Расчет отопления

Как пользоваться калькулятором

1. Задайте площадь и высоту потолков

   Считается отапливаемая площадь всех этажей. Высота потолков нужна, чтобы получить объем: укрупненная формула работает именно по кубометрам, а не по квадратам

2. Выберите город

   Из города берется расчетная температура самой холодной пятидневки по СП 131.13330.2020 - именно на нее подбирают мощность котла и радиаторов

3. Укажите утепление, окна и двери

   Коэффициент теплопередачи здания и надбавки за окна и наружные двери дают теплопотери дома в киловаттах

4. Уточните приборы и трубы

   Тип радиатора, температуры подачи и обратки, диаметр и длина труб - из этого считается число секций и объем системы отопления в литрах

5. Заберите результат

   Мощность котла, секции радиаторов, литры теплоносителя и объем расширительного бака. Расчет можно распечатать или отправить ссылкой монтажнику

Формула расчета отопления

Отопление считают не "по квадратам", а по объему: тепло уходит через все ограждающие конструкции, а их площадь зависит от высоты потолков. Укрупненная формула, которой пользуются проектировщики для быстрой прикидки, выглядит так:

• Q = V × ΔT × k / 860, где Q - теплопотери в киловаттах, V - объем дома в м³, ΔT - разница между температурой в доме и расчетной уличной, k - коэффициент теплопередачи здания
• ΔT берется по СП 131.13330.2020: это температура самой холодной пятидневки в вашем городе. Для Москвы - минус 25 °C, значит ΔT = 20 − (−25) = 45 °C
• k - обобщенная характеристика оболочки дома: 0,6-0,9 у современного утепленного дома, 1,0-1,5 у обычного кирпича или блока с утеплением, 2-3 у старого дома в один кирпич, 3-4 у неутепленного щитового
• Делитель 860 переводит килокалории в час в киловатты (1 кВт = 860 ккал/ч)

К результату добавляют надбавки на светопрозрачные конструкции: каждое окно с двухкамерным стеклопакетом уносит около 100 Вт, с однокамерным - до 150 Вт, наружная дверь - примерно 150 Вт (в основном за счет открывания). Мощность котла берут с запасом 10-20 % и, если он же греет горячую воду, добавляют еще 20-25 %

Расчет отопления по площади и по объему

Норма "100 Вт на квадратный метр" родилась во времена типовых панельных домов с потолками 2,5 м и работает только для них. Как только меняется утепление, климат или высота потолков, она врет в полтора-два раза. Сравните на одном и том же доме 120 м²:

Разброс - от 80 до 290 Вт/м² при одной и той же площади. Поэтому "расчет по площади" годится только чтобы прикинуть порядок цифры, а котел и радиаторы подбирают по объему и утеплению

Пример расчета отопления частного дома

Как рассчитать объем системы отопления

Объем системы (он же объем теплоносителя) нужен для трех вещей: подобрать расширительный бак, купить нужное количество антифриза и понять инерционность системы. Считается он сложением:

• Радиаторы: литраж одной секции × количество секций. Биметалл - 0,20 л на секцию, алюминий - 0,45 л, чугун МС-140 - целых 1,45 л. Разница в семь раз: та же система на чугуне будет держать втрое больше воды
• Трубы: длина × литры на метр. Литры на метр - это площадь внутреннего сечения: π/4 × d² . Для трубы 20 мм с внутренним диаметром 16 мм это 0,201 л/м
• Котел, бойлер, гидрострелка: из паспорта. У настенного газового котла теплообменник держит 3-8 литров, у напольного чугунного - 30-50, у бойлера косвенного нагрева - весь его объем

Быстрая прикидка, если считать некогда: современная система с биметаллом и трубой 16-20 мм - это 5-7 литров на 1 кВт мощности котла; старая чугунная на стальных трубах - 12-15 л/кВт

Литры на метр трубы и предельная нагрузка

Та же таблица отвечает и на вопрос про диаметр: труба не может передать больше тепла, чем позволяет расход через ее сечение. Нагрузка в последней колонке посчитана при перепаде подача-обратка 20 °C и скорости теплоносителя 0,5 м/с - выше скорость поднимать нельзя, будет шум

Расчет расширительного бака для отопления

Вода при нагреве от 10 до 80 °C расширяется примерно на 4 % объема. Этому расширению нужно куда-то деться, иначе сработает предохранительный клапан. Формула мембранного бака:

V_бака = V_{системы} × E / D

• E - коэффициент расширения теплоносителя: вода 0,040, пропиленгликоль 30 % - 0,046, 50 % - 0,052
• D - коэффициент эффективности бака: D = (P_{клапана} − P_{предзарядки}) / (P_{клапана} + 1). При стандартных 3 бар и 1,5 бар: D = (3 − 1,5) / (3 + 1) = 0,375

Отсюда практическое правило: бак берут на 10-15 % объема системы, а на гликоле - на 12-18 %. Бак ставят на обратке перед насосом: там температура ниже и мембрана живет дольше

Теплоноситель для отопления: вода или гликоль

Вода - лучший теплоноситель по физике: теплоемкость 4,187 кДж/(кг·°C), она дешевая и не агрессивная. Единственная проблема - она замерзает и рвет трубы. Поэтому для домов, где зимой можно остаться без света на несколько суток, берут антифризы

Цена решения: гликоль на 10-15 % хуже переносит тепло, значит радиаторов нужно больше, а насос - производительнее. Кроме того, антифриз агрессивен к оцинковке и к паронитовым прокладкам, и его меняют раз в 5 лет. Если дом жилой круглый год - заливайте воду

Расчетная температура и градусо-сутки по городам

Расчетная температура наиболее холодной пятидневки (колонка "Пятидневка") - то, на что подбирают мощность. Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) - то, по чему считают годовой расход тепла. Данные - из СП 131.13330.2020, ГСОП посчитан для температуры в доме 20 °C

Чем греть: котел, электричество или тепловой насос

Мощность системы от источника тепла не зависит - 12,8 кВт теплопотерь остаются 12,8 кВт при любом котле. Меняется только то, сколько топлива на них уйдет и сколько это будет стоить

• Магистральный газ. 9,45 кВт·ч тепла с одного кубометра, КПД котла 90-94 %. Самый дешевый вариант там, где труба уже подведена
• Сжиженный газ (газгольдер). 12,8 кВт·ч с килограмма. Работает везде, но требует емкости и подвоза
• Электрокотел. КПД почти 100 %, но каждый киловатт тепла - это киловатт из розетки. Нужна выделенная мощность: котел на 18 кВт при 380 В берет около 27 А
• Тепловой насос воздух-вода. При SCOP 3,0 отдает 3 кВт тепла на 1 кВт электричества. На дом с сезонной потребностью 20 000 кВт·ч уйдет около 6 700 кВт·ч электричества. Слабое место - мороз: ниже −20 °C коэффициент падает почти до единицы, поэтому в средней полосе насос ставят с электрическим догревателем и считают выгоду по SCOP, а не по паспортному COP
• Дрова, пеллеты, уголь. КПД 75-85 %, требуют места под топливо и ручной загрузки (у пеллетных - бункер на 2-7 суток)

Частые ошибки

• Берут паспортную теплоотдачу радиатора. Она указана при ΔT = 70 °C, то есть при подаче 90 °C. В реальной системе 75/60 напор всего 47,5 °C, и секция отдает на 40 % меньше. Радиаторов, посчитанных "по паспорту", зимой не хватит
• Считают мощность котла равной теплопотерям. Если котел еще и греет воду, к отоплению нужно добавить 20-25 %, а для проточного нагрева - вообще подбирать котел по ГВС: там пиковая мощность выше отопительной
• Гонятся за большим запасом. Котел на 40 кВт в доме, которому нужно 15, будет тактовать - включаться и гаснуть каждые несколько минут. Это убивает теплообменник и жжет лишнее топливо. Нормальный запас - 10-20 %
• Забывают объем системы при заливке антифриза. Гликоль продается концентратом, и его количество считают от объема системы, а не "на глаз". Ошиблись вдвое - получили либо воду с примесью, либо густой кисель, который насос не прокачает
• Ставят расширительный бак на подачу. Там самая горячая вода: мембрана стареет вдвое быстрее. Место бака - на обратке, до циркуляционного насоса

Частые вопросы