерзнуть (у наружных дверей). Также тепловую изоляцию предусматривают во избежание ожогов людей либо перегрева помещения. КПД изолирующего слоя должен быть не менее 0,75.
Ориентировочно при низкотемпературной воде можно считать, что 1 м подающей трубы удлиняется на 1 мм, обратной трубы на 0,8 мм. Поэтому при проектировании нужно предусматривать компенсацию труб, чтобы не допустить их деформацию. Компенсацию удлинения подводок к отопительным приборам делают путем их изгиба. Компенсация, прежде всего, выполняется путем естественных изгибов, связанных с планировкой здания.
Расширительные баки применяют для систем мощностью до 6 МВт. В верхней точке системы чаще всего размещают бак открытого типа, закрытого типа размещают в котельной.
После того как систему сконструировали нужно ее рассчитать. Для того чтобы узнать мощность отопительной установки и провести расчет всех элементов системы, производят подробный расчет тепловых потерь помещений здания. Тепловые потери через наружные ограждения зависят от конструкции и теплофизических свойств строительного материала и от архитектурно-планировочного решения здания. Отсюда можно сделать вывод, что правильный выбор теплозащитных свойств ограждающих конструкций позволит значительно сэкономить на отоплении и снизить тепловую нагрузку на отопительную установку. Также большое влияние на тепловые потери оказывает воздействие ветра, поэтому у отдельно стоящих зданий теплопотери будут больше.
Эффективность отопления прежде всего зависит от материала и конструкции наружного ограждения. Поэтому проектирование и расчет отопления начинают с выбора материала и конструкции ограждения и их теплотехнического расчета. Конструкцию ограждения выбирают по температурно-влажностному режиму воздуха в здании и климатических характеристик района в соответствии с нормами. К примеру, в зданиях с мокрым и влажным режимом стоит учитывать паропроницание и накопление влаги в толще ограждения, что снижает его сопротивление теплопередаче, приводит к появлению сырости, поражению грибком. К перерасходу тепла также приводит воздухопроницание конструкций, особенно через щели дверей, окон, стыки панелей. Применение слишком массивных конструкций приводит к перерасходу строительных материалов и соответственно к повышенным затратам.
Во избежание колебаний температуры в зимнее время и перегрева воздуха летом ограждения должны быть теплоустойчивыми. Расчеты выполняются по нормам.
Методики расчета
Расчет тепловых потерь можно сделать по таблицам, что значительно упрощает и ускоряет расчет, но это возможно, если проектируемая конструкция ранее применялась. Если вы проектируете конструкцию самостоятельно, то нужно производить теплотехнический расчет.
Статьи по теме, почитайте:
Частые вопросы
С чего начинается проектирование отопления?
С расчёта теплопотерь: по площади, высоте потолков, утеплению и климатической зоне. От теплопотерь зависит мощность котла и количество секций радиаторов.
Что такое однотрубная система отопления?
Радиаторы подключены последовательно к одной трубе: вода остывает по мере прохождения. Дешевле двухтрубной (меньше труб), но радиаторы греются неравномерно.
Что такое двухтрубная система отопления?
Подача и обратка идут отдельными трубами: каждый радиатор получает теплоноситель одинаковой температуры. Дороже однотрубной (вдвое больше труб), но радиаторы греются равномерно и регулируются отдельно.
Как выбрать диаметр труб отопления?
По расходу теплоносителя и допустимой скорости: для радиаторов 1/2–3/4 дюйма, для магистралей — 1–1,5 дюйма. Больший диаметр — меньшее сопротивление, но больше воды и дороже.
