Способы расчета расхода теплоносителя для системы отопления

Правильно смонтированная и отрегулированная система отопления обеспечивает максимум комфорта в частном доме. Качество ее работы зависит не только от того, насколько точно спроектирована разводка и подобрано оборудование. Многое зависит и от того, верно ли сделаны предварительные расчеты, например, объем и расход теплоносителя в системе отопления. Если все рассчитано точно, то результаты могут использоваться и в дальнейшем, например, при модернизации инженерных коммуникаций. Как рассчитать расход теплоносителя и вычислить требуемый объем антифриза для заливки в трубы, по каким формулам нужно делать расчет – об этом вы узнаете ниже из нашей статьи.

Основные определения

Расчетный расход теплоносителя необходим чтобы узнать, с какой скоростью должна циркулировать рабочая жидкость в трубах и радиаторах отопления. Это позволяет подобрать циркуляционный насос с оптимальными рабочими характеристиками. При недостаточной мощности насоса, помещения будут плохо прогреваться, при большей — увеличится расход электроэнергии.

Чтобы этого не произошло, требуется предварительный расчет расхода теплоносителя по тепловой нагрузке. Для этого определяют разницу между температурами рабочей среды на входе в систему отопления и при выходе из нее. Значение понадобится для последующих расчетов.

Что такое расход теплоносителя по тепловой нагрузке

Так называют его массовое количество, измеренное в кг/с (килограмм в секунду), которое необходимо, чтобы перенести в помещение нужное количество тепла. Расчет проводится делением тепловой потребности в ваттах на теплоотдачу рабочей среды в Дж/кг.

Если очень точные результаты не требуются, может быть использована приблизительная формула расхода теплоносителя.

Для расчета принимают, что для передачи 1 кВт тепла нужно 15 л теплоносителя.

Например, если в здании установлен отопительный котел мощностью 10 кВт, для его корректной работы потребуется примерно 150 л рабочей среды.

Что такое тепловая нагрузка

Тепловая нагрузка — параметр, который определяют как перепад температур (температурную разницу) между двумя точками: на входе в систему отопления (прямая магистраль) и на выходе из нее (обратная). Если допустимо использовать примерный массовый расход теплоносителя, часто обходятся без измерений. Для этого принимают среднее значение для стандартного автономного отопления – 15–20 °C.

После получения предварительных данных переходят к основным расчетам.

Расчет объема теплоносителя для автономных систем

В многоэтажных жилых зданиях разводка тепла сделана по типовым проектам и не требуется ничего подсчитывать. В частных домах расчет расхода теплоносителя и его нужного количества для заливки проводится индивидуально.

Обратите внимание: рассчитывать эти параметры следует уже после того, как разработан проект разводки отопления, известны размеры, тип и характеристики всех компонентов – труб, батарей, отопительного котла и т. п.

Ведутся расчеты указанных ниже характеристик.

Мощность котла отопления

Она подбирается под планировку, суммарную площадь помещений и этажность дома. Если котел будет менее мощным, помещения станут плохо прогреваться. При слишком большой мощности увеличатся непроизводительные затраты энергоносителя.

Для точного расчета профессионалы используют инженерные формулы. Если высокая точность не принципиальна, можно рассчитать мощность исходя из примерного соотношения: 10 м2 = 1 кВт.

Таким образом, для дома с суммарной площадью 250 м2 понадобится модель котла на 25 кВт.

Этот результат рекомендуется увеличить на 10–15%, чтобы избежать проблем при внезапных тепловых перегрузках. Конечный расчет показывает, что понадобится котел мощностью 27,5–28,75 кВт. Из имеющегося модельного ряда выбирайте ближайшее большее значение. Такой вариант расчета подходит для домов с комнатами обычной высоты (до 3 м) и расположенных в местах с умеренными климатическими условиями.

Если дом находится в теплом или холодном регионе и/или имеет более высокие потолки, вводятся поправочные коэффициенты. Можно также воспользоваться специальными таблицами, в которых тепловая мощность указывается с учетом типа здания и общего объема. Для расчета последнего следует суммарную площадь умножить на высоту потолков.

Если высота различна для разных комнат, подсчет ведется отдельно, а результаты складываются.

Расчет объема теплоносителя

Это необходимо, чтобы знать, сколько воды или антифриза понадобится для заливки в систему. Общий объем рассчитывают по формуле:

V _{теплоносителя} = V _котла + V _{радиаторов} + V _труб

Для расчета суммарного количества следует сделать расчет каждого компонента.

• Отопительный котел. Все его характеристики, в том числе объем, указываются в технической документации на каждую модель. Расчет не требуется. Для напольных котлов он составляет 25 л и больше, для настенных – порядка 3–7 л.
• Батареи. От их объема зависит расход теплоносителя через радиатор. Данные тоже указываются в технической документации. Если она утеряна, вычисляется объем батареи из расчета примерной емкости отдельной секции. Для чугунной, алюминиевой и биметаллической объем составляет порядка 1,5, 0,4 и 0,3 л соответственно. Для десятисекционной батареи будет 15, 4 и 3 л.
• Трубы. Их объем и расход теплоносителя зависят от внутреннего диаметра. Для расчета используются справочные таблицы. В них указан объем одного погонного метра для каждого типоразмера. Если в отопительной системе установлены трубы разного диаметра, подсчет ведется отдельно, а полученные результаты складывают.

Объем расширительного бака

Так как все теплоносители при нагреве расширяются, то расход горячего теплоносителя будет несколько больше, чем холодного, а давление в отопительной системе повысится. Чтобы компенсировать такое явление, монтируются расширительные баки. Расчет их объема осуществляется по формуле:

V = (V_S x E)/d

Где:

• V_S – общий объем системы отопления;
• Е – коэффициент термического расширения;
• d – коэффициент эффективности.

Для воды коэффициент расширения принимается 4%, Thermagent – 4,4%. Стандартное значение d для частных домов принимается равным 0,57 (из расчета максимального рабочего давления 2,5 бар и зарядки бака при 0,5 бар).

Залив теплоносителя в трубы

После проведения всех необходимых расчетов можно приступать к заполнению отопительной системы. Правильный залив контура предполагает последовательное выполнение нескольких этапов.

№ 1. Опрессовка

Данная процедура проводится для проверки герметичности отопительной системы. С этой целью в контуре устанавливаются два манометра. Верхняя точка – у расширительного бака в открытой системе или на радиаторе верхнего этажа в закрытой. Нижняя – на обратной магистрали у котла отопления. Если дом имеет один этаж, то верхняя точка устанавливается на подающей магистрали. На самых удаленных от котла радиаторах тоже монтируют манометры. Перед началом работ они должны показывать 0,3–0,4 атмосферы.

Опрессовка позволяет проверить, правильно ли сделан был расчет системы, ее разводка и монтаж. Работы проводятся в такой последовательности:

1. через сливной кран или иную точку к системе отопления присоединяется шланг от насоса-опрессовщика;
2. если опрессовка проводится в открытой системе, предварительно следует перекрыть кран на расширительном баке;
3. включается насос, который начинает закачивать воду в трубы отопления из емкости опрессовщика;
4. закачка проводится до тех пор, пока давление в трубах не достигнет рабочего уровня 0,7–1,5 атм;
5. после этого внимательно осматриваются все соединения: стыки труб, арматура радиаторов, уплотнения и т. п.;
6. параллельно открывают на батареях краны Маевского, чтобы стравить воздух, попавший вместе с теплоносителем;
7. затем давление увеличивают на четверть и наполовину более номинального, выдерживают 30 минут для полимерных труб, 10 минут – для металлических;
8. повторно осматривают стыки и фиксируют давление.

Если расчеты давления показывают, что оно снизилось не более чем на 0,1–0,2 атм, система считается герметичной.

№ 2. Промывка

После опрессовки систему следует подготовить к отоплению – промыть водой или специальным раствором с добавками. Промывочная жидкость, залитая в резервуар, откачивается насосом и подается через шланг в отопительные трубы через специальный штуцер или другую удобную точку закачивания. В открытой системе подача воды или раствора может осуществляться через расширительный бачок. Промывка проводится до тех пор, пока жидкость, выходящая из сливного отверстия, не станет чистой – без мусора и частиц грязи. Когда работа завершена, из системы полностью удаляют промывочный раствор.

№ 3. Заливка

После проведения расчетов, опрессовки и промывки систему заполняют правильно подобранным теплоносителем. Процедура заполнения будет различной для открытых и закрытых контуров. Перед заливом теплоноситель должным образом подготавливают: воду умягчают, а концентрированный антифриз разводят в указанной пропорции. Отдельные теплоносители, такие как Thermagent ЭКО, выпускаются готовыми к заливке.

Как заполняют закрытую систему

Теплоноситель закачивают в трубы насосом через шланг, присоединенный к штуцеру подпитки. Для корректной закачки потребуется два работника: один будет контролировать оборудование и управлять им, второй – стравливать воздух из радиаторов через краны Маевского. Это позволит своевременно удалять воздушные пробки, образующиеся в системе. Заполнение проходит в несколько этапов.

Первый. Перед началом работ отопительный контур подготавливается к заливке. Закрывают краны Маевского и те, что установлены на котле отопления (отсекающие). Открывают всю остальную запорную арматуру и вентиль расширительного бака.

Второй. Для контроля давления в системе устанавливают манометр. Работник, управляющий насосом, следит за давлением. Когда манометр покажет 1,4–1,5 бар, помощник начинает стравливать воздух из радиаторов, начиная с самых нижних и перемещаясь к самым верхним. Так как при этом давление слегка падает, основной работник подкачивает теплоноситель в трубы. При этом он следит, чтобы манометр показывал не менее 1,0 бар. После того как весь воздух выпущен, теплоноситель подкачивается до 1,5 бар. По достижении этого значения открывают краны на отопительном котле: сначала обратный, затем прямой. Затем снова проводят подкачку, доводя давление до расчетного рабочего уровня.

Третий. По окончании залива теплоносителя и полного заполнения радиаторов из циркуляционного насоса выпускают скопившийся там воздух. Для проверки правильности закачки проводится пробный запуск отопления. Для этого:

• включается котел и циркуляционный насос;
• трубы прогреваются теплоносителем;
• на каждом радиаторе открывают краны Маевского;
• проверяют, полностью ли вышел из них воздух, и снова закрывают.

Если расчет расхода теплоносителя и запуск системы сделаны правильно, а утечки отсутствуют, давление дойдет до рабочего уровня (не более 1,8 бар) и стабилизируется.

Как заполняют открытую систему

В отличие от закрытых контуров, где допустимо применение антифризов на основе этиленгликоля, в открытых может использоваться только безопасный теплоноситель «Термагент ЭКО» на пропиленгликоле. Это связано с тем, что при таком отоплении рабочая жидкость контактирует с воздухом. Как и в предыдущем случае, для работы понадобится два человека.

Особенности заливки в открытую систему

Чаще всего залив осуществляется прямо через расширительный бачок, с которого снимается крышка. На всех радиаторах предварительно открываются краны Маевского. Один из работников заливает теплоноситель в расширительный бак, второй следит за батареями. Как только воздух полностью выходит и из кранов начинает идти вода или антифриз, их перекрывают. Теплоноситель наливают из расчета, чтобы его уровень был примерно на половине высоты бака. Это обеспечит нужное пополнение расхода жидкости в трубах отопления. Заливка может осуществляться и через штуцер подпитки. В этом случае понадобится насос. Краны Маевского закрывают в той же очередности: от самых нижних до верхних.

На что обратить внимание. Перед началом работ закрывают всю запорно-регулирующую арматуру с тем расчетом, что после заливки система будет запущена и прогрета. Затем краны Маевского снова открывают, чтобы выпустить воздух. Если при этом увеличивается расход теплоносителя и его уровень в бачке снижается, его снова доливают.

Какой теплоноситель выбрать

Оптимальной рабочей средой как для открытых, так и для закрытых систем отопления можно считать продукцию Thermagent, изготовленную по современной технологии OAT (Organic Acid Technology) металлов. Пакет карбоксилатных присадок действует избирательно, образуя тончайшую защитную пленку только на очаге коррозии. Благодаря этому, их расход минимален.

Расчеты показывают, что термагенты могут успешно использоваться в системах отопления в течение 10 лет, не требуя слива и замены. К дополнительным плюсам относятся:

• отсутствие вспенивания при циркуляции;
• малая вязкость при низких температурах;
• стабильные свойства при температурных перепадах.

Термагенты универсальны, могут использоваться как в отоплении частных домов, так и на крупных промышленных объектах.