Объемы воды для различных элементов системы отопления. Расчет объема теплоносителя в трубах и котле
Объемы воды для различных элементов системы отопления. Расчет объема теплоносителя в трубах и котле
Компоненты отопительной системы
Отправной точкой для вычисления технических характеристик компонентов является расчет объем воды в системе отопления. Фактически она является суммой вместимости всех элементов, начиная от теплообменника котла и заканчивая батареями.
Как рассчитать объем системы отопления самостоятельно, без привлечения специалистов или использования специальных программ? Для этого понадобиться схема расположения компонентов и их габаритные характеристики. Общая вместимость системы будет определяться именно этими параметрами.
Объём воды в трубопроводе
Значительная часть воды располагается в трубопроводах. Они занимают большую часть в схеме теплоснабжения. Как рассчитать объем теплоносителя в системе отопления, и какие характеристики труб нужно знать для этого? Важнейшей из них является диаметр магистрали. Именно он определит вместимость воды в трубах. Для вычисления достаточно взять данные из таблицы.
В отопительной системе могут быть использованы трубы различных диаметров. В особенности это касается коллекторных схем. Поэтому объем воды в системе отопления вычисляется по следующей формуле:
Vобщ=Vтр1*Lтр1+ Vтр2*Lтр2+ Vтр2*Lтр2…
Где Vобщ – общая вместимость воды в трубопроводах, л, Vтр – объем теплоносителя в 1 м.п. трубы определенного диаметра, Lтр – общая протяженность магистрали с заданным сечением.
В сумме эти данные позволят рассчитать большую часть объема системы отопления. Но помимо труб есть и другие компоненты теплоснабжения.
У пластиковых труб диаметр вычисляется по размерам внешних стенок, а у металлических – по внутренним. Это может существенно для тепловых систем с большой протяженностью.
Расчет объема котла отопления
Теплообменник котла отопления
Корректный объем котла отопления можно узнать только из данных технического паспорта. Каждая модель этого отопительного прибора имеет свои уникальные характеристики, которые зачастую не повторяются.
Напольный котел может иметь большие габариты. В особенности это касается твердотопливных моделей. По факту теплоноситель занимает не весь объем котла отопления, а лишь небольшую его часть. Вся жидкость располагается в теплообменнике – конструкции, необходимой для передачи тепловой энергии от зоны сгорания топлива воде.
Если инструкция от отопительного оборудования была утеряна – для просчетов может быть взята ориентировочная вместимость теплообменника. Она зависит от мощности и модели котла:
- Напольные модели могут вмещать от 10 до 25 литров воды. В среднем твердотопливный котел мощностью 24 кВт содержит в теплообменнике около 20 л. теплоносителя;
- Настенные газовые менее вместительны – от 3 до 7 л.
Учитывая параметры для расчета объема теплоносителя в системе отопления вместимостью теплообменника котла можно пренебречь. Этот показатель варьируется от 1% до 3% от общего объема теплоснабжения частного дома.
Без периодической очистки отопления уменьшается сечение труб и проходной диаметр батарей. Это сказывается на фактической вместимости отопительной системы.
Объем системы отопления по нагрузке. Как рассчитать объем и расход теплоносителя в системе
- V котла – найдете в его техническом паспорте. У настенных газовых моделей этот параметр может составлять от 3 до 7 л. У напольных, в том числе твердотопливных, он больше – до 25 л.
- V радиаторов – тоже можно найти в техническом паспорте. Если его нет, возьмите усредненное значение в зависимости от материала: 1,5 л на секцию – для чугунных; 0,3 л на секцию – для биметаллических; 0,4 л на секцию – для алюминиевых. Сложите количество секций для каждого радиатора, а затем суммируйте все.
- V труб – можно вычислить по упрощенному алгоритму с помощью таблицы. Для этого общую длину труб умножаем на объем одного метра трубы в соответствии с ее типоразмером.
- m – расход теплоносителя, кг/с
- Q – суммарная мощность системы отопления, кВт
- Cp – удельная теплоемкость теплоносителя, кДж (при подсчете для воды берем средний показатель 4,19 кДж)
- Δt – разница температур на входе и выходе котла (чаще всего это 5 °C)
Индивидуальная система отопления похожа на кровеносную систему человека. Теплоноситель циркулирует по венам дома от его сердца в виде котла . Задача – доставлять тепло в каждую точку обогрева: радиаторы , теплый пол и др.
Монтаж системы отопления требует тщательной подготовки. Вам понадобится инструмент, правильно подобранное оборудование и, конечно, верные расчеты. Полезно будет проверить работоспособность по формулам, чтобы каждый элемент системы справлялся с поставленной задачей. Это важно и при модернизации системы, например, если вы заменяете трубы, добавляете радиаторы и достраиваете новые помещения, которые нужно отапливать.
Мы расскажем про важные параметры, которые нужно учесть при проектировании отопительной системы.
Мощность системы отопления
Этот параметр нужен для определения расхода теплоносителя и подбора котла, который справится с обогревом помещения. Сначала определяемся с мощностью, чтобы использовать ее в остальных формулах. Если данный параметр вам известен, переходите к следующему пункту.
Если же вы еще не знаете мощность, то ее легко определить исходя из площади всех помещений.
На 10 кв. м приходится 1 кВт
Такой подсчет действует для капитальных построек с хорошей теплоизоляцией и высотой потолков не более 3 м.
Допустим, площадь объекта составляет 2000 кв. м.
Расчет будет следующим
Объем теплоносителя
При монтаже системы отопления важно сделать не только расчет расхода теплоносителя, но и определить его объем. Для этого существует формула. Она помогает вычислить объем во всех элементах системы.
V теплоносителя = V котла + V радиаторов + V труб
Определить соответствие поможет таблица
Вычислить объем трубопровода можно, умножив объем из последней колонки на общую длину труб. Например , если длина трубопровода 50 м с использованием трубы 1/2 дюйма, то мы умножаем 50 на 0,177. Получаем 8,85 куб. м.
Важно : если в системе на разных участках трубы имеют разный диаметр, необходимо рассчитывать объем каждого участка отдельно, а затем их объем суммировать. Например , из котельной выходит труба диаметром 1 дюйм, а в комнатах используются трубы диаметром 1/2 дюйма.
На заметку : нужно определить объем бака под тепловое расширение в зависимости от используемого теплоносителя. Если в качестве теплоносителя будет использована вода, объем бака будет составлять не менее 15% от вместимости всей системы. Для антифриза этот показатель равен 20% . Стоит отметить, что объем бака может быть несколько больше расчетного числа, но ни в коем случае не меньше. Это упрощенный подход для оценки. Есть более точные формулы, для которых нужны справочные данные по физическим свойствам выбранного антифриза.
Расход теплоносителя
На что влияет расход теплоносителя в системе отопления и зачем его определять? По этому параметру подбирают циркуляционный насос для принудительного движения теплоносителя в системе. Верные подсчеты помогут спроектировать систему правильно для работы без потерь напора.
Чтобы определить расход теплоносителя, используются разные формулы. Мы расскажем про наиболее распространенные. Вы можете применить одну из них или несколько для самопроверки. Только вам надо будет перевести полученные значения в литры в минуту.
1. Инженерная формула
m = Q / (Cp × Δt)
Если вы хотите правильно подсчитать расход теплоносителя, формула поможет избежать ошибок. Просто подставьте в нее параметр тепловой мощности.
Например, мощность составляет 200 кВт. А остальные значения возьмем усредненные.
Расчет по формуле будет следующим
m = 200 / (4,19 × 5) = 9,54 кг/с
2. Упрощенная формула
Есть также упрощенный расчет расхода теплоносителя по тепловой нагрузке. Им пользуются не столько инженеры, сколько хозяева домов, которые хотят выполнить работу самостоятельно.
Для этого нужно тепловую мощность разделить на 20 (усредненное значение для расчета при использовании воды в системе).
Вернемся к нашему примеру. Если мощность составляет 200 кВт, то мы разделим ее на 20.
Размерность общего расхода воды в системе отопления. Формула расчета насоса для системы отопления
Ответ
Расчет литража в системе отопления очень важное мероприятие от которого зависит дальнейшие расчеты по отоплению
Приведем некоторые данные:
Литраж теплоносителя в радиаторе:
алюминиевый радиатор — 1 секция — 0,450 литра
ø15 (G ½») — 0,177 литра
ø20 (G ¾») — 0,310 литра
ø25 (G 1,0″) — 0,490 литра
ø32 (G 1¼») — 0,800 литра
ø40 (G 1½») — 1,250 литра
ø50 (G 2,0″) — 1,960 литра
Расчитывается объема теплоносителя в системе по формуле :
V=V(радиаторов)+V(труб)+V(котла)+V(расширительного бака)
Примерный расчет максимального объема теплоносителя в системе необходим для того, чтобы тепловой мощности котла хватило для прогрева теплоносителя. В случае превышения объема теплоносителя, также как и превышения максимального объема отапливаемого помещения (условно норму возьмем 100 Вт на квадратный метр отапливаемой мощности), отопительный котел может не достичь граничной температуры носителя, что приведет к его непрерывной работе и повышенного износа и к значительному перерасходу топлива.
Оценить максимальный объем теплоносителя в системе для отопительных котлов системы АОГВ можно умножив его тепловую мощность (кВт) на коэфициент, численно равный 13,5 (литр/кВт).
Vmax=Qmax*13,5 (л)
Итак, для стандартных котлов типа АОГВ предельный объем теплоносителя в системе:
АОГВ 7 — 7*13,5=до 100 л
АОГВ 10 -10*13,5 =до 140 л
АОГВ 12 — 12*13,2=до160 л итд.
Пример перевода тепловой мощности
1 Кал/Час = 0,864 * 1 Вт/Час
Наибольшее распространение получили системы отопления с применением жидкостного теплоносителя. Эти комплексные системы включают в себя целый ряд оборудования: насосные станции, котельные, теплообменники и т.д. Стабильная работа оборудования зависит не только от его технического состояния, но и от типа и качества самого теплоносителя.
В большинстве случаев для обогрева загородных домов, дач, гаражей и других объектов заполнение системы отопления производили водой. Помимо неоспоримой пользы это приносило ряд неудобств, к тому же со временем выявлялись существенные недостатки. Небольшой объем теплоносителя в системе отопления котельных позволил найти ей достойную альтернативу.
Как правильно определиться с типом отопительного котла и рассчитать его мощность
В системе отопления котлу отводится роль генератора тепла
Делая выбор между котлами — газовым, электрическим, жидко- или твердотопливным обращают внимание на эффективность его теплоотдачи, простоту эксплуатации, учитывают, какой тип топлива преобладает в месте проживания
Эффективная работа системы и комфортная температура в помещении напрямую зависят от мощности котла. При малой мощности в помещении будет холодно, а при слишком большой — неэкономно использоваться топливо. Поэтому необходимо выбирать котел с оптимальной мощностью, которую можно довольно точно высчитать.
При ее расчете обязательно нужно учитывать
:
- площадь отапливаемого помещения (S);
- удельная мощность котла на десять кубических метров помещения. Она устанавливается с корректировкой, учитывающей климатические условия региона проживания (W уд.).
Есть установленные значения удельной мощности (W уд.) для определенных климатических зон, которые составляют для:
- Южных районов – от 0,7 до 0,9 кВт;
- Центральных районов – от 1,2 до 1,5 кВт;
- Северных районов — от 1,5 до 2,0 кВт.
Мощность котла (Wкот) рассчитывается по формуле:
W кот. = S*W уд. / 10
Поэтому принято мощность котла выбирать, из расчета 1 кВт на 10кв. м отапливаемого помещения.
От площади дома будет зависеть не только мощность , но и тип водяного отопления. Конструкция отопления с естественным движением воды, не сможет эффективно обогревать дом площадью более 100 кв. м (из-за малой инерционности). Для помещения с большой площадью потребуется система отопления с циркулярными насосами, которая будет подталкивать, и ускорять подачу теплоносителя по трубам.
Поскольку насосы работают в безостановочном режиме, к ним предъявляются определенные требования — бесшумность, малая энергоемкость, долговечность и надежность. На современных моделях газового котла, насосы уже встроены непосредственно в корпус.
Особенности подбора циркуляционного насоса
Подбирается насос по двум критериям:
- Количеству перекаченной жидкости, выраженной в метрах кубических за час (м³/ч).
- Напору, выраженному в метрах (м).
С напором, все более или менее понятно,- это высота, на которую должна быть поднята жидкость и измеряется с самой низкой до самой высокой точки или до следующего насоса, в том случае, если в проекте, он предусмотрен не один.
Объем расширительного бака
Всем известно, что жидкость при нагревании имеет свойство увеличиваться в объеме. Чтобы отопительная система не была похожа на бомбу и не текла по всем швам, существует расширительный бак, в который собирается вытесненная вода из системы.
Все просто, зная физические характеристики воды.
Рассчитанный объем теплоносителя в системе умножаем на 0,08. Например, для теплоносителя на 100 л, расширительный бачок будет объемом 8 л.