Опалення приватного будинку своїми руками: системи, схеми, розрахунок

06.09.2015

Опалення в приватному будинку: теорія, варіанти та рішення, вибір системи, розрахунок, монтаж

Індивідуальне опалення приватного будинку дозволяє не тільки забезпечити собі бажаний комфорт. Воно важливе і для суспільства в цілому, і для збереження навколишнього середовища. Крім того, що при «точковому» опаленні виключаються тепловтрати в магістралях (а це до 30% і більше потужності ТЕЦ) і зменшується необхідність до великому промисловому будівництві, викид парникових газів стає розосередженим у просторі і часі і куди легше перетравлюється» природним кругообігом речовин.

Примітка: при звичайній весняної грози в Підмосков’ї виділяється енергія приблизно в 6-20 Мт тротилового еквівалента. А всього 100 кт її ж, виділилися миттєво і в точці, на тій же площі проведуть катастрофічні руйнування.

Повного виявлення переваг індивідуальних систем топления (З) поки заважають 2 обставини. технічні новинки, що забезпечують радикальну економію палива, дуже дорогі і окупаються за 20-40 років, а професійне виконання, крім дорожнечі, сковано стереотипами типового проектування (мимовільний каламбур).При механічному перенесенні їх на приватні будинки, спроектовані вроздріб, обігрів 1 куб. м їх обсягу часто виявляється дорожче, ніж в квартирі панельної багатоповерхівки, а витрата палива ніяк не лізе в екологічні норми. Тому для багатьох домовласників і забудовників-приватників питання, як зробити своїми руками або хоча б грамотно розробити її схему, представляє живий інтерес.

Дана стаття – спроба висвітлити ці проблеми з точки зору насамперед мінімізації витрат як на будівництво, так і витрат на опалення в подальшому. Глобальна економіка, екологія – це, звичайно, дуже важливо. Але йти до них потрібно від добробуту окремих громадян, а не приносити жертви якомусь Левиафану.

Особливий інтерес як об’єкт обігріву являє собою двоповерховий будинок. В масовому будівництві він невигідний, там рентабельність безпосередньо залежить від поверховості. Приватники до недавнього часу друге/полуторних поверхів теж уникали, складно здавалося і дорогувато. Але із зростанням цін на ділянки під забудову і податків на землю і нерухомість поверхи над першим стають дедалі актуальнішими і для дрібних домовласників.

Разом з тим саме для півтора-двох поверхового будинку можна реалізувати нетрадиційні схеми опалення, дуже економні як за первинними витратами, так і в експлуатації. Можливо, у будівельника або теплотехніка з «типовими» мисленням від погляду на такий проект очі выкатятся, але ж працює! Гріє!

Кінцева наша мета – розробити автономне опалення з можливістю аварійного підключення альтернативних джерел енергії, експлуатаційні витрати на яке не перевищать таких для квартири в багатоповерхівці рівної площі. Зарапортувався, любий? Що ж, текст з інфографікою перед вами, читайте, міркуйте самі.

Початкові положення

Погляньте на рис. Ні, це не кінцевий наш результат. Це схема опалення 2-поверхового будинку загальною площею 120-150 кв. м, розроблена за євростандартом DIN. Тільки схема, без обв’язки котлів. Яка ще страхолюднее, а як в реалі виглядає один лише колекторний вузол, можете подивитися на слід. рис. справа. Скільки грошей піде на одні лише труби-крани-темометры-манометри-кріплення? Не будемо про сумне, поговоримо краще про динаміку ставок по іпотеці. Чорний гумор, вибачте.

Типова схема опалення 2-поверхового будинку

Ми так робити не будемо. Як попало – теж. Ми для спрощення і здешевлення ЗІ використовуємо той факт, що поняття якості життя нерідко доводиться до абсурду і перетворюється в свою протилежність. Стосовно до даного випадку, по-перше, відмовимося від управління електронікою і автоматичної підтримки до кімнатах заданої окремо температури з точністю до плюс-мінус 0,5 градуса. Людина не орхідея онцидиум Крамера, не виверра-кузиманза і не декоративний поні. Він сформувався зовсім не в тепличних умовах і коливання температури на 2-3 градуси в межах діапазону комфортності йому тільки на користь підуть.

Друге, євростандарти терпіти не можуть дихаючих стін. Навіть будівельну деревину просочують. а з живої будувати в деяких країнах прямо заборонено. Чому – незрозуміло і ніде ясно не обґрунтовано. Може бути, з тієї ж причини, по якій стандартний евроиндивидуум під страхом болісної смерті не стане є дикі гриби та ягоди, але з задоволенням повільною цівкою пропускає в глотку віскі-бурбон, в якому сивухи побільше, ніж в сумській картопляної самогонке і від якого людини, звичного до кримських вин і вірменського коньяку, тут же вивертає навиворіт.

Колекторний вузол типової

Конкретніше – DIN закладена глуха пароізоляція стін. із-за чого доводиться задавати промислову норму циркуляції повітря в 2 повних обміну в годину. У підсумку – втрати тепла на вентиляцію становлять 60% загальних. Ми ж будемо виходити з вітчизняної житлової норми – 1 обмін/годину і 40% вентиляційних тепловтрат. А в екстрених випадках (форсований обігрів в аномальний мороз, перебої з энегоносителями) згадаємо і про медичне мінімумі: людині для дихання потрібно в середньому 7 куб. м повітря на годину.

тобто ми відмовляємося від негласно сформованого принципу «дайте нам коробку, а вже батареї в ній ми як-небудь распихаем» і спробуємо розробити комплексний проект З в ув’язці з опалювальним будовою. Пріоритетним завданням поставимо собі всемірне зниження неусувних тепловтрат, тоді і заходи з утеплення будинку виявляться куди дієвіше і дешевше.

Нарешті, припустимо, що ми не білоручки, а робота на себе не в тягар буде. Типова ЗІ передбачає здачу замовнику під ключ, після чого будівельники, отримавши від господаря належне, йдуть на інший об’єкт. Нам же гріх буде витратити 3-5 днів на налаштування готової системи під будівлю один раз і назавжди. Індивідуальне опалення, потребує настроювальних робіт, виявляється простіше, дешевше, надійніше і створює більший комфорт, ніж типове, модифіковане під довільну планування; нам адже в такому разі можна буде звузити запаси за розрахунковими коефіцієнтами.

Про двох котлах

На схемі вище 2 котла, включених послідовно, каскадом. І однакових, тобто не під основне та аварійне паливо. Навіщо?

Справа в тому, що опалювальні котли тримають паспортний ККД вниз до 10-12% від номінальної потужності, потім різко падає. Але для форсованого обігріву в сильний мороз потужність котла потрібно брати в 2-3 рази більше розрахункової за усередненими кліматичними показниками. Тоді межа її регулювання падає до 3-5 разів, а для повного комфорту потрібно регулювання протягом опалювального сезону раз в 10-20, залежно від місцевого клімату. Ось і доводиться ставити 2 котла номінальної (розрахункової) потужності: включені каскадно, вони дадуть якраз потрібні межі потужності не в збиток запасу на форсаж.

Примітка: ми тут спробуємо заощадити – основний котел візьмемо розрахункової потужності з форсажным запасом, а для затяжного міжсезоння або аномальних холодів підключимо простенький і дешевий на додатковий або альтернативний енергоносій. Вмикати/вимикати його доведеться вручну, але вже потерпимо заради економії.

Про що потрібно пам’ятати!

Є таке фундаментальне наукове поняття – ентропія. Воно, грубо кажучи, означає загальне прагнення до безладу.Все на світі хоче загубитися, замусориться, запорошитися, розповзтися, розсипатися, розтектися. Для підтримки порядку доводиться витрачати деяку енергію. Що це означає стосовно в, розберемо на прикладі. До речі, ентропія і народилася з термодинаміки.

Припустимо, вдарив мороз або треба було посилене провітрювання. Котел «піддав жару», а потім, коли необхідність форсажу пройшла, пригасять нижче номіналу, поки З не охолоне. Оскільки тепловтрати завжди спрямовані назовні, на форсований прогрів буде потрібно більше часу, ніж на зменшений під час остигання СО. Це явище називається тепловим гістерезисом і обумовлено тепловою інерцією котла і СО. Куди і як дівається енергія надміру спаленого палива – питання цікаве для фізика, але вимагає тривалого обговорення, тому просто приймемо до відома: теплової інерції ЗІ потрібно домагатися якомога меншою. Зокрема – не використовувати надмірно потужні котли.

Якщо, приміром, за широтою російської душі купити котел потужності в 5-7 разів більше розрахункової, то до зменшення ККД на нижній межі потужності помітно додадуться і тепловтрати на гістерезис, котел-то великий, обсяг його сорочки порівняємо з об’ємом труб і радіаторів. А потім доводиться читати на форумах: «Вони чомусь газ розбавляють! За теплорасчету виходить витрата 170 кубів в місяць, а Будерус жере 380!» Звичайно, жере. А куди йому подітися, якщо замість чесно заслуженого на фірмових випробуваннях ККД до 85% його змушують працювати ледве на сорока. Води в сорочці від цього не зменшується.

Чим грітися?

Ну що ж, пора і до справи. І насамперед розберемося, які види опалення бувають і яке собі вибрати. Тобто виберемо теплоносій, з нього випливає і все інше.

Повітря

Природну циркуляцію теплого повітря в приміщенні створюють опалювальні печі. Ми до них повернемося ненадовго в кінці, але поки відзначимо як факт: теплоємність повітря дуже мала, і для повноцінного повітряного опалення необхідний або повітронагрівач великої площі, або досить інтенсивний конвективний потік.

Перший випадок – теплі підлоги. Нагріте повітря в кімнаті з теплою підлогою мало стикається зі стінами і вікнами, а його температура невисока. Теплова інерція дуже мала, оскільки вона прямо залежить від теплоємності теплоносія. Тому тепловтрати виявляються нижче, ніж при обігріві радіаторами, в 1,4-1,7 рази. Одне погано: проштовхнути первинний теплоносій через замуровану в підлогу довгу тонку трубку важко, тому для теплої підлоги необхідний окремий циркуляційний насос. Якщо електрику пропаде, він зупиниться і підлогу перестане гріти.

З-за високої ефективності у поєднанні з енергозалежністю теплі підлоги бажано застосовувати у приміщеннях, які не потребують рівного температурного режиму, але інтенсивно втрачають тепло: у передпокоях, коридорах, холах. У спальні або дитячої небажано – підвищений комфорт при менших витратах не окупає ризику раптового выстуживания вночі.

Опалення приватного будинку своїми руками: системи, схеми, розрахунок

піч-калорифер

Другий випадок – повністю повітряна З печі-калорифера у підвалі через систему повітропроводів. В будівлях не вище 2-х поверхів повітряно-конвекційна З може бути дуже економічною, потім її ККД стрімко падає. Вона широко застосовувалася в давнину, але вже в Середні Століття внаслідок зростання поверховості будівель вийшла з ужитку. В даний час методика розрахунку повітряно-конвекційної З відсутня, тому її спорудження – доля любителів технічних експериментів на собі.

Пар

Опалення перегрітою водяною парою під тиском майже начисто позбавлене теплової інерції і при інших рівних умовах дозволяє зменшити потужність котла (і витрата палива) на 20-30% Проте використання парових З дозволено тільки у виробничих приміщеннях при безперервному кваліфікованому нагляді та догляді за системою: ймовірність аварії істотна, перегрітий пар надзвичайно, навіть смертельно, травмонебезпечний. а парові радіатори нагріваються до 120-140 градусів. Збірка паровий ЗІ складна і трудомістка, т. к. єдино можливий матеріал для компонентів системи – сталь.

Вода і антифриз

На сьогоднішній день оптимальним варіантом для приватного житлового будинку є водяне опалення. теплоємність води більше, ніж у більшості інших рідин, що дозволяє зробити З компактніше, але в’язкість її невелика. Це дозволяє домогтися невеликий теплової інерції за рахунок прискорення обороту теплоносія в системі; – про це далі. Для побудови водяній З можна використовувати пластики, що полегшує роботу і зменшує додаткові тепловтрати.

Що стосується розчинів етиленгліколю у воді – антифризів їх теплотехнічні властивості нітрохи не гірше. Але антифризи дороги, токсичні, тому потрібна ретельна і довговічна герметизація системи. Крім того, обмежується вибір типу котла і здорожує його обв’язка, т. к. використання аварійного скидання перегрітого теплоносія в каналізацію виключено.

на антифризі бажано використовувати в тимчасово жилих будинках. скажімо, здаються в оренду взимку. Але для них тоді буде потрібно забезпечити незалежне електропостачання – обв’язка котлів на антифризі, як правило, електромеханічна і управляється електронікою. Дорожче буде і сама З: її арматура повинна бути розрахована і на мінусовій температурний діапазон, а конструкція виключати осадження водного конденсату з зовнішнього повітря.

Чим топити?

Другий основне питання – паливо для котла.найекономічніший варіант – газове опалення на природному газі. За співвідношенням енергомісткості та ціни він поки не має собі рівних. 1 кДж зі скрапленого балонного пропан-бутану обходиться приблизно втричі дорожче, крім того, 30 кг газу в стандартному 50 л балоні на добу вистачає тільки на південь від Ростова-на-Дону. Електрика як основний енергоносій теж поки не варіант: його енерговиділення, з урахуванням ККД системи, 0,95 кВт тепла на 1 кВт від мережі, а коштує 1 кВт/год 3 руб.

Примітка: у деяких випадках застосування стаціонарних опалювальних електроприладів все ж може бути виправдано, див. далі.

Але чому тоді топити, якщо будинок без газу? Вирішимо цю задачу так: визначимо реквізит загальний запас енергії палива в цілому за сезон, за нього і енергоємності (теплотворної спроможності палива обсяг його закупівлі, а там вже за місцевими цінами вирішимо, під яке паливо потрібен котел. Ця ж методика застосовна і до аварійного додаткового котла.

Примітка: теплотворна здатність деревини сильно залежить від її вологості. При тому, що відволожується дерева від кімнатно-сухого (15% вологості) до зберігався у відкритій стесі (60% вологості) теплотворна спроможність падає в 2,5 рази.

Теплотворна здатність палива

Теплотворну здатність різних видів палива наведено в таблиці справа. Деревне паливо передбачається кімнатно-сухим. Точніше з місцевим видом палива можна визначитися у його постачальника та/або у муніципальних теплотехніків. Щоб привести до неї потужність котла, потрібно згадати, що 1 Вт = 1Дж/с. Т. е. спочатку визначимо, скільки кВт повинен розвивати котел в середньому за опалювальний сезон:

P = (?p)/? (1),

де ? – паспортний ККД котла;

p – його розрахункова потужність (див. далі про розрахунок З);

? – сезонний коефіцієнт використання потужності котла.

Для Москви ? = 0,5, до Архангельськ він пропорційно збільшується до 0,79, а до Краснодару також пропорційно падає до 0,35.

Тепер множимо P (в кіловатах) на 3,6 (стільки килосекунд в годину) і на 24, кількість годин у добі, отримаємо середньодобове енергоспоживання З:

e(кДж) = 86,4 t(1000с)*P(кВт) (2),

і, помноживши його на тривалість опалювального сезону в добах, отримаємо повну сезонну энергопотребность на опалення E. Поділивши його на теплотворну здатність палива Q, отримаємо закупівельний вага палива в кілограмах:

M(кг) = E(кДж)/Q(кДж/кг) (3),

ну, а скільки кілограм в тонні, це вже всі знають. Залишилося порівняти ціни і визначитися, що дешевше буде.

Примітка: іноді в довідниках дають теплотворну здатність палива в кілокалоріях (ккал) на кг. Переклад в джоулі простий: 1 Дж = 0,2388 кал, а 1 кал = 4,3 Дж.

так само розраховується витрата газу, тільки скрізь замість кілограмів будуть кубометри. Щоб отримати середньомісячний витрата газу (це може знадобитися при верстці сімейного бюджету), загальний витрата просто ділимо на кількість місяців у опалювальному сезоні.

Примітка: в інтернет-довідниках, калькуляторах тепловтрат, торгових деклараціях та ін. можна зустріти теплотворну здатність в кВт/кг, або кВт/куб. м. Не вірте цим даними – ват і його похідні це одиниці потужності, енерговиділення в одиницю часу. Якщо відразу не зазначено, за який час було спалено паливо, що вийшли такі цифри, це фількіна грамота. Для розрахунку кількості палива та витрат на нього потрібно знати повне енерговиділення незалежно від часу його використання, т. к. платимо ми за енергію, а не за потужність. А як її визначити, якщо невідомо, скільки часу ці кіловати виділялися? Якщо 1 кг палива повністю згорів за 1 с, розвинувши потужність в 1 кВт, то енергії в цьому кілограмі 1 кДж. А якщо він з тією ж потужністю горів 1 годину, енергії виділилося 3600 кДж або 3,6 Мдж. За умовчанням передбачається, що мається на увазі (кВт*год/кг, тоді виходить теж одиниця енергії, з розмірністю тією ж, що у джоуля. Але торговці, нишком прибравши *год (помилка зразок), безсовісно вписують в графу будь розвідну ахінею, і ніяк не перевіриш.

Опалення в будинку

Опалення приватного будинку своїми руками: системи, схеми, розрахунок
Розрахунок опалення для свого будинку ми будемо проводити в наступному порядку:

  • Набросаєм ескізний проект будинку, виходячи з доступних засобів та ділянки під забудову.
  • Проведемо зонування будинку за ступенем необхідної комфортності приміщень.
  • Знайдемо тепловтрати для кожної кімнати окремо.
  • При необхідності, якщо розробляється З для новобудови, доопрацюємо ескізний проект.
  • Розмістимо в кімнатах опалювальні прилади: батареї радіаторів і, можливо, додаткові стаціонарні обігрівачі.
  • для кожної кімнати визначимо сумарну теплову потужність радіаторів, а за нею – необхідна кількість секцій.
  • Виберемо систему побудови СО і схему розводки теплоносія, а за ним – додаткові поправочні коефіцієнти для розрахунку потужності котла. Тут же визначимося, що будемо робити самі, а для чого доведеться наймати майстрів.
  • Розрахуємо, користуючись основними (обов’язковими) і додатковими коефіцієнтами, необхідну потужність котла.

Після цього залишиться розрахувати метраж і номенклатуру труб, кількість і номенклатуру з’єднувачів, вентилів, пристроїв автоматики, характер і обсяг робіт, необхідні інструмент і матеріали та ін. За даними розрахунку складається кошторис на будівництво, але це предмет окремої серйозної розмови. Тут ми обмежимося розрахунком котла, т. к. методика розрахунку витрати палива вже наведена вище.

Зони комфортності

Основа економного витрачання енергії на опалення – ретельне зонування будинку по необхідній/допустимої ступеня комфортності кімнат. Приватному домовласникові, не стиснутому типовими нормами і витратами на оплату фахівців-проектувальників, можна рекомендувати зонування будинку більш детальний, ніж прийнято при масовій забудові під потенційних покупців, але сильніше заощаджує тепло:

  1. Зона комфорту – температурний діапазон 22-24 градуси, не більше 2-х зовнішніх стін. Сюди відносяться дитячі. санвузол (особливо – ванна ), кімнати престарілих батьків, тренажерний зал, сауна. басейн і т.п.
  2. Спальна зона – крім спалень. це кімнати загального призначення, де зосереджена вся особисте життя їх мешканців: гостьові, кімнати прислуги, приміщення, що здаються в оренду. Температурний діапазон – 21-25 градусів.
  3. Житлова зона – вітальня. їдальня, кухня. робочий кабінет для розумової праці, будуар господині та ін. Температурний діапазон – по санітарній нормі, 18-27 градусів.
  4. Господарська зона – тут люди активно працюють повністю одягненими по сезону. Швидше за все, є джерела додаткового обігріву. Сюди відносяться кухня, домашня майстерня, зимовий сад і т. п. Верхня межа температури не нормується, нижній відсутність людей може опускатися до 15-16 градусів.
  5. Зона тимчасового користування, або прохідна зона – передпокій. леснічная клітка, гараж і т. п. Т. к. люди тут з’являються мимохідь і у верхньому одязі, то нижній температурний межа визначається на 12 градусів. Для обігріву доцільно використовувати теплу підлогу або стельові інфрачервоні (ІЧ) випромінювачі, про них див. далі, у розділі про электрообогреве. Радіатори опалення – аварійні, тимчасово включаються для захисту котла від перегріву.
  6. Підсобна зона – у приміщеннях цієї зони джерела тепла не встановлюються, температурний діапазон взагалі не нормується, лише б вище нуля було. Обігрів здійснюється за рахунок теплопередачі з сусідніх приміщень. Тут також можна ставити аварійні радіатори З.

Планування

Якщо ЗІ проектується для вже побудованого будинку, то нічого не вдієш – зонувати доведеться те, що є і тепловтрати вийдуть які вийдуть. Але все одно менше, ніж за стандартними методиками розрахунку. Якщо ж З вписується в будинок на етапі попереднього проектування, то необхідно керуватися наступними правилами:

  • На кімнату комфортну має припадати не більше 2-х зовнішніх стін, тобто не більше 1 зовнішнього кута. Тепловтрати через кути максимальні.
  • Для котла, нехай і настінного, краще виділити окреме приміщення, це підвищить його среднесезонный ККД. Мінімальні вимоги по протипожежним правилам – обсяг від 8 куб. м, висота стелі від 2,4 м, обов’язково повинно бути рухоме вікно площі від 10% площі підлоги котельні, необхідний вільний приплив повітря через щілину під дверима від 40 мм, або через решітку з повітряним фільтром в ній (бажано), або через припливні клапани з вулиці. У котельні обов’язковий окремий димохід, не сполучені з загальною вентиляцією та іншими димовими каналами (скажімо, з димоходом каміна). Оздоблення – з негорючих матеріалів, перегородки із суміжними кімнатами – не менше ніж цегла (27 см).
  • Кімнати 1-ї зони бажано розташовувати суміжними з котельні (топкової), щоб повніше використовувати витіснить тепло котла. Але двері в котельню потрібно робити або з вулиці, або з кімнат нежитлових зон – господарської, прохідний, підсобної, крім гаража.
  • Санвузол переважно розташовувати або теж суміжних з котельні, або ближче до центру будівлі.
  • Приміщення господарської, прохідній та підсобної зон слід розміщувати з кутах, біля навітряного, північній або північно-східній стін.
  • Кімнати господарської зони, крім того, бажано використовувати в якості теплових буферів між 1-3 і 5-6 зонами.

Приклади стандартного (за типовими, але з розумом застосованим нормам) і нестандартного планувальних рішень показано на рис. Позначення: Р – вітальня, З – спальня господарів, Д – дитяча, КР – кімната батьків господарів (для бабусі), До – кухня, Каб – робочий кабінет господаря, Тл – туалет, Вн – ванна, Гр – гардеробна, П – передпокій, Т – топкова (котельня), Ч – комора, Х – хол, Ф – ліхтар над холом з полікарбонату на плоскому даху, Гар – гараж.

Планування будинків під мінімізацію тепловтрат

Обидва будинки мають загальну площу менше 150 кв. м, а під забудову для них достатньо 4-х соток, і ще залишається місце для газону і садочка на задвірках. Тим не менш, у вітальню 30-35 квадратів і спальню в 15-20 квадратів може собі дозволити далеко не кожен заможний городянин.

Будинок зліва – для сім’ї зі сформованим укладом і традиційним мисленням. Дитячу віднесли в кут, а бабусину кімнату до топкових тому, що первісток вродив здорованем, а старенькій корисно погріти кісточки. Якщо бабуся, за її власними словами, буде житися на світі до тих пір, поки не знадобиться друга дитяча, господар згоден поступитися їй кабінет.

Будинок праворуч – для молодої самостійної сім’ї. Завдяки досить великому коридорі неправильної форми вдалося роздати все-таки (за висловом проектувальника) двері до кімнати і заштовхати санвузол в центр будівлі. Дах вбудованого гаража (він не на цоколі і стеля у нього нижче) більше ніж на 1,5 м нижче даху будинку. До того часу, коли батьки розплатяться по іпотеці і знадобиться друга дитяча, над гаражем передбачається надбудувати полуторний поверх з однієї великої кімнати і віддати її старшої дочки.

Розрахунок тепловтрат

Тепловтрати кімнат 1-4 будемо розраховувати як прийнято, без врахування внутрішнього теплообміну в приміщенні. 5 і 6 вважатимемо на всі 4 стіни, а те і на всі 5-6 стін, якщо мова йде про нестандартної плануванні. Для розрахунку нам знадобляться, крім знання конструкції стіни і товщини складових її шарів у метрах, наступні величини:

  1. Теплове опір матеріалів Rt або питомі тепловтрати матеріалів qп.
  2. Середня температура січня (або самого холодного місяця у вашій місцевості), її можна дізнатися в місцевій метеослужбі або на сайті Росгідромету, або на сайті місцевого муніципалітету.
  3. Середня температура за зиму, відомості – там же.
  4. Коефіцієнт сезонного використання потужності котла, вже застосовувався вище.

Примітка: питомі тепловтрати іноді даються в ккал/м*год, тоді їх потрібно переводити в Вт/м^2, користуючись співвідношеннями між джоулем і калорией і між джоулем і ват.

При типовому проектуванні розрахунок тепловтрат ведуть за їх питомою значень і температурі найбільш холодної тижні в році. Результати виходять досить точними для великих багатоповерхових будівель (таблиці питомих тепловтрат, взагалі кажучи, розробляються окремо для будівель схожої конструкції). Малий приватний будинок по теплу абсолютно точно потрібно розраховувати по тепловому опору матеріалів. За питомою тепловтратам приватнику можна з достатньою точністю вважати відтік тепла через холодний горище і вхідні двері.

Деякі дані до розрахунку наведені на рис. Але, взагалі кажучи, Rt і qп потрібно брати з специфікації на матеріал. У того ж цегли і пінопласту вони істотно розрізняються не тільки від виробника до виробника, але і від партії до партії. Якщо постачальник не показує паспорт матеріалу або в ньому немає Rt або qп, краще купити десь ще. Це той випадок, коли скупий платить не двічі, а все життя.

Власне розрахунок простий: множимо табличне значення Rt для даного матеріалу на товщину його шару в метрах, від результату беремо обернену величину, це не що інше як теплопровідність даного шару, і множимо її на площу розрахункової поверхні і на різницю температур (температурний градієнт) по обидві її сторони; якщо на шляху тепла кілька шарів різних матеріалів (напр. штукатурка-цегла-утеплювач), то Rt кожного шару складаються. В результаті отримаємо потік тепловтрат з кімнати в ватах Qп. Якщо розрахунок ведеться за питомою тепловтратам qп, їх табличне значення помножаємо на різницю температур і площа поверхні, але прорахувати многослойку за qп вже складніше, для цього потрібно привести до Rt.

Розрахунок ведеться окремо для стін, підлоги, стелі, вікон та дверей. За максимум температурного градієнта ?T беремо мінімум допустимої температури приміщення, а за його мінімум:

  • Для стін і вікон – середню температуру січня, поділену на коефіцієнт сезонного використання потужності котла ?.
  • Для стелі – середньодобову температуру найбільш холодної тижні зими, як у розрахунку за питомими тепловтрат.
  • Для підлоги – среднезимнюю температуру даної місцевості.

З точки зору типового проектування цей метод – досконала єресь. Але ми врахуємо обставина, що в багатоповерхівках не діє, а саме: тяга котла в малому приватному будинку забезпечує вентминимум повітрообміну з великим надлишком. Потім, як самі собі господарі в своєму домі, повітря в котельню пустимо 2 шляхами: через щілину під дверима, з кухні або грати з фільтром над підлогою в туалеті/ванній, і з вулиці через клапани в зовнішній стіні.

В середні холоду клапани котельні закриті. Раптом вдарить аномальний мороз, їх відкриваємо, підток повітря до котла з дому обмежуємо або зовсім перекриваємо. «Дышальный» мінімум в 7 куб. м/год на людину забезпечуємо по-дідівськи: кватирками або, сучасніше, вентклапанами в кімнатах. Євроякості життя тут ніякого, але ж прикрити/відкрити клапани не складніше і не важче, ніж підсмажити яєчню. Яку Європа теж їсть. А при такій побудові ЗІ витрати на опалення приватного будинку менші, ніж абонплата за тепло в міській квартирі – реальність. Нарешті, якщо у господаря голова і руки на місці, то хто заважає забезпечити клапани температурної автоматикою? Тоді і з якістю життя все в порядку буде.

Ставимо батареї
Які?

У продажу є радіатори опалення 4-х типів:

  1. Сталеві тонкостінні – найдешевші.
  2. Алюмінієві.
  3. Біметалічні сталь-алюміній – найдорожчі.
  4. Чавунні, тільки не старі «гармошки», а профільовані.

Перші більше підійдуть для регіонів з м’якою зимою і нетривалим опалювальним сезоном. При інтенсивній топці вони можуть кородувати, і при ній же в системі можливі гідроудари, яких тонка сталь не витримує.

Опалення приватного будинку своїми руками: системи, схеми, розрахунок

Алюмінієві батареї добре віддають тепло і забезпечують малу теплову інерцію системи; теплопровідність алюмінію дуже висока, а мала теплоємність. Але неміцні, в регіонах з різкими змінами погоди можуть потекти від гідроударів. Крім того, погано сполучаються з металевими трубопроводами, коефіцієнт температурного розширення (ТКР) алюмінію великий. Краще всього використовувати їх у регіонах північніше чорноземної смуги, де зима стабільно холодна, тоді недоліки алюмінію не позначаються.

У біметалічних радіаторах алюмінієві секції нанизані на тонкий міцний сердечник з спецсталі. Технічних недоліків у біметалу немає, застосовувати біметалічні батареї можна де завгодно без обмежень, але вони дуже дороги.

Чавун вічний, гідроудари взагалі ігнорує, по дешевизні – другий після сталі. однак важкий, для монтажу радіаторів потрібен помічник. А найголовніше – має дуже великий для металу теплоємністю. Теплова інерція З і теполопотери в ній на гістерезис будуть великі.

Примітка: все вище і нижчеописані хитрощі економії тепла в системі з «чугунками» недійсні. Її потрібно вважати типовим.

Розрахунок радіаторів

Розрахунок батарей в кімнати простий: знайдену раніше величину тепловтрат ділимо на теплову потужність однієї секції, множимо на коефіцієнт запасу 1,2 і округляємо до найближчого найбільшого цілого, ми отримали кількість секцій на кімнату. Але зверніть увагу: не сказано «паспортну потужність секції».

Справа в тому, що паспортна потужність дається для температури подачі 90 градусів і обратки 70 градусів. У багатоповерхівках це оптимум. Але наша З не така велика, і ми можемо зменшити співвідношення температур подачі/обратки до 80/60 градусів. Менше не можна, якщо обратка охолоне нижче 50 градусів, то чи спрацює байпас котла (див. далі) і гроші за тепло полетять в трубу, або, ще гірше, в котлі може випасти кислотний конденсат, здатний швидко і повністю вивести його з ладу. Чого ми цим досягнемо? Менших тепловтрат від батарей прямо у стіни. Істотно менших, т. к. тепловіддача нагрітого тіла пропорційна 4 ступеня його температури.

Значить, нам потрібно для правильного розрахунку батарей перерахувати їх потужність на менший температурний діапазон. Паспортне співвідношення температур 90/70 = 1,2857, а наше 80/60 = 1,3333. Поправочний коефіцієнт для батарей буде(1,2857/1,3333)^4 = 0,865. На нього і множимо паспортну потужність секції для розрахунку.

Де ставити?

Розміщення батарей – теж справа тонка і вимагає кмітливості. Погляньте на поз. А рис. там – типове, в нішах під вікнами. Правильно, до речі, теплова завіса перед вікном набагато зменшує втрати через нього. Розрахункові значення: спальня – 4 секції, вітальня – 8, дитяча – 6.

Опалення приватного будинку своїми руками: системи, схеми, розрахунок

Варіанти розміщення батарей опалення

Тепер піднімемося на 1 рівень кмітливості, поз. Б. У вітальні так і залишилося 8 секцій, 2 по 4. І теплозавеса не постраждала: її створюють стакивающиеся потоки від 2-х батарей. Але їх тили гріють вже не зовнішню стіну, а перегородку, так що в дитячій вистачає 4-х секцій. 2 – зекономлено, і не тільки по закупівлі, але і по потужності котла, див. далі.

Батареї у бічних стін неестетичними? А ми замість звичайного підвіконня покладемо фігурний, як говориться – креативний, показаний зеленим пунктиром. На ньому можна розвести рослини, влаштувати робочий куточок і т. п. На поз. В – варіант, цікавий для, наприклад, ЮФАО і Передкавказзя. Батарей у вітальні зовсім немає (3 зона комфортності), а на стіни повішені ІЧ-випромінювачі у вигляді картин (про них далі), налаштовані на 18 градусів. Зекономлено ще 8 секцій, а витрата електроенергії на ІЧ-підігрів вдвічі менше економії на газі.

Примітка: тут позначається і той факт, що людина випромінює в середньому 60 Вт тепла. Батареї його не відчувають, а датчики ІЧ-картин цілком.

Екранування батареї опалення

Про екранування батарей

У більшості випадків батареї все ж доведеться ставити в підвіконних нішах. Тоді втрати від них прямо в стіну можна зменшити в рази, застосувавши повітряно-теплове екранування. див. рис праворуч. Аэрокозырек і тепловоздушную інжектор вигинаються з жерсті або тонкої оцинковки, а на ІЧ-відбивач піде шматок фольгированной з двох сторін волокнистої теплоізоляції.

Вибираємо систему

Тут потрібно знати, що теплова інерція З тим менша, чим швидше в ній циркулює вода. А швидкість її обігу, в свою чергу, залежить від тиску в системі. Наскільки дозволяє міцність труб і батарей (з урахуванням можливості гідроудару), тиск слід збільшувати.

Відкрита або закрита?

Відкриті, або атмосферні, З (зліва на рис. нижче) до недавнього часу будувалися повсюдно, вони прості і вимагають мінімуму матеріалів. Зараз будувати нові З відкритого типу в більшості країн заборонено за такими основним причин, крім яких є і багато інших:

  1. Для створення тиску в 1 атм (атмосферу надлишкову), що приблизно дорівнює 1 бар, потрібен підйом розширювального бака на 10,5 м.
  2. Розширювач потрібно великого обсягу, що збільшує інерцію З і ризик гідроудару.
  3. За будь утепленні розширювача його тепловтрати неприпустимо великі.
  4. Відкрита ЗІ вимагає регулярного догляду і обезвоздушивания.

Закриті ЗІ складніше і витратніше в будівництві, але відповідають сучасним вимогам і можуть працювати необмежений час без нагляду. Загальна схема закритій ЗІ праворуч показана на рис:

Відкрита і закрита

Її частина правіше перерізів, позначених А-А, цілком доступні для самостійного виготовлення. Те, що лівіше – власне, вже обв’язку котла. Це окрема тема, по-перше. По-друге, скільки лінійок котлів у продажу, стільки до них і обв’язок, докладно описаних у фірмових специфікаціях. Тому зазначимо лише, для орієнтування, призначення її частин:

  • Т1 – байпас (обхід, шунт) котла. Якщо температура обратки падає до 50 градусів, термоклапан 10 спрацьовує від датчика 12 і перепускает частина води з подачі в обратку. Вентилем 5 байпас перекривають, якщо опалення переключається на аварійно-резервний електрокотел ВИН (див. нижче) 14.
  • Т2 – байпас циркуляційного насоса (попросту – помпи) 6. Спрацьовує від термометра подачі 3 (такий же термометр бажаний на обратці) у разі перегріву подачі при несправності насоса або пропажі електрики. ЗІ при цьому переходить в слабо гріє і неекономічний, але енергонезалежний термосифонний режим.
  • 2 – системний манометр.
  • 4 – акумулюючий посудину (теплової демпфер), необхідний для запобігання гідроударів. Найчастіше поєднується з бойлером ГВП, оскільки з ним пов’язана не безпосередньо, а змійовиком-теплообмінником. Якщо передбачена робота З альтернативного джерела енергії (АІ) 13, то в демпфер вбудовують другий змійовик, якщо АІ – сонячний колектор (СК), або низьковольтний ТЕН, якщо АІ – сонячна батарея (СБ).
  • 7 – радіатори опалення.
  • 15 – вентиль повітряного дренажу, встановлюється в найвищій точці системи.
  • 8 – роздатковий і збірний колектори, потрібні для запобігання гідроударів з-за перепаду тиску води по висоті поверху. Кількість сідерів/збирають патрубків – за кількістю поверхів. Розміщуються приблизно посередині висоти будівлі. В одноповерховому будинку не потрібні.
  • 9 – мембранний розширювальний посудину з аварійно-технологічним випуском води в каналізацію. Служить для компенсації теплового розширення теплоносія.
  • 11 – підживлення З від водопроводу. В найпростішому випадку – поплавковий кран і фільтр-відстійник. Якщо вода погана, ставлять додаткові прилади її підготовки. Система підготовки води для ГВП умовно не показана, т. к. до СО не відноситься.
  • 14 – аварійно-резервний вихровий індукційний нагрівач ВИН. Працює від будинкової електромережі або від АІ-СБ через інвертор DC/AC 220В 50/60 Гц.

Як роздати тепло?

Схеми роздачі теплоносія по опалювальних приладів бувають, по-перше, тупиковими і оборотними. У перших потік води замикається тільки через батареї, тепла підлога, рушникосушки тощо По-друге існує частковий безпосередній перетікання води з подачі в обратку. Оборотні схеми володіють найменшою тепловою інерцією, мінімуму труб і допускають експлуатацію котла без байпасу, т. к. надмірно остигає обратка сама відтягує до себе гарячу подачу від батарей, але добре працюють тільки при дуже довгих гілках (променях) подання/обратки, тому застосовуються в основному у великих виробничих приміщеннях: цехах, складах.

Короткий опис статті: схема опалення приватного будинку

Джерело: Опалення приватного будинку своїми руками: системи, схеми, розрахунок, способи

Також ви можете прочитати