Как рассчитать количество воды в системе отопления

Не слишком ли велик расход теплоносителя в системе отопления? Формула расчета

Фото 1

Теплоносителями для системы отопления могут выступать жидкости и газы.

Обычно в качестве теплоносителя для системы отопления частного дома или квартиры применяют воду, этилен- или пропиленгликоль.

Он должен отвечать определенным требованиям.

Требования к теплоносителю в системе отопления

Есть 5 пунктов, которые нужно соблюдать:

  • высокий показатель переноса теплоты;
  • низкая вязкость, при этом стандартная (как у воды) текучесть;
  • малая расширяемость при остывании;
  • отсутствие токсичности;
  • небольшая стоимость.

Фото 2

Фото 1. Теплоноситель Эко -30 на основе пропиленгликоля, вес 20 кг, производитель — «Технология уюта».

Для выбора рекомендуется обратиться к профессиональному сантехнику, который поможет сделать расчёты и выбрать подходящий теплоноситель.

Как рассчитать расход

Значение представляет собой количество теплоносителя в килограммах, которое тратится в секунду. Оно используется для передачи температуры в помещение посредством радиаторов. Для расчёта необходимо знать потребление котла, которое расходуется на обогрев одного литра воды.

G = N / Q, где:

  • N — мощность котла, Вт.
  • Q — теплота, Дж/кг.

Величину переводят в кг/час, умножая на 3600.

Формула для расчёта необходимого объёма жидкости

Фото 3

Повторное заполнение труб требуется после ремонта или перестройки обвязки. Для этого находят количество воды, нужное системе.

Обычно достаточно собрать паспортные данные и сложить их. Но также можно найти его вручную. Для этого считают длину и сечение труб.

Числа перемножаются и добавляются к батареям. Объём секций радиатора составляет:

  • Алюминиевого, стального или сплава — 0,45 л.
  • Чугунного — 1,45 л.

А также есть формула, по которой можно примерно определить общее количество воды в обвязке:

V = N * VкВт, где:

  • N — мощность котла, Вт.
  • VкВт— объём, которого достаточно для передачи одного киловатта тепла, дм 3 .

Это позволяет посчитать только ориентировочное число, поэтому лучше свериться с документами.

Для полной картины также нужно посчитать объём воды, вмещаемой прочими компонентами обвязки: расширительным баком, насосом и т. д.

Внимание! Особенно важен бак: он компенсирует давление, которое повышается из-за расширения жидкости при нагреве.

В первую очередь нужно определиться с используемым веществом:

    вода имеет коэффициент расширения 4%;

Фото 4

Формула для расчёта:

V = (Vs * E)/D, где:

  • E — коэффициент расширения жидкости, указанный выше.
  • Vs — расчётный расход всей обвязки, м 3 .
  • D — эффективность бака, указанная в паспорте устройства.

Найдя эти значения, их нужно просуммировать. Обычно получается четыре показателя объёма: труб, радиаторов, нагревателя и бака.

При помощи полученных данных можно осуществить создание системы отопления и заполнить её водой. Процесс залива зависит от схемы:

  • «Самотёком» выполняется из высшей точки трубопровода: вставляют воронку и пускают жидкость. Это делают не спеша, равномерно. Предварительно внизу открывают кран, и подставляют ёмкость. Это помогает избежать образования воздушных пробок. Применяется, если отсутствует принудительный ток.
  • Принудительная — требует насоса. Подойдёт любой, хотя лучше использовать циркуляционный, который затем применяют в отоплении. В течение процесса нужно снимать показания манометра, чтобы избежать повышения давления. И также обязательно открывают воздушные клапаны, что помогает с выпуском газа.

Как посчитать минимальный расход теплоносителя

Фото 5

Вычисляются также, как затраты жидкости в час на обогрев помещений.

Его находят в перерыв между отопительными сезонами как число, зависящее от горячего водоснабжения. Существует две формулы, применяемых в расчётах.

Если в системе нет принудительной циркуляции ГВС, или она отключена из-за периодичности работы, то расчёт выполняют с учётом среднего расхода:

Qгср — среднее значение теплоты, которое передаёт система за час работы в неотопительный сезон, Дж.

$ — коэффициент изменения расхода воды летом и зимой. Принимается соответственно равным 0,8 или 1,0.

Tп — температура в подаче.

Tоб3 — в обратке при параллельном подключении нагревателя.

C — теплоёмкость воды, принимают равной 10 -3 , Дж/°С.

Температуры принимают равными соответственно 70 и 30 градусам Цельсия.

Фото 6

Если есть принудительная циркуляция ГВС или с учётом нагрева воды ночью:

Qцг — расход теплоты для прогрева жидкости, Дж.

Значение этого показателя принимают равным (Kтп * Qгср) / (1 + Kтп), где Kтп — коэффициент потери тепла трубами, а Qгср — средний показатель расхода мощности на воду в час.

Tп — температура подачи.

Tоб6 — обратки, измеренная после котла, циркулирующего жидкость по системе. Она равна пять плюс минимально допустимая в точке водоразбора.

Специалисты берут числовое значение коэффициента Kтп из следующей таблицы:

Типы систем ГВС Потеря воды теплоносителем
С учётом тепловых сетей Без них
С изолированными стояками 0,15 0,1
С изоляцией и с сушителями для полотенец 0,25 0,2
Без изоляции, но с сушилками 0,35 0,3

Важно! С расчётом минимального расхода можно ознакомиться подробнее в строительных нормах и правилах 2.04.01—85.

Полезное видео

Ознакомьтесь с видео, в котором рассказывается, как после расчетов заполнить систему.

Количество учитываемых параметров

При расчётах учитывают не только длину, сечение труб и количество секций радиатора, но также прочие используемые в обвязке элементы. Для вычислений следует пригласить специалиста по сантехнике, который поможет выбрать вид теплоносителя и, при необходимости, залить его.

Выясняем, как рассчитать систему отопления

Планируем установку отопления

Схема отопления

О какой бы отопительной системе ни шла речь, хочется, чтобы она обеспечивала оптимальный температурный режим внутри обогреваемых помещений и при этом не вызывала больших расходов на топливо и дорогостоящее оборудование. Чтобы получить желаемое, нужно знать, как правильно рассчитать систему отопления. Причем расчеты должны касаться всех без исключения элементов системы. Начнем считать. В первую очередь нужно решить, что необходимо рассчитывать. Для этого разложим вопрос на составляющие:

  1. Мощность нагревательного агрегата, то есть котла. Этот показатель определяет обеспеченность дома теплом при минимальном его запасе. И это в самые холодные дни зимы.
  2. Количество отопительных приборов, а также их размеры. В случае с радиаторами отопления рассчитывается количество секций, а если используются регистры или конвекторы, то их мощность.
  3. Диаметр труб.

Порядок расчетов определен, так что будем строго его придерживаться.

Отопительный котел

Чтобы подход к созданию отопительной системы был экономичным, нужно правильно выбрать топливо. Сегодня идеальным во всех отношениях сырьем для отопления является природный газ. Он дешевле всех остальных видов, и обслуживание системы с ним упрощается до минимума. А если все монтажные работы провести на должном уровне, то такой вариант отопления будет еще и одним из самых безопасных. Однако существует тенденция увеличения цены на газ. Ведь потребление его растет, поэтому есть мнение, что в скором времени о дешевизне этого вида топлива придется забыть.

На втором месте стоят твердотопливные котлы, работающие на угле или дровах. И если говорить о мощности выделяемого тепла, то котлы на угле работают на 10% лучше. Это значит, что они выделяют больше тепловой энергии. Однако общая проблема таких источников тепла — это необходимость в обслуживании 1–2 раза в сутки. Но если правильно подобрать размеры дров или угля, то многое можно сократить. Электричество — тоже неплохой вид топлива.

Но у него два недостатка. Первый — высокая стоимость энергии. А второй — непостоянство подачи. К сожалению, отечественные линии электропередач не гарантируют во многих регионах постоянную подачу электрического тока, да к тому же со стандартным напряжением.

Схема для частного дома

Подключение котла

Но если выбирать из всех электрических отопительных приборов наилучший, то пальму первенства следует отдать современным тепловым насосам. Сегодня это самый эффективный отопительный агрегат из категории электрического отопительного оборудования. Стоят такие насосы недешево, но они очень эффективны. Правда, необходимо учитывать модель агрегата. К примеру, эффективность работы теплового насоса из группы воздух-воздух будет падать по мере снижения температуры на улице. И это следует принимать во внимание при проведении расчетов.

Расчет тепловой мощности котла

Соединение труб с котлом

Вариант котельной

Есть очень простой способ, позволяющий провести расчет мощности котла. Причем этот вариант установлен СНиПом. Для этого нужно взять за основу соотношение — 1 киловатт тепловой энергии на 10 квадратных метров площади помещения. Это соотношение действует при высоте потолков не больше трех метров. Конечно, для точности расчета необходимо учитывать разные критерии и технические моменты, касающиеся конструкции дома. Но все это очень сложно. А если стоит вопрос о самостоятельном проведении расчетов, то воспользуйтесь вариантом, который предлагает действующий СНиП. По этому поводу углубляться в дебри математических выкладок больше не будем.

Читайте также  Биметаллические радиаторы отопления как рассчитать количество секций

Расчет количества радиаторов

Это очень важный момент, от которого будет зависеть оптимальный температурный режим внутри отапливаемых помещений. Существует стандартная величина разницы температуры радиаторов отопления и воздуха в комнате. Она равна 70С. То есть, если вам необходима температура внутри комнаты +20С, то температура батареи, установленной здесь, должна быть не ниже +90С. Как видите, все достаточно просто. Но теплоотдача у разных радиаторов, выполненных из разных материалов, отличается. Для общего расчета можно использовать понижающие или повышающие коэффициенты.

Кстати, количество тепловой энергии, выделяемой радиатором, во многом будет зависеть от его размеров и количества секций. Чем больше секций, тем больше площадь теплоотдачи, и тем меньше можно тратить топлива, чтобы поддерживать необходимую температуру. Но чем больше секций, тем выше объем батареи, а значит, необходимо больше теплоносителя. Вообще, взаимосвязь объема отопительной системы и температурного режима прямо пропорциональна. Правда, приходится учитывать некоторые особенности элементов отопления. А это не только объем радиаторов, но и объем котла, расширительного бачка и труб. Поэтому есть смысл провести расчет объема системы отопления. Именно от этого показателя многое будет зависеть.

Расчет объема

Замена окон

Теплоизоляция в квартире

Итак, система отопления выбрана, и учтены все теплоизоляционные мероприятия. Кстати, что это такое?

  • Установка надежных оконных систем и утепленных входных дверей.
  • Утепление всех без исключения элементов здания. Это очень важное мероприятие, хотя и затратное. Но оно необходимо, если дело касается экономии.
  • Дополнительное отопление. В этом случае рекомендуем установку камина, с которым будет и тепло, и красиво.

После этого необходимо создать точную схему всех участков отопительной системы. Здесь важно правильно расставить по комнатам котел, радиаторы, запорную арматуру, фитинги и разводку трубопровода. А вот теперь можно переходить к расчету объема отопления. Кстати, объем теплоносителя и есть этот показатель. И когда речь идет о первом, то подразумевается второй, и наоборот.

Готовая котельная

Котельная в трехэтажном доме

Имейте это в виду, чтобы не запутаться. Теперь немного о самом теплоносителе. Как правило, это обычная вода. Но учтите, что существует 2 способа пополнения системы теплоносителем:

  1. Первый — внешний, когда вода поступает из водопроводной системы. Его плюсы — это простота и удобство. Минусы — вода не отличается высоким качеством. Но можно решить эту проблему, если перед входом в отопительную систему поставить пару фильтров грубой и тонкой очистки, что значительно улучшит качество теплоносителя.
  2. Второй способ — внутренний. Он отличается тем, что воду в систему отопления заливают вручную. Но перед заливкой в теплоноситель добавляют различные присадки, которые придают ему свойство антикоррозийности и устойчивости к замерзанию.

Расчет воды

Итак, все готово, и можно рассчитывать объем теплоносителя. Как рассчитать объем воды в системе отоплении? Действуем по порядку, определяя следующие показатели:

  1. Объем отопительного котла. Агрегат уже выбран по мощности, а значит, необходимо просто найти его в магазине. В паспорте производитель указывает объем оборудования. Поэтому здесь проблем не будет.
  2. Объем радиаторов отопления. Предварительно количество радиаторов и их секций уже определено, необходимо только узнать объем каждой секции. Все будет зависеть от материала, из которого радиатор изготовлен. Этот показатель производитель тоже указывает в паспорте. Нужно лишь объем одной секции умножить на их количество, и получится общий объем радиаторов.
  3. Объем трубопровода. Здесь все намного сложнее, потому что нужно для начала определиться со схемой развязки труб и после этого разбить ее на участки. Рассчитывать небольшой участок проще.
  4. Объем расширительного бака. Здесь все просто. Обычно для этого берется бак, объем которого составляет 10% от объема всей отопительной системы.

Расчет объема трубопроводов

Схема подключения радиатора

Расчет радиаторов

Это самый сложный этап при проведении математических выкладок. Напомним, что для точных расчетов потребуется схема расположения всех элементов системы и развязки труб с указанием их диаметров. Понятно, что в однотрубной схеме теплоносителя будет меньше, чем в двухтрубной.

Возвращаемся к расчету. Есть два способа — сделать расчет по эскизу или по уже смонтированной системе. Второй вариант намного точнее, потому что длину трубопроводов можно замерить с точностью до миллиметра. Определить объем трубы по диаметру тоже довольно просто — в интернете есть готовые таблицы с этими показателями.

То же самое и с фитингами. Определить их объем по диаметру можно из таблиц, которые предлагает производитель. Количество фитингов легко заранее подсчитать по эскизу, а диаметры определяются в соответствии с соединяемыми трубами. Как видите, все достаточно просто. Единственное — времени на это уйдет немало.

А теперь вопрос, который волнует многих обывателей. К чему все это, и зачем нужны математические выкладки, связанные с определением объема теплоносителя? Конечно, когда дело связано с закачиванием воды через водопроводную систему, всем этим можно пренебречь. Стоимость воды не так высока, чтобы волноваться по поводу больших финансовых расходов. Но когда речь идет о внутреннем методе закачки теплоносителя, эти расчеты очень пригодятся.

Принудительная циркуляция

Отопление с насосной циркуляцией

Приготовить воду с добавлением специальных насадок или использовать в качестве теплоносителя антифриз — это уже деньги, потому что и антифриз, и добавки стоят недешево, так что лучше все точно рассчитать. Есть в этом деле один нюанс, о котором не стоит забывать. Под действием высоких температур теплоноситель будет расширяться, а от коэффициента расширения зависит первоначальный объем воды или антифриза. Это тоже необходимо учитывать.

Специалисты рекомендуют залить в отопительную систему 90% теплоносителя, запустить ее в рабочий режим и только после этого добавлять его по мере заполнения всего объема. В этом случае вы точно не ошибетесь. Кстати, установленный расширительный бачок станет тем прибором, который будет регулировать объем теплоносителя. Если при нагреве произойдет рост объема, бачок спокойно вместит излишки в свой резервуар. И еще один момент, который касается открытых отопительных систем — это испарение воды. Хотите вы того или нет, но она будет испаряться, поэтому периодически придется добавлять теплоноситель.

Заключение по теме

Как видите, правильно рассчитать объем отопительной системы — значит, грамотно ее организовать. Конечно, многое будет зависеть от предварительных подсчетов, которые касаются мощности отопительных и нагревательных приборов, их количества, формы и размеров. Поэтому необходимо еще на стадии проектирования во всем этом разобраться. Если разберетесь, сможете провести расчеты правильно, и расходы на отопительную систему будут минимальны, а ее работа эффективна. Именно эти два фактора лежат в основе создания любой инженерной системы частного дома.

Как рассчитать количество радиаторов отопления — советы специалистов

Как посчитать объем воды в системе отопления

Расход воды в централизованных системах отопления рядовыми пользователями не учитывается. Но знать объем системы отопления, которая создается для оснащения отдельной квартиры (дома) необходимо. Эти данные помогут точнее определить несколько важных эксплуатационных параметров, о которых будет рассказано далее.

Для чего нужен расчет количества воды в системе отопления

При установке соответствующего оборудования в загородные частные дома многие хозяева предпочитают использовать специальные жидкости.

Качественный антифриз, со специальными добавками, предотвращает возникновение коррозийных процессов, что повышает долговечность металлических труб и других компонентов инженерной системы. Он не превращается в лед при низких температурах.

Это свойство пригодится при несанкционированном отключении оборудования, в иных аварийных ситуациях. Но такая жидкость стоит дороже воды, поэтому необходим точный расчет потребностей.

Система отопления частного дома

Второй задачей является уточнение объема емкости расширительного бака. Если она будет недостаточной в закрытых системах, то устройство не будет выполнять полноценно свои функции по компенсации расширения жидкости при нагреве.

Как определить количество воды экспериментально, сделать расчет

Самым простым способом узнать, сколько понадобится жидкости для заполнения системы, является опыт. После подключения дома нового отопительного оборудования открывается вентиль для их заполнения. Нужное значение будет получено, как результат показаний счетчика расхода воды. Второй вариант – обратное действие. Можно производить слив из системы, используя ведро, или другую емкость с известным объемом.

Расчет количества воды

Понятно, что подобные операции допустимы только при наличии дома установленного оборудования. В действительности посчитать придется заранее, чтобы правильно определиться с параметрами соответствующего проекта. Далее будет рассмотрена правильная последовательность действий, которая поможет рассчитать объем теплоносителя:

  • Выясняется количество жидкости, которое вмещает котел. Эти данные указываются в техническом паспорте на соответствующее изделие. Устройства проточного типа экономичнее. Но те, в которых используются накопительные емкости, способны быстро обеспечить потребителей горячей водой. В некоторых моделях котлов, работающих на твердом топливе, соответствующий объем достигает 50-ти литров.
  • Далее суммируются аналогичные характеристики радиаторов отопления. Как правило, самые крупные – чугунные радиаторы. Для заполнения одной секции такого прибора может потребоваться не менее полутора литров жидкости.
  • Емкость обвязки считают только с учетом данных по трубам. Чтобы произвести расчет используется следующая формула: V (объем жидкости для заполнения трубопровода) = П (3, 14 –число «Пи») х R 2 (радиус трубы во второй степени) х L (длина трубопровода).
  • Последнее действие – суммирование имеющихся величин.
Читайте также  Как работает трехходовой клапан в системе отопления

Чтобы правильно рассчитать внутренний объем труб надо использовать только сопоставимые величины. Точный радиус вычисляется с использованием вычитания двойной ширины стенок. Приведем пример, который основан на следующих исходных данных:

  • Длина труб: 12 метров.
  • Диаметр (наружный): 24 мм.
  • Толщина стенок : 2 мм.

Вначале надо рассчитать внутренний радиус: R = 24 — (2х2)/2 =10 мм.

Теперь можно использовать приведенную выше формулу: V = 3,14 х 10 2 /1000 х 12 = 3,768 литра. К этому значению прибавляют объемы котла и радиаторов отопления.

Какой должна быть величина емкости расширительного бака

Как правило, рассчитать точно эту величину надо, если предполагается создание дома отопительной системы закрытого типа. Чтобы получить искомое значение применяют следующую формулу: VR (объем расширительного бака) = (VO (общий объем, который рассчитывается по рассмотренной выше методике) х KR (коэффициент расширения жидкости)) / KE (коэффициент эффективности). KR принимается для воды равным 0,04 (антифриз – 0,044). KE – это показатель, который вычисляют с использованием формулы: KE = (PM (максимальное давление в системе) – PN (номинальное давление, при котором происходит наполнение бака))/ (PM+1).

Таким образом, чтобы выяснить количество незамерзающей жидкости для заполнения отопительной системы надо сложить все перечисленные выше объемы:

Расчет расширительного бака для отопления

Как известно, подавляющее большинство веществ в природе обладает свойством расширяться с повышением температуры. Соответствующей характеристикой служит коэффициент теплового расширения, отображающий изменение объема среды либо линейных размеров тела при нагреве на 1 °С в условиях постоянного давления (в первом случае говорят о коэффициенте теплового объемного, во втором – линейного расширения).

Рис. 1. Зависимость объема воды от температуры

Коэффициент температурного расширения воды

С увеличением температуры коэффициент объемного теплового расширения воды изменяется неравномерно (рис. 1): в диапазоне от 0 до 4 °С объем воды и вовсе уменьшается (эта особенность играет важную роль в природных водоемах), при дальнейшем нагреве значение коэффициента меняется так, как показано в табл. 1.

Температура воды, °C Коэффициент объемного теплового расширения, К -1
5–10 0,53·10- 4
10–20 1,50·10 -4
20–40 3,02·10 -4
40–60 4,58·10 -4
60–80 5,87·10- 4

Вот, что это означает на практике. Примерный объем воды в системе отопления индивидуального дома тепловой мощностью 30 кВт составляет 450 л (в ориентировочных расчетах допускается принять 15 л/кВт). В табл. 2 приведены расчеты, показывающие, что при нагреве с 5 до 80 °C увеличение этого объема составит порядка 13 л.

Температура воды, °C Коэффициент объемного теплового расширения, К -1 Увеличение объема, л
5–10 0,53·10 — 4 0,119
11–20 1,50·10 — 4 0,675
21–40 3,02·10 — 4 2,718
41–60 4,58·10 — 4 4,122
61–80 5,87·10 -4 5,283
Итого: 12,917 (2,87 %)

Чтобы принять дополнительный объем жидкости, образующийся при ее нагревании, систему отопления оснащают расширительным баком (экспанзоматом). Раньше в этом качестве широко использовались открытые (с доступом атмосферного воздуха) резервуары, размещаемые в верхней точке системы – как правило, на чердаке дома. Такое решение, хотя применяется и сегодня, не соответствует современным требованиям к элементам отопительных систем, и предпочтение отдано мембранному расширительному баку: его можно устанавливать в любом месте дома (в том числе – непосредственно в котельной), в нем не происходит попадания кислорода в теплоноситель (т.е. исключается основной фактор коррозии оборудования), а рабочая жидкость не теряется из-за испарения.

Если в открытой системе отопления тепловое расширение воды приводит к увеличению ее объема с перемещением образующегося «излишка» в расширительный бак, то в замкнутом трубопроводе результатом окажется повышение давления.

Значение Δp прямо пропорционально коэффициенту теплового расширения и обратно пропорциональна коэффициенту объемного сжатия воды (зависит от давления, в диапазоне 1–25 бар – 49,51∙10 -11 Па, в гидравлических расчетах принимают равным 4,9 ∙10 -10 Па):

Δp = βt • Δt / βv, Па.

Представленные в табл. 3 результаты расчетов показывают, каким значительным является увеличение давления при нагреве воды на 75 °C в замкнутом трубопроводе – в разы выше давления разрушения полнобиметаллического радиатора, не говоря уже о других элементах отопительной системы. Поправка на деформацию труб и оборудования уменьшит это значение, но не изменит ситуации кардинально.

Температура воды, °C Коэффициент объемного теплового расширения, К -1 Увеличение давления, бар (1 бар = 0,1 МПа)
5–10 0,53·10 -4 5,41
11–20 1,50·10 -4 30,61
21–40 3,02·10 -4 123,26
41–60 4,58·10 -4 186,93
61–80 5,87·10 -4 239,59
Итого: 346,21

Конструкция расширительных баков

Помимо обязательности расширительного бака, полученные цифры показывают важность его правильного подбора (при недостаточном объеме неизбежно разрушение мембраны ), а также необходимость компенсации теплового расширения воды в замкнутом трубопроводе даже при относительно небольшом перепаде температур. Например, аварийная ситуация может возникнуть в системе холодного водоснабжения квартиры при самопроизвольном нагреве поступившей воды до комнатной температуры и закрытом кране на вводе.

Существуют две основные конструкции мембранных расширительных баков. Наиболее простая – с диафрагменной (лепестковой) мембраной, наглухо зафиксированной в месте соединения полукорпусов. Такие модели имеют меньшую стоимость и применяются достаточно широко, однако обладают недостатками, основные из которых – контакт теплоносителя с материалом корпуса и невозможность ремонта при повреждении мембраны. Баки второго типа оборудуется сменной мембраной – баллонной либо сферической, помещаемой в корпус через горловину с фланцем ( рис. 2 ). Они ремонтопригодны, исключают коррозию металлических стенок от соприкосновения с рабочей средой, характеризуются более полным заполнением внутреннего пространства корпуса (полезный объем), чем экспанзоматы с диафрагменной мембраной.

Pис. 2. Конструкция расширительных баков со сменной мембранойVRV

Принцип работы у мембранных баков обоих типов одинаковый: внутренний объем резервуара разделен эластичной перегородкой на две полости – воздушную и водяную. При нагреве жидкости в системе и увеличении ее объема происходит заполнение водяной полости с растяжением мембраны и сжатием газа (воздуха или азота) в пространстве между ней и корпусом. При остывании теплоносителя имеют место обратные процессы – сжатие жидкости и мембраны, расширение газа.

Давление воздушной подушки настраивается таким образом, чтобы при неработающей системе отопления статическое давление теплоносителя в ней было компенсировано, и мембрана находилась в равновесном состоянии (подробнее читайте в статье о расчете и размещении мембранного бака). Обычно в продажу мембранные расширительные баки поступают с предварительно настроенным давлением в 1,5 бара. Для возможности регулирования и поддержания предварительного давления мембранный бак оснащают ниппелем.

Материалами для изготовления мембран в настоящее время служат различные эластомеры – натуральная каучуковая (используется при изготовлении баков для холодного водоснабжения) и синтетическая резина – бутиловая, стирол-бутадиеновая (SBR), нитрил-бутадиеновая (NBR), а также этилен-пропилен-диен-мономер (EPDM), хорошо зарекомендовавший себя в инженерных системах различного назначения. Мембраны из EPDM эластичны, термостойки, гигиеничны и долговечны (ресурс оценивается в 100 тыс. циклов динамического нагружения), поэтому широко применяются в баках для отопления и водоснабжения, включая питьевое. В нормально работающих системах отопления мембраны экспанзоматов не подвержены резким динамическим воздействиям (изменение объема теплоносителя происходит достаточно плавно), поэтому основными требования к ним являются термическая стойкость и долговечность. EPDM как нельзя лучше отвечает этим критериям.

Производство мембран расширительных баков нормируются европейским стандартом DIN 4807-3 «Расширительные емкости, мембраны из эластомеров для расширительных баков. Технические требования и испытания» (Expansion vessels; elastomer membranes; requirements and testing).

Читайте также  Как работает система отопления в многоквартирном доме

На рис. 3 показаны сменные мембраны из EPDM. Их крепление к фланцу бака осуществляется с помощью контрфланца с приваренным присоединительным штуцером и дырчатым рассекателем струи по центру. В случае порыва мембраны (если такое все же произошло) ее несложно извлечь, чтобы заменить на новую или отремонтировать (повреждение можно заклеить самостоятельно или обратиться в ближайший шиномонтаж для вулканизации).

Рис. 3. Сменные EPDM-мембраны для расширительных баков

Корпус мембранного расширительного бака, как правило, изготавливают из пластичной углеродистой стали методом холодной глубокой штамповки с последующей покраской эпоксидной эмалью. Внутреннюю поверхность экспанзоматов со сменной мембраной обычно не окрашивают, и чтобы исключить риск ее коррозии при выпадении конденсата, в воздушную полость на заводе закачивают химически нейтральный азот.

Как правило, вертикальные баки емкостью от 50 л оборудуют опорами-ножками для напольной установки. Модели меньшего объема (обычно – до 35 л включительно) подвешивают непосредственно на трубопровод или крепят к стене с помощью специальных кронштейнов (консолей).

Таблица 4. Технические характеристики расширительных баков VALTEC

Характеристика Значение
Рабочая температура, °С От –10 до +100
Максимальное рабочее давление, бар 5
Заводское давление газовой камеры (преднастройка), бар 1,5
Материал корпуса Сталь углеродистая с окраской эпоксидным полиэстером красного цвета
Материал мембраны EPDM
Тип мембраны Сменная
Срок службы при соблюдении паспортных условий эксплуатации, лет 25

Удобный монтаж экспанзоматов в системах мощностью до 44 кВт обеспечивает группа безопасности расширительного бака VT.495 (рис. 4), представляющая собой полую стальную оцинкованную консоль с фланцем для крепления к стене и предустановленным комплектом сантехнических устройств из предохранительного клапана, автоматического воздухоотводчика и манометра. Имеются также два резьбовых патрубка – для подключения группы к системе и подсоединения расширительного бака. Габариты консольной группы безопасности позволяют подвешивать непосредственно к ней расширительные баки размером до 50 л включительно.

Рис. 4. Группа безопасности расширительного бака VT.495

Важным и полезным аксессуаром для расширительных баков систем отопления и ГВС является также разъемный сгон-отсекатель VT.538, позволяющий отсоединять мембранные баки от трубопровода без его опорожнения.

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

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: