Виды теплоносителей для системы отопления, их оптимальные параметры и пример расчета объема

Расчет насоса для системы отопления

Подбор циркуляционного насоса для отопления

Тип насоса должен быть обязательно циркуляционным, для отопления и выдерживать большие температуры (в пределах до 110 °С).

Основные параметры подбора циркуляционного насоса:

2. Максимальный напор, м.

Для более точного расчета, необходимо увидеть график напорно-расходной характеристики

Характеристика насоса – это напорно-расходная характеристика насоса. Показывает, как изменяется расход при воздействии определенного сопротивления потерь напора в системе отопления (целого контурного кольца). Чем быстрее движется теплоноситель в трубе, тем больше расход. Чем больше расход, тем больше сопротивления (потерь напора).

Поэтому, в паспорте указывают максимально возможный расход при минимально возможном сопротивлении системы отопления (одного контурного кольца). Любая система отопления оказывает сопротивление движению теплоносителя. И чем она больше, тем меньше окажется расход в целом на систему отопления.

Точка пересечения показывает реальный расход и потерю напора (в метрах).

Характеристика системы – это напорно-расходная характеристика системы отопления в целом для одного контурного кольца. Чем больше расход, тем больше сопротивление движению. Поэтому, если установлено для системы отопления качать: 2 м 3 /час, то насос нужно подобрать таким образом, чтобы удовлетворить данный расход. Грубо говоря, насос должен справиться с необходимым расходом. Если сопротивление отопления высокое, то насос должен обладать большим напором.

Для того, чтобы определить максимальный расход насоса, необходимо знать расход вашей системы отопления.

Для того чтобы определить максимальный напор насоса необходимо знать, какое сопротивление будет испытывать система отопления при заданном расходе.

Расход системы отопления.

Расход строго зависит от необходимого переноса тепла по трубам. Чтобы найти расход необходимо знать следующее:

2. Разница температур (Т₁ и Т₂) подающего и обратного трубопровода в системе отопления.

3. Средняя температура теплоносителя в системе отопления. (Чем ниже температура, тем меньше теряется тепло в системе отопления)

Предположим, что отапливаемое помещение потребляет 9 кВт тепла. И система отопления рассчитана, так чтобы отдать 9 кВт тепла.

Это означает, что теплоноситель, проходя через всю систему отопления (три радиатора) теряет свою температуру (Смотри изображение). То есть температура в точке Т₁ (на подаче) всегда больше Т₂ (на обратке).

Чем больше расход теплоносителя через систему отопления, тем ниже разница температур между подающей и обратной трубой.

Чем выше разница температур при неизменном расходе, тем больше тепла теряется в системе отопления.

С – теплоемкость теплоносителя воды, С=1163 Вт/(м 3 •°С) или С=1,163 Вт/(литр•°С)

Q – расход, (м 3 /час) или (литр/час)

t₁ – Температура подающего теплоносителя

t₂ – Температура остывшего теплоносителя

Поскольку потери помещения маленькие, я предлагаю посчитать через литры. Для больших потерь используйте м 3

Необходимо определиться какая разница температур будет между подающим и остывшим теплоносителем. Вы можете выбрать абсолютно любую температуру, от 5 до 20 °С. От выбора температур будет зависеть расход, а расход создаст некоторые скорости теплоносителя. А, как известно движение теплоносителя создает сопротивление. Чем больше расход, тем больше сопротивление.

Для дальнейшего расчета я выбираю 10 °С. То есть на подаче 60 °С на обратке 50 °С.

t₁ – Температура подающего теплоносителя: 60 °С

t₂ – Температура остывшего теплоносителя: 50 °С.

W=9 кВт = 9000 Вт

Из вышеуказанной формулы получаю:

Ответ: Мы получили необходимый минимальный расход 774 л/ч

Сопротивление системы отопления.

Сопротивление системы отопления будем измерять в метрах, потому, что это очень удобно.

Предположим, что мы уже рассчитали это сопротивление и оно равно 1,4 метров при расходе в 774 л/ч

Очень, важно понять, что чем выше расход, тем больше сопротивление. Чем ниже расход, тем меньше сопротивление

Поэтому при данном расходе в 774 л/ч мы получаем сопротивление 1,4 метров.

И так мы получили данные, это:

Расход = 774 л/ч = 0,774 м 3 /ч

Сопротивление = 1,4 метров

Далее по этим данным подбирается насос.

Рассмотрим циркуляционный насос с расходом до 3 м 3 /час (25/6) 25 мм-диаметр резьбы, 6 м – напор.

Желательно когда подбираете насос, посмотреть реальный график напорно-расходной характеристики. Если его не имеется, то рекомендую просто провести прямую линию на графике с указанными параметрами

Тут расстояние между точками A и B – минимальны, и поэтому данный насос подходит.

Его параметры будут равны:

Максимальный расход 2 м 3 /час

Максимальный напор 2 метра

Рассчитываем объем радиатора

Итак, остается только определить объем воды в радиаторе отопления. Как это можно сделать проще всего? Советуем опять-таки воспользоваться таблицами

Обращаем ваше внимание, что производители предлагают на рынке различные модели отопительных приборов. В модельной линейке могут оказаться радиаторы не только разной конструкции, но и разных размеров

В плане размерного ряда в основе лежит межосевое расстояние, то есть, это расстояние между осями двух коллекторов (верхнего и нижнего). К тому же в настоящее время производители предлагают приборы на заказ, в которых используются индивидуальные эскизы и рисунки. С определением емкости этих батарей все намного сложнее.

Но давайте вернемся к данному показателю и покажем усредненные величины для приборов отопления. Берем модели вида 500 (межосевое расстояние).

Технические характеристики чугунных радиаторов

• Чугунный радиатор ЧМ-140 старого образца – 1,7 литра объем одной секции.
• То же самое только нового образца – 1л.
• Стальной панельный прибор тип 11 (то есть, одна панель) – 0,25 л на каждые 10 см длины прибора. Измерение типа в количественном соотношении увеличивает объем теплоносителя на 0,25 л. То есть, тип 22 – 0,5 л, тип 33 – 0,75 л.
• Алюминиевая батарея – 0,45 л на каждую секцию.
• Биметаллический – 0,25 л.

В данном списке нет стальных трубчатых радиаторов. Даже приблизительный объем у этой модели определить будет непросто. Дело все в том, что производители используют для их изготовления трубы различных диаметров, отсюда и невозможность подобрать хотя бы усредненный вариант

Поэтому рекомендуем обращать внимание на паспортные данные, где показатель объема должен быть указан

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:

1. 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;
2. 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.

Характеристики воды как проводника тепла

Многие системы отопления в качестве рабочей среды заполняются водой – наиболее доступным и универсальным теплоносителем. Она находится в свободном доступе, ее запасы в природе регулярно возобновляются. До 70% отопительных систем наполнены природной жидкостью.

Популярность воды обусловлена не только ее доступностью, но и экологической безопасностью. Также среди ее положительных особенностей – высокая плотность и удельная теплоемкость. Важная эксплуатационная характеристика – низкая химическая активность, хороший коэффициент передачи тепла, минимальная вязкость. Вода соответствует всем этим требованиям. При необходимости температуру ее нагрева можно регулировать.

Среди характеристик у природной жидкости существуют и недостатки. К ним относится:

• низкий верхний предел нагрева (температурный максимум в отопительной системе до 150 °C);
• замерзает при 0 °C, переходя в кристаллическую форму со значительным увеличением объёма, что приводит к разрушению оборудования и трубопроводов систем отопления;
• возможность возникновения коррозионных процессов с образованием оксидов металлов (ржавчины) и разрушением поверхностей оборудования;
• образование накипи на поверхностях трубопроводов при нагревании до 80 °C.

Если вода замерзнет в трубах зимой, вся отопительная система может прийти в негодность. Часто на металлических трубах и фитингах появляется ржавчина, отложения. Чтобы минимизировать риск их появления, используется дистиллированная вода или в техническую воду добавляют специальные присадки и щёлочи.

Отопительные приборы, где функцию теплоносителей выполняет вода, нуждаются в регулярном обслуживании – промывке теплообменных аппаратов и трубопроводов, проведении периодического ремонта котла, корректировке удельного сопротивления в отопительный сезон.

Антифриз и его разновидности

Когда встает вопрос, что залить в систему отопления частного дома с газовым котлом на зиму, то лучшим решением будет незамерзающая жидкость. Антифриз – жидкость, относящаяся к многоатомным спиртам и не поддающаяся кристаллизации при воздействии отрицательных температур. Используется для охлаждения двигателя автомобиля и работы в условиях с низкой температурой.

До недавнего времени было известно два основных вида незамерзающей жидкости – пропиленгликоль и этиленгликоль. К этой группе примкнул еще один вид антифриза на основе глицерина. Таким образом, на данный момент, известно уже три вида.

Внимание! Использование незамерзающей жидкости в системе отопления, которая эксплуатируется круглогодично, считается нецелесообразным, так как приведет к дополнительным расходам. Также не стоит забывать о том, что вода, оставленная на зиму в системе, приведет к расширению на 10% от исходного размера и приведет к разрывам труб и радиаторов

Поэтому к выбору теплоносителя, нужно подходить с особой тщательностью.

Положительные и отрицательные стороны незамерзающей жидкости

Плюсы:

• Широкий температурный диапазон использования. Антифриз пригоден для эксплуатации в условиях с температурой от -70оС до +110оС. Это полностью обеспечивает сохранность оборудования в любых из существующих, природных условиях.
• Повышение уровня вязкости не оказывает влияния на работоспособность системы. Гликолевые антифризы, при воздействии отрицательных температур, превращаются в желеобразную массу, однако это, никоим образом не отражается на работоспособности и целостности оборудования. С приходом весны, жидкость принимает первоначальную форму и становится пригодной для повторного использования.

Характеристики антифриза Источник

• Содержание присадок в составе. Так как незамерзайка рассчитана на эксплуатацию в автомобилях, то она должна обеспечивать защиту от образования накипи, ржавчины и пены внутри сложного механизма. Именно этим и заняты все содержащиеся в антифризе присадки.
• Наличие красителей. Красящие вещества позволяют с легкостью, во время визуального осмотра, обнаружить протечки в трубопроводе.

Внимание! По этой причине, разработчиками был придуман другой тип антифриза – пропиленгликолевый, считающийся абсолютно безвредным, но имеющим несколько минусов

• Высокая стоимость. За 20-ти литровую канистру этиленгликолевого антифриза, работающего при tо= -65оС придется отдать порядка 2.5 тысяч рублей. Ту же сумму нужно выложить для покупки пропиленгликоля, рассчитанного на работу tо= -30оС.
• Ограниченный срок службы. Максимум 5 лет, и жидкость необходимо менять. Для этого производится слив и промывка трубопровода.

Промывка системы отопления после антифриза Источник

Внимание! Если в системе использовался ядовитый этиленгликоль, то утилизация проводится согласно правилам безопасности, что приводит к дополнительным расходам

• Возможно повреждение механизмов и фитингов. Если пункт о замене антифриза после пятилетнего использования был проигнорирован или пропущен вследствие забывчивости владельца дома, то испортившаяся жидкость может нанести существенный вред для отдельных элементов системы отопления.
• Отказ в гарантийном обслуживание нагревательных котлов. Принимая решение работать с антифризом, нужно понимать, что некоторые из производителей снимают с себя ответственность, и не соглашаются на ремонт по гарантии, в случае появления какой-либо поломки.
• Требуется установка более мощного оборудования. Циркуляционный насос, работавший в системе отопления с водой, не пригоден для антифризов. Для этой цели, лучше выбирать модели на 10 % превышающие стандартные параметры использования. Также, неплохо будет установить расширительный бак большего объема.
• Не пригодны для эксплуатации в паре электролизными котлами и оцинкованными трубами.

Как выбрать

Теплоносителем называют жидкую или газообразную субстанцию, используемую для передачи тепловой энергии

Покупая антифриз, обращайте внимание на следующие критерии выбора: основа, точка кристаллизации, точка кипения, возможность разбавления водой и время, которое антифриз прослужит

Основу можно прочитать на упаковке, изучая состав. Наиболее стойким к морозу компонентом считается этилен-гликоль, но он же и самый противоречивый с точки зрения пользы, ведь токсичность зашкаливает. Средним по стоимости является глицерин — вещество щадящее и безвредное, но со своим минусом. Придется заменять привычные прокладки на тефлоновые. Из дорогих основ выделяется пропилен-гликоль. Его плюсы — в устойчивости к перегреву и нейтральности в химическом плане.

Показатель точки кристаллизации может варьироваться от -15 до -65 градусов, поэтому при покупке надо ориентироваться на климат региона, смотреть, умеренный он или холодный.

Точка кипения дает понять, когда вещество начнет пениться. Чем позже происходит закипание, тем дольше будет текучесть и передача тепла. Максимальным считается показатель 115 С.

Обратите внимание, что одни средство можно разбавлять водой, а другие необходимо использовать исключительно в чистом виде. Наиболее выгодным считается, конечно, тот, который можно разбавить водой. Срок службы — тоже важный параметр, так как именно в течение указанного периода продукт по щадящему воздействует на металл и полностью соответствует своим характеристикам

Срок службы — тоже важный параметр, так как именно в течение указанного периода продукт по щадящему воздействует на металл и полностью соответствует своим характеристикам.

Какой теплоноситель купить?

На рынке представлено большое количество теплоносителей разных марок. Все они примерно одинаковы по своим свойствам и техническим характеристикам. В большинстве случаев разная стоимость обусловлена затратами на маркетинг и рекламу. Т.е. чем популярнее бренд, тем дороже продукция. Есть конечно определенные нюансы и запатентованные составы, но как правило они не оправдывают высокую стоимость продукта и являются исключительно маркетинговыми «фишками», т.е. не делают какой-то революции на рынке теплоносителей и абсолютно точно, не стоят того, чтобы за них переплачивать.

В свою очередь можем рекомендовать Вам теплоноситель «ТермоСтрим» от отечественного производителя – оптимальное соотношение цены и качества. Ничего лишнего и демократичная цена.

5 Обзор видов

Наиболее популярным вариантом отопительных батарей являются чугунные модели. И хотя они нуждаются в периодическом обслуживании, так как нельзя допускать появления пыли и грязи на поверхности прибора, показатели КПД и срок службы остаются наилучшими.

Со стороны шершавой поверхности внутри радиаторов часто появляется грязный налет, который негативно влияет на показатели теплоотдачи. Однако это не мешает батареям обладать следующими преимуществами:

1. 1. Устойчивость к коррозийным процессам. Из-за этого одна секция может прослужить без повреждений в течение 45 лет.
2. 2. Высокая тепловая мощность на 1 секцию. Это объясняет их компактность.
3. 3. Инертность в плане передачи теплового потенциала. Такой пункт позволяет быстро сглаживать температурные перепады в помещении.

Не менее популярным типом таких приборов являются модели из алюминия. Их характеризует небольшой вес, отсутствие необходимости покраски, а также удобство в уходе. Однако алюминиевые модели сильно боятся коррозии, поэтому их часто дополнительно покрывают пластиком, что препятствует контакту внутренней поверхности с водой. К сожалению, такая защита не способна долго справляться с проблемой, в результате чего она разрывается и запускает опасную химическую реакцию, вызывающую выделение водорода. Из-за избыточного давления газа прибор из алюминия может буквально разорваться.

Что касается норм температуры, то они создаются с учетом принципа: важен не сам нагрев металлического устройства, а показатель температуры окружающего воздуха

Чтобы достичь лучшего прогревания пространства, важно обеспечить эффективный съем тепловой энергии с рабочей поверхности радиатора. Из-за этого специалисты рекомендуют не закрывать батареи какими-либо щитами с целью сохранить эстетику

Ничего хорошего такой подход не даст.

Расчет объёма расширительного бака отопления

Конструкция расширительного бака

Для безопасной работы отопительной системы необходима установка специального оборудования – воздухоотводчика, спускного клапана и расширительного бака. Последний предназначен для компенсации теплового расширения горячей воды и уменьшения критического давления до нормальных показателей.

Бак закрытого типа

Фактический объем расширительного бака для системы отопления — величина не постоянная. Это объясняется его конструкцией. Для закрытых схем теплоснабжения устанавливают мембранные модели, разделенные на две камеры. Одна из них заполнена воздухом с определенным показателем давления. Он должен быть меньше критического для отопительной системы на 10% -15%. Вторая часть заполняется водой из патрубка, подключенного к магистрали.

Для расчета объема расширительного бака в отопительной системе нужно узнать коэффициент его заполнения (Кзап). Эту величину можно взять из данных таблицы:

Таблица коэффициента заполнения расширительного бака

Помимо этого показателя потребуется определить дополнительные:

• Нормированный коэффициент теплового расширения воды при температуре +85°С, Е – 0,034;
• Общий объем воды в отопительной системе, С;
• Начальное (Рмин ) и максимальное (Рмакс ) давление в трубах.

Дальнейшие вычисления объема расширительного бака для системы отопления выполняются по формуле:

Если в теплоснабжении используется антифриз или другая незамерзающая жидкость – значение коэффициента расширения будет больше на 10-15%. Согласно этой методике можно с большой точность рассчитать вместимость расширительного бака в отопительной системе.

Объем расширительного бака не может входить в общий теплоснабжения. Это зависимые величины, которые рассчитываются в строгой очередности – сначала отопление, а уже потом расширительный бак.

Открытый расширительный бачок

Открытый расширительный бак

Для вычисления объема открытого расширительного бака в системе отопления можно воспользоваться менее трудоемкой методикой. К нему предъявляются меньшие требования, так как фактически он необходим для контроля уровня теплоносителя.

Главной величиной является температурное расширение воды по мере повышения ее степени нагрева. Этот показатель равен 0,3% на каждые +10°С. Зная общий объем отопительной системы и тепловой режим работы можно вычислить максимальный объем бака. При этом следует помнить, он может быть заполнен теплоносителем только на 2/3. Предположим, что вместимость труб и радиаторов составляет 450 л, а максимальная температура равна +90°С. Тогда рекомендуемый объем расширительного бака вычисляется по следующей формуле:

Полученный результат рекомендуется увеличить на 10-15%. Это связанно в возможными изменениями общего расчет объема воды в системе отопления при установке дополнительных батарей и радиаторов.

Если открытый расширительный бак выполняет функции контроля уровня теплоносителя – максимальный уровень его заполнения определяется установленным дополнительным боковым патрубком.