Примечание по безопасности: Это заархивированный образовательный текст из 2018. год, а не проект или инструкция по самостоятельному монтажу системы отопления. Расчет, подбор оборудования, монтаж, испытания и ввод в эксплуатацию следует поручить квалифицированным проектировщикам и подрядчикам в соответствии с действующими нормами и документацией производителя.
На общие потребности здания в отоплении также влияет ограждающая конструкция. Ознакомьтесь с нашими деревянными окнами, деревянно-алюминиевыми окнами и услугами или отправьте запрос предложения.
Отопление больших квартир и коттеджей традиционными печами – не самое приятное зимнее времяпрепровождение. Отопление таким способом неприятно не только потому, что создает работу по обслуживанию печи, но и потому, что приходится заготавливать топливо, разжигать огонь, убирать золу, и во время всех этих работ квартира становится грязнее, чем обычно. Помимо этих недостатков, отопление печами не отвечает требованиям современного жилья ни с эстетической точки зрения, ни с точки зрения равномерности распределения температуры. Исходя из этих фактов, неудивительно, что не только в новостройках, находящихся в общественной собственности, но и в специальных семейных домах сегодня используется система центрального отопления.
Схема отопления и принцип работы
Устройство центрального отопления (рис. 1) состоит из системы: котла, нагревательных элементов и трубопроводов. Самая высокая точка этой системы — расширительный бак. Вся система заполнена водой. Если мы сжигаем в котле, вода нагревается и за счет меньшего удельного веса поднимается вверх, а горячая вода заменяется водой, остывшей в ТЭНах (следовательно, она имеет больший удельный вес). Текущая вверх вода поступает по трубам к нагревательным элементам, там, отдавая свое тепло, охлаждается и возвращается в котел.
Изображение 1 — устройство для центрального отопления.
Соответственно, за счет разницы удельного веса холодной и горячей воды в системе создается непрерывный замкнутый поток, что дает возможность подачи определенного количества тепла к нагревательным элементам.
Сила, обеспечивающая циркуляцию воды из-за разницы температур, особенно при нагреве только на одном уровне, очень мала, поэтому важно выбирать устройства на основе тщательных и точных расчетов. На практике часто бывает, что устройства, особенно для небольших и индивидуальных квартир, проектируются быстро и на основе данных из опыта. Нет сомнений, что систему центрального отопления иногда можно успешно реализовать таким способом, но чаще всего она работает не безупречно, и возникающие ошибки сложнее исправить в дальнейшем.
Именно поэтому мы не должны жалеть усилий по созданию необходимых расчетов и проектов, ведь они обязательно окупятся. Мы не должны упускать из виду тот факт, что такая система должна служить всю жизнь.
Расчет необходимого количества тепла
Первой задачей при проектировании является расчет необходимого количества тепла для обогрева желаемых помещений. Необходимое количество тепла для отопления соответствует его потерям. Потери тепла зависят от разницы между температурой наружного воздуха и температурой отапливаемого помещения, от коэффициента теплоотдачи тех поверхностей, которые граничат с наблюдаемым помещением, а также от размеров этих поверхностей.
Расчёт следует выполнять отдельно для каждой поверхности с разными коэффициентами теплоотдачи и с разницей внешней и внутренней температуры. Сумма полученных таким образом частичных результатов даст общее необходимое количество тепла помещения. (Для тех, кто неохотно занимается расчетами, отметим, что для расчета потребуются только базовые расчеты).
Необходимое количество тепла рассчитывается по форме:
Q=F * k (tb - tk)
где находятся:
Q - количество тепла, теряемое помещением, ккал/час;
F - поверхность (стена, окно, дверь, пол, потолок), через которую проходит тепло, м2;
k - коэффициент теплоотдачи наблюдаемой поверхности, ккал/м2°C
tb - желаемая внутренняя температура помещения, °C
tk - внешняя температура наблюдаемой поверхности, °С
Рисунок 2 — пример расчета необходимого количества тепла.
Архивный пример расчета помещения
Для лучшего обзора процесса расчета мы рассмотрим практический пример. Задача – по рисунку №1 рассчитать необходимое количество тепла для жилого дома. 2. Технические данные: перегородки из пористого кирпича размером 10 cm, оштукатуренные с обеих сторон, толщина основной стены 38 cm, оштукатуренные с обеих сторон, дверь с одинарным остеклением, двойное окно с деревянной рамой. потолок с деревянными балками с обеих сторон обшитый досками, над потолком закрытый чердак, под полом земля. Ожидаемая минимальная наружная температура — 20°C. Прохождение тепла через наружное окно:
Поверхность: F =1,5 x 2 = 3 m2
Коэффициент теплопередачи: k = 3,5
Разница температур: tb = +20°C, tk = - 20°C, tb - tk = 20 - (-20) = 40°C
Q=3 x 3,5 x 40 = 420 ккал/час
Тепловой проход через внешнюю капитальную стену:
Область: F = 3 h 4 - площадь окна = 12 - 3 = 9 m2
Q = 9 ч 1,3 x 40 = 468 ккал/час
Прохождение тепла через дверь в зал:
Поверхность: F = 0,9 x 2 = 1,8 m2
k = 3
Разница температур: tb = 20°C; tk =16°C, tb - tk = 20 - 16 = 4°C
Q =1,8 ч 3 ч 4 = 21,6 ккал/час
Прохождение тепла через стену в сторону зала:
Площадь: F = 3 x 3,5 - площадь двери = 10,5 - 1,8 = 8,7m2
k = 1,6
Разница температур: tb - tk = 40°C
Q = 8,7 x 1,6 x 4 = 55,7 ккал/час
Прохождение тепла через стену к туалету:
Поверхность: F = 1,5 x 3 = 4,5m2
k = 1,6
Разница температур: tb - tk = 2°C
Q = 4,5 ч 1,6 ч 2 = 14,2 ккал/час
Передача тепла через стену в ванную:
Поверхность: F = 1,9 x 3 = 5,7m2
k = 1,6
Разница температур: tb - tk = 20 - (+24) = -4°C
В этом случае тепло передается из ванной комнаты в помещения, т.е. это не потеря тепла, а прирост, поэтому эту величину следует вычесть из общего необходимого тепла.
Q = 5,7 h 1,6 x (-4) = -36,5
L нет разницы в температуре между отдельными помещениями, следовательно, нет передачи тепла и, следовательно, нет необходимости производить расчеты.
Теплопроход через потолок:
Поверхность: F = 3,5 x 4 =15 m2
k = 1,5
Разница температур: tb - tk = 20 - (-12) = 32°C
Q =15 ч 1,5 x 32 = 720 ккал/час
Теплопровод через пол:
Поверхность: F = 15m2
k = 1,5
Разница температур: tb – tk = 20 - (-2) = 22°C
Q = 15 x 1,5 x 22 = 495 ккал/час
Общая необходимая теплота:
420
468
21,6
55,7
14,2
720
495
-–––––
2194,5 ккал/час
Полученное таким образом значение следует увеличить на такие допуски, как допуск на стороны света, допуск на ветер и допуск на прерывание отопления.
Ветровые аксессуары:
Обычные помещения: с одной внешней стеной с проемом:
10% с несколькими наружными стенками с отверстиями: 15%
Ветреные зоны: с одной внешней стеной с проемом:
20%, с несколькими наружными стенками с отверстиями: 25%.
Аксессуар прерывания тепла:
Ожидаемые перерывы в отоплении с 8 по 12 часов в день: 15%.
Ожидаемые перерывы в отоплении с 12 по 16 часов в день: 25%.
Дополнение к сторонам света
Северо-западная ориентация: 5%.
Северная ориентация: 10%.
Помещение в примере расположено в зоне с нормальным ветром, ориентировано на север и поэтому полученное значение следует сложить дважды 10%, т.е. итого 20%.
Допуск на перерывы в отоплении не учитываем, поскольку он менее непрерывен.
2194,5
+438,9 (20%)
-———————
2633,4
Из этого значения следует вычесть количество тепла, полученного от стены в направлении ванной комнаты:
2633,4
- 36,5
-————
2596,9
Соответственно, количество тепла, необходимое для обогрева помещения, равно Q = 2597 ккал/час
Проект системы
Прежде всего при проектировании следует нарисовать основания сторон в масштабе 1:100. или, если возможно, 1:50. Нагревательные элементы необходимо размещать под окном, а в помещениях, где нет окон, рядом с дверью, ведущей в свободное пространство, или в сторону более прохладных помещений. Из-за возможно более длинного трубопровода такое расположение несколько дороже, чем расположение нагревательных тел вдоль внутренних стенок, но преимущества, расход воздуха и, в связи с этим, температурное расположение, гораздо значительнее. (рис. 3)
Рисунок 3 — поток воздуха вокруг нагревательного тела.
Выбор нагревательных элементов
После проектирования следует выбор типа нагревательных элементов и определение необходимых поверхностей нагрева. Для водяного отопления наиболее подходящими нагревательными элементами являются стальные радиаторы. Многие люди не хотят использовать эти радиаторы якобы потому, что они повреждаются водой и быстро протекают. Однако это происходит только тогда, когда вода часто и неоправданно сливается из системы, или когда радиатор после слива воды остается без воды в течение длительного времени. При нормальном использовании срок службы стальных радиаторов примерно такой же, как и у чугунных. Чугунные радиаторы не являются наиболее подходящими для водяного отопления, в первую очередь потому, что они очень дорогие, а также потому, что имеют большой собственный вес. По тепловым характеристикам оба типа радиаторов идентичны.
Алюминиевые радиаторы относятся к числу самых современных отопительных приборов (Alutherm, Radal). Тепловые характеристики этих радиаторов очень выгодные, собственный вес небольшой, имеют очень красивый и современный внешний вид. Их соединение осуществляется с помощью фланцев с резьбой. При подключении радиатора, чтобы не создавать гальванический элемент и в связи с этим коррозию, головки и стержни винтов следует изолировать электроизолятором.
Соединение радиаторных изделий
Широкие стальные радиаторы следует использовать только в случае использования обычных (от150 mm) привело к очень длинному радиатору. Стальные радиаторы можно приобрести в торговле у5-10-15-20изделия сварены между собой. Если на один радиатор требуется более20статьи, то это
мы можем расширить на единицу5или возможно из10элементы с использованием промежуточных винтов для радиаторов из5/4» с левой и правой резьбой и прокладками «Клингерит» или «Кентавр». Болты рекомендуется смазывать водостойкой смазкой с температурой кипения выше 100°Cили графитовое масло. Для монтажа элементов необходим специальный ключ.
Чугунные радиаторы, как и старые стальные радиаторы, собираются поэлементно и крепятся промежуточными винтами. Если мы покупаем радиаторы б/у, их необходимо тщательно осмотреть и проверить перед установкой, особенно комплектующие отдельных элементов. Проверять состояние листа лучше всего острым предметом (например, трехгранным скребком), поскольку ослабленный лист от давления будет проколот, так мы избавим себя от дальнейших неудобств.
Испытание под давлением
Радиаторы, которые мы собрали сами, или радиаторы б/у, перед установкой необходимо протестировать. Проще всего проверку провести, если закрыть один конец радиатора заглушками и поставить его на эти заглушки. Затем полностью заполняем радиатор водой и закрываем одно из оставшихся отверстий заглушкой с резьбой, а на другое отверстие надеваем резиновый шланг с патрубком. Другой конец резинового шланга подсоедините к водопроводной сети. Если из-за давления водопроводной сети через 5 -10 mминут мы не заметим, что радиатор протекает, мы можем его установить. При отсутствии водопроводной сети необходимое давление от 2-3 можно создать с помощью ручного насоса.
Излучатели можно размещать на ножках или на консолях, которые крепятся к стене. Решение с консолями лучше, поскольку не мешает проводить уборку под радиатором, а также имеет лучший эстетичный вид. Для крепления консоли в стене следует просверлить отверстие глубиной 10 - 12cm так, чтобы стороны проема были параллельны или проем выходил в сторону стены. Над проемом должно оставаться не менее двух неповрежденных рядов кирпичей. Для радиатора из элементов 20 требуется две, а для более длинного – три консоли.
Источник тепла
Необходимая поверхность нагрева котла определяется исходя из общей требуемой теплоты здания (квартиры). Эту величину мы получим, сложив необходимое количество тепла для отдельных помещений. В случае котлов меньшего размера, которые топятся коксом или углем более высокого качества, практически это можно рассчитать с помощью 10.000 ккал/час для 1 m2 поверхности нагрева. Следовательно, если разделить общее необходимое количество тепла на 10.000, то мы примерно получим необходимую поверхность нагрева котла. Рекомендуется, однако, брать котел с несколько большей производительностью, чем расчетная.
Тип котла в первую очередь определяется видом топлива. Для получения кокса лучше всего подходят небольшие чугунные котлы. Котлы из стали и сварной конструкции больше подходят для сжигания различных видов топлива.
Небольшие котлы обычно имеют поверхность нагрева 1,5 m2 (15.000 ккал/час), 2,14 m2 (22.000 ккал/час) и 3.16 m2 (32.000 ккал/час). Для семейного дома, который показан на рисунке № 4 в качестве примера, необходимо округленное 17.000 ккал/час общего тепла. В качестве топлива мы выбрали кокс. По всем приведенным данным необходим котел с поверхностью нагрева 2,14 m2.
Рисунок 4 — необходимое тепло для жилого дома.