Правильный расчет теплоносителя в системе отопления

По совокупности признаков бесспорным лидером среди теплоносителей является обыкновенная вода. Лучше всего использовать дистиллированную воду, хотя подойдет и кипячёная или химически обработанная – для осаждения растворённых в воде солей и кислорода.

Однако если существует вероятность того, что температура в помещении с системой отопления на некоторое время опустится ниже нуля, то вода в качестве теплоносителя не подойдёт. Если она замёрзнет, то при увеличении объёма велика вероятность необратимого повреждения системы отопления. В таких случаях используют теплоноситель на базе антифриза.

Расчет объема теплоносителя – что нужно знать перед началом

Что требуется от идеального переносчика тепла:

• Хорошая передача тепла
• Небольшая вязкость
• Низкая расширяемость при замерзании
• Небольшая текучесть
• Нетоксичность
• Дешевизна

Количество теплоносителя в системе отопления

Теплоноситель нужен после монтажа новой отопительной системы, после её ремонта или реконструкции.

Перед заполнением отопительной системы требуется определить точное количество теплоносителя, для того чтобы заранее купить или подготовить необходимый объём. Нужно собрать информацию про паспортный объем всех отопительных приборов и трубопроводов (детальнее: «Расчет объема системы отопления, включая радиаторы»). Обычно такие данные содержатся на упаковке или в справочной литературе. Объём труб легко высчитывается по их длине и известному сечению.

Для наиболее распространённых элементов теплосетей объёмы теплоносителя таковы:

• Секция современного радиатора (алюминиевого, стального или биметаллического) — 0,45 литра
• Секция радиатора старого типа (чугунного, МС 140-500, ГОСТ 8690-94) – 1.45 литра
• Погонный метр трубы (15 миллиметров внутренний диаметр) — 0,177 литра
• Погонный метр трубы (32 миллиметров внутренний диаметр) — 0,8 литра

Расход теплоносителя в системе отопления можно примерно подсчитать и без суммирования. Можно просто исходить из мощности отопительной системы. Для расчёта используют соотношение, что отопительной системе для передачи одного килоВатта тепла понадобится 15 литров неплоносителя. Нетрудно подсчитать, что для отопительной системы мощностью 75 килоВатт понадобится 75х15=1125 литров теплоносителя. Ещё раз – этот метод приблизительный и не даёт точного объёма. Читайте также: «Как рассчитать систему отопления».

Нам недостаточно подсчитать расход теплоносителя – формула для вычисления объёма расширительного бака также совершенно необходима.

Мало просто просуммировать объёмы составляющих теплосети (радиаторов, котла и трубопроводов). Дело в том, что в процессе нагревания исходной объём жидкости существенно изменяется, а следовательно возрастает давление. Для того, чтобы его скомпенсировать, применяют так называемые расширительные баки.

Их объём вычисляется с использованием следующих показателей и коэффициентов:

Е — так называемый коэффициент расширения жидкости (исчисляется в процентах). Для разных теплоносителей он разный. Для воды он составляет 4%, для антифриза на базе этиленгликоля — 4,4 %.

d — коэффициент эффективности расширительного бака
VS – расчетный расход теплоносителя (просуммированный объём всех составляющих системы теплоснабжения)
V – результат вычисления. Объём расширительного бака.

Формула для расчета — V = (VS x E)/d

Расчет теплоносителя в системе отопления выполнен – пора заливать!

Существуют два варианта заполнения системы, в зависимости от её конструкции:

• Заливка «самотёком» — в высшей точке системы в отверстие вставляется воронка, через которую постепенно заливается теплоноситель. Нужно не забыть в нижней точке системы открыть кран и подставить какую-то ёмкость.
• Принудительная закачка с помощью насоса. Подойдет практически любой электрический насос малой мощности. В процессе заполнения следует контролировать показания манометра, дабы не переборщить с давлением. Очень желательно не забыть открыть воздушные клапаны на батареях.

Расход теплоносителя в системе отопления

Расход в системе теплоносителя подразумевает массовое количество теплоносителя (кг/с), предназначаемое для подачи нужного количества тепла в обогреваемое помещение. Расчет теплоносителя в отопительной системе определяется как частное от деления расчетной тепловой потребности (Вт) помещения (помещений) на теплоотдачу 1 кг теплоносителя для обогрева (Дж/кг). Читайте также: «Как сделать расчет расхода теплоносителя для системы отопления – теория и практика».

Некоторые советы по наполнению системы отопления теплоносителем на видео:

Выбор циркуляционного насоса для системы отопления. Часть 2

Циркуляционный насос выбирается по двум основным характеристикам:

G* — расходу, выраженному в м 3 /час;

H — напору, выраженному в м.

*Для записи расхода теплоносителя производители насосного оборудования пользуются буквой Q. Производители запорной арматуры, например, Данфосс для расчета расхода пользуется буквой G. В отечественной практике также используется эта буква. Поэтому в рамках объяснений этой статьи мы также будем пользоваться буквой G, Но в других статьях, подойдя непосредственно к разбору графика работы насоса, для расхода мы все же будем использовать букву Q.

Определение расхода (G, м 3 /час) теплоносителя при выборе насоса

Отправной точкой для подбора насоса служит количество тепла, которое теряет дом. Как это узнать? Для этого нужно сделать расчет теплопотерь.

Это сложный инженерный расчет, предполагающий знание многих составляющих. Поэтому в рамках этой статьи мы опустим это объяснение, а за основу количества теплопотерь возьмем одну из распространенных (но далеко не точных) методик, которой пользуются многие монтажные фирмы.

Ее суть заключается в некоем среднем показателе потерь на 1 м 2 . Эта величина условна и составляет 100 Вт/м 2 (если дом или комната имеют неутепленные кирпичные стены, да еще недостаточной толщины, количество тепла, теряемого помещением, будет значительно больше. И наоборот, если ограждающие конструкции дома сделаны с применением современных материалов и имеют хорошую теплоизоляцию, потери тепла будут снижены и могут составлять 90 или 80 Вт/м 2 ).

Итак, предположим, что вы имеете дом площадью 120 или 200 м 2 . Тогда условленное нами количество теплопотерь для всего дома будет составлять:

120 * 100 = 12000 Вт или 12 кВт.

Какое это имеет отношение к насосу? Самое прямое.

Процесс теплопотерь в доме происходит постоянно, а значит и процесс нагревания помещений (компенсация теплопотерь) должен идти постоянно.

Представьте, что у вас нет насоса, нет трубопроводов. Как бы вы решили эту задачу?

Чтобы компенсировать теплопотери вам пришлось бы сжигать какой-то вид топлива в отапливаемом помещении, например, дрова, что в принципе тысячелетиями люди и делали.

Но вы решили отказаться от дров и использовать для обогревания дома воду. Что вам пришлось бы делать? Вам пришлось бы брать ведро( -а), наливать туда воду и греть ее на костре или газовой плите до температуры кипения. После этого брать ведра и нести их в комнату, где вода отдавала бы свое тепло помещению. Затем брать другие ведра с водой и снова ставить их на костер или газовую плиту для нагревания воды, а затем нести их в комнату взамен первых. И так до бесконечности.

Сегодня за вас эту работу выполняет насос. Он заставляет воду двигаться к устройству, где она нагревается (котел), а затем для передачи сохраненного в воде тепла по трубопроводам направляет ее к отопительным приборам для компенсации теплопотерь в помещении.

Возникает вопрос: сколько нужно воды в еденицу времени, нагретой до заданной температуры, чтобы компенсировать теплопотери дома?

Как это посчитать?

Для этого нужно знать несколько величин:

• количество тепла, которое необходимо для компенсации тепловых потерь (в этой статье за основу мы взяли дом площадью 120 м 2 с теплопотерями 12000 Вт)
• удельная теплоемкость воды равная 4200 Дж/кг * о С;
• разница между начальной температурой t 1 (температура обратки) и конечной температурой t 2 (температурой подачи), до которой нагревается теплоноситель (эта разница обозначается как ΔT и в теплотехнике для расчета систем радиаторного отопления определяется в 15 — 20 о С).

Эти значения нужно подставить в формулу:

G = Q / (c * (t 2 — t 1 )) , где

G — требуемый расход воды в системе отопления, кг/сек. (Этот параметр должен обеспечивать насос. Если купить насос с меньшим расходом, то он не сможет дать количество воды необходимое для компенсации тепловых потерь; если взять насос с завышенным расходом, это приведет к снижению его КПД, перерасходу электроэнергии и большим начальным затратам) ;

Q — количество тепла Вт, необходимое для компенсации теплопотерь;

t 2 — температура конечная, до которой нужно нагреть воду (обычно 75, 80 или 90 о С);

t 1 — температура начальная (температура теплоносителя, остывшего на 15 — 20 о С);

c — удельная теплоемкость воды, равная 4200 Дж/кг * о С .

Подставляем известные значения в формулу и получаем:

G = 12000 / 4200 * (80 — 60) = 0,143 кг/с

Такой расход теплоносителя в течение секунды необходим для компенсации тепловых потерь вашего дома площадью 120 м 2 .

На практике пользуются расходом воды, перемещенным в течение 1 часа. В этом случае формула, пройдя некоторые преобразования принимает следующий вид:

G = 0,86 * Q / t 2 — t 1 ;

G = 0,86 * Q / ΔT , где

ΔT — разность температур между подачей и обраткой (как мы уже увидели выше, ΔT — величина известная, закладываемая изначально в расчет).

Итак, какими бы сложными, на первый взгляд, не показались объяснения по подбору насоса, учитывая такую важную величину, как расход, сам расчет и, следовательно, подбор по этому параметру довольно прост.

Все сводится к подстановке известных значений в простую формулу. Эту формулу можно «вбить» в программе Excel и пользоваться этим файлом, как быстрым калькулятором.

Потренируемся!

Задача: нужно подсчитать расход теплоносителя для дома площадью 490 м 2 .

Решение:

Q (количество теплопотерь) = 490 * 100 = 49000 Вт = 49 кВт.

Проектный температурный режим между подачей и обраткой закладываем следующий: температура подачи — 80 о С, температура обратки — 60 о С (по-другому запись делается как 80/60 о С).

Следовательно, ΔT = 80 — 60 = 20 о С .

Теперь все значения подставляем в формулу:

G = 0,86 * Q / ΔT = 0,86 * 49 / 20 = 2,11 м 3 /час.

Как всем этим пользоваться непосредственно при выборе насоса, вы узнаете в заключительной части этой серии статей. А сейчас поговорим о второй важной характеристике — напоре. Читать далее

Расчет расхода теплоносителя для системы отопления

Расчетный расход сетевой воды на систему отопления (т/ч), присоединенную по зависимой схеме, можно определить по формуле:

Формула 1. Расчетный расход сетевой воды на СО

где Qо.р.- расчетная нагрузка на систему отопления, Гкал/ч;

τ1.р.- температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, ° С;

τ2.р.- температура воды в обратном трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, °С;

Расчетный расход воды в системе отопления определяется из выражения:

Формула 2. Расчетный расход воды в системе отопления

τ3.р.- температура воды в подающем трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, ° С;

Относительный расход сетевой воды Gотн. на систему отопления:

Формула 3. Относительный расход сетевой воды на СО

где Gc.- текущее значение сетевого расхода на систему отопления, т/ч.

Относительный расход тепла Qотн. на систему отопления:

Формула 4. Относительный расход тепла на СО

где Qо.- текущее значение расхода теплоты на систему отопления, Гкал/ч

где Qо.р.- расчетное значение расхода теплоты на систему отопления, Гкал/ч

Расчетный расход теплоносителя в системе отопления присоединенной по независимой схеме:

Формула 5. Расчетный расход на СО по независимой схеме

где: t1.р, t2.р.- расчетная температура нагреваемого теплоносителя (второй контур) соответственно на выходе и входе в теплообменный аппарат, ºС;

Расчетный расход теплоносителя в системе вентиляции определяется по формуле:

Формула 6. Расчетный расход на СВ

где: Qв.р.- расчетная нагрузка на систему вентиляции Гкал/ч;

τ2.в.р.- расчетная температура сетевой воды после калорифера системы вентиляции, ºС.

Расчетный расход теплоносителя на систему горячего водоснабжения (ГВС) для открытых систем теплоснабжения определяется по формуле:

Формула 7. Расчетный расход на открытые системы ГВС

В наладочном расчете для закрытых схем ГВС, нагрузка определяется как значение поля Средняя нагрузка ГВС, умноженная на значение поля Балансовый коэффициент закр. гвс.

Балансовый коэффициент позволяет пользователю регулировать величину нагрузки (и расхода) на которую производится наладка. Если значение поля не задано, то в расчете используется значение коэффициента по умолчанию:

Таблица 17. Балансовый коэфф. ГВС (значения по умолчанию)

	Внимание