Расчет объема котла отопления. Банальный вопрос – для чего знать необходимую мощность котла
- Расчет объема котла отопления. Банальный вопрос – для чего знать необходимую мощность котла
- Объем системы отопления по нагрузке. Как рассчитать объем и расход теплоносителя в системе
- Объем теплообменника котла. Что такое теплообменник и зачем он нужен?
- Как вычислить объем системы отопления. Как рассчитать оптимальное количество и объемы теплообменников
- Оптимальный объем воды в системе отопления. Как рассчитывать объем теплоносителя в системе отопления
- Расчет объема теплоносителя теплого пола. Выясняем потребную тепловую мощность
Расчет объема котла отопления. Банальный вопрос – для чего знать необходимую мощность котла
Несмотря на то что вопрос действительно кажется риторическим, все же видится необходимость дать парочку пояснений. Дело в том, что некоторые хозяева домов или квартир все же умудряются допускать ошибки, впадая в ту или иную крайность. То есть приобретая оборудование или заведомо недостаточной тепловой производительности, в надежде сэкономить, или сильно завышенной, чтобы, по их мнению, гарантировано, с большим запасом обеспечить себя теплом в любой ситуации.
И то, и другое – совершенно неправильно, и негативно сказывается как на обеспечении комфортных условий проживания, так и на долговечности самого оборудования.
- Ну, с недостаточностью теплотворной способности все более-менее ясно. При наступлении зимних холодов котел станет работать на полную свою мощность, и не факт, что при этом в помещениях будет комфортный микроклимат. Значит, придется «нагонять тепло» с помощью электрический обогревательных приборов, что повлечет лишние немалые расходы. А сам котел, функционирующий на пределе своих возможностей, вряд ли протянет долго. В любом случае уже через год-другой владельцы жилья однозначно осознают необходимость замены агрегата на более мощный. Так или иначе, цена ошибки получается весьма впечатляющей.
Какой бы котел отопления ни выбирался, его тепловая мощность должна отвечать определенной «гармонии» — полностью перекрывать потребности дома или квартиры с тепловой энергии и иметь разумный эксплуатационный запас
- Ну а почему бы не приобрести котел с большим запасом, чем же это может помешать? Да, безусловно, качественный обогрев помещений будет обеспечен. Но теперь перечислим «минусы» такого подхода:
— Во-первых, котел большей мощности сам по себе может стоить значительно дороже, и назвать такую покупку рациональной – сложно.
— Во-вторых, с возрастанием мощности практически всегда увеличиваются габариты и масса агрегата. Это ненужные сложности при установке, «украденное» пространство, что бывает особо важно, если котел планируется разместить, например, на кухне или в другом помещении жилой зоны дома.
— В-третьих, можно столкнуться с неэкономичностью работы системы отопления – часть затраченных энергоресурсов будет расходоваться, по сути, впустую.
— В-четвертых, избыточная мощность – это регулярные длительные отключения котла, которые, кроме того, сопровождаются остыванием дымохода и, соответственно, обильным образованием конденсата.
— В-пятых, если мощное оборудование никогда не нагружается должным образом, на пользу ему это не идет. Подобное утверждение может показаться парадоксальным, но так оно и есть – износ становится выше, длительность безаварийной эксплуатации существенно снижается.
Объем системы отопления по нагрузке. Как рассчитать объем и расход теплоносителя в системе
ВсеИнструменты.ру
- 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).
Объем теплообменника котла. Что такое теплообменник и зачем он нужен?
Банные печи с теплообменником – это печи, в которых есть особое пространство, куда поступает холодная вода, нагревается и выходит по трубам к радиаторам или навесному баку. Причем функция теплообменника банных печей не только в нагревании воды для душевой – те выносные баки, которые находятся в комнате отдыха или предбаннике, еще и прогревают их.
Существует 2 варианта исполнения теплообменников:
- Внутренний теплообменник – это вставленный в бок печной камеры либо пущенный по дну змеевик, или же так называемая «рубашка», которая полностью покрывает топку.
- Внешний теплообменник – модуль дымохода, труба, которая как бы опоясана герметичной емкостью.
Абсолютно все теплообменники, не зависимо от их вида, в обязательном порядке заполняются жидкостью – антифризом или водой. Подает жидкость в них сообщающая емкость – батарея водяного отопления или навесной бак. Для присоединения традиционно используются 2 штуцера: один снизу, другой – сверху. И все схема работы теплообменника предельно проста – все происходит благодаря естественной циркуляции нагреваемых жидкостей, либо путем подключения насоса, работающего от электричества.
Опытные печники советуют отдавать предпочтение открытым системам нагрева воды в бане – то есть без давления. Немаловажен и такой момент – наиболее эффективной системой нагрева воды в бане считается та, общая протяженность труб какой не превышает трех метров. Причем на практике этого оказывается достаточно, чтобы поместить прямо за стеной парилки сам бак.
Также важна и толщина трубы – лучше, если она не будет меньше дюйма, в противном случае току жидкости будет оказано ощутимое сопротивление, и печь банная с теплообменником без насоса не сможет гонять воду.
Как вычислить объем системы отопления. Как рассчитать оптимальное количество и объемы теплообменников
При расчёте количества необходимых радиаторов, следует учитывать из какого материала они произведены. Рынок сейчас предлагает три вида металлических радиаторов:
- Чугун,
- Алюминий,
- Биметаллический сплав,
Все они имеют свои особенности. Чугун и алюминий имеют одинаковый показатель теплоотдачи, но при этом алюминий быстро остывает, а чугун медленно нагревается, но долго сохраняет тепло. Биметаллические радиаторы быстро нагреваются, но остывают значительнее медленнее алюминиевых.
При расчете количества радиаторов также следует учитывать и другие нюансы:
- теплоизоляция пола и стен помогает сохранить до 35% тепла,
- угловая комната прохладнее других и требует большего количества радиаторов,
- использование стеклопакетов на окнах сохраняет 15% теплоэнергии,
- через крышу «уходит» до 25% теплоэнергии.
В соответствии с нормами СНиП, на обогрев 1 м³ требуется 100 Вт тепла. Следовательно, 50 м³ потребуют 5000 Вт. В среднем, одна секция биметаллического радиатора выделяет 150 Вт при температуре теплоносителя 50 °C, а прибор на 8 секций выделяет 150 * 8 = 1200 Вт. С помощью простого калькулятора считаем: 5000 : 1200 = 4,16. То есть, для обогрева этой площади нужно примерно 4-5 радиаторов.
Однако, в частном доме температура регулируется самостоятельно и обычно считается, что одна батарея выделяет 1500-1800 Вт тепла. Пересчитываем среднее значение и получаем 5000 : 1650 = 3,03. То есть, должно быть достаточно и трёх радиаторов. Разумеется, это общий принцип, а более точные расчёты делаются исходя из предполагаемой температуры теплоносителя и тепловыделения радиаторов, которые будут установлены.
Можно воспользоваться примерной формулой расчета секций радиатора:
N*= S/P *100
Значок (*) показывает, что дробная часть округляется по общим математическим правилам, N – количество секций, S – площадь комнаты в м2, а P – теплоотдача 1 секции в Вт.
Оптимальный объем воды в системе отопления. 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. 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.Выбор теплоносителя
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.
Расчет объема теплоносителя теплого пола. Выясняем потребную тепловую мощность
Для расчета всех параметров будущего теплого пола – водяного или электрического – надо определить, сколько Ватт теплоты подать на обогрев конкретного помещения. Предлагаем посчитать требуемую мощность отопления простейшим способом – по площади либо объему комнаты.
Совет. Монтаж напольных греющих контуров – удовольствие недешевое. Цена работ с учетом материалов и комплектующих колеблется в диапазоне 5—8 у. е. за квадратный метр (без установки и подключения котла). Если вы планируете нанимать бригаду мастеров и не располагаете проектом системы отопления, требуйте выполнения всех расчетов от исполнителей, потом сравните результаты.
В качестве примера используем планировку небольшого одноэтажного дома 100 м² (по наружному обмеру), показанную на чертеже. Заметьте, угловые комнаты со световыми проемами и внешними стенами потеряют гораздо больше тепла зимой, нежели внутренние – коридор, санузел и прихожая. Нюанс учтен в предлагаемой методике:
- Путем обмеров и перемножения длин выясните квадратуру каждого помещения.
- Площади комнат с одной наружной стенкой и световым проемом умножьте на 0.1 кВт. К данной категории относятся и центральные помещения (в примере – прихожая, ванна и коридор).
- На обогрев комнат, расположенных в углах здания, потребуется выделить больше тепловой энергии. Квадратуру помещения с двумя внешними стенами и окном следует помножить на 0.12 кВт (кухня и детская).
- Если в угловой комнате присутствует 2 и более оконных проема, площадь умножается на 0.13 кВт (гостиная и спальня на планировке).
Результаты вычислений – это требуемая теплоотдача отопительных контуров либо радиаторов в киловаттах отдельно по каждому помещению. С полученными цифрами можно переходить к следующему этапу расчета.
Примечание. Указанные величины справедливы для средней полосы РФ и Республики Беларусь. Для жилищ, расположенных на юге, значения тепловой мощности необходимо умножить на коэффициент 0.7. В северных регионах к результатам применяется повышающий коэффициент 1.5—2.
Вышеописанная методика не годится для комнат с потолками 3 и более метров. В подобных случаях потребное количество теплоты считается по объему помещений, умножаемому на 35, 40 или 45 Вт в зависимости от расположения внутри здания. Подробно расчет нагрузки на систему отопления изложен в отдельной статье.
