Примітка щодо безпеки: Це заархівований навчальний текст від 2018. рік, а не проект чи інструкція по самостійному монтажу системи опалення. Розрахунок, вибір обладнання, монтаж, випробування та введення в експлуатацію повинні бути довірені кваліфікованим проектувальникам і підрядникам відповідно до чинних норм і документації виробника.
Загальні потреби будівлі в опаленні також залежать від огороджувальних конструкцій будівлі. Перегляньте наші дерев’яні вікна, дерево-алюмінієві вікна і послуги, або надішліть запит на пропозицію.
Опалювати більші квартири та сімейні будинки традиційними печами – не найприємніше зимове дозвілля. Опалюватися таким способом неприємно не тільки тому, що створюється робота по обслуговуванню печі, а й тому, що треба готувати паливо, розводити вогонь, прибирати золу, а під час усіх цих робіт квартира брудниться більше, ніж зазвичай. Крім цих недоліків, пічне опалення не відповідає вимогам сучасного житла ні естетично, ні за рівномірністю розподілу температури. Виходячи з цих фактів, не дивно, що сьогодні не тільки в новобудовах соціальної власності, а й у спеціальних сімейних будинках використовується центральне опалення.
Схема опалення та принцип роботи
Прилад центрального опалення (рис. 1) складається з системи: котла, нагрівальних елементів і трубопроводів. Найвищою точкою цієї системи є розширювальний бак. Вся система заповнюється водою. Якщо ми спалюємо в котлі, то вода нагрівається і через меншу питому вагу піднімається вгору, а гарячу воду замінює вода, яка охолола в нагрівальних елементах (отже, має більшу питому вагу). Вода, що стікає вгору, надходить по трубах до нагрівальних елементів, там, віддаючи своє тепло, охолоджується і повертається в котел.
Зображення 1 — пристрій для центрального опалення.
Відповідно, за рахунок різниці питомої ваги холодної та гарячої води в системі створюється безперервний замкнутий потік, що забезпечує подачу певної кількості тепла до нагрівальних елементів.
Сила, яка забезпечує циркуляцію води через різницю температур - особливо при нагріванні лише на одному рівні - дуже мала, тому важливо визначити розміри пристроїв на основі ретельних і точних розрахунків. На практиці часто трапляється так, що пристрої, особливо для невеликих та індивідуальних квартир, проектуються швидко та на основі досвіду. Немає сумніву, що система центрального опалення іноді може бути успішно реалізована таким чином, але частіше вона не працює бездоганно, і виниклі помилки важче виправити пізніше.
Тому ми не повинні шкодувати зусиль для створення необхідних розрахунків і проектів, адже це неодмінно окупиться. Ми не повинні випускати з уваги той факт, що така система має служити протягом усього життя.
Розрахунок необхідної кількості тепла
Перше завдання при проектуванні - розрахувати необхідну кількість тепла для опалення бажаних приміщень. Необхідна кількість тепла для опалення відповідає її втратам. Втрати тепла залежать від різниці між зовнішньою температурою і температурою приміщення, яке необхідно нагріти, від коефіцієнта тепловіддачі тих поверхонь, які обмежують спостережуване приміщення, а також від розміру цих поверхонь.
Розрахунок слід проводити окремо для кожної поверхні з різними коефіцієнтами тепловіддачі та з різницею зовнішньої та внутрішньої температур. Сума часткових результатів, отриманих таким чином, дасть загальну необхідну кількість тепла в приміщенні. (Для тих, хто не бажає робити розрахунки, зауважимо, що для розрахунку потрібні лише базові розрахунки).
Потрібна кількість тепла розраховується за формою:
Q=F * k (tb - tk)
де знаходяться:
Q - кількість тепла, що втрачається приміщенням, ккал/год.;
F - поверхня (стіна, вікно, двері, підлога, стеля), через яку проходить тепло, м2;
k - коефіцієнт тепловіддачі для досліджуваної поверхні, ккал/м2°C
tb - бажана внутрішня температура приміщення, °C
tk - зовнішня температура спостережуваної поверхні, °C
Малюнок 2 — приклад розрахунку необхідної кількості тепла.
Архівний приклад розрахунку кімнати
Для кращого огляду процесу обчислень ми розглянемо практичний приклад. Завдання розрахувати необхідну кількість тепла для житлового будинку з малюнка № 2. Технічні дані: перегородки з пористої цегли, розмір 10 cm, оштукатурені з обох сторін, товщина основної стіни 38 cm, оштукатурені з обох сторін, двері з одинарним склопакетом, подвійне вікно з дерев’яною рамою. стеля з дерев’яними балками з обох боків обшита дошками і над стелею закрите горище, внизу підлога земля. Очікувана мінімальна зовнішня температура - 20°C. Прохід тепла через зовнішнє вікно:
Поверхня: F =1,5 x 2 = 3 m2
Коефіцієнт тепловіддачі: k = 3,5
Різниця температур: tb = +20°C, tk = - 20°C, tb - tk = 20 - (-20) = 40°C
Q=3 x 3,5 x 40 = 420 ккал/год
Прохід тепла через зовнішню головну стіну:
Область: F = 3 h 4 - область вікна = 12 - 3 = 9 m2
Q = 9 год 1,3 x 40 = 468 ккал/год
Прохід тепла через двері в хол:
Поверхня: F = 0,9 x 2 = 1,8 m2
k = 3
Різниця температур: tb = 20°C; tk =16°C, tb - tk = 20 - 16 = 4°C
Q =1,8 год 3 год 4 = 21,6 ккал/год
Проходження тепла через стіну в бік залу:
Площа: F = 3 x 3,5 - площа дверей = 10,5 - 1,8 = 8,7m2
k = 1,6
Різниця температур: tb - tk = 40°C
Q = 8,7 x 1,6 x 4 = 55,7 ккал/год
Прохід тепла через стіну до туалету:
Поверхня: F = 1,5 x 3 = 4,5m2
k = 1,6
Різниця температур: tb - tk = 2°C
Q = 4,5 год 1,6 год 2 = 14,2 ккал/год
Прохід тепла через стіну до ванної кімнати:
Поверхня: F = 1,9 x 3 = 5,7m2
k = 1,6
Різниця температур: tb - tk = 20 - (+24) = -4°C
У цьому випадку тепло переходить від ванної кімнати до кімнат, тобто це не втрата тепла, а приріст, тому це значення слід відняти від загального необхідного тепла.
Q = 5,7 h 1,6 x (-4) = -36,5
lвідсутня різниця в температурі між окремими кімнатами, отже, немає передачі тепла, і тому немає необхідності розраховувати.
Прохід тепла через стелю:
Поверхня: F = 3,5 x 4 =15 m2
k = 1,5
Різниця температур: tb - tk = 20 - (-12) = 32°C
Q =15 год 1,5 x 32 = 720 ккалІ/год
Прохід тепла через підлогу:
Поверхня: F = 15m2
k = 1,5
Різниця температур: tb – tk = 20 - (-2) = 22°C
Q = 15 x 1,5 x 22 = 495 ккал/год
Загальне необхідне тепло:
420
468
21,6
55,7
14,2
720
495
-–––––
2194,5 ккал/год
Отримане таким чином значення має бути збільшено на такі допуски, як допуск на сторони світу, допуск на вітер і допуск на переривання опалення.
Аксесуари для вітру:
Звичайні зони: з однією зовнішньою стіною з отвором:
10% з кількома зовнішніми стінками з отворами: 15%
Вітряні зони: з однією зовнішньою стіною з отвором:
20%, з кількома зовнішніми стінками з отворами: 25%.
Аксесуар для переривання тепла:
Очікувана перерва в опаленні з 8 до 12 годин на день: 15%.
Очікувана перерва в опаленні з 12 до 16 годин на день: 25%.
Додаток до сторін світу
Північно-західна орієнтація: 5%.
Північна орієнтація: 10%.
Кімната в прикладі розташована в зоні з нормальними вітрами, вона орієнтована на північ, тому отримане значення слід додати двічі 10%, тобто всього 20%.
Ми не будемо рахувати надбавку на переривання опалення, тому що вона менш безперервна.
2194,5
+438,9 (20%)
-———————
2633,4
З цього значення слід відняти кількість тепла, отриманого від стіни у бік ванної кімнати:
2633,4
- 36,5
-————
2596,9
Відповідно, кількість тепла, необхідна для обігріву приміщення, Q = 2597 ккал/год
Дизайн системи
Перш за все, при проектуванні слід намалювати основу сторін у масштабі 1:100. або, якщо можливо, 1:50. Нагрівальні елементи необхідно розташовувати під вікном, а в приміщеннях, де немає вікон, біля дверей, що ведуть у вільний простір, або в сторону більш прохолодних приміщень. Завдяки можливому довшому трубопроводу таке розташування дещо дорожче, ніж розташування нагрівальних тіл уздовж внутрішніх стінок, але переваги, повітряний потік і, у зв’язку з цим, температурне розташування, набагато вагоміші. (мал. 3)
Малюнок 3 — потік повітря навколо нагрівального тіла.
Вибір нагрівальних елементів
Після проектування слідує вибір типу нагрівальних елементів і визначення необхідних поверхонь нагріву. Для опалення гарячої води найбільш підходящими ТЕНами є сталеві радіатори. Багато людей не бажають використовувати ці радіатори, нібито тому, що вони псуються водою та швидко протікають. Але це трапляється лише тоді, коли з системи часто і безпідставно зливають воду, або коли радіатор після зливу води тривалий час залишається без води. За нормальної експлуатації термін служби сталевих радіаторів приблизно такий же, як і чавунних. Чавунні радіатори не є найбільш придатними для опалення гарячою водою, по-перше, тому що вони дуже дорогі, а також тому, що вони мають велику вагу. З точки зору теплових характеристик обидва типи радіаторів ідентичні.
Алюмінієві радіатори є одними з найсучасніших опалювальних приладів (Alutherm, Radal). Теплові характеристики цих радіаторів дуже сприятливі, їх власна вага невелика, вони мають дуже красивий і сучасний зовнішній вигляд. Їх з’єднання здійснюється різьбовими фланцями. При підключенні радіатора, щоб не створювати гальванічний елемент і, у зв’язку з цим, корозію, головки і стрижні гвинтів повинні бути ізольовані електроізолятором.
Підключення радіаторних артикулів
Широкі сталеві радіатори слід використовувати, лише якщо використання звичайних (від 150 mm) призведе до дуже довгого радіатора. Сталеві радіатори комерційно доступні зі звареними між собою виробами 5 - 10 -15 - 20. Якщо для одного радіатора потрібно більше ніж 20, то ga
можна розширити блоком 5 або, можливо, елементами 10 за допомогою проміжних гвинтів радіатора 5/4“ з лівою та правою різьбою та герметиком з клінгериту або кентавра. Рекомендується змащувати гвинти водостійким мастило з температурою кипіння вище 100°C або графітове масло для кріплення елементів
Радіатори як чавунні, так і сталеві радіатори старої конструкції збираються по елементах і кріпляться проміжними гвинтами. Якщо ми купуємо вживані радіатори, то перед встановленням їх необхідно ретельно оглянути та перевірити, особливо складові окремих елементів. Найкраще перевіряти стан листа гострим предметом (наприклад, трикутним скребком), тому що ослаблений лист буде пробитий від тиску, тож таким чином ми вбережемо себе від подальших незручностей.
Перевірка тиску
Радіатори, які ми зібрали власноруч, або радіатори, що були у вжитку, повинні бути перевірені перед установкою. Перевірка буде проведена найпростіше, якщо закрити один кінець радіатора заглушками і поставити його на ці заглушки. Потім повністю заповнюємо радіатор водою і один з отворів, що залишилися, закриваємо різьбовою кришкою, а на інший отвір накладаємо гумовий шланг з патрубок. Підключіть інший кінець гумового шланга до водопровідної мережі. Якщо через тиск водопровідної мережі через 5 -10 mхвилин ми не помітимо, що радіатор протікає, ми можемо його встановити. Якщо немає водопровідної мережі, необхідний тиск від 2-3 можна створити за допомогою ручного насоса.
Радіатори можна розмістити на ніжках або на консолях, які кріпляться до стіни. Рішення з консолями краще, тому що не заважає чистити під радіатором, а також має кращий естетичний вигляд. Щоб прикріпити консоль, слід просвердлити в стіні отвір глибиною 10 - 12cm так, щоб сторони отвору були паралельні або отвір виступав у напрямку до стіни. Над отвором повинно залишитися не менше двох неушкоджених рядів цегли. Радіатор з елементів 20 вимагає двох, а для більш довгого - трьох консолей.
Джерело тепла
Потрібна поверхня нагріву котла визначається виходячи із загального необхідного тепла будинку (квартири). Цей розмір ми отримаємо, додавши необхідні обсяги тепла для окремих кімнат. У випадку менших котлів, які працюють на коксі чи вугіллі кращої якості, це практично можна розрахувати за допомогою 10.000 ккал/год для 1 m2 поверхні нагріву. Отже, якщо загальну необхідну кількість тепла розділити на 10.000, то приблизно отримаємо необхідну поверхню нагріву котла. Рекомендується, однак, брати котел з трохи більшою продуктивністю, ніж розрахункова.
Тип котла в першу чергу визначається типом палива. Для коксу найкраще підходять маленькі чавунні котли. Для спалювання різних видів палива більше підходять котли зі сталі та зварної конструкції.
Малі котли зазвичай мають поверхню нагріву 1,5 m2 (15.000 ккал/год), 2,14 m2 (22.000 ккал/год) і 3.16 m2 (32.000 ккал/год). Для сімейного будинку, який наведено на малюнку № 4 як приклад, потрібно округлене 17.000 ккал/год загального тепла. Паливом ми вибрали кокс. За всіма наведеними даними потрібен котел з поверхнею нагріву 2,14 m2.
Малюнок 4 — необхідне тепло для сімейного будинку.