На этапе проектирования системы отопления, в контуре которой циркулирует вода, возникают ситуации, когда необходимо рассчитать расход теплоносителя. Этот показатель необходим для выбора правильного объема расширительного бачка, который напрямую зависит от мощности системы.
Кроме того, также рассчитывается требуемая мощность. Ведь важно заранее знать, справится ли отопительное оборудование с обогревом помещений. И здесь вам также понадобится формула расхода теплоносителя.
Как выбрать циркуляционный насос
Нельзя назвать его уютным домом, если в нем холодно. И неважно, какая мебель, отделка или общий вид в доме. Все начинается с тепла, а без создания системы отопления это невозможно.
Недостаточно купить «навороченный» отопительный прибор и дорогие современные радиаторы; сначала нужно продумать и спланировать детали системы, которая будет поддерживать оптимальную температуру в помещении. И неважно, относится ли это к дому, где постоянно живут люди, или это большой загородный дом, маленький загородный дом. Без тепла не будет жилого помещения и находиться в нем будет не комфортно.
Чтобы добиться хорошего результата, нужно понимать, что и как делать, какие есть нюансы в системе отопления и как они повлияют на качество отопления.
При монтаже индивидуальной системы отопления необходимо максимально подробно рассказать о ее работе. Его следует рассматривать как единый сбалансированный организм, требующий минимум вмешательства человека. Здесь нет мелких деталей — важен параметр каждого устройства. Это может быть мощность котла или диаметр и тип трубы, тип и схема подключения отопительных приборов.
Сегодня ни одна современная система отопления не обходится без циркуляционного насоса.
Два параметра для выбора этого устройства:
- Q — расход хладагента за 60 минут, выраженный в кубических метрах.
- H – показатель давления, который выражается в метрах.
Многие технические статьи и нормативные документы, а также производители приборов используют обозначение Q.
Производители, выпускающие арматуру, обозначают расход воды в системе отопления буквой Г. Это не создает больших затруднений в расчетах, если такие несоответствия не учтены в технических документах. В этой статье будет использоваться буква Q.
Как сделать расчёт
При выборе насоса необходимо знать, какое количество тепла дом выделяет в окружающую среду. Какая здесь связь? Дело в том, что нагретый до определенного температурного режима теплоноситель, циркулируя по системе, постоянно отдает часть тепла наружным стенкам. Это потери тепла из дома.
Насос помогает правильно циркулировать жидкости по трубам и радиаторам. Нужно узнать минимальное количество теплоносителя, которое будет качать насос. Все взаимосвязано: количество теплоносителя – тепловая энергия – работа циркуляционного насоса. Если тепловой энергии недостаточно для компенсации потерь тепла, система не будет эффективной.
Получается, что для решения задачи нужно узнать пропускную способность, которую может «выкинуть» насос. Другими словами, необходимо рассчитать расход теплоносителя.
Но у этого параметра есть и другое название, так как, помимо насоса, он зависит еще от двух факторов: степени нагрева теплоносителя и расхода водяного контура.
Поэтому для расчета расхода теплоносителя в системе отопления выясняют теплопотери дома.
Шаги расчета:
- найти потери тепла в доме;
- узнать среднюю температуру теплоносителя;
- выполнить расчет расхода хладагента в зависимости от тепловой нагрузки с учетом тепловых потерь.
В примечании. Циркуляционный насос потребляет мало электроэнергии. Не бойтесь чрезмерных финансовых затрат. Даже самый мощный ИБП не поможет провести несколько часов без электричества в экстренной ситуации. А если современный котел с электроникой совместить с насосом, то можно не беспокоиться об отключении электроэнергии.
Как выяснить теплопотери
Чтобы узнать теплопотери дома в количественном выражении, существует специальная формула. С его помощью рассчитывается мощность теплового излучения во внешнюю среду каждого квадратного метра поверхности стен, пола и потолка.
Средние значения следующие:
- 100 ватт на 1 кв.м для стен из обычного кирпича со стандартной внутренней отделкой;
- более 100 Вт для плохо утепленных стен;
- 80 Вт для наружных и внутренних утепленных потолков и современных стеклопакетов.
Чтобы получить эти показатели, используйте формулу или таблицу данных.
В примечании. Стены, чердачные перекрытия и подвалы иногда не утепляются должным образом, расходуется много теплоизоляционных материалов. По нормам их утепляют не изнутри, а снаружи, во избежание скопления конденсата, ухудшающего теплотехнические характеристики здания.
Точный расчёт теплопотерь
С помощью специальной величины, характеризующей тепловой поток и измеряемой в ккал/час, определяют теплопотери дома.
Эта величина показывает, сколько тепла уходит через стены здания при заданной температуре внутри дома.
Этот показатель считается прямо пропорциональным архитектурным особенностям здания, строительным материалам, из которых оно построено, толщине и степени теплоизоляции стен, потолка и пола. Влияет площадь остекления, качество теплоизоляторов и соблюдение технологии при их монтаже.
То есть потери тепла складываются из многих элементов.
Формула следующая: G = Sx1 / Pox(Tv-Tn)k, где:
- G – значение, выраженное в ккал/ч;
- Po – показатель сопротивления теплопередаче;
- Tv yTn — разница температур в помещении и на улице;
- k – коэффициент, показывающий, сколько тепла теряется, для каждого барьера он свой.
Поскольку температура на улице и в помещении меняется в течение отопительного сезона, значения принимаются средние. Также учитывается тот факт, что каждый регион с разными климатическими условиями имеет свой показатель.
В этой формуле используются конкретные количества, всем известные. С его помощью можно узнать теплопотери любого здания.
Понижающий коэффициент и значение сопротивления Po относятся к разряду нормативно-справочной информации.
Так, например, могут понадобиться следующие коэффициенты:
- 1 — если под чистовыми полами есть грунт или деревянные лаги;
- 0,9 — для мансардных этажей, где кровельный материал сталь, коробчатая черепица, асбоцемент (или кровля без вентилируемого чердака);
- 0,8 – те же кровельные материалы, но пол сплошной;
- 0,75 – мансардные этажи, где перекрытие выполнено из любого листового материала;
- 0,7 — для внутренних стен, выходящих в соседнее неотапливаемое помещение без наружных стен;
- 0,4 — для внутренних стен, сообщающихся со смежным неотапливаемым помещением, имеющим наружные стены, и для этажей над встроенным подвалом;
- 0,75 — этажи над подвалом, устроенные над землей;
- 0,6 — поверхности над подвалами, расположенные ниже уровня земли или не выше одного метра над ней.
- Точно так же можно подобрать коэффициенты и для других ситуаций.
В примечании. При выборе проекта дома хорошо заранее продумать варианты, как сделать так, чтобы периметр холодных наружных стен был минимальным. Существует прямая зависимость: чем больше площадь наружных стен, тем больше теплопотери. Дома с большим количеством выступающих элементов теряют много тепла.
Могут потребоваться следующие номиналы резисторов:
- 0,38 — при полнотелом кирпиче при толщине стены 13,5 см, 0,57 — при толщине кладки 26,5 см, 0,76 — 39,5 см, 0,94 — 52,5 см, 1,13 — 65,5 см.
- 0,9 — при сплошной кладке с воздушным зазором толщиной 43,5 см, 1,09 — 56,5 см, 1,28 — 65,5 см;
- 0,89 — при сплошной кладке декоративного кирпича толщиной 39,5 см, 1,2 — 52,5 см, 1,4 — 65,5 см.
- 1,03 – для полнотелой кладки, где толщина теплоизоляционного слоя 39,5 см, 1,49 – 52,5 см;
- 1,33 — для деревянных (не деревянных) деревянных стен толщиной 200 мм, 1,45 — 220 мм, 1,56 — 240 мм;
- 1,18 – для деревянных стен толщиной 150 мм, 1,28 – 180 мм, 1,32 – 200 мм;
- 0,69 — для чердачных перекрытий из железобетонных плит с утеплителем толщиной 100 мм, 0,89 — 150 мм.
Эти показатели взяты за формулу расхода воды на отопление.
Конкретные расчёты
Допустим, вам нужно произвести расчет для дома площадью 150 квадратных метров м. Если принять, что на 1 квадратный метр теряется 100 Вт тепла, то получим: 150х100 = 15 кВт потерь тепла.
Как это значение связано с циркуляционным насосом? При теплопотерях происходит постоянный расход тепловой энергии. Поддержание температуры в помещении требует больше энергии, чем ее компенсация.
Чтобы рассчитать циркуляционный насос для системы отопления, нужно понимать, какие у него функции. Это устройство выполняет следующие задачи:
- создать достаточное давление воды для преодоления гидравлического сопротивления узлов системы;
- прокачивать через трубы и радиаторы тот объем горячей воды, который требуется для эффективного обогрева жилища.
То есть для работы системы необходимо регулировать тепловую энергию на радиатор. И эту функцию выполняет циркуляционный насос. Именно он стимулирует поступление теплоносителя к отопительным приборам.
Следующая задача: сколько воды, нагретой до необходимой температуры, нужно подать к радиаторам за определенный промежуток времени, компенсируя при этом все тепловые потери? Ответ выражается в количестве хладагента, перекачиваемого в единицу времени. Это будет называться мощностью циркуляционного насоса. И наоборот – определить примерный расход теплоносителя можно по мощности насоса.
Данные, которые вам нужны для этого:
- Количество тепловой энергии, необходимое для компенсации потерь тепла. Для этого дома площадью 150 кв.м этот показатель составляет 15 кВт.
- Удельная теплоемкость воды, выступающей в роли теплоносителя, составляет 4200 Дж на 1 килограмм воды, на каждый градус температуры.
- Дельта температур между водой на подаче котла и последним участком трубы на обратке.
Считается, что в нормальных условиях это последнее значение не превышает 20 градусов. В среднем она составляет 15 градусов.
Формула для расчета насоса выглядит следующим образом: G/(cx(T1-T2))= Q
- Q – расход теплоносителя в системе отопления. Циркуляционным насосом к нагревательным приборам в единицу времени должно подаваться столько жидкости при заданной температуре, чтобы тепловые потери были компенсированы. Не рекомендуется покупать устройство, которое имеет большую мощность. Это приведет только к увеличению энергопотребления.
- G — теплопотери в доме;
- Т2 – температура теплоносителя на выходе из теплообменника котла. Это именно тот уровень температуры, который необходим для обогрева помещения (около 80 градусов);
- Т1 – температура теплоносителя в обратке на входе в котел (чаще всего 60 градусов);
- с — удельная теплоемкость воды (4200 Дж на кг).
При расчете по указанной формуле получается 2,4 кг/с.
Теперь нужно перевести этот показатель на язык производителей циркуляционных насосов.
1 килограмм воды соответствует 1 кубическому дециметру. Один кубический метр равен 1000 кубических дециметров.
Получается, что за секунду насос перекачивает воду следующего объема:
- 2,4/1000=0,0024 куб.фута.
Далее вам нужно перевести секунды в часы:
- 0,0024 x 3600 = 8,64 кубических фута м/ч
Итоги
Таким образом, рассчитав расход воды на отопление, можно узнать, какой мощности насос должен покупать в конкретном случае. Переплачивать нет смысла, это не экономично и не повлияет на теплотехнические характеристики системы отопления. При неправильном расчете циркуляционного насоса он не будет набирать требуемый объем теплоносителя, к тому же быстро выйдет из строя.
В среднем мощность циркуляционных насосов составляет 10 м3/ч, эта величина имеет запас энергии, поэтому температуру в помещении можно повышать, не опасаясь выхода насоса из строя. На необходимость изменения температуры жилища могут повлиять непредвиденные ситуации, например, аномальные морозы.
Правильно сбалансированная система отопления, работающая по принципу принудительной циркуляции, покажет высокий КПД. Это оплатит установку насоса и использованную электроэнергию.
Вот и ответ на вопрос, зачем нужно рассчитывать расход теплоносителя в системе отопления.
В идеале все расчеты должны выполняться опытными инженерами-специалистами. Но не всегда есть возможность найти специалиста. Используя формулы и таблицы, вы можете произвести расчет самостоятельно. После определения мощности циркуляционного насоса нужной производительности его можно выбрать в каталоге.
Если есть сомнения в расчетах, следует обратить внимание на приборы, на которых регламентируется производительность. В этом случае мелкие неточности в расчетах уже не будут иметь такого принципиального значения.
