1. Главная
  2. Блог
  3. Расчет расхода теплоносителя
Специальное предложение
Ремонт

Расчет расхода теплоносителя

При проектировании систем отопления, теплоносителем в которых выступает вода, часто приходится уточнять объем теплоносителя в системе отопления. Такие

127
3

Расчет расхода теплоносителя

При проектировании систем отопления, теплоносителем в которых выступает вода, часто приходится уточнять объем теплоносителя в системе отопления. Такие данные иногда нужны для расчета объема расширительного бачка относительно известных уже мощностей самой системы.

Расчет расхода теплоносителя

Таблица для определения расхода теплоносителя.

Кроме того, достаточно часто приходится высчитывать эту самую мощность или же искать минимально необходимую, чтобы знать, способна ли она поддерживать необходимый тепловой режим в помещении. В таком случае приходится производить расчет теплоносителя в системе отопления, а также его расход за единицу времени.

Выбор циркуляционного насоса

Расчет расхода теплоносителя

Схема установки циркуляционного насоса.

Циркуляционный насос — элемент, без которого сейчас уже даже трудно представить любую систему отопления, выбирается по двум основным критериям, то есть двум параметрам:

  • Q — это расход теплоносителя в системе отопления. Выражается расход в кубометрах за 1 час;
  • Н — напор, который выражается в метрах.

Например, Q для обозначения расхода теплоносителя в системе отопления применяется во многих технических статьях и некоторых нормативных документах. Этой же буквой пользуются некоторые производители циркуляционных насосов для обозначения того же расхода. А вот заводы по производству запорной арматуры в качестве обозначения расхода теплоносителя в системе отопления применяют букву «G».

Стоит заметить, что приведенные обозначения в некоторой технической документации могут не совпадать.

Сразу стоит оговориться, что в наших расчетах для обозначения расхода будет применена буква «Q».

Расчет расхода теплоносителя (воды) в системе отопления

Расчет расхода теплоносителя

Теплопотери дома с утеплением и без.

Итак, чтобы правильно выбрать насос, следует сразу обратить внимание на такую величину, как теплопотери дома. Физический смысл связи этого понятия и насоса состоит в следующем. Нагретое до определенной температуры некоторое количество воды постоянно циркулирует по трубам в системе отопления. Циркуляцию осуществляет насос. При этом стены дома постоянно отдают часть своего тепла в окружающую среду — это и есть тепловые потери дома. Необходимо узнать, какое минимальное количество воды должен перекачивать насос по системе отопления с определенной температурой, то есть и с определенным количеством тепловой энергии, чтобы этой самой энергии хватило на компенсацию тепловых потерь.

Фактически при решении этой задачи считается пропускная способность насоса, или расход воды. Однако данный параметр имеет несколько иное название по той простой причине, что зависит он не только от самого насоса, но и от температуры теплоносителя в системе отопления, а кроме того, от пропускной способности труб.

Приняв во внимание все вышеописанное, становится понятным, что перед основным расчетом теплоносителя необходимо сделать расчет тепловых потерь дома. Таким образом, план расчета будет следующим:

  • нахождение тепловых потерь дома;
  • установление средней температуры теплоносителя (воды);
  • расчет теплоносителя в привязке к температуре воды относительно тепловых потерь дома.

Расчет тепловых потерь

Такой расчет можно выполнить самостоятельно, так как формула уже давно выведена. Однако расчет расхода тепла достаточно сложный и требует рассмотрения сразу нескольких параметров.

Если говорить просто, то сводится он только к определению потерь тепловой энергии, выраженной в мощности теплового потока, которую во внешнюю среду излучает каждый квадратный м площади стен, перекрытий, пола и крыш здания.

Если брать среднее значение таких потерь, то они будут составлять:

  • около 100 Ватт на единицу площади — для среднестатистических стен, например, кирпичных стен нормальной толщины, с нормальной внутренней отделкой, с установленными двойными стеклопакетами;
  • больше 100 Ватт или значительно больше 100 Ватт на единицу площади, если речь идет о стенах с недостаточной толщиной, неутепленных;
  • около 80 Ватт на единицу площади, если речь идет о стенах с достаточной толщиной, имеющих наружную и внутреннюю теплоизоляцию, с установленными стеклопакетами.

Для определения этого показателя с большей точностью выведена специальная формула, в которой некоторые переменные являются табличными данными.

Точный расчет тепловых потерь дома

Для количественного показателя тепловых потерь дома существует специальная величина, которая называется тепловым потоком, а измеряется она в кКал/час. Эта величина физически показывает расход тепла, которое отдается стенами в окружающую среду при данном тепловом режиме внутри здания.

Зависит эта величина напрямую от архитектуры здания, от физических свойств материалов стен, пола и потолка, а также от многих других факторов, которые могут стать причиной выветривания теплого воздуха, например, неправильное устройство теплоизоляционного слоя.

Итак, величина тепловой потери здания является суммой всех тепловых потерь отдельных его элементов. Эта величина высчитывается по формуле: G = S*1/ Pо*(Тв- Тн)к, где:

  • G — искомая величина, выраженная в кКал/ч;
  • Po — сопротивление процессу обмена тепловой энергии (теплопередачи), выраженная в кКал/ч, это есть кв.м*ч*температура;
  • Тв, Тн — температура воздуха внутри помещения и снаружи соответственно;
  • к — уменьшающий коэффициент, который для каждого теплового заграждения является своим.

Стоит заметить, что поскольку расчет производится не каждый день, а в формуле есть показатели температуры, которые изменяются постоянно, то такие показатели принято брать в усредненном виде.

Это значит, что показатели температуры берутся средние, причем для каждого отдельного региона такой показатель будет своим.

Итак, теперь формула не содержит неизвестных членов, что позволяет осуществить достаточно точный расчет тепловых потерь конкретного дома. Остается узнать только понижающий коэффициент и значение величины Pо — сопротивления.

Обе эти величины в зависимости от каждого конкретного случая можно узнать из соответствующих справочных данных.

Некоторые значения понижающего коэффициента:

  • пол по грунту или деревянным лагам — значение 1;
  • перекрытия чердачные, при наличии кровли с кровельным материалом из стали, черепицы на разреженной обрешетке, а также кровли из асбестоцемента, бесчердачное покрытие с устроенной вентиляцией, — значение 0,9;
  • такие же перекрытия, как и в предыдущем пункте, но устроенные на сплошном настиле, — значение 0,8;
  • перекрытия чердачные, с кровлей, кровельным материалом которой является любой рулонный материал, — значение 0,75;
  • любые стены, которые разделяют между собой отапливаемое помещение с неотапливаемым, которое, в свою очередь, имеет наружные стены, — значение 0,7;
  • любые стены, которые разделяют между собой отапливаемое помещение с неотапливаемым, которое, в свою очередь, не имеет наружных стен, — значение 0,4;
  • полы, устроенные над погребами, расположенными ниже уровня наружного грунта, — значение 0,4;
  • полы, устроенные над погребами, расположенными выше уровня наружного грунта, — значение 0,75;
  • перекрытия, которые расположены над подвальными помещениями, которые располагаются ниже уровня наружного грунта или выше на максимум 1 м, — значение 0,6.

Исходя из вышеописанных случаев, можно примерно представить себе масштаб, и для каждого конкретного случая, который не вошел в данный список, самостоятельно выбрать понижающий коэффициент.

Некоторые значения для сопротивления теплопередаче:

Расчет расхода теплоносителя

Значение сопротивления для сплошной кирпичной кладки равно 0,38.

  • для обычной сплошной кирпичной кладки (толщина стены примерно равна 135 мм) значение равно 0,38;
  • то же, но с толщиной кладки в 265 мм — 0,57, 395 мм — 0,76, 525 мм — 0,94, 655 мм — 1,13;
  • для сплошной кладки, имеющей воздушную прослойку, при толщине 435 мм — 0,9, 565 мм — 1,09, 655 мм — 1,28;
  • для сплошной кладки из декоративного кирпича для толщины в 395 мм — 0,89, 525 мм — 1,2, 655 мм — 1,4;
  • для сплошной кладки с термоизоляционным слоем для толщины в 395 мм — 1,03, 525 мм — 1,49;
  • для деревянных стен из отдельных деревянных элементов (не брус) для толщины в 20 см — 1,33, 22 см — 1,45, 24 см — 1,56;
  • для стен из бруса с толщиной 15 см — 1,18, 18 см — 1,28, 20 см — 1,32;
  • для чердачного перекрытия из железобетонных плит с наличием утеплителя при их толщине в 10 см — 0,69, 15 см — 0,89.

Имея такие табличные данные, можно приступать к выполнению точного расчета.

Непосредственный расчет теплоносителя, мощности насоса

Примем величину тепловых потерь на единицу площади, равную 100 Ватт. Тогда, приняв общую площадь дома, равную 150 кв.м, можно вычислить общую тепловую потерю всего дома — 150*100 = 15000 Ватт, или 15 кВт.

Расчет расхода теплоносителя

Работа циркуляционного насоса зависит от его правильной установки.

Теперь следует разобраться, какое отношение эта цифра имеет к насосу. Оказывается, самое прямое. Из физического смысла следует, что тепловые потери — это постоянный процесс расхода тепла. Чтобы сохранять внутри помещения необходимый микроклимат, необходимо постоянно компенсировать такой расход, а чтобы увеличить температуру в комнате, необходимо не просто компенсировать, а вырабатывать больше энергии, чем нужно на компенсацию потерь.

Однако даже если тепловая энергия имеется, ее еще нужно доставить к тому прибору, который способен рассеивать эту энергию. Таким прибором является радиатор отопления. А вот доставку теплоносителя (обладателя энергии) к радиаторам осуществляет именно циркуляционный насос.

Из всего вышесказанного, можно понять, что суть данной задачи сводится к одному простому вопросу: сколько же нужно воды, нагретой до определенной температуры (то есть с определенным запасом тепловой энергии) необходимо доставлять к радиаторам за определенный промежуток времени, чтобы компенсировать все тепловые потери дома? Соответственно, ответ будет получен в объеме перекачиваемой воды за единицу времени, а это и есть мощность циркуляционного насоса.

Для ответа на этот вопрос необходимо знать следующие данные:

  • то необходимое количество тепла, которое нужно для компенсации тепловых потерь, то есть итог расчета, приведенного выше. Для примера было взято значение 100 Ватт при площади в 150 кв. м, то есть в нашем случае эта величина составляет 15 кВт;
  • удельную теплоемкость воды (это справочные данные), чье значение равно 4200 Джоулей энергии на кг воды на каждый градус ее температуры;
  • температурная разница между той водой, которая выходит из нагревательного котла, то есть первоначальная температура теплоносителя, и той водой, которая поступает в котел с обратного трубопровода, то есть конечная температура теплоносителя.

Стоит заметить, что при нормально работающем котле и всей системы отопления, при нормальной циркуляции воды разность не превышает 20 градусов. В качестве среднего значения можно взять 15 градусов.

Если учесть все вышеописанные данные, то формула для расчета насоса примет вид Q = G/(c*(Т1-Т2)), где:

  • Q — расход теплоносителя (воды) в системе отопления. Именно такое количество воды при определенном температурном режиме должен доставлять циркуляционный насос к радиаторам за единицу времени, чтобы компенсировать тепловые потери данного дома. Если приобрести насос, который будет обладать гораздо большими мощностями, то это просто повысит расход электрической энергии;
  • G — тепловые потери, рассчитанные в предыдущем пункте;
  • Т2 — температура воды, которая вытекает из газового котла, то есть та температура, до которой требуется нагреть определенное количество воды. Как правило, эта температура равна 80 градусам;
  • Т1 — температура воды, которая втекает в котел с обратного трубопровода, то есть температура воды после процесса теплопередачи. Как правило, она равна 60-65 градусам.;
  • с — удельная теплоемкость воды, как уже было сказано, она равна 4200 Джоулей на кг теплоносителя.

Если подставить все полученные данные в формулу и преобразовать все параметры до одних и тех же единиц измерения, то получим результат в 2,4 кг/с.

Перевод результата к нормальному виду

Стоит заметить, что на практике такого расхода воды нигде не встретишь. Все производители насосов для воды выражают мощность насоса в кубометрах за час.

Следует произвести некоторые преобразования, вспомнив курс школьной физики. Итак, 1 кг воды, то есть теплоносителя, это есть 1 куб. дм воды. Чтобы узнать, сколько весит один кубометр теплоносителя, нужно узнать, сколько в одном кубическом метре кубических дециметров.

Используя некоторые простейшие расчеты или просто воспользовавшись табличными данными, получим, что в одном кубическом метре содержится 1000 кубических дециметров. Это означает, что один кубометр теплоносителя будет иметь массу 1000 кг.

Тогда за одну секунду требуется перекачивать воду объемом в 2,4/1000 = 0,0024 куб. м.

Теперь остается перевести секунды в часы. Зная, что в одном часе 3600 сек, получим, что за один час насос должен перекачивать 0,0024*3600 = 8,64 куб.м/ч.

Подведение итогов

Итак, расчет теплоносителя в системе отопления показывает, какое количество воды требуется всей системе отопления, чтобы поддерживать помещение дома в нормальном температурном режиме. Эта же цифра условно равна мощности насоса, который, собственно, и будет выполнять доставку теплоносителя к радиаторам, где он будет отдавать часть своей тепловой энергии в помещение.

Стоит заметить, что средняя мощность насосов равна примерно 10 куб.м/ч, что дает небольшой запас, так как тепловой баланс нужно не только сохранять, но иногда, по требованию владельца, увеличивать температуру воздуха, на что, собственно, и нужна дополнительная мощность.

Опытные специалисты рекомендуют приобретать насос, который примерно в 1,3 раза мощнее необходимого. Говоря про газовый отопительный котел, который, как правило, уже оборудован таким насосом, следует обратить свое внимание на этот параметр.

Комментариев (3)
Оставить комментарий
(2022-01-24)
Не нашл где размеры
(2022-01-24)
Красота просто мешает мудрости…
(2022-01-24)
Женщины очень участливы, добросердечны и сострадательны, прекрасное они предпочитают полезному. Иммануил Кант