Как правильно рассчитать расход теплоносителя для отопления

Особенности расчетов для частных домов

В отличие от многоквартирных зданий, где используются типовые проекты, для частного дома расчеты расхода теплоносителя должны проводиться индивидуально. Это следует делать после проектирования системы отопления, когда известны количество и характеристики всех компонентов – труб, радиаторов и оборудования. Рассмотрим основные данные, которые подлежат расчету.

Мощность котла отопления должна соответствовать этажности, планировке и общей площади дома. Если оборудование недостаточно мощное, помещения будут плохо отапливаться, а при слишком высокой мощности возрастет расход энергоносителя (газа или электричества). Для обогрева каждых 10 м² требуется примерно один киловатт тепловой энергии. Для нахождения необходимой мощности котла нужно разделить общую площадь на 10 и увеличить результат на 10–15 %.

Объем теплоносителя помогает определить, сколько антифриза нужно для заливки отопительной системы. Общий объем рассчитывается по формуле:

Для вычисления требуется знать объем каждого компонента:

• Котел. Все данные, в том числе объем, указаны в техническом паспорте. Для настенных моделей объем составляет примерно 3–7 л, для напольных – до 25 л и больше;
• Радиаторы. Информцию можно найти в техническом паспорте. Если он утерян, можно использовать примерные значения для каждой секции: 1,5, 0,4 и 0,3 л для чугунной, алюминиевой и биметаллической батареи соответственно. Объем одной секции умножается на их количество в радиаторе;
• Трубы. Объем зависит от внутреннего диаметра, который указан в справочных таблицах для одного метра трубы различных типоразмеров. Если система использует трубы разных диаметров, расчеты проводятся отдельно для каждого из них, и результаты складываются.

Объем расширительного бака. Поскольку вода и «Термагент» при нагреве расширяются, объем горячего теплоносителя больше, чем холодного. Давление в системе также увеличивается. Чтобы компенсировать это, устанавливают расширительные баки. Объем бака должен составлять минимум 15 % от всей вместимости, если теплоноситель – вода, и 20 % для «Термагента». Обратите внимание: объем может быть больше, но не меньше расчетного значения.

Далее следует расчет расхода рабочей среды.

Для чего рассчитывается расход

Этот расчет необходим, чтобы определить скорость циркуляции рабочей жидкости по трубам, обеспечивая нужный уровень обогрева дома. Полученный расход теплоносителя поможет правильно выбрать циркуляционный насос. Если насос будет недостаточно мощным, здание не будет хорошо отапливаться. Если мощность слишком большая, возрастут затраты на электроэнергию. Предварительные расчеты помогут выбрать насос с оптимальными характеристиками для вашей отопительной системы.

Формулы расчета

Расход теплоносителя определяется по разным формулам в зависимости от необходимой точности результата. Чаще всего применяются следующие формулы.

Инженерная

Для ее применения нужны следующие данные:

• Общая мощность системы отопления в кВт (Q)
• Разница температур на входе и выходе в °C (Δt)
• Удельная теплоемкость теплоносителя в кДж/кг·°С (C_p)

Для разных рабочих сред значение последнего параметра различно. Для воды C_p составляет 4,19, для «Термагента ЭКО» – примерно 2,48. Подставляя данные в формулу:

вы получите искомый массовый расход (m) в кг/с.

Упрощенная

Эта формула подходит владельцам частных домов, если теплоноситель – вода. Для получения примерного расхода известная тепловая мощность системы делится на 20. Полученный результат – это приблизительное значение в кг/с. Например, если тепловая мощность 80 кВт, примерный расход составит 4 кг/с. Если результат дробный, его округляют до ближайшего большего значения.

Для расчета расхода в м³/ч нужно знать тепловую мощность системы (Q) и разницу температур на входе и выходе (Δt). Подставив известные значения в формулу:

вы получите результат G в м³/ч.

Если необходимо перевести расход в л/мин, можно воспользоваться формулами: 1 кг/с = 60 л/мин и 1 м³/ч = 16,6 л/мин. Рассчитанная величина послужит основой для выбора циркуляционного насоса, перекачивающего теплоноситель через систему отопления. Если вы используете «Термагент», его мощность должна быть несколько выше из-за большей вязкости антифризов.

Требования к теплоносителю

Для корректной работы отопительной системы и минимизации потерь тепла при переносе от котла к радиаторам необходимо правильно выбрать рабочую жидкость.

Основные требования к теплоносителю таковы:

• Химическая нейтральность. Теплоноситель не должен взаимодействовать с материалами труб, уплотнителей, батарей, фитингов и так далее.
• Высокая теплоемкость. Рабочая жидкость должна удерживать большое количество тепла, переносить его почти без потерь к отопительным приборам и отдавать это тепло.
• Стабильность. Теплоноситель должен выдерживать как высокие, так и низкие температуры, не образовывать отложений и осадков, сохранять свои первоначальные свойства.

Для открытых систем и объектов с высокими требованиями к экологии важна безвредность вещества. В регионах с суровым климатом и/или частыми отключениями электроэнергии особенно важна низкая температура замерзания.

«Термагент» – теплоноситель № 1

Хотя вода может показаться идеальным теплоносителем благодаря своей безопасности, высокой теплоемкости и низкой стоимости, для частных домов в условиях сурового климата она подходит не всегда. Автономная система с водным теплоносителем требует постоянного внимания, чего владелец коттеджа не всегда может обеспечить. Поэтому в России оптимальным выбором является Thermagent – линейка, разработанная с учетом особенностей отечественного отопления, с использованием инновационной технологии OAT (Organic Acid Technology).

К его преимуществам можно отнести:

• Уникальный пакет карбоксилатных присадок защищает черные и цветные металлы от коррозии
• Защитная пленка образуется только на местах коррозии, не снижая теплообмен, и расход ингибиторных присадок минимальный
• Прочность карбоксилатной пленки значительно выше, чем у покрытий на основе боратов и фосфатов
• «Термагент» не образует отложений, устойчив к вспениванию и сохраняет низкую вязкость при отрицательных температурах

Дополнительное преимущество «Термагента» – его использование в котлах с высокими требованиями к теплоносителю. После приобретения нужного количества антифриза переходите к его заливке в систему отопления.

Как правильно залить теплоноситель

Заливка в трубы отличается для открытых и закрытых систем. Если теплоноситель – вода, ее необходимо подготовить и умягчить. При использовании концентрированного антифриза его следует разбавить согласно инструкциям производителя. Thermagent ЭКО поставляется готовым к заливке.

Заполнение закрытой системы

Закачка в трубы осуществляется насосом, подключенным к штуцеру подпитки. Для этого потребуется помощник, который будет выпускать воздух из радиаторов и таким образом избегать образования воздушных пробок в системе. Заполнение происходит в несколько этапов. Сначала закрываются краны Маевского и те, которые отсекают котел отопления. Открывается вентиль расширительного бака и вся запорная арматура.

Как проходит заполнение. Во время закачки «Термагента» или воды давление в трубах контролируется манометром. Как только давление достигает 1,4–1,5 бар, помощник начинает выпустить воздух из батарей через краны Маевского, начиная с нижних радиаторов и постепенно переходя к верхним. При этом давление не должно опускаться ниже 1 бара, поэтому второй работник подкачивает теплоноситель в трубы. После выпуска всего воздуха подкачка продолжается до достижения давления 1,5 бар, после чего открываются краны котла отопления: сначала на обратной, затем на прямой магистрали. Так как давление немного снижается, снова подкачивается теплоноситель.

Как завершить закачку. После заполнения радиаторов из циркуляционного оборудования выпускается оставшийся воздух.

Проводится пробный запуск системы без радиаторов. Для этого:

• Включают оборудование (котел и насос)
• Прогревают трубы горячим теплоносителем
• Открывают краны на каждой батарее
• Проверяют, полностью ли вышел воздух

Если система запустилась правильно и утечек нет, давление достигнет заданного уровня и стабилизируется.

Заполнение открытой системы

При таком отоплении теплоносителем может быть вода или «Термагент ЭКО» на основе пропиленгликоля. Система оснащена открытым расширительным бачком. Он не герметичен, поэтому теплоноситель прямо контактирует с атмосферным воздухом.

Как заполняется система. Теплоноситель заливается в расширительный бак без крышки. Перед заливкой на радиаторах открываются краны Маевского. Для этой работы потребуется два человека: один заливает теплоноситель в бак, второй следит за радиаторами, начиная с нижних. Как только из кранов Маевского начинает идти вода, их закрывают. Теплоноситель доливают, чтобы он был на уровне примерно половины высоты расширительного бачка. Заполнение возможно и через подпиточный штуцер с использованием циркуляционного насоса. Краны Маевского закрывают по мере заполнения системы, начиная с нижних батарей. Подкачка завершается, когда уровень теплоносителя в баке начинает подниматься.

Как сливать теплоноситель

Продукция Thermagent рассчитана на 10 отопительных сезонов, поэтому сливать ее нужно нечасто. Однако раз в десять лет это сделать требуется.

Правильный слив включает в себя следующие операции:

• Один конец шланга подключается к обратной магистрали котла, другой выводится в специальную емкость
• На обратке открывается вентиль, и теплоноситель вытекает самотеком или под действием циркуляционного насоса
• После слива жидкости вентиль закрывают, а в самой высокой точке системы открывают кран Маевского
• В радиаторы и трубы поступает воздух, вытесняя остатки теплоносителя
• Краны Маевского открывают во всех батареях
• Происходит завершающий слив жидкости

После завершения слива шланг, выведенный в сливную емкость, снова подключают к подаче. Так как работа сложная, не рекомендуется выполнять ее самостоятельно, лучше привлечь специалистов. Они также подскажут, как утилизировать слитый «Термагент».