Влияние диаметра трубы на функциональность отопления
При качественных расчетах система с принудительной циркуляцией будет функционировать максимально эффективно. Поэтому стоит хорошо рассчитать вероятные тепловые потери и попробовать их минимизировать.
В противном случае даже при больших затратах энергии эффективность работы трубопровода будет не полная, то есть отопительная система не будет полностью справляться с поставленной задачей.
То, что размер сечения оказывает влияние на гидродинамику – это правда. И если некоторые считают, что чем больше ∅, тем эффективнее работа, то они сильно заблуждаются.
Если использование образцов большого диаметра не оправдано, то давление сильно падает, что приводит к тому, что отопление совсем пропадает.
Если решили проводить отопление в частном доме, то тут надо определиться с тем, как будет подаваться вода. Если от центральной магистрали, то расчет проводится таким же образом, как и для квартиры.
Если имеется своя автономная система отопления, то диаметр труб надо подбирать исходя из того какой материал использовался для ее изготовления и вида самой системы.
Некоторые нюансы, определяющие выбор
Диаметры бывают:
- внутренними (основополагающий показатель размера трубы);
- внешними (основополагающий показатель определяющий класс изделия);
- условными (это значение округляется и переводится в дюймы).
Внешний диаметр бывает – малым, средним и большим.
Как рассчитать оптимальный размер без калькулятора?
Когда необходимо рассчитать подходящий размер сечения трубы отопления, то следует придерживаться определенных рекомендаций.
Смотреть видео
Профессиональные сантехники уверяют, что в отоплении с принудительной циркуляцией лучше выбирать минимальный диаметр труб насколько это возможно. Такое решения вполне обосновано.
Минимальное сечение позволяет минимизировать поток движения теплоносителя. Также отопительная система, состоящая из труб небольшого сечения, легче поддается монтажу и является более выгодной, если говорить о финансовых тратах.
Но такие решения не должны заставлять покупателей вопреки проведенному расчету приобретать составляющие элементы меньшего диаметра, чем получается в результате проведенного расчета.
При установке образцов меньшего сечения, чем надо система будет работать с большим шумом и станет неэффективной.
В идеале для подбора подходящего диаметра трубы для отопления, надо ориентироваться на движение воды по трубопроводу. Самыми подходящими будут значения, что находятся на интервале от 0,3 до 0,7м/с. Рекомендуется отталкиваться именно от них.
Расчет мощности отопления без калькулятора
Эти расчеты проводятся по специально выведенной формуле. Чтобы получить требуемую мощность отопления с обычной или принудительной циркуляцией теплоносителя метраж частного дома или квартиры умножается на коэф-нт теплопотери, затем умножаем полученное значение на число, которое выходит при подсчете разницы максимальной температуры зимой на улице и внутри частного дома, затем данное значение делим на 860.
Смотреть видео
Коэф-нт теплопотери берем исходя из того, какой материал использовался во время строения, учитывая при этом, каким пользовались утеплителем.
Если все параметры близки к стандартным, то расчет проводиться, беря за основу усредненные значения. Если отопление рассчитывается для помещения без теплоизоляции, то берем коэффициент 4.
Кирпичное помещение с кладкой в один кирпич с множеством оконных проемов считается местом с низкой изоляцией и для него используется коэффициент – 2,5.
Стандартная кирпичная постройка с толстыми стенами без дополнительного утепления относится к средней степени теплоизоляции и для расчета используется коэффициент – 1,5.
К высокой степени изоляции относится строение из кирпичной клади с двухсторонним утеплением и с встроенными стеклопакетами с энергосохраняющими свойствами. В этом случае используется коэффициент – 1.
Если остановится подробнее на скорости воды в трубах отопления, то она не должна продвигаться со скоростью менее 0,2м/с иначе вода начнет выделять воздух, который образует воздушные пробки и нарушит всю работу.
А если теплоноситель будет двигаться со скоростью более 1,5 м/с, то процесс движения будет очень шумным и находиться в таком месте станет не комфортным для жильцов.
Рекомендуется не доводить до крайних границ, а придерживаться среднего значения. Если нужно увеличить скорость передвижения теплоносителя, томожно воспользоваться специальным насосом при установке системы с принудительной циркуляцией.
Теплоноситель в системе отопления: расчет объема, расход, закачка и другое
Для того чтобы иметь представление о правильном отоплении индивидуального дома, следует вникнуть в основные понятия. Рассмотрим процессы циркуляции теплоносителя в системах отопления. Вы узнаете, как правильно организовать циркуляцию теплоносителя в системе.Рекомендуется для более глубокого и вдумчивого представления предмета изучения посмотреть поясняющее видео ниже.
Расчет теплоносителя в системе отопления ↑
Объем теплоносителя в отопительных системах требует точного расчета.
Расчет необходимого объема теплоносителя в отопительной системе чаще всего делается в момент замены либо реконструкции всей системы. Самым простым методом будет банальное использование соответствующих расчетных таблиц. Их несложно отыскать в тематических справочниках. В соответствии с базовой информацией содержится:
- в секции алюминиевого радиатора (батареи) 0,45 л теплоносителя;
- в секции чугунного радиатора 1/1,75 литра;
- погонного метра 15-миллиметровой/32-миллиметровой трубы 0,177/0,8 литра.
Необходимы расчеты и при установке так называемых подпиточных насосов и расширительного бачка. В данном случае чтобы определить общий объем всей системы, надо сложить совокупный объем отопительных приборов (батарей, радиаторов), а также котла и трубопроводов. Формула расчетов такова:
V = (VS x E)/d, где d есть показатель эффективности устанавливаемого расширительного бачка; Е представляет коэффициент расширения жидкости (выражается в процентах), VS равен объему системы, включающей все элементы: теплообменники, котел, трубы, также радиаторы; V — это объем расширительного бака.
Касательно коэффициента расширения жидкости. Данный показатель может быть в двух значениях, зависящих от типа системы. Если теплоносителем является вода, для расчета его значение составляет 4 %. В случае, например, этиленгликоля, коэффициент расширения принимают за 4,4 %.
Глубокая оценка объемов приборов отопления, включая котел и трубопроводы, не обязательна. Рассмотрим это на определенном примере. К примеру, мощность отопительной системы конкретного дома составила 75 кВт.
В данном случае общий объем системы выводится по формуле: VS = 75 х 15 и будет равняться 1125 литрам.
Следует также учитывать, что применение разного рода дополнительных элементов отопительной системы (будь то трубы или радиаторы) так или иначе снижает суммарный объем системы. Исчерпывающую информацию по данному вопросу находят в соответствующей технической документации изготовителя тех или иных элементов.
Закачка теплоносителя в систему отопления ↑
Определившись с показателями объема системы, следует понять главное: как закачивается теплоноситель в систему отопления закрытого типа.
Могут быть два варианта:
- закачка т.н. «самотеком» —когда заливку осуществляют с самой верхней точки системы. В тот же момент в самой нижней точке следует открыть сливной кран — в него будет видно, когда начнет поступать жидкость;
- закачка принудительная с насосом — для этой цели подойдет любой небольшой насос, вроде тех, какие используют для низко расположенных дачных участков.
В процессе закачки следует следить за показаниями манометра, не забывая о том, что воздухоотводчики на отопительных радиаторах (батареях) в обязательном порядке должны быть открытыми.
Расход теплоносителя в системе отопления ↑
Расход в системе теплоносителя подразумевает массовое количество теплоносителя (кг/с), предназначаемое для подачи нужного количества тепла в обогреваемое помещение.
Расчет теплоносителя в отопительной системе определяется как частное от деления расчетной тепловой потребности (Вт) помещения (помещений) на теплоотдачу 1 кг теплоносителя для обогрева (Дж/кг).
Расход теплоносителя в системе в продолжение отопительного сезона в вертикальных системах центрального отопления изменяется, поскольку они регулируются (особенно это касается гравитационной циркуляции теплоносителя. На практике в расчетах обычно расход теплоносителя измеряют в кг/ч.
Теплоноситель
Для отопления необходим теплоноситель, переносит тепло от источника к конечному потребителю. Эффективность передачи зависит от вязкости.
Помимо вязкости, теплоноситель должен отвечать требованиям к отсутствию коррозийной составляющей.
Важное свойство – способность смазывать поверхности магистралей. От теплоносителя зависит выбор материалов отопительной системы, агрегатов, механизмов
Носитель тепла не должен быть токсичным.
Виды теплоносителей
Вода в качестве теплоносителя
Первое, на что обращают внимание при выборе теплоносителя системы отопления – вода. Обладает универсальными свойствами, доступна
Находясь в естественном состоянии, обладает лучшей теплоёмкостью – 1 ккал. Если вода практически без потерь при остывании отдаёт тепло – максимальная теплоотдача.
Обладает хорошей вязкостью. Удельная плотность — около 1000 кг/м².
Экологичная. При аварийной ситуации системы отопления можно не беспокоится о токсической безопасности, — при незапланированных утечках вреда здоровью вода не нанесет.
Вода в природе содержит соли, газы, нахождение которых в системе отопления не желательно. Природную воду нужно подготовить,очистить.
Фильтрацией не обойдёшься. Самый простой способ – кипячение. Вода избавляется от солей в виде накипи. Помимо соли, при кипячении удаляется углекислый газ. Все соли удалить не получится.
Если состав воды не позволяет очистить методом кипячения, прибегают к химическим способам. Потребуется гашеная известь, кальцинированная сода, натриевый ортофосфат. При добавлении элементов, растворимые соли переходят в состояние нерастворимых. Остается профильтровать обработанную жидкость, можно делать в системе отопления.
Однако, лучше использовать дистиллированную воду. Можно изготовить самостоятельно, приобрести.
Антифриз в качестве теплоносителя
У антифриза хорошие технические показатели, отсутствует риск промерзания системы при простое зимой.
Антифризы сохраняют систему от воздействия коррозии, хорошо смазывают. Можно добавлять присадки для конкретных целей, например, удаление ржавчины.
Однако, теплоёмкость у антифриза меньше, тепло отдает медленней, чем вода; вязкость большая, нужен циркуляционный насос; проникающая способность выше, требуется более тщательная герметизация узлов системы отопления; токсичность.
Видео: «что заливать в систему отопления?»
Магистрали отопления: двухтрубные, однотрубные
Для отопления помещений были сконструированы два вида магистралей: однотрубные, двухтрубные.
Однотрубные, двухтрубные магистрали
Различаются способом подключения к системе отопительных приборов.
- В однотрубных подключение последовательное, обратка предыдущего радиатора — вход для следующего.
- В двухтрубных системах обратка сразу отводится в отдельную магистраль на отопительный котёл.
Однотрубные системы эффективны для отопления малых площадей до 100 кв.м на этаже, двухтрубные могут справиться с большими площадями. Разница в площади на одном этаже, количестве материалов в системе.
Различия магистралей отопления:
Из-за различий в конструкции, для систем разработаны разные нормы.
Для двухтрубной, максимальный нагрев теплоносителя на 10 °С больше, чем в однотрубной — 105 °С, при одинаковой обратной температуре — 70 °С.
Калькулятор для определения общего объема отопительной системы
Что необходимо знать при выполнении расчетов
В некоторых случаях объем отопительной системы можно выявить экспериментальным способом. При этом конструкция заполняется из водопроводной системы с проведением отметок на счетчике для расхода воды. Если такой способ не получается, то нужно будет провести математические расчеты. В этом случае выполняется суммирование показателей объема всех контуров и приборов, которые есть в системе. Часть параметров может быть определена, а остальные показатели рассчитываются при помощи геометрических формул.
Например, в технических документах указывается объем для котлов. Важным показателем является объем специального бака
При использовании любого бака важно учитывать, что он не должен быть наполнен до самого верха. Это специально учитывается в программе
В таблице приведены показатели мощности котла
В некоторых случаях важно просчитать объем без расширительного механизма. При этом в графе, где указан расширительный бачок необходимо поставить ноль
При этом просчитанный показатель и станет определяющим при выборе подходящей конструкции.
Расширительный бак представляет собой важную деталь отопительной системы, который должен подходить под ее характеристики.
Также важен объем устройства теплообмена. В случае с разборными батареями указывается число секций и их вид. При этом объем самых востребованных радиаторов уже учитывается в программке. Для конвекторов неразборного варианта необходимо указать значение конструкции по паспорту. Если в здании есть теплые полы, то расчет выполняется в зависимости от разновидности труб и суммы длины всех контуров. В базе предусмотрены специальные графы для магистралей из пластика и для неармированных PEX.
Самый большой объем отопительной системы занимают контуры для обратки и подачи теплоносителя. При установке могут использоваться разные типы магистралей, которые различаются по диаметрам и материалам изготовления. Внутренние диаметры также могут отличаться, что сказывается на объеме. Это учитывается при расчетах. При этом нужно промерить отдельные участки труб и указать это в соответствующих полях. Вводятся различные типы труб: металлопластиковые, стальные или полипропиленовые.
Вариант незамерзающего теплоносителя
В системе также могут устанавливаться и другие механизмы, оказывающие влияние на объемы. К ним относятся коллекторы заводского типа, гидравлические разделители и бойлеры. Если какие-либо устройства есть, их также вносят в соответствующие графы программы.
Итоговый результат отображается в литрах.
Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте
Расчет расхода воды на отопление – Система отопления
Конструкция обогрева включает котел, систему соединения, развоздушки терморегуляторы, коллекторы, крепежи, бак для расширения, батареи, увеличивающие давление насосы, трубы.
Любой фактор определенно важен. Поэтому выбор частей монтажа нужно делать правильно. На открытой вкладке мы постараемся помочь подобрать для своей квартиры нужные части монтажа.
Монтаж обогрева особняка включает важные устройства.
Страница 1
Расчетный расход сетевой воды, кг/ч, для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения по формулам:
на отопление
(40)
максимальный
(41)
в закрытых системах теплоснабжения
среднечасовой, при параллельной схеме присоединения водоподогревателей
(42)
максимальный, при параллельной схеме присоединения водоподогревателей
(43)
среднечасовой, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей
(44)
максимальный, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей
(45)
Важно
В формулах (38 – 45) расчетные тепловые потоки приводятся в Вт, теплоёмкость с принимается равной. Расчет по этим формулам производится поэтапно, для температур.
Суммарные расчетные расходы сетевой воды, кг/ч, в двухтрубных тепловых сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле:
(46)
Коэффициент k3, учитывающий долю среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, следует принимать по таблице №2.
Таблица №2. Значения коэффициента
r-Радиус окружности, равный половине диаметра, м
Q-расход воды м 3 /с
D-Внутренний диаметр трубы, м
V-скорость течения теплоносителя, м/с
Сопротивление движению теплоносителя.
Любой движущийся внутри трубы теплоноситель, стремиться к тому, чтобы прекратить свое движение. Та сила, которая приложена к тому, чтобы остановить движение теплоносителя – является силой сопротивления.
Это сопротивление, называют – потерей напора. То есть движущийся теплоноситель по трубе определенной длины теряет напор.
Напор измеряется в метрах или в давлениях (Па). Для удобства в расчетах необходимо использовать метры.
Извиняйте, но я привык указывать потерю напора в метрах. 10 метров водного столба создают 0,1 МПа.
Для того, чтобы глубже понять смысл данного материла, рекомендую проследить за решением задачи.
Задача 1.
В трубе с внутренним диаметром 12 мм течет вода, со скоростью 1м/с. Найти расход.
Решение: Необходимо воспользоваться вышеуказанными формулами:
Выбор расширительного бака
Компенсирующие устройства всех типов будут высокоэффективными только при корректном подборе объема. Для этой цели нужно учесть свойство жидкости, которая расширяется при нагревании. Теплоноситель в отопительных контурах увеличивается минимум на 3% от суммарного объема системы теплоснабжения.
Жидкость принадлежит к телам, которые находятся в переходном состоянии (на грани твердого и газообразного). Соответственно, расширительный бачок должен иметь достаточный резерв для теплового расширения. В условиях полной заполненности системы теплоносителем существует риск его сброса через предохранительную арматуру даже в рамках расчётного объема.
Чтобы предотвратить аварии, связанные с расширением объемов жидкости, для частных домов с небольшими контурами желательно выбирать расширительные бачки, объем которых должен соответствовать десятой части от общего количества циркулирующей в системе рабочей жидкости. Это правило касается отопительных систем вместимостью до 150 литров.
Полученное значение суммируется с объемом теплоносителя, образованного в расширительном бачке вследствие статической нагрузки, создаваемой жидкостью. Произведенный результат умножают на корректирующий коэффициент, устанавливаемый по значениям промежуточного и итогового давления.
Подбор циркуляционного насоса
Циркуляционный насос помогает выявить потери давления на всех участках трубопровода. Для определения давления, требуемого насосу, чтобы прокачать теплоноситель по системе, используют формулу: P = Rl + Z, где:
- Р — уменьшение давления в магистрали (Па);
- R — относительное противодействие сцеплению (Па/м);
- l — длина трубы одного отрезка теплопровода (м);
- Z — уменьшение давления в узкоколейных зонах (Па).
Такие вычисления крайне неудобные и трудоемкие, тогда как для определения значения Rl всех участков трубопровода достаточно воспользоваться таблицами Шевелева. Необходимо помнить, что производительность насоса — это суммарное потребление теплоносителя, а не емкость системы теплоснабжения.
Принцип работы
Из курса физики известно, что жидкость несжимаема .
В отопительной схеме как теплоноситель используют воду.
В диапазоне температур от 20 до 90 градусов, она изменяет объём, расширяясь по мере нагревания.
Если представить отопительную сеть сосудом сложной конфигурации, то нагревание содержимого вызовет разрыв стенок из-за расширения жидкости.
Для компенсации этого явления используется расширительный бак, служащий дополнительным объёмом для помещения излишков теплоносителя.
Расширившись, вода поступает в бак, а при охлаждении (примерные цены наобогревающий кабель для водопровода ) уходит обратно в систему.
Попросту удалить излишек воды нельзя, так как при остывании пустоту займёт воздух, и схема перестанет функционировать.
А знаете ли вы, что делать, если течет вода из бачка в унитаз. Прочитайте в полезной статье советы и рекомендации мастеров-сантехников по устранению неисправности.
Про область применения асбестоцементных труб размером 150 мм написано на этой странице.
Таким образом, расширительный бак защищает отопительную систему как от излишков, так и от нехватки теплоносителя, компенсируя все движения его объёма.
Усредненные данные
Если по каким-либо причинам пользователь не может определить точный объем воды или антифриза в радиаторах отопления, то можно использовать усредненные данные, которые применимы к радиаторам отопления тех или иных типов. Если, скажем, взять панельный радиатор 22-го или 11-го типа, то на каждые 10 см этого отопительного устройства будет приходиться 0,5-0,25 литров теплоносителя.
Есть еще один способ определить внутренний объём радиаторной секции – закрыть нижние горловины, а через верхние залить в секцию воду или антифриз – до верха. Но это не всегда работает, поскольку радиаторы из алюминиевого сплава имеют довольно сложную внутреннюю конструкцию. В такой конструкции не так-то просто удаляется воздух из всех внутренних полостей, поэтому такой способ измерения внутреннего объема для алюминиевых радиаторов нельзя считать точным.
Температурный режим — нормы
Начать нужно с нормативных требований, регламентированными документами:
- СНиП 2.04.05 упорядочивает вопросы об отоплении, кондиционировании;
- ДВН В.2.5-39:2008 регулирует вопросы снабжения тепловых, водоснабжающих систем до 200 °C, с давлением не более 2,5 Мпа.
Расчётная цифра — температура теплоносителя, приравнивается к значению выхода воды из отопительного котла.
Для собственников частных помещений температурный режим определяется самостоятельно, учитывая рекомендации законодателей. Факторы:
- Окончание, начало отопительного сезона определяется среднесуточной температурой воздуха на улице. Граница для перехода в рабочий, ждущий режим — температура 8 °C, держащаяся не менее трех суток.
- Внутренняя температура помещения. Для разных типов помещения несколько разница. Например, для жилых — 20 °C, производственных — 16 °C.
- Предельный нагрев теплоносителя не должен превышать установленные нормы, указанные в ДБН В.2.2-10, ДБН В.2.2.-4, ДСанПиН 5.5.2.008, СП №3231-85, для:
- Зданий здравоохранения, хозяйственных объектов значение составляет 85 °С;
- Жилых комнат – 90 °С;
- Помещений массовых мероприятий – 105 °С;
- Столовых – 115 °С;
- Лестниц, пролётов, пешеходных переходов, нежилых пространств – 150 °С.
Предельные показатели температуры обосновываются тем, что при нагреве выше 90 °С начинается разложение пыли, лакокрасочных покрытий обогревательных приборов (батарей, радиаторов) — указано в санитарных нормах.
Таблица температур
При расчете оптимальной температуры, используют статистические данные (графики, таблицы), закрепленные в нормах. Для каждого сезона свои значения:
- При температуре 8-0 °С устанавливается разогрев, подача теплоносителя на радиаторы, в среднем, до 40-45 °С. Обратка — не менее 35 °С.
- При падении среднесуточной температуры до -20°С, поднимает тепловой показатель подачи до 77 °С. Главное условие — тепловое значение обратки должно составлять 55 °С, с небольшой в 1-2 °С погрешностью.
- Температура -40 °С подразумевает увеличение разогрева теплоносителя 90-105 °С, обратка — 70 °С.
Если не соблюдать требования, система теплоснабжения может быть выведена из строя.
