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:

Как рассчитывать объем теплоносителя в системе отопления

Сталкиваясь с необходимостью монтажа или реконструкции отопления, многие из нас задаются вопросом, как рассчитать достаточное количество рабочей жидкости для эффективной работы отопления. В первую очередь нужно понимать, что общий показатель будет зависеть от суммарного значения объема всех элементов отопительной системы.

Выбор теплоносителя

Чаще всего в качестве рабочей жидкости для систем отопления применяется вода. Впрочем, эффективным альтернативным решением может стать антифриз. Такая жидкость не замерзает при понижении температуры окружающей среды до критической для воды отметки. Несмотря на очевидные преимущества, цена антифриза достаточно высока. Поэтому используют его преимущественно для обогрева незначительных по площади строений.

Заполнение отопительных систем водой нуждается в предварительной подготовке такого теплоносителя. Жидкость должна быть отфильтрована от растворенных минеральных солей. Для этого могут быть использованы специализированные химические реагенты, которые присутствуют в продаже. Более того, из воды в системе отопления должен быть удален весь воздух. В противном случае возможно снижение эффективности обогрева помещений.

Общие расчеты

Определять общую емкость отопления необходимо, чтобы мощности отопительного котла хватило для качественного обогрева всех помещений. Превышение показателей допустимого объема может привести к повышению износа отопительного прибора, а также значительному расходу электроэнергии.

Необходимое количество теплоносителя рассчитывается согласно следующей формуле:
Общий объем = V котла + V радиаторов + V труб + V расширительного бачка

Отопительный котел

Определиться с показателем емкости котла позволяет вычисление мощности нагревательного агрегата. Для этого достаточно взять за основу соотношение, при котором 1 кВт тепловой энергии достаточно для эффективного обогрева 10 м2 жилплощади. Данное соотношение является справедливым при наличии потолков, высота которых составляет не более 3-х метров.

Как только станет известен показатель мощности котла, достаточно отыскать подходящий агрегат в специализированном магазине. Объем оборудования каждый производитель указывает в паспортных данных.

Поэтому в случае выполнения правильного расчета мощности проблем с определением нужного объема не возникнет.

Трубы

Чтобы определить достаточный объем воды в трубах, необходимо вычислить поперечное сечение трубопровода согласно формуле – S = π × R2, где:

• S – поперечное сечение;
• π – постоянная константа, равная 3,14;
• R – внутренний радиус труб.

Рассчитав значение площади поперечного сечения труб достаточно умножить его на общую длину всего трубопровода в системе отопления.

Расширительный бак

Определить, какой емкостью должен обладать расширительный бак, можно, располагая данными о коэффициенте температурного расширения теплоносителя. У воды этот показатель составляет 0,034 при подогреве до 85 оС.

Выполняя расчет достаточно воспользоваться формулой: V-бака = (V сист × K) / D, где:

• V-бака – необходимый объем расширительного бачка;
• V-сист – общий объем жидкости в остальных элементах системы отопления;
• K – коэффициент расширения;
• D – эффективность расширительного бачка (указывается в технической документации).

Радиаторы

В настоящее время существует широкое разнообразие отдельных типов радиаторов для отопительных систем. Помимо функциональных различий все они имеют разную высоту.

Чтобы рассчитать объем рабочей жидкости в радиаторах, необходимо для начала подсчитать их количество. После чего умножить данную сумму на объем одной секции.

Узнать объем одного радиатора можно, воспользовавшись данными из технического паспорта изделия. При отсутствии такой информации можно сориентироваться согласно усредненным параметрам:

• чугунные – 1,5 л на секцию;
• биметаллические – 0,2-0,3 л на секцию;
• алюминиевые – 0,4 л на секцию.

Понять, как правильно рассчитать значение позволит следующий пример. Допустим, имеется 5 радиаторов, изготовленных из алюминия. Каждый обогревательный элемент содержит по 6 секций. Производим расчет: 5×6×0,4 = 12 л.

В итоге

Как видно, расчет емкости отопления сводится к вычислению суммарного значения четырех вышеуказанных элементов.

Определить необходимую емкость рабочей жидкости в системе с математической точностью удается не каждому. Поэтому, не желая выполнять расчет, некоторые пользователи действуют следующим образом. Для начала заполняют систему примерно на 90%, после чего проверяют работоспособность. Далее стравливают скопившийся воздух и продолжают заполнение.

В процессе эксплуатации отопительной системы происходит естественный спад уровня теплоносителя в результате конвекционных процессов. При этом происходит потеря мощности и производительности котла. Отсюда вытекает необходимость наличия резервной емкости с рабочей жидкостью, откуда можно будет отслеживать убыток теплоносителя и при необходимости производить его пополнение.

Расход антифриза при отоплении

В основном антифризы включают разного рода присадки, необходимые для придания раствору необходимых качеств. Например:

• предотвращение разрушение уплотнителей системы;
• растворение и вывод накипи и осадков, которые накапливаются в системе со временем;
• коррозийная защита металлов, которые входят в состав системы отопления.

Заливай и пользуйся?

Казалось бы, если есть проблема – риск замерзания воды в системе отопления — незачем медлить, нужно заливать антифриз. Ведь в наших условиях отключение электроэнергии на продолжительное время – обычное дело, причем без предупреждения. А значит, в зимнее время могут возникнуть серьезные проблемы в частных домах. Но есть еще одна сложность. Многие производители отопительных котлов категорически не рекомендуют применять антифризы в системах, в которых участвуют их устройства. Возникает резонный вопрос, почему?

Причины, по которым производители котлов отказывают в использовании антифриза

Производитель «Протерм» (Словакия) заявляет о том, что не несет ответственности за последствия, вызванные применением антифризов. Чугунные котлы, изготавливаемые компанией, не предназначены для взаимодействия с незамерзающими жидкостями. Vaillant (Германия) еще более категоричен, заявляя о том, что в настенных котлах использовать незамерзающие жидкости нельзя! Что касается иных производителей, то здесь все запутаннее. Некоторые из них информируют об использовании в конструкции котлов специальных прокладок из паронита, которые подходят ко многим видам антифризов. Однако при этом не афишируется обратная сторона медали: сложности с уплотнителями – не единственная проблема при применении антифризов.

Какие существуют проблемы при использовании незамерзающей жидкости в отопительных системах?

Проблема №1

Поскольку вода и антифриз имеют различные физические показатели, при проектировании системы отопления следует учитывать, будет использоваться та или иная жидкость. Базовые расчеты делаются, конечно, для воды. Если же планируется использование антифриза, потребуется изменить некоторые параметры системы:

• мощность котла;
• на 60% увеличить напор циркуляционного насоса;
• на 50% увеличить объем расширительного бака;
• на 50% увеличить тепловую мощность радиаторов.

Проблема №2

Антифризы на базе этиленгликоля имеют одну особенность – «не любят» перегрева системы. Например, если в любой точке системы температура превысит критическую для данной марки смеси, произойдет разложение этиленгликоля и присадок, в результате реакции образуются твердые осадки и кислоты. При выпадении осадков на нагревательные составляющие котла появляется нагар, в результате чего снижается теплообмен, стимулируется появление новых осадков, увеличивается вероятность перегрева.

Образованные при разложении этиленгликоля кислоты вступают в реакцию с металлами системы, в результате чего возможно развитие коррозийных процессов. Разложение присадок способно вызвать снижение защитных характеристик состава по отношению к уплотнителям, что может вызвать течь в местах соединения. Если система имеет цинковое покрытие, использование антифриза недопустимо. При перегреве появляется повышенное пенообразование, а это значит, что гарантировано завоздушивание системы. Следовательно, чтобы все эти явления исключить, нужно жестко контролировать отопительный процесс. Поскольку производителям котлов неизвестны физические свойства используемых теплоносителей (кроме воды), они исключают их применение.

Проблемы №3

Антифризы имеют повышенную текучесть. Следовательно, увеличение количества соединительных мест и элементов влечет за собой рост вероятности образования протечек. Причем в основном такая проблема появляется при остывшей системе, когда отопление выключено. При охлаждении объем металлических соединений уменьшается, появляются микроканалы, по которым и сочится состав. Поэтому важно, чтобы все соединения системы были доступны. Учитывая токсичность антифризов, их нельзя применять для нагревания воды в системах ГВС. В противном случае смесь может попасть в точки разбора горячей воды, что представит опасность для жильцов.