Определение расхода теплоносителя и диаметров труб
Вначале каждую отопительную ветвь надо разбить на участки, начиная с самого конца. Разбивка делается по расходу воды, а он изменяется от радиатора к радиатору. Значит, после каждой батареи начинается новый участок, это показано на примере, что представлен выше. Начинаем с 1-го участка и находим в нем массовый расход теплоносителя, ориентируясь на мощность последнего отопительного прибора:
G = 860q/ ∆t, где:
- G – расход теплоносителя, кг/ч;
- q – тепловая мощность радиатора на участке, кВт;
- Δt– разница температур в подающем и обратном трубопроводе, обычно берут 20 ºС.
Для первого участка расчет теплоносителя выглядит так:
860 х 2 / 20 = 86 кг/ч.
Полученный результат надо сразу нанести на схему, но для дальнейших расчетов он нам понадобится в других единицах – литрах в секунду. Чтобы сделать перевод, надо воспользоваться формулой:
GV = G /3600ρ, где:
- GV – объемный расход воды, л/сек;
- ρ– плотность воды, при температуре 60 ºС равна 0.983 кг / литр.
В данных таблицах опубликованы значения диаметров стальных и пластмассовых труб в зависимости от расхода и скорости движения теплоносителя. Если открыть страницу 31, то в таблице 1 для стальных труб в первом столбце указаны расходы в л/сек. Чтобы не производить полный расчет труб для системы отопления частого дома, надо просто подобрать диаметр по расходу, как показано ниже на рисунке:
Итак, для нашего примера внутренний размер прохода должен составлять 10 мм. Но поскольку такие трубы не используются в отоплении, то смело принимаем трубопровод DN15 (15 мм). Проставляем его на схеме и переходим ко второму участку. Так как следующий радиатор имеет такую же мощность, то применять формулы не нужно, берем предыдущий расход воды и умножаем его на 2 и получаем 0.048 л/сек. Снова обращаемся к таблице и находим в ней ближайшее подходящее значение. При этом не забываем следить за скоростью течения воды v (м/сек), чтобы она не превышала указанные пределы (на рисунках отмечена в левом столбце красным кружочком):
Как видно на рисунке, участок №2 тоже прокладывается трубой DN15. Далее, по первой формуле находим расход на участке №3:
860 х 1,5 / 20 = 65 кг/ч и переводим его в другие единицы:
65 / 3600 х 0,983 = 0.018 л/сек.
Прибавив его к сумме расходов двух предыдущих участков, получаем: 0.048 + 0.018 = 0.066 л/сек и вновь обращаемся к таблице. Поскольку у нас в примере делается не расчет гравитационной системы, а напорной, то по скорости теплоносителя труба DN15 подойдет и на этот раз:
Идя таким путем, просчитываем все участки и наносим все данные на нашу аксонометрическую схему:
Разновидности батарей отопления
Стандартные
Эти устройства доступны в диапазоне высот, обычно от 300 до 750 мм, с наибольшим диапазоном длин и конфигураций в высотах от 450 до 600 мм в высоту. Длина варьируется от 200 мм до 3 м или более, с наибольшим диапазоном от 450 мм до 2 м в длину.
Панели и конвекторы
Такие радиаторы обычно состоят из одной или двух панелей, но иногда встречаются 3-панельные. Современные однопанельные радиаторы имеют гофрированную панель, образующую ряд ребер (называемых «конвекторами»), прикрепленных к задней (обращенной к стене) стороне панели, что увеличивает конвекционную мощность батареи. Они обычно известны как «одноконвекторные» (SC). Радиаторы, состоящие из двух панелей с ребрами, расположенными друг над другом (с ребрами в середине), известны как «двухконвекторные» (DC). Существуют также двойные радиаторы, состоящие из одной оребренной панели и одной панели без ребер. Радиаторы старой конструкции состояли из одной или двух панелей без каких-либо конвекционных ребер.
Традиционный стандартный радиатор имеет швы сверху, по бокам и снизу каждой панели (где спрессованные листы стали соединяются вместе). В настоящее время большинство батарей со швом продаются с декоративными панелями, установленными сверху и по бокам (верхние имеют вентиляционные отверстия для циркуляции воздуха), и они известны как «компактные» батареи. Альтернатива конструкции радиатора с верхним швом использует один лист прессованной стали, и этот лист соединяется «рулонным» способом в верхней части радиатора.
Батареи с низкой температурой поверхности
Большинство этих радиаторов спроектированы таким образом, чтобы их излучающие поверхности имели относительно низкие температуры при обычных температурах системы отопления. Используются там, где может возникнуть опасность ожога – чаще всего в детских учреждениях, дома престарелых, в больницах и госпиталях.
Дизайнерские батареи
Существует огромный выбор доступных дизайнов радиаторов отопления, которые могут быть более приятны глазу, нежели их обычные собратья. Некоторые дизайнерские батареи доступны в высоких узких конфигурациях, которые могут подходить для помещений с, например, узкими стенами рядом с дверями, где обычные радиаторы не могут обеспечить достаточную мощность при ограниченном доступном пространстве на стене.
Плинтус-радиаторы
Эти устройства, как правило, замаскированы под плинтус. Работа этих радиаторов похожа на эффект «теплого пола», поскольку пользовательский глаз не замечает никаких радиаторных секций на стенах. Монтаж плинтусов позволяет экономить внутреннее пространство помещения.
Полотенцесушители
Такие радиаторы специально предназначены для сушки полотенец, а также для осушения ванной и душевых кабин. Однако тепловая мощность полотенцесушителей при покрытии их полотенцами существенно снижается, и даже если они не покрыты полотенцами, полотенцесушители способны рассеять намного меньше тепла, чем обычные батареи аналогичного размера. Обычно полотенцесушителей недостаточно для отопления помещений. Они используются только в относительно небольших и хорошо утепленных ванных комнатах. Некоторые конструкции полотенцесушителей содержат обычный радиатор с вешалками для полотенец – над, и иногда по бокам радиатора. Такие устройства имеют лучшую тепловую мощность.
Обслуживание расширительного бака
Нельзя преуменьшать роль такого устройства, как расширительный бачок системы отопления инструкция этого прибора предоставляет перечень правил его обслуживания. К ним относят:
- Один раз в полгода необходимо проверять бак на внешние повреждения – коррозию, вмятины, подтеки. Если вдруг такие повреждения найдены, то обязательно нужно устранить их причину.
- Один раз в полгода нужно проверять начальное давление газового пространства на соответствие расчетному показателю.
- Один раз в полгода проверяется целостность мембраны. В случае обнаружения ее нарушения нужно заменить ее (если такая возможность предусмотрена).
- Если бак не будет использоваться долгое время, то нужно держать его в сухом месте, слив из него воду.
Далее о том, как проверить расширительный бак отопления – его начальное давление газового пространства. Для этого следует отключить бак от отопительной системы, дренировать с него воду, к ниппелю газовой полости подключить манометр. Если давление ниже, чем то, которое было установлено тогда же, когда происходила настройка расширительного бака для отопления – через этот же ниппель бак нужно накачать компрессором.
Показания манометров при правильной работе расширительного бака
Проверка целостности мембраны – это тоже важный момент. Если вдруг во время проверки давления газового пространства после того, как вы дренировали воду, через дренажный кран идет воздух, а давление в газовой полости уменьшилось до атмосферного – то мембрана пробита.
Чтобы заменить мембрану, нужно пройти несколько этапов. Первым делом, бак отсоединяется от отопительной системы, затем его нужно дренировать. Далее давление газовой полости сбрасывается через ниппель. Фланец мембраны демонтируется. Находится он в области патрубка для соединения с трубами. Мембрана, входящая в устройство расширительного бака для отопления, извлекается из отверстия внизу корпуса.
Затем нужно проверить внутреннюю часть корпуса, чтобы там не было загрязнений и коррозии, если они есть – нужно их удалить и промыть водой, после чего высушить. Чтобы убрать коррозию, нельзя использовать средства, включающие масла! Держатель мембраны вставляется в отверстие вверху мембраны. Болт вворачивается в держатель мембраны, она ставится в корпус, а держатель отводится в отверстие в дно корпуса. Затем держатель фиксируется гайкой. После этого на корпус ставится фланец мембраны.
Любая современная система отопления не «представляет» своего существования без надежного компенсатора теплового расширения теплоносителя в ней — расширительного бака.
Практический расчет расширительного бака для отопления довольно прост — необходимо «вооружиться» несколькими формулами и определиться с исходными рабочими параметрами системы.
Сейчас эффективно используются расширительные баки закрытого типа. Открытые варианты этих функциональных устройств использовались преимущественно в системах с естественно циркулирующим теплоносителем. Они имеют значительные габариты и низкую эффективность. Поэтому постепенно применение такого типа баков сходит на «нет».
Баки закрытого типа конструкционно представляют собой герметичную емкость цилиндрической или «таблетированной» формы.
Мембранный расширительный бак «таблетка»
Мембранный расширительный бак
Внутри бак разделен мембранной перегородкой на воздушную и жидкостную камеры — это бак диафрагменного типа. Также возможно конструкционно использование внутри бака «балонной» эластичной камеры из термостойкой резины.
Схематическое устройство расширительного бака
Принцип действия основан на расширении объема теплоносителя в жидкостном отсеке, который приводит к деформации эластичной перегородки (баллона). Уменьшение объема воздушной камеры приводит к повышению давления воздуха (газа) в ней. Превышение допустимого давления приводит к срабатыванию предохранительного клапана. Такова упрощенная схема действия этого бака.
Но нормальное и безопасное функционирование системы возможно только при правильном расчете расширительного бака для отопления. Игнорирование или неграмотный расчет объема расширительного бака приведет или к недостаточному давлению в системе, или к превышению давления в ней и аварийному сбросу избытка теплоносителя.
Антифриз в качестве теплоносителя
Более высокими характеристиками для эффективной работы отопительной системы обладает такой тип теплоносителя, как антифриз. Заливая антифриз в контур отопительной системы, можно свести риск замерзания отопительной системы в холодное время года до минимума. Антифриз рассчитан на более низкие температуры, чем вода, и они не способны изменить его физического состояния. Антифриз выделяется многими преимуществами, так как он не вызывает отложений накипи и не способствует коррозийному износу внутренней области элементов системы отопления.
Даже если антифриз и затвердеет при очень низких температурах, он не будет расширяться подобно воде, а это не повлечет никаких поломок компонентов отопительной системы. В случае замерзания антифриз превратится в гелеобразный состав, а объем сохранится прежний. Если после замерзания температура теплоносителя в системе отопления повысится, он из гелеобразного состояния перейдет в жидкое, а это не вызовет никаких негативных последствий для отопительного контура.
Многие производители добавляют в антифриз различные присадки, которые способны увеличить эксплуатационный срок отопительной системы.
Такие присадки способствуют удалению из элементов отопительной системы различных отложений и накипи, а также устраняют очаги коррозии. Выбирая антифриз, нужно помнить, что такой теплоноситель не является универсальным. Присадки, которые в нем содержаться, подойдут только для определенных материалов.
Существующие теплоносители для систем отопления-антифризы можно разделить на две категории исходя из температуры их замерзания. Одни рассчитаны на температуру до – 6 градусов, а другие до -35 градусов.
Свойства различных видов антифризов
Состав такого теплоносителя, как антифриз рассчитан на полных пять лет эксплуатации, или на 10 сезонов отопления. Расчет теплоносителя в системе отопления должен быть точным.
Существуют у антифриза и свои недостатки:
- Теплоемкость антифриза на 15% ниже, чем у воды, а значит, они будут медленнее отдавать тепло;
- У них довольно высокая вязкость, а это значит, что в систему нужно будет монтировать достаточно мощный циркуляционный насос.
- При нагреве антифриз увеличивается в объеме больше чем вода, значит, отопительная система должна включать расширительный бак закрытого типа, а радиаторы должны обладать большей емкостью, чем те, которые используются для организации отопительной системы, в которой теплоносителем является вода.
- Скорость теплоносителя в системе отопления – то есть, текучесть антифриза, на 50% больше чем у воды, значит, все соединительные разъемы отопительной системы необходимо очень тщательно герметизировать.
- Антифриз, который включает в свой состав этиленгликоль, является для человека токсичным, поэтому его можно использовать только для котлов одноконтурного типа.
В случае использования в системе отопления такого типа теплоносителя, как антифриз, необходимо учитывать определенные условия:
- Система должны быть дополнена циркуляционным насосом с мощными параметрами. Если циркуляция теплоносителя в системе отопления и контур отопления является большой протяженности, то циркуляционный насос должен быть наружной установки.
- Объем расширительного бака должен быть не меньше, чем в два раза по сравнению с баком, который применяется для такого теплоносителя, как вода.
- В отопительную систему необходимо монтировать объемные радиаторы и трубы с большим диаметром.
- Запрещается использовать воздухоотводчики автоматического типа. Для отопительной системы, в которой теплоносителем является антифриз, можно использовать только краны ручного типа. Более популярным краном ручного типа является кран Маевского.
- Если антифриз разбавлять, то только с дистиллированной водой. Талая, дождевая или колодезная вода никак не подойдут.
- Перед тем, как будет производиться заправка системы отопления теплоносителем – антифризом, ее нужно хорошо промыть водой, не забывая и про котел. Производители антифризов рекомендуют менять их в системе отопления хотя бы раз в три года.
- Если котел холодный, то не рекомендуется задавать сразу высокие нормативы температуры теплоносителя системе отопления. Она должны подниматься постепенным образом, теплоносителю необходимо некоторое время на обогрев.
Если зимой двухконтурный котел, работающий на антифризе, будет отключен на долгий период, то необходимо из контура горячего водоснабжения слить воду. В случае замерзания вода может расшириться и нанести ущерб трубам или другим элементам отопительной системы.
Объем воды (теплоносителя) в трубе и радиаторе: как выполняется расчет
Объем воды или теплоносителя в различных трубопроводах, таких как полиэтилен низкого давления (ПНД труба) полипропиленовые трубы, металлопластиковые трубы, стальные трубы, необходимо знать при подборе какого либо оборудования, в частности расширительного бака.
К примеру в металлопластиковой трубе диаметр 16 в метре трубы 0,115 гр. теплоносителя.
Вы знали? Скорее всего нет. Да и вам собственно зачем это знать, пока вы не столкнулись с подбором, к примеру расширительного бака. Знать объем теплоносителя в системе отопления необходимо не только для подбора расширительного бака, но и для покупки антифриза. Антифриз продается в неразбавленном до -65 градусов и разбавленном до -30 градусов виде. Узнав объем теплоносителя в системе отопления вы сможете купить ровное количество антифриза. К примеру, неразбавленный антифриз необходимо разбавлять 50*50 (вода*антифриз), а значит при объеме теплоносителя равном 50 литров, вам необходимо будет купить всего 25 литров антифриза.
Предлагаем вашему вниманию форма расчета объёма воды (теплоносителя) в трубопроводе и радиаторах отопления. Введите длину трубы определенного диаметра и моментально узнаете сколько в этом участке теплоносителя.
Объем воды в трубах различного диаметра: выполнение расчета
После того как вы рассчитали объем теплоносителя в водопроводе, но для создания полной картины, а именно для того чтобы узнать весь объем теплоносителя в системе, еще вам понадобится рассчитать объем теплоносителя в радиаторах отопления.
Расчет объема воды в трубах
Уж теперь то вам точно не составит труда подсчитать объем теплоносителя в системе отопления.
Расчет объема теплоносителя в радиаторах отопления
Для того чтобы подсчитать весь объем теплоносителя в системе отопления нам необходимо еще прибавить объем воды в котле. Его можно узнать в паспорте котла или же взять примерные цифры:
напольный котел — 40 литров воды;
настенный котел — 3 литра воды.
Краткое руководство по использованию калькулятора «Расчет объема воды в различных трубопроводах»:
- в первом списке выберите материал трубы и его диаметр (это может быть пластик, полипропилен, металлопластик, сталь и диаметры от 15 — …)
- во втором списке пишем метраж выбранной трубы из первого списка.
- Жмем «Рассчитать».
«Рассчитать количество воды в радиаторах отопления»
- в первом списке выбираем меж осевое расстояние и из какого материала радиатор.
- вводим количество секций.
- Жмем «Рассчитать».
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.
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).
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.
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 системы отопления
Расчет объема системы отопления необходим для определения объема расширительного бака, подбора котла отопления или определения необходимого количества теплоносителя.
Порядок проведения расчета объема системы отопленияРасчет объема теплоносителя в радиаторах отопленияРасчет объема теплоносителя в трубах отопленияПример расчета объема системы отопления
Рассчитать объем системы отопления достаточно просто, для этого необходимо просуммировать внутренний объем всех элементов системы. Проблема возникает именно в определении объема внутренних элементов, для того чтобы не перечитывать ГОСТы и паспорта на приборы отопления в этой статье собраны вся необходимая информация. Она значительно упростит расчет Вашей системы отопления.
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.
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.
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.
https://youtube.com/watch?v=GrYdSoMrDqc
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).
https://youtube.com/watch?v=syF9KpsxZO8
Таким образом, чтобы выяснить количество незамерзающей жидкости для заполнения отопительной системы надо сложить все перечисленные выше объемы:
- котла;
- батарей;
- трубопровода;
- расширительного бака.
