Хотите свою собственную систему отопления? Их есть у меня
Всем привет.
Недавно на просторах этого ужасного развлекательного сайта один товарищ (@toshka1kartoshka, заходи не бойся, уходи не плачь) искал методичку по отоплению частного дома. Искал и не нашел, нету их, потому что.
Посмотрел я на его мытарства и решил ситуацию изменить – написать методичку эту, а вдруг получится? Опыта в проектировании отопления у меня почти что 20 лет, с небольшими перерывами на вентиляцию, кондиционирование, холодоснабжение. Глядишь выдам что-то удобоваримое.
Тема на несколько постов, в этом начну с обзора что, зачем и почему, и опишу первый этап, подготовительный. А детально буду рассматривать в последующий постах-главах.
Если лень не будет, конечно.
Приступим.
Система отопления, как можно догадаться из ее названия, служит для отопления помещений. То есть поддержания в этих помещениях постоянной заданной температуры при изменении температуры снаружи.
Система отопления всегда включает в себя источник тепла и опционально может включать отопительные приборы, трубы, трубную арматуру, насосы, баки различного назначения и автоматику.
Я написал, что все, кроме источника может быть опцией потому, что если у вас одно помещение и вы поставите там дровяную печь, камин или электрический нагреватель, то ни труб, ни отопительных приборов в вашей системе отопления, разумеется, не будет.
Но я расскажу про те случаи, когда все это требуется, а вот источник тепла я опишу поверхностно, потому что он подбирается под систему, буквально в последний момент. Единственное, что нужно четко понимать перед началом разработки системы – какое топливо будет применяться в вашем источнике тепла. Ну, кроме, бюджета, конечно.
Да и опыта по котлам у меня немного, поэтому на вопросы «Какой котел лучше?» отвечать не стану. Решайте сами, что вам нужно: немецкий газовый с наддувом, продувом и автоматизацией космического корабля и по цене того самого космического корабля или кондовый российский электрический, состоящий из ТЭНа и куска стальной трубы стоимостью с ящик пива. Системе отопления, в принципе пофиг чем вы там теплоноситель греете, главное, чтобы температура теплоносителя была подходящая.
По большому счету можно взять тупо кипятильник, такой вот, со спиралькой, как у деда в деревне был. Сунуть его в ведро с водой, туда же два конца термостойкого шланга, подключить к этому всему самый дешевый циркуляционный насос и вся эта тряхомудия худо-бедно греть будет. А стоит почти ничего. А можно и без кипятильника. Ведро над костром подвесить вот тебе и котельная. Совсем атас, конечно, но до чего только нужда порой не доводит, согласитесь.
С автоматикой тоже особо не заморачивался никогда. Мое дело – механические системы. Слаботочка это к другим ребятам. Но с простейшими системами знаком, расскажу, что знаю.
А про бюджет надо помнить всегда, чтобы не размахивать губу в начале и не пилить свои решения в последствии. То есть, если вдруг, в середине процесса, вы решили пришить к своему особняку зимний сад, сразу думайте – а что за этим потянется? Прикиньте, посчитайте. Мне знаком случай, когда изменение назначения одного помещения повлекло за собой изменения высоты здания, толщины перекрытий и колонн, высоты этажей, а вместе с этим изменения всех инженерных разделов. А причина – архитектор поменял одно слово в названии помещения.
Но я отвлекся. Продолжим.
Как я уже написал выше, система отопления служит для поддержания постоянной температуры в помещениях при изменении внешних условий.
Процесс разработки системы отопления можно разделить на несколько этапов:
Определение расчетных параметров.
Расчет нагрузки на систему.
Определение состава системы (типы и марки оборудования, труб, арматуры и т.д.).
Расстановка отопительных приборов и расчет их размеров.
Подбор и размещение оборудования (насосы, котлы, баки, арматура, автоматика и т.д.).
Трассировка труб и гидравлический расчет системы, определение настроек регулирующей арматуры.
Разработка чертежей или моделирование системы.
Создание спецификации материалов и оборудования.
Оформление документации (по желанию).
Работа вдумчивая, спешки не любит. Можно конечно и галопом по европам, но тогда и результат будет соответствующий – дорого или криво или дорого и криво.
Сегодня расскажу про расчетные параметры.
Для начала требуется определить внешние условия, которым будет противостоять наша система, а именно – минимальную температуру наружного воздуха в холодный период года, будем ее называть расчетной температурой наружного воздуха.
Несложно догадаться, что в зависимости от региона, расчетная температура наружного воздуха будет различаться. Чтобы узнать, на что ориентироваться в вашем случае, нужно найти один нормативный документ – СП 131.13330.2020 «Строительная климатология». На данный момент это самая актуальная версия, от 2020 года соответственно.
Если будете читать этот мой эпистолярный шедевр сильно позже даты опубликования, то проверьте, может быть, вышла более свежая версия. Просто ищите в поисковиках «СП 131.13330» и смотрите какой там год самый последний. Сильных отличий не будет, особенно в структуре документа, а вот числа могут и поменяться, на градус-два. Не то, чтобы страшно, но лучше следить за веяниями климатической моды нашей планеты.
Так вот, открываем на СП и ищем там таблицу 3.1, в которой и содержатся данные о параметрах холодного периода года. В этой таблице находим регион строительства вашей недвиги и смотрим на столбцы 2, 3,4,5 и 7. Называются эти столбцы, соответственно:
«Температура воздуха наиболее холодных суток, °C, обеспеченностью 0,98»;
«Температура воздуха наиболее холодных суток, °C, обеспеченностью 0,92»;
«Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, °С, обеспеченностью 0,98»;
«Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, °С, обеспеченностью 0,92»;
«Абсолютная минимальная температура воздуха, °С».
И вот тут вы уже можете почувствовать себя творцом своего счастья, потому что выбирать расчетную температуру можете любую из этих пяти показателей. При этом надо понимать, что чем ниже расчетная температура, тем мощнее понадобится источник тепла, толще трубы, шире отопительные приборы и т.д.
Поэтому если вы – тотальный параноик, выбирайте абсолютный минимум, чтобы уж наверняка не заморозить свой домик. А если вы пофигист – берите холодную пятидневку обеспеченностью 0,92, тогда не переплатите за материалы и оборудование и с вероятностью 92% ваша система отопления справится с нагрузкой, потому что именно с такой вероятность температура не опустится ниже указанного значения в среднем за пятидневку. Ну а 8% и колебания внутри пятидневки оставите на удачу, авось пронесёт.
Хотя в принципе, температуру можете выбирать любую, ведь если вы строите, например, домик для житья-бытья осенью, когда температура около нуля, то зачем на зимние температуры равняться? В этом посте расскажу, как оптимизировать расчеты и сделать так, чтобы можно было легко пересчитать на любой температуру. А пока общий принцип – расчетную температуру берем из СП 131.13330 актуальной редакции.
Следующими номерами программы следуют: определение температуры внутренней, а также способности ограждающих конструкций нашего здания-помещения противостоять перемещению тепла от более нагретого воздуха, к более стылому. В нашем случае – изнутри наружу.
С внутренней температурой все просто – сами решаете, какую хотите. Если затрудняетесь с выбором, то ориентироваться можно на парочку нормативных документов.
Первый – ГОСТ на микроклимат в помещениях. Точное название – ГОСТ 30494-2011 «Параметры микроклимата в помещениях». 2011 – это год выпуска, нелишним будет проверить, не обновился ли. Но на данный момент он актуален. Дальше уточнять это не буду – проверяйте актуальность нормативных документов всегда.
В данном документе есть несколько таблиц, расскажу на примете Таблицы 1, которая для жилых зданий. В таблице есть несколько строк с разными типами помещений – жилые, подсобные, санузлы и т.д. Для каждой категории указаны допустимые и оптимальные температура, относительная влажность и т.д. На данном этапе нас интересует температура. Какую конкретно выбирать – решаете вы. Хотите комфорта, берите по верхней планке оптимальной. Экономите каждый гвоздь или ватт мощности – принимайте по низу допустимого. Ну или выбирайте вообще любую, может вам +30°С надо, тут любой каприз за ваши деньги. Опять же, пересчитать потом сможете относительно просто.
Также отсылки к параметрам внутреннего воздуха можно найти в разных документах, например СП 54.13330 «Здания жилые многоквартирные», СП 118.13330 «Общественные здания и сооружения», СП 44.13330 «Административные и бытовые здания», СП 56.13330 «Производственные здания» и т.д., тьма их. Выбирайте по вкусу и вперед. Можно комбинировать – для жилых и подсобных помещений берете по ГОСТу, а если есть гараж или мастерская, или бассейн – выбираете «Производственные здания» или «Общественные здания и сооружения».
Также надо увеличивать расчетную внутреннюю температуру для угловых помещений, то есть для таких, у которых с холодной средой граничит более одной стены. То есть, если для жилой комнаты вы приняли +24°С, то для угловой жилой комнаты надо принимать +26°С.
Ну и финалочка – ограждающие конструкции. Тут уже веселее, потому что параметры ентих конструкций определяются архитектурным проектом. И на момент разработки системы отопления он уже должен бы быть. И я очень рекомендую, чтобы он у вас уже был, потому что систему отопления надо строить для вашего здания, а не здание строить вокруг системы отопления.
Хотя, конечно, мы народ такой, что стройку можем начинать и с крыши, равномерно двигаясь в сторону фундамента, и проклиная все и вся. Но построить в итоге нечто вменяемое, что удивительно.
Но такой подход сильно дорогой, по причине того, что все много раз меняется в процессе, а это всегда удорожание. Лучше, естественно, двигаться в нормальном направлении, строить дом начиная с фундамента и встраивая в него подходящие инженерные системы. Залог успеха тут – спроектировать все основные разделы ДО начала строительства.
Еще раз – СНАЧАЛА ПРОЕКТЫ ВСЕХ РАЗДЕЛОВ, УВЯЗАННЫЕ ДРУГ С ДРУГОМ, ПОТОМ НАЧАЛО ЗАКУПОК И РАБОТ.
Это скучно, нудно, подрезает буйный полет фантазии, но, если будете делать так, будет все нормально. А будете бежать впереди паровоза – потратите впустую гору бабла и нервов.
Снова я отвлекся, возвращаюсь к ограждающим конструкциям.
В них нас интересует параметр со смешным названием «Коэффициент сопротивления теплопередаче». Он, в конечном итоге, определяет сколько ватт будет передаваться через 1 кв.м конструкции при перепаде в 1°С с разных его сторон. Параметр этот имеют и стены, и окна, и крыша, и полы, и вообще все, что ограждает вас от зимней стужи. Материалы, как вы понимаете, выбирает архитектор, он же должен и посчитать этот самый коэффициент.
Сейчас, правда, считателей этого коэффициента выделили в отдельный раздел «Энергоэффективность», но это профанация. Материалы выбирает все равно архитектор, особенно в случае индивидуального домостроения, так что его и трясите.
Коэффициенты эти, как я уже сказал, нужны для всего и вся – стен, крыш, окон, дверей, полов и чего только вы там себе в домике не насочиняли – фонари, витрины, временно-постоянные ограждения – все нужно закоэффициентить. При этом, если стены в одной комнате из одного материала, а в другой – из другого, то и коэффициентов тоже должно быть два, три или сколько там разновидностей одной конструкции у вас получается.
Также нужно знать, что по нормам теплопотери требуется считать между помещениями, если разница температур внутреннего воздуха в них более 3°C. Так что, если ваша ванная комната (температура +26-28 °C) граничит с гаражом (температура +14-16 °C) то потребуется коэффициент и для внутренней стены между этими помещениями. Если этим пренебречь, то в ванной будет прохладнее, чем вы планировали.
Но, конечно же, есть хитрость на случай, если вы бежите впереди паровоза, то есть не имеете законченного архитектурного проекта. Из-за наличия этой хитрости частенько все и бегают. Называется она просто отвал башки – «Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции», и найти его можно в СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», в главе 5.
Смысл в том, что любые ограждающие конструкции должны иметь показатель сопротивления теплопередаче не хуже, чем указано в СП. А лучше – лучше! То есть, если архитектурного проекта у вас еще нет, вы можете принять все коэффициенты равными нормативным, а потому заставить вашего архитектора выбрать материалы так, чтобы они имели показатели равные или лучше, чем принятые вами. Это неточно, но на безрыбье, как известно и рак свистит.
Особо углубляться в это я не буду, поэтому претензии типа «да ты путаешь нормируемый с требуемым» или «а вот еще есть этот коэффициент и вон тот» не принимаются. Подход сам по себе примерный, требует обязательного запаса, так что просто ознакомлю с процессом, а желающие лезть в это болото могут сами почитать нормативку и разобраться, высшая математика там не требуется.
Итак, если коротко, то вы должны рассчитать требуемые коэффициенты сопротивления теплопередаче согласно Таблице 3 из СП 50.13330 и принять их для дальнейшего расчета.
Рассчитываются они при помощи ржачнейшей вещи – градусо-суток! Показатель так и называется ГСОП – градусо-сутки отопительного периода. Измеряется он в °С·сут/год и зависит от расчетных температур внутри и снаружи помещения, а также от продолжительности отопительного периода. Формулу можно посмотреть в указанном СП, как и формулы расчета с его помощью коэффициентов сопротивления теплопередаче для различных типов ограждающих конструкций.
Повторюсь, что этот расчет очень примерный и применять его стоит только в крайнем случае.
Также, для стен, крыши и пола с утепление можно рассчитать эти коэффициенты самостоятельно, на соответствующих сайтах или применив методику из СП 50.13330, но там есть несколько нюансов, поэтому сейчас это я описывать не буду. Расскажу в следующий раз, если хоть кого-то это заинтересует.
Для окон это не проканает, там только производитель знает, какие характеристики у его изделий. Лучше стучаться к нему, чем гадать над цифрами из нормативки.
Ну и вооот!
Определив для себя важнейшие параметры для расчета тепловой нагрузки на систему отопления, мы можем приступать непосредственно к расчету этой самой нагрузки.
Напомню, что это за параметры:
расчетной температуры наружного воздуха (единая на вест расчет);
расчетных температур внутреннего воздуха (индивидуальные для разных типов помещений);
параметров ограждающих конструкций (индивидуальные для разных типов конструкций).
Подробнее про расчет в следующем посте.
А пока расскажу про то, как можно облегчить себе жизнь и расчеты.
Вам понадобится какая-нибудь программа для работы с электронными таблицами. В идеале это неповторимый Эксель. Можно пытаться и в гугл таблицах, и в российских аналогах, типа «Мои документы». Но их функционал сильно хуже оригинала и некоторые, очень нужные нам в последствии функции, например команда ВПР или работа с несколькими вкладками, они могут не поддерживать.
Поэтому я буду описывать процесс для Экселя, а вы можете пытаться сделать это в аналогах, но это на ваш страх и риск.
К сути.
Чтобы было удобно все считать и пересчитывать, нам понадобится сделать файлик с несколькими вкладками. Про каждую я расскажу в соответствующих главах, а пока остановимся на вкладке с исходными данными, которые мы тут насобирали.
На вкладке этой необходимо в удобном для вас порядке расположить все те параметры, которые мы определили как расчетные: температуры и коэффициенты.
С наружной температурой понятно – она одна.
Температуры для помещений стоит поместить в таблицу, в которой, в левом столбце будет краткое, но емкое название типа помещения (жилье, санузел, подсобное и т.д.), а в правом – температура, соответствующая этому помещению.
Тоже следует проделать и с параметрами ограждающих конструкций. Тут удобно использовать буквенно-циферные сокращения. Например НС1 – наружная стена 1 типа, или П1 – пол в зоне 1.
Также потребуется подобная таблица для надбавок на ориентацию по сторонам света. Вкратце – если конструкция ориентирована на некоторые стороны света, например на север или запад, то расчетную теплопотерю через нее требуется увеличивать. Принцип такой: всё, что связано с севером, а также восток (только чистый восток) – +10%, запад и юго-восток – +5%. Остальное, а также отсутствие ориентации (для плоской крыши или полов, или внутренних стен), без добавок.
И последний параметр, который я рекомендую внести сразу – надбавка на неучтенные потери тепла. Просто выделите для этого ячейку. Потом сделаем на нее ссылку в расчетной таблице.
Общий принцип формирования этих табличек – дальнейшее применение функции ВПР, которая в качестве входных данных принимает такую таблицу, в левом столбце ищет заданное значение и возвращает значения ячеек из соответствующей строки таблицы и заданного номера столбца.
Как раз применение этой функции позволит вам в будущем легко заменять исходные данные, пересчитывая теплопотери под разные температуры или параметры ограждающих конструкций.
Ну и, раз уж речь зашла про программы – потребуется хоть какая-нибудь чертилка. Автокад, Компас, что там еще бывает? Элементарные требования – способность программы считать длину отрезка и, желательно, площадь многоугольника. Какой-нибудь Маджикад для автокада или БИМ-монстр по типу Ревита заметно облегчит жизнь, но с ними надо уметь работать, делать много подготовительных телодвижений и, если вы это уже умеете, то моя методичка вам особо и не нужна.
Так что чем проще – тем лучше. Где достать? Купить. Или взять на пробный период, месяца для коттеджа-особняка хватит за глаза. Другие способы добычи ищите самостоятельно.
На этом на сегодня все.
Ставьте лайк, подписывайтесь на канал, жмите колокольчик, чтобы не пропустить… А, это не для тут.
Короче, ждите продолжения в следующей серии.