Что необходимо знать при выполнении расчетов
В некоторых случаях объем отопительной системы можно выявить экспериментальным способом. При этом конструкция заполняется из водопроводной системы с проведением отметок на счетчике для расхода воды. Если такой способ не получается, то нужно будет провести математические расчеты. В этом случае выполняется суммирование показателей объема всех контуров и приборов, которые есть в системе. Часть параметров может быть определена, а остальные показатели рассчитываются при помощи геометрических формул.
Например, в технических документах указывается объем для котлов. Важным показателем является объем специального бака
При использовании любого бака важно учитывать, что он не должен быть наполнен до самого верха. Это специально учитывается в программе
В таблице приведены показатели мощности котла
В некоторых случаях важно просчитать объем без расширительного механизма. При этом в графе, где указан расширительный бачок необходимо поставить ноль. При этом просчитанный показатель и станет определяющим при выборе подходящей конструкции
При этом просчитанный показатель и станет определяющим при выборе подходящей конструкции.
Расширительный бак представляет собой важную деталь отопительной системы, который должен подходить под ее характеристики.
Также важен объем устройства теплообмена. В случае с разборными батареями указывается число секций и их вид. При этом объем самых востребованных радиаторов уже учитывается в программке. Для конвекторов неразборного варианта необходимо указать значение конструкции по паспорту. Если в здании есть теплые полы, то расчет выполняется в зависимости от разновидности труб и суммы длины всех контуров. В базе предусмотрены специальные графы для магистралей из пластика и для неармированных PEX.
Самый большой объем отопительной системы занимают контуры для обратки и подачи теплоносителя. При установке могут использоваться разные типы магистралей, которые различаются по диаметрам и материалам изготовления. Внутренние диаметры также могут отличаться, что сказывается на объеме. Это учитывается при расчетах. При этом нужно промерить отдельные участки труб и указать это в соответствующих полях. Вводятся различные типы труб: металлопластиковые, стальные или полипропиленовые.
Вариант незамерзающего теплоносителя
В системе также могут устанавливаться и другие механизмы, оказывающие влияние на объемы. К ним относятся коллекторы заводского типа, гидравлические разделители и бойлеры. Если какие-либо устройства есть, их также вносят в соответствующие графы программы.
Итоговый результат отображается в литрах.
Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте
Что будет, если неправильно рассчитать требуемую мощность
Если мощность твердотопливного котла отопления выбрана меньше расчетной, то котёл будет работать на пределе возможностей. И само собой, это неизбежно приведет к преждевременному его износу. В таком случае также стоит ожидать крайне медленный прогрев системы отопления, а также температуру в жилых помещениях ниже комфортной.
Мощность котла выше расчетной приводит к быстрому образованию сажи дымохода. Это чревато образованием конденсата в дымоходе, и как следствие еще более интенсивным оседанием сажи. В таких случаях приходится решать проблему с помощью различных распределителей и теплоаккумуляторов, что не является дешевым мероприятием. Следовательно, правильный выбор мощности поможет правильно определить стоимость котельной на начальных этапах. Если купить твердотопливный пиролизный котел в компании Котел52, то все основные вопросы отопления Вашего дома будут решены заблаговременно.
Дымовые газы
Выход дымовых газов из котлов паропроизводительностью 4; 6,5 и 10 т/ч осуществляется через окно, расположенное на задней стенке котла. На котлах паропроизводительностью 16 и 25 т/ч выход дымовых газов – через окно в левой боковой стенке котла в конце (по ходу газов) конвективного пучка.
Для очистки наружной поверхности труб конвективного пучка от отложений котлы оборудуются стационарными аппаратами обдувки или генератором волн (ГУВ).
Аппарат обдувки имеет трубу с соплами, которую необходимо вращать при проведении обдувки. Наружная часть аппарата крепиться к обшивке левой конвективной стенки котла. Вращение обдувочной трубы производиться вручную с помощью маховика и цепи.
Для обдувки используется насыщенный или перегретый пар работающих котлов при давлении не менее 0,7 МПа.
Максимальный и минимальный расход переносчика тепла
Методика определения потребленной воды предназначена для выбора наиболее подходящих водо- и теплосчетчиков. Благодаря ниже приведенной методике, как минимальное, так и максимальное расходование воды должны быть в пределах показаний счетчика согласно СП41-101-95.
Расход воды находят исходя из выражения:
Q = G * Cв*(Твх — Твых)
где Q – тепловая нагрузка, соответствующая 0,13 Гкал/ч; Cв – теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг*С); Твх – температура теплоносителя на входе в подающем трубопроводе; Твых – температура жидкости на выходе из теплообменного устройства; G – расход теплоносителя.
Исходя из вышеприведенного выражения, найти расход воды не составит труда. Значения температур теплоносителя берутся из графика, составленного из температурных измерений для конкретного региона, которым пользуются в теплоснабжении.
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.
Как рассчитать, сколько тепла необходимо для нагрева воды?
Чтобы произвести расчет расхода тепла в этом случае необходимо самостоятельно прибавить к предыдущему показателю расход тепла для горячего водоснабжения. Для его расчета можно воспользоваться следующей формулой:
Qв = с × m × Δt
- с – удельная теплоёмкость воды, которая всегда равна 4200 Дж/кг·К,
- m – масса воды в кг
- Δt – разница температуры нагретой воды и поступающей воды из водопровода.
К примеру, среднестатистическая семья в среднем потребляет 150 л тёплой воды. Теплоноситель, который нагревает котёл имеет температуру равную 80 °С, а температура воды, поступающей из водопровода равна 10 °С, тогда Δt = 80 — 10 = 70 °С.
Следовательно:
Qв = 4200 × 150 × 70 = 44 100 000 Дж или 12,25 кВт/ч
После необходимо поступить следующим образом:
- Допустим, нужно нагреть 150 л воды за один раз, значит ёмкость косвенного теплообменника равна 150 л, следовательно, к 28,58 кВт/ч необходимо прибавить 12,25 кВт/ч. Делается потому что показатель Qзаг меньше 40,83, следовательно, в помещении будет прохладнее ожидаемых 20 °С.
- В случае, если нагрев воды происходит порционно, то есть ёмкость косвенного теплообменника составляет 50 л, показатель 12,25 нужно разделить на 3 и далее прибавить самостоятельно к 28,58. После этих расчётов Qзаг равен 32,67 кВт/ч. Полученный показатель это и есть мощность, котла, которая необходима для отопления помещения.
Однотрубная система отопления частного дома.
В нём теплоноситель непрерывно циркулирует по магистрали от котла до отопительных приборов, отдавая тепловую энергию и тем самым нагревая помещения. В качестве источника тепла может выступать воздух, пар, вода, либо антифриз. Наиболее часто используется водяная система отопления.
После передачи тепла радиаторам охлаждённый теплоноситель устремляется обратно в котёл и цикл повторяется.
Однотрубная система отопления частного дома с принудительной циркуляцией
Радиаторы здесь подсоединяются последовательно друг за другом. Однотрубные системы отопления бывают двух видов: с принудительной циркуляцией и естественной. Но тем не менее практически все их элементы аналогичны:
- Котёл, который бывает нескольких видов: на твёрдом топливе, электрический, на газе. Служит в качестве источника создания тепла.
- Оборудование, осуществляющее теплоотдачу: радиаторы, тёплый пол.
- Элемент системы, отвечающий за движение теплоносителя. У принудительной схемы — это насос, у естественной схемы — это специальный участок трубы для разгона теплоносителя.
- Оборудование для компенсации переизбытка давления в трубе: расширительный резервуар открытого или закрытого вида. При открытом типе ёмкость бывает целиком открытой, либо частично. Она подсоединяется к трубопроводу в его высочайшей точке сразу же после котла.
- Так же в данной системе предусмотрен отвод для слива лишнего теплоносителя в канализацию или на улицу. В данном случае теплоноситель непосредственно соприкасается с воздухом, за счёт чего происходит его испарение и насыщение кислородом.При закрытом типе резервуара он полностью герметичен. Внутри бак поделён мембраной на два отделения. В одном отделении находится воздух, другое соединено с трубопроводом. Мембрана служит демпфером. При нагреве теплоноситель, воздействует на мембрану, смещая её в сторону отделения с воздухом. В обратном случае мембрана под давлением образовавшегося сжатого воздуха выдавливает излишек жидкости снова в основной трубопровод.
- Трубы и различная арматура.
Однотрубная система отопления частного дома.
Однотрубная система отопления частного дома с естественной циркуляцией не содержит сложных конструктивных элементов и происходит за счёт физических законов. Главным элементом для её работы является специальный разгонный участок, отходящий вертикально от котла.
Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией
В самой высокой точке труба плавно разворачивается на 180 градусов и подсоединяется уже к радиаторам. Течение воды происходит за счёт гравитации. Подобная схема будет лучшим вариантом для помещений с верхней разводкой.
Для обустройства системы отопления с нижней разводкой обязательным условием является установка разгонного участка на высоте не меньше 1,5 метра от первой батареи. Помимо этого диаметр разгонного участка должен превышать диаметр основного трубопровода. (нр: D = 4 см. основной трубы, для разгонного коллектора D = 25-32 мм.)
Однотрубная система отопления частного дома построенная по схеме естественной циркуляции имеет много минусов:
Однотрубная система отопления частного дома с принудительной циркуляцией более предпочтительна, чем гравитационная (естественная) схема. Установка насоса может быть выполнена в любом месте трубопровода. Но лучшим вариантом будет его установка на обратной трубе , в которой теплоноситель уже охлаждён. В таком случае все резиновые прокладки и уплотнения насоса будут иметь более долгий срок службы. Так же как и в предыдущей схеме на трубопровод нужно установить байпасы, для облегчения ремонтных работ.
Из недостатков подобной системы стоит выделить:
Исполнение заднего экрана топки, возможно, в двух вариантах:
- Трубы заднего экрана топки Ø51х2,5 мм, установленные с шагом 75 мм, привариваются к верхнему и нижнему коллекторам экрана Ø159х6 мм, которые в свою очередь, привариваются к верхнему и нижнему барабанам. Концы коллекторов заднего экрана со стороны, противоположной барабанам, соединяются необогреваемой рециркуляционной трубой Ø76х3,5 мм, для защиты рециркуляционных труб и коллекторов от теплового излучения в конце топочной камеры устанавливаются две трубы Ø51х2,5 мм, присоединяемые к барабанам вальцовкой.
- С – образные трубы Ø51х2,5 мм, образующие задний экран топки, устанавливаются с шагом 55 мм и присоединяются к барабанам вальцовкой.
Пароперегреватели котлов 4; 6,5 и 10 т/ч выполнены змеевиковыми из труб Ø32х3 мм.
Магистрали отопления: двухтрубные, однотрубные
Для отопления помещений были сконструированы два вида магистралей: однотрубные, двухтрубные.
Однотрубные, двухтрубные магистрали
Различаются способом подключения к системе отопительных приборов.
- В однотрубных подключение последовательное, обратка предыдущего радиатора — вход для следующего.
- В двухтрубных системах обратка сразу отводится в отдельную магистраль на отопительный котёл.
Однотрубные системы эффективны для отопления малых площадей до 100 кв.м на этаже, двухтрубные могут справиться с большими площадями. Разница в площади на одном этаже, количестве материалов в системе.
Различия магистралей отопления:
Из-за различий в конструкции, для систем разработаны разные нормы.
Для двухтрубной, максимальный нагрев теплоносителя на 10 °С больше, чем в однотрубной — 105 °С, при одинаковой обратной температуре — 70 °С.
Инструкция по регулированию системы
Настройка производится во время монтажа, но при этом исходят только из диаметра труб смонтированных в разводке. Также по количеству секций, можно определить границы температуры. Для того чтобы точно произвести работы по регулировке отопительной системы необходимо применить специальные краны и знать некоторые нюансы данной работы.
Рассмотрим, как регулировать батареи отопления самостоятельно:
- На каждый радиатор монтируют кран плавной и точной регулировки, но при этом учитывают, что нельзя применять шаровой;
- Помещение, в котором регулируют отопительную систему, эксплуатируют в течение всего сезона;
- Перед началом настройки открывают все краны и определяют самую холодную комнату. Чаще всего это зал и поэтому именно здесь начинают процесс регулирования, для этого первым делом уменьшают проток и для этого кран, предназначенный для этого помещения, открывают полностью;
- Для более простой регулировки температуры, для каждого помещения приобретают отдельный термометр и устанавливают;
- Применив терморегулятор, жар котла доводят до нужного градуса. При этом учитывают, что в более холодных помещениях температура должна быть чуть выше, (разница до нескольких градусов) чем в остальных;
- После того, как в самой холодной комнате температура нормализовалась, можно перейти к другим помещениям. Для этого краны прикручивают так, чтобы проток изменялся, и становилось теплее. После того как установят комфортную температуру во всей квартире, регулируют ее и на котле. А краны нельзя прикручивать сразу, так как из-за тепловой инерции комната может быстро охладиться.
сведения
Потребность в тепле у теплоиспользующих потребителей меняется в зависимости от метеорологических условий, числа пользующихся горячей водой в системах бытового горячего водоснабжения, режимов систем кондиционирования воздуха и вентиляции для калориферных установок. Для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха главным фактором, влияющим на расход теплоты, является температура наружного воздуха. Расход теплоты, поступающий на покрытие нагрузок горячего водоснабжения и технологического потребления, от температуры наружного воздуха не зависит.
Методика изменения количества теплоты, подаваемой потребителям в соответствии с графиками их теплопотребления, называется системой регулирования отпуска тепла.
Различают центральное, групповое и местное регулирование отпуска теплоты.
Одна из важнейших задач регулирования систем теплоснабжения заключается в расчете режимных графиков при различных методах регулирования нагрузок.
Регулирование тепловой нагрузки возможно несколькими методами: изменение температуры теплоносителя – качественный метод; периодическим отключением систем – прерывистое регулирование; изменение поверхности теплообменника.
В тепловых сетях, как правило, принимается центральное качественное регулирование по основной тепловой нагрузке, которой обычно является нагрузка отопления малых и общественных зданий. Центральное качественное регулирования отпуска теплоты ограничивается наименьшими температурами воды в подающем трубопроводе, необходимыми для подогрева воды, поступающей в системы горячего водоснабжения потребителей:
для закрытых систем теплоснабжения – не менее 70°C;
для открытых систем теплоснабжения – не менее 60°С.
На основании полученных данных строится график изменения температуры сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха. Температурный график целесообразно выполнить на листе миллиметровой бумаги формата А4 или с использованием программы Microsoft Office Excel. На графике определяются по температуре точке излома диапазоны регулирования и выполняется их описание.
качественное регулирование по отопительной нагрузке
Центральное качественное регулирование по нагрузке отопления целесообразно в случае, если тепловая нагрузка на жилищно-коммунальные нужды составляет менее 65 % от суммарной нагрузки района и при отношении.
При таком способе регулирования, для зависимых схем присоединения элеваторных систем отопления температуру воды в подающей и обратноймагистралях, а так же после элеваторав течение отопительного периода определяют по следующим выражениям:
(1)
Расчет производился для значения №1. Для всех остальных расчет производился по выше предложенной формуле, результаты занесены в таблицу 3.
(2)
Расчет производился для значения №1. Для всех остальных расчет производился по выше предложенной формуле, результаты занесены в таблицу 3.
(3)
Расчет производился для значения №1. Для всех остальных расчет производился по выше предложенной формуле, результаты занесены в таблицу 3.
где t- расчетный температурный напор нагревательного прибора,0С, определяемый по формуле:
, (4)
здесь 3и2- расчетные температуры воды соответственно после элеватора и в обратной магистрали тепловой сети определенные при(для жилых районов, как правило,3= 950С;2= 700С);
– расчетный перепад температур сетевой воды в тепловой сети
=1 -2 (5)
=110-70=40
– расчетный перепад температур сетевой воды в местной системе отопления,
(6)
Задаваясь различными значениями температур наружного воздухаtн(обычноtн= +8; 0; -10;tнрv;tнро) определяют01; 02;03и строят отопительный график температур воды. Для удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения температура воды в подающей магистрали01не может быть ниже 700С в закрытых системах теплоснабжения. Для этого отопительный график спрямляется на уровне указанных температур и становится отопительно-бытовым (см. пример решения).
Температура наружного воздуха, соответствующая точке излома графиков температур воды tн ‘, делит отопительный период на диапазоны с различными режимами регулирования:
в диапазоне I с интервалом температур наружного воздуха от +8 0С доtн’осуществляется групповое или местное регулирование, задачей которого является недопущение “перегрева” систем отопления и бесполезных потерь теплоты;
в диапазонах II и III с интервалом температур наружного воздуха от tн’доtнроосуществляется центральное качественное регулирование.
Таблица 3- Температурный график
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:
Vбак=450*(0,003*9)/2/3=18 литров.
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.
Расчет тепловой мощности системы отопления
Тепловая мощность системы отопления — это количество теплоты, которое необходимо выработать в доме для комфортной жизнедеятельности в холодное время года.
Теплотехнический расчет дома
Существует зависимость между общей площадью обогрева и мощностью котла. При этом, мощность котла должна быть больше или равняться мощности всех отопительных приборов (радиаторов). Стандартный теплотехнический расчет для жилых помещений следующий: 100 Вт мощности на 1 м² отапливаемой площади плюс 15 — 20 % запаса.
Расчет количества и мощности приборов отопления (радиаторов) необходимо проводить индивидуально для каждого помещения. Каждый радиатор имеет определенную тепловую мощность. В секционных радиаторах общая мощность складывается из мощности всех используемых секций.
В несложных отопительных системах приведенных способов расчета мощности бывает достаточно. Исключение — здания с нестандартной архитектурой, имеющие большие площади остекления, высокие потолки и другие источники дополнительных теплопотерь. В этом случае потребуется более детальный анализ и расчет с использованием повышающих коэффициентов.
Теплотехнический расчет с учетом тепловых потерь дома
Расчет тепловых потерь дома необходимо выполнять для каждого помещения в отдельности, с учетом окон, дверей и внешних стен.
Более детально для данных теплопотерь используют следующие данные:
- Толщину и материал стен, покрытий.
- Конструкцию и материал кровельного покрытия.
- Тип и материал фундамента.
- Тип остекления.
- Тип стяжек пола.
Для определения минимально необходимой мощности отопительной системы с учетом тепловых потерь можно воспользоваться следующей формулой:
Qт(кВт×ч) = V × ΔT × K ⁄ 860, где:
Qт — тепловая нагрузка на помещение.
V — объем обогреваемого помещения (ширина × длина × высота), м³.
ΔT — разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения, °C.
K — коэффициент тепловых потерь строения.
860 — перевод коэффициента в кВт×ч.
Коэффициент тепловых потерь строения K зависит от типа конструкции и изоляции помещения:
| K | Тип конструкции |
| 3 — 4 | Дом без теплоизоляции — упрощенная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа. |
| 2 — 2,9 | Дом с низкой теплоизоляцией — упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши. |
| 1 — 1,9 | Средняя теплоизоляция — стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей. |
| 0,6 — 0,9 | Высокая теплоизоляция — улучшенная конструкция, кирпичные стены с теплоизоляцией, небольшое число окон, утепленный пол, кровельный пирог с высококачественной теплоизоляцией. |
Вторая ступень
Пройдя вторую ступень, пар через верхний коллектор подается на выход. Коллекторы пароперегревателя выполнены из труб Ø159х6 мм.
Котлы паропроизводительностью 4; 6,5 и 10 т/ч выполнены с одноступенчатой схемой испарения. В котлах 16; 25 т/ч – двухступенчатая схема испарения. Во вторую ступень испарения, при помощи поперечных перегородок в барабанах, включена задняя часть левого и правого экранов топки, задний экран и часть конвективного пучка, расположенная в зоне с более высокой температурой газов.
Питание второй ступени испарения осуществляется из первой ступени по перепускной трубе Ø108 мм, проходящей через поперечную разделительную перегородку верхнего барабана. Контур второй ступени испарения имеет не обогреваемые опускные трубы Ø159х4,5мм.
Опускным звеном циркуляционных контуров котлов 4; 6,5 и 10 т/ч, и первой ступени испарения котлов 16 и 25 т/ч являются последние по ходу газов наименее обогреваемые ряды труб конвективного пучка.
