Как рассчитать расход теплоносителя

Система отопления – одна из составляющих сети инженерных коммуникаций здания, предназначенного для постоянного или временного проживания людей или же для занятий профессиональной деятельностью. Отопительные приборы должны поддерживать комфортную температуру воздуха в жилых и служебных помещениях. Проектирование и монтаж отопительной системы – это комплекс работ, который включает не только подготовку оборудования и инструментов с последующей сборкой конструкции, но и выполнение необходимых расчетов. Специалисты по монтажу инженерных систем рассчитывают параметры отопительного контура с целью построения эффективной, надежной и долговечной системы отопления. Как определяется расход теплоносителя, зачем нужен расчет этого параметра и на каком этапе его выполняют?

Определение параметра

Расход теплоносителя – это объем или масса жидкости, проходящей по трубам контура в единицу времени для передачи помещению определенного количества тепла. Физический смысл этого параметра и практическое его применение становятся более наглядными, если рассматривать расход в совокупности с другими показателями. Один из таких показателей – мощность системы отопления. При разработке проекта отопительной системы определяются теплопотери здания. Чтобы получить точные значения теплопотерь, необходимы достаточно сложные вычисления. В упрощенном виде принимают, что теплопотери 1 м² площади составляют 100 Вт. Т. е. для дома общей площадью 120 м² потери тепла составят 12 кВт. Именно такой должна быть мощность отопительной системы. Как обеспечивается требуемая мощность? За счет работы оборудования системы. Котел нагревает воду, а насос заставляет ее двигаться к радиаторам для обогрева помещения и компенсации теплопотерь. Таким образом, зная, как рассчитать расход теплоносителя, мы сможем определить, сколько нужно горячей воды или другой жидкости в единицу времени, чтобы компенсировать теплопотери здания.

Методики расчета

Владельцы домов и квартир, которые монтируют отопительные системы самостоятельно, обычно определяют расход по упрощенной методике, путем деления тепловой нагрузки на разность температур:

M = Q / (T2 – T1).

Чтобы получить искомое значение в м³/ч, используют формулу:

М = 0,86 (Q / Δt).

Объем теплоносителя

Еще один важный параметр, который учитывается при монтаже системы отопления, – объем теплоносителя. Для его подсчета суммируют вместительность всех элементов контура – котла, радиаторов, труб. Узнать объем котла можно из технической документации, прилагаемой к аппарату. У настенных газовых моделей этот параметр, как правило, составляет от 3 до 7 литров, у напольных (включая твердотопливные) – до 25 л. Объем радиаторов также может быть указан в техническом паспорте. Если такой информации нет, принимается усредненное значение для изделий из разных материалов, (литров на секцию):

• чугунных – 1,5;
• алюминиевых – 0,4;
• биметаллических – 0,3.

Для определения объема могут использоваться специальные таблицы (с указанием объема 1 м труб определенного диаметра). Если монтируются трубы разных типоразмеров, определяют объем каждого участка по отдельности.

Результаты расчетов: применение на практике

Расчетные данные о расходе теплоносителя, мощности и других параметрах позволяют выбирать подходящее оборудование и комплектующие системы отопления. Так, для определения оптимального диаметра труб может использоваться формула:

D = √(4*М) / (π*v), где:

• D – диаметр труб, м;
• М – расход теплоносителя, м³/с;
• V – скорость движения теплоносителя в трубах, м/с;
• π = 3,14.

Скорость теплоносителя в радиаторных системах составляет в среднем 0,3−0,7 м/с. Если расход теплоносителя через радиатор известен в л/с, для получения данных в м³/ч можно воспользоваться соотношением:

1 л/с = 3,6 м³/ч.

Насос для системы отопления выбирают путем сопоставления расчетных параметров системы с характеристиками оборудования, указанными в технической документации.

Виды теплоносителей

Носителем тепла в системе отопления жилого здания, корпуса промышленного предприятия или другого объекта недвижимости может служить вода или антифриз – незамерзающая жидкость, особенно актуальная в северных регионах.

Вода. Вода остается самым распространенным теплоносителем благодаря своей общедоступности и вполне приемлемым эксплуатационным свойствам. Она имеет оптимальные показатели вязкости и теплоемкости, благодаря чему легко перемещается по трубам, хорошо аккумулирует и отдает тепло. Текучесть воды ниже, по сравнению с антифризами. Поэтому в местах соединений систем на воде реже возникают течи. В то же время вода содержит примеси и минеральные включения, которые в процессе эксплуатации оборудования образуют твердые отложения на внутренних поверхностях элементов контура. Кроме того, вода вызывает коррозию металлических комплектующих системы. К минусам воды как теплоносителя относят и ее высокую температуру замерзания. Если температура в помещении по каким-то причинам опускается до 0 ˚С, возникает риск замерзания теплоносителя с последующей деформацией и выходом из строя элементов контура.

Антифризы. Гораздо более низкой температурой кристаллизации отличаются антифризы: для многих из них этот параметр может составлять -20 ˚С, -30 ˚С или даже -65 ˚С. Среди требований, предъявляемых к незамерзающим жидкостям:

• нетоксичность, безопасность для здоровья людей, отсутствие вредных факторов для окружающей среды;
• негорючесть, взрывобезопасность;
• нейтральность по отношению к материалам, из которых выполнен отопительный контур;
• достаточная для эффективного обогрева помещений теплоемкость.

Чтобы добиться требуемых свойств, антифризы разбавляют водой в определенном процентном соотношении и добавляют в состав незамерзающих жидкостей функциональные присадки – антикоррозийные, стабилизирующие, чистящие, антипенные и др. Широкий выбор антифризов на основе этиленгликоля и пропиленгликоля представлен в линейке продукции, выпускаемой заводами группы компаний SINTEC.

Незамерзающие жидкости на основе этиленгликоля

Этиленгликоль, который используется для изготовления антифризов, представляет собой прозрачную маслянистую жидкость без запаха. Это двухатомный спирт, для которого характерна устойчивость к замерзанию при минусовых температурах. Технология производства термагентов предусматривает разбавление этиленгликоля водой для получения состава с заданной температурой начала кристаллизации, а также добавление карбоксилатного пакета многофункциональных присадок. Этиленгликоль токсичен, поэтому термагенты на его основе рекомендованы к применению в системах, где вероятность соприкосновения человека с антифризом минимальна. Хорошим выбором для отопительной системы может быть теплоноситель Thermagent -65 ˚C на основе высококачественного очищенного этиленгликоля. Антифриз создавался для использования в качестве рабочей жидкости закрытых систем отопления жилых и производственных зданий, систем охлаждения производственного оборудования, чиллеров, холодильных агрегатов и т. д.

Незамерзающие жидкости на основе пропиленгликоля

Пропиленгликоль гораздо более безопасен, чем этиленгликоль, поэтому термагенты на его основе могут использоваться на любых объектах, в том числе с повышенными требованиями к безопасности отопительной системы. Пищевую разновидность пропиленгликоля используют в составе ароматизаторов, пищевых красителей и добавок (Е1520), что подтверждает высокую экологичность вещества. В обычных условиях пропиленгликоль – это прозрачная маловязкая жидкость, которая легко растворяется в спирте и воде. Благодаря высокой гигроскопичности пропиленгликоль равномерно смешивается с разными разбавителями, обеспечивая однородную консистенцию и одинаковые свойства по всему объему полученного раствора. Высокую эффективность в системах отопления загородных домов демонстрирует теплоноситель Thermagent -30 ˚C ЭКО на экологичном и безопасном пропиленгликоле. Антифриз может использоваться на объектах с повышенными требованиями к экологической безопасности. Жидкость надежно защищает оборудование от накипи, коррозии, пенообразования.

Виды отопительных систем

Открытая. Система отопления жилого здания или промышленного объекта может быть открытой или закрытой. В первом случае в верхней части контура имеется расширительный бачок со свободным доступом к атмосфере. Если объем теплоносителя в такой системе увеличивается (например, за счет нагрева), жидкость поступает в расширительную емкость, а в случае переполнения бака сливается по специальному патрубку. Низкое давление в открытых системах позволяет использовать для монтажа оборудования тонкостенные трубы, что снижает расходы на обустройство отопления. Система открытого типа является энергонезависимой и работает без насоса: теплоноситель циркулирует за счет конвекции. Такое оборудование может работать на любом топливе – твердом, жидком, газообразном. К недостаткам открытого контура относят низкую скорость прогрева воздуха в помещениях из-за медленной циркуляции жидкости, а также необходимость периодически доливать в бачок воду, которая в процессе эксплуатации оборудования постепенно испаряется.

Закрытая. Отопительная система закрытого типа является герметичной: теплоноситель изолирован от внешней среды. В таких системах используется расширительный бачок с резиновой мембраной, разделяющей емкость на два отсека: с теплоносителем и сжатым воздухом (гидрокамера и пневмокамера). Если система находится в состоянии равновесия, давления воздуха и жидкости компенсируют друг друга. При нагревании теплоноситель увеличивается в объеме, заполняя гидрокамеру. В результате объем пневмокамеры, отделенной эластичной мембраной, уменьшается, а давление в ней увеличивается. За счет этого давление в гидрокамере восстанавливается, и в системе поддерживается равновесие. Благодаря герметичности системы закрытого типа гораздо более пригодны для заполнения антифризами.

Опрессовка

Перед заполнением системы теплоносителем важно правильно подготовить оборудование к длительной эксплуатации. Опрессовка позволяет протестировать контур, выявить течи и другие слабые места. В ходе ее проведения система проверяется на работоспособность и устойчивость к высокому давлению. Если проверка прошла успешно, оборудование считается герметичным и пригодным к эксплуатации.

Оборудование для проверки системы. Опрессовка выполняется с помощью специального насоса-опрессовщика. Агрегат состоит из бака, в который заливается вода, и плунжерного насоса с ручкой, которая его двигает. Цилиндрический стальной поршень насоса плотно подгоняют к корпусу, оставляя минимальный зазор, чтобы опрессовщик мог создавать давление до 60 атм. Температура воздуха в помещении, где проводятся испытания, не должна быть ниже +5 ˚С. После завершения проверки на швах и стыках не должен оставаться конденсат. Недопустимы протечки и признаки увлажнения в местах соединений.

Порядок проведения работ. Для выполнения опрессовки необходимо:

• присоединить шланг опрессовщика к контуру через сливной кран или другую удобную точку;
• приступить к закачке воды в систему из бака опрессовщика. Если проверяется открытая система, нужно перекрыть кран на входе в расширительный бак;
• создать в контуре рабочее давление (0,7−1,5 атм). В процессе заполнения системы водой осмотреть места соединений;
• используя краны Маевского, удалить воздух, который попал в систему вместе с водой;
• поднять давление на четверть и затем на половину выше номинального. Оставить систему в таком состоянии на 30 минут, если трубы полимерные, или на 10 минут, если металлические;
• повторно осмотреть стыки и зафиксировать давление. Если давление снизилось более чем на 0,1−0,2 атм, систему считают герметичной.

Промывка

Промыть контур перед заполнением теплоносителем можно горячей водой или специальным раствором с реагентами. Для промывки системы отопления используется насос, с помощью которого промывочная жидкость подается в контур под давлением 1−1,5 бара. Шланг насоса обычно присоединяют к штуцеру в нижней части контура. Промывку завершают после того, как из системы будут удалены любые примеси и частицы мусора, т. е. когда из сливного отверстия пойдет чистая вода. После завершения процедуры отработанную жидкость удаляют из системы. Химические реагенты обычно используются в случаях, когда нужно очистить внутренние поверхности контура от накипи и загрязнений, образующих засоры.

Заполнение системы

Для заполнения закрытой системы антифризом потребуется насос, способный создавать давление 1,2−1,5 атм и более. Потребуется также емкость, которая сможет вместить требуемый объем жидкости. Шланг насоса присоединяют к сливному крану контура, второй шланг опускают в емкость с теплоносителем. При выборе насоса важно учитывать, что антифриз – более вязкая жидкость, по сравнению с водой, поэтому для заполнения контура может потребоваться специально предназначенный для этого агрегат или, например, опрессовщик. В процессе закачки жидкости следует контролировать положение шланга в емкости: важно, чтобы он не выходил на поверхность и не захватывал воздух.

Если давление в системе поднялось до отметки 1,5 атм, с помощью кранов Маевского из радиаторов стравливают воздух. Давление при этом не должно падать ниже 1 атм. Затем снова включают насос и поднимают давление до рабочего значения. После этого выполняют пробный запуск системы. Давление в процессе тестирования не должно подниматься выше 1,8 атм. Если проверка прошла успешно, выполняют повторный сброс воздуха и корректируют давление.

Почему систему отопления лучше заполнить теплоносителем термагент

Помимо низкой температуры замерзания, термагенты обладают целым рядом других преимуществ, включая:

• способность надежно защищать черные и цветные металлы от коррозии. Теплоноситель получил защитные свойства благодаря технологии Organic Acid Techology и карбоксилатному пакету органических присадок;
• формирование защитной пленки лишь на очагах коррозии. Толщина такого покрытия не превышает 1 микрон. Пленка обладает высокой механической прочностью и получается более надежной, чем покрытия из боратов и фосфатов. За счет нее улучшается теплообмен и продлевается срок службы элементов контура;
• экономное расходование карбоксилатных добавок за счет их водоотталкивающих свойств и способности воздействовать исключительно на пораженные участки;
• устойчивость к вспениванию, снижение кавитации;
• допустимость применения в системах, оснащенных новыми котлами с высокими требованиями к свойствам теплоносителя.

Современные высокоэффективные теплоносители от SINTEC GROUP

В каталоге SINTEC GROUP вы сможете выбрать теплоноситель на основе этиленгликоля или пропиленгликоля, который наилучшим образом подойдет для системы отопления вашего объекта. В линейке продукции производителя представлены антифризы для отопительных систем загородных домов, коммерческих зданий, промышленных комплексов. Правильно подобранный теплоноситель и профессионально выполненный монтаж отопительного контура обеспечат комфортный микроклимат в жилых и служебных помещениях в холодное время года. Применение термагентов исключает выход из строя отопительного оборудования из-за простоев, вызванных нестабильным электроснабжением или другими аварийными ситуациями.