Як зробити розрахунок витрати теплоносія для системи опалення – теорія й практика

Зміст:

Як вибрати циркуляційний насос
Як зробити розрахунок
Як з'ясувати тепловтрати
Точний розрахунок тепловтрат
Конкретні розрахунки
Підсумки

На етапі проєктування опалювальної системи, в контурі якої циркулює вода, виникають ситуації, коли потрібно виконати розрахунок витрати теплоносія. Цей показник потрібен для того, щоб підібрати правильний об'єм розширювального бачка, який безпосередньо залежить від потужності системи.

Більш того, вираховують і необхідну потужність. Адже важливо знати заздалегідь, чи зможе опалювальне обладнання впоратися з обігрівом приміщення. І тут так само знадобиться формула витрати теплоносія.

Як вибрати циркуляційний насос

Житло затишним не назвеш, якщо в ньому буде холодно. І не важливо, які в будинку меблі, оздоблення чи зовнішній вигляд в цілому. Все починається з тепла, а воно неможливе без створення системи опалення.

Недостатньо купити «наворочений» нагрівальний агрегат і сучасні дорогі радіатори — для початку потрібно продумати та розпланувати по деталях систему, яка буде підтримувати в приміщенні оптимальний температурний режим. І не важливо, чи відноситься це до будинку, де постійно живуть люди, чи це великий заміський будинок, невелика дача. Без тепла житловим приміщення не буде і перебувати в ньому буде не комфортно.

Для досягнення хорошого результату потрібно розуміти, що і як робити, які є нюанси в опалювальній системі, і як вони вплинуть на якість обігріву.

Коли роблять монтаж індивідуальної системи опалення, потрібно передбачати всі можливі деталі її роботи. Вона повинна виглядати як єдиний збалансований організм, що вимагає мінімуму втручання з боку людини. Дрібних деталей тут немає – важливим є параметр кожного пристрою. Це може бути потужність котла або діаметр і тип трубопроводу, вигляд і схема підключень опалювальних приладів.

Без циркуляційного насоса сьогодні не обходиться жодна сучасна опалювальна система.

Два параметри, за якими вибирають цей прилад:

Q — показник витрати теплоносія через 60 хвилин, виражений в кубометрах.
Н — показник напору, який виражений в метрах.

Багато технічних статей та нормативних документів, а також виробники приладу, користуються позначенням Q.

Заводи-виробники, які виробляють запірну арматуру, позначають витрати води в системі опалення буквою G. Це створює невеликі складнощі при розрахунках, якщо не враховувати такі розбіжності в технічних документах. У даній статті буде застосовуватися буква Q.

Як зробити розрахунок

УВАГА!
Не робіть ПОМИЛОК у розрахунку!
Використовуйте будівельні калькулятори онлайн - розрахунок будівельних матеріалів та конструкцій для ремонту і будівництва швидко та точно.

При виборі насоса потрібно знати, яку кількість тепла будинок віддає в навколишнє середовище. Який тут зв'язок? Річ у тому, що теплоносій, нагрітий до певного температурного режиму, циркулюючи по системі, постійно віддає частину тепла в зовнішні стіни. Це і є тепловтрати домоволодіння.

Насос допомагає в потрібному режимі циркулювати рідині по трубах і радіаторах. Слід з'ясувати той мінімум теплоносія, який буде перекачувати насос. Все взаємопов'язано: кількість теплоносія — теплова енергія — робота циркуляційного насоса. Якщо теплової енергії не вистачить для компенсації тепловтрат, то система не буде ефективною.

Виходить, що для того, щоб розв'язати задачу, потрібно з'ясувати пропускну здатність, яку може «потягнути» насос. Іншими словами, необхідно розрахувати витрату теплоносія.

Але у цього параметра інша назва, оскільки він, крім насоса, залежить ще від двох факторів: ступеня нагріву теплоносія і пропускної спроможності водяного контуру.

Таким чином, щоб розрахувати витрату теплоносія в системі опалення, з'ясовують теплові втрати домоволодіння.

Етапи розрахунку:

знаходять теплові втрати будинку;
з'ясовують середню температуру теплоносія;
роблять розрахунок витрати теплоносія при тепловому навантаженні, де враховуються тепловтрати.

На замітку. Електричної енергії циркуляційний насос споживає небагато. Зайвих фінансових витрат боятися не треба. Навіть не дуже потужне ДБЖ допоможе перечекати кілька годин без електрики в екстреній ситуації. А якщо в парі з насосом встановлено сучасний котел з електронікою, то можна не хвилюватися за перебої з електрикою.

Як з'ясувати тепловтрати

Щоб з'ясувати тепловтрати будинку в кількісному вираженні, існує спеціальна формула. З її допомогою можна обчислити потужність теплового випромінювання в навколишнє середовище кожного квадратного метра площі стін, поверхонь підлоги та стелі.

Середні значення наступні:

100 Ватт на 1 кв. метр площі для звичайних цегляних стін зі стандартною внутрішньою обробкою;
понад 100 Ватт для погано утеплених стін;
80 Ватт для перекриттів з зовнішньою та внутрішньою теплоізоляцією і сучасними склопакетами.

Для того щоб вивести ці показники, користуються формулою або даними таблиці.

На замітку. Стіни, горищні перекриття і підвали іноді утеплюють не правильно, при цьому витрачають велику кількість теплоізоляційних матеріалів даремно. За правилами, утеплюють не зсередини, а зовні, щоб уникнути скупчення конденсату, який погіршує теплові характеристики будівлі.

Точний розрахунок тепловтрат

За допомогою спеціальної величини, яка характеризує тепловий потік і вимірюється в кКал/год, з'ясовують теплові втрати будинку.

Ця величина показує, скільки тепла втрачається через стіни будівлі при певному температурному режимі всередині будинку.

Цей показник розглядають в прямій залежності від архітектурних особливостей будівлі, будівельних матеріалів, з яких вона побудована, товщини та ступеня теплоізоляції стін, стелі та підлоги. Впливає площа скління, якість теплоізоляторів і дотримання технології при їх монтажі.

Тобто тепловтрати складаються з багатьох елементів.

Формула наступна: G = Ѕх1/Рох(Тв - Тн)к, де:

G — величина, яку виражають у кКал/год;
Po — показник опору при теплопередачі;
Тб ітн — різниця температурного режиму всередині та зовні;
к — коефіцієнт, який показує, наскільки втрачається тепло, він у кожної перегородки свій.

Оскільки температура на вулиці та в приміщенні змінюється протягом опалювального сезону, величини беруть середні. Враховується і той факт, що у кожного регіону з різними кліматичними умовами показник свій.

У цій формулі використовуються конкретні величини, всі вони відомі. По ній можна дізнатися теплові втрати будь-якої будівлі.

Понижуючий коефіцієнт і значення опору Рв належать до категорії нормативно-довідкової інформації.

Так, наприклад, можуть знадобитися наступні коефіцієнти:

1 — якщо під чистовими підлогами ґрунт або дерев'яні лаги;
0,9 — для горищних перекриттів, де покрівельним матеріалом є сталь, черепиця на обрешітці, азбоцемент (або дах без горища з вентиляцією);
0,8 — матеріали покрівлі ті самі, але суцільний настил;
0,75 — горищні перекриття, де покрівля з будь-якого рулонного матеріалу;
0,7 — для внутрішніх стін, які виходять у сусіднє неопалюване приміщення без зовнішніх стін;
0,4 — для внутрішніх стін, які з'єднуються з сусіднім неопалюваним приміщенням, у якого є зовнішні стіни, і для підлог над погребом, поглиблених в ґрунт;
0,75 — підлоги над погребом, влаштованим вище ґрунту;
0,6 — поверхні над підвалами, розташованими або нижче ґрунту, або не вище одного метра над ним.

Аналогічно можна підібрати коефіцієнти для інших ситуацій.

На замітку. Коли вибирають проєкт будинку, добре заздалегідь продумати варіанти, як зробити так, щоб периметр зовнішніх холодних стін був мінімальним. Існує пряма залежність: чим більше площа зовнішніх стін, тим вище втрати тепла. У будинків з великою кількістю виступаючих елементів втрачається багато тепла.

Можуть знадобитися наступні значення опору:

0,38 — при суцільній цегляній кладці з товщиною стін до 13,5 см, 0,57 — з товщиною кладки 26,5 см, 0,76 — 39,5 см, 0,94 — 52,5 см, 1,13 — 65,5 см.
0,9 — при суцільній кладці з повітряним прошарком при товщині 43,5 см, 1,09 — 56,5 см, 1,28 — 65,5 см;
0,89 — суцільна кладка з декоративної цегли товщиною 39,5 см, 1,2 — 52,5 см, 1,4 — 65,5 см.
1,03 — для суцільної кладки, де термоізоляційний шар товщиною 39,5 см, 1,49 — 52,5 см;
1,33 — для дерев'яних стін з дерева (не бруса) товщиною 200 мм, 1,45 — 220 мм, 1,56 — 240 мм;
1,18 — для стін з бруса з товщиною 150 мм, 1,28 — 180 мм, 1,32 — 200 мм;
0,69 — для горищних перекриттів із залізобетонних плит з утеплювачем товщиною 100 мм, 0,89 — 150 мм.

Ці показники беруть для формули витрати води на опалення.

Конкретні розрахунки

Припустимо, потрібно зробити розрахунок для домоволодіння площею 150 кв. м. Якщо прийняти, що на 1 квадратний метр втрачається 100 Ватт тепла, отримуємо: 150х100=15 кВатт теплових втрат.

Як співвідноситься це значення з циркуляційним насосом? При теплових втратах відбувається постійна витрата теплової енергії. Для підтримання температурного режиму в приміщенні необхідна більша кількість енергії, ніж для його компенсації.

Для розрахунку циркуляційного насоса системи опалення слід розуміти, які в нього функції. Цей пристрій виконує наступні завдання:

створити напір води, достатній для того, щоб подолати гідравлічний опір вузлів системи;
перекачати по трубах і радіаторах такий обсяг гарячої води, який потрібен для ефективного прогріву домоволодіння.

Тобто для того, щоб система запрацювала, потрібно підігнати теплову енергію до радіатора. І цю функцію виконує циркуляційний насос. Саме він стимулює подачу теплоносія до приладів опалення.

Наступна задача: яку кількість води, зігрітої до потрібної температури, треба доставити до радіаторів за певний період часу, при цьому компенсуючи всі тепловтрати? Відповідь виражається в кількості перекачаного теплоносія в одиницю часу. Це і буде називатися потужністю, якою володіє циркуляційний насос. І навпаки: можна визначити приблизну витрату теплоносія за потужністю насоса.

Дані, які для цього потрібні:

Кількість теплової енергії, необхідної для того, щоб компенсувати тепловтрати. Для даного домоволодіння площею 150 кв. метрів ця цифра 15 кВт.
Питома тепломісткість води, яка виступає в ролі теплоносія — 4200 Дж на 1 кілограм води, на кожен градус температури.
Дельта температур між водою на подачі з котла та на останньому відрізку трубопроводу в зворотку.

Вважається, що в нормальних умовах це останнє значення не буває більш як 20 градусів. В середньому беруть 15 градусів.

Формула для того, щоб розрахувати насос, наступна: G/(сг(Т1-Т2))= Q

Q — це витрата теплоносія в опалювальній системі. Стільки рідини при певній температурі потрібно доставити циркуляційному насосу до опалювальних приладів в одиницю часу, щоб тепловтрати були компенсовані. Недоцільно купувати обладнання, у якого потужність більше. Це призведе тільки до підвищеної витрати електрики.
G — тепловтрати будинку;
Т2 — температура теплоносія, що випливає з теплообмінника котла. Це саме той рівень температури, який потрібен для обігріву приміщення (приблизно 80 градусів);
Т1 — температура теплоносія на зворотному трубопроводі при вході в котел (найчастіше 60 градусів);
с — питома тепломісткість води 4200 Джоуль на кілограм).

При обчисленні за допомогою зазначеної формули виходить цифра 2,4 кг/с.

Тепер потрібно перевести цей показник на мову виробників циркуляційних насосів.

1 кілограм води відповідає 1 кубічному дециметру. Один кубічний метр дорівнює 1000 кубічних дециметрів.

Виходить, що в секунду насос перекачує воду наступним об'ємом:

2,4/1000=0,0024 куб. м.

Далі потрібно перевести секунди в годинник:

0,0024х3600=8,64 куб. м/год.

Підсумки

Таким чином, виконавши розрахунок витрати води на опалення, можна дізнатися, якої потужності насос слід купувати в конкретному випадку. Переплачувати не має сенсу, це не економно і не вплине на теплові характеристики системи обігріву. Якщо циркуляційний насос розрахувати неправильно, то він не потягне потрібний об'єм теплоносія, щобільше — швидко вийде з ладу.

У середньому потужність, якою володіють циркуляційні насоси, становить 10 куб. м/год. У цьому значенні закладений запас потужності, тому температуру в приміщенні можна збільшувати без побоювання, що насос вийде з ладу. На необхідність зміни температури житла можуть впливати непередбачені ситуації, наприклад, аномальні морози.

Правильно збалансована опалювальна система, яка працює за принципом примусової циркуляції, покаже високий ККД. Це окупить монтаж насоса та витрачену електрику.

Ось і відповідь на питання, навіщо потрібно робити розрахунок витрати теплоносія в системі опалення.

В ідеалі, всіма розрахунками повинні займатися фахівці з інженерною освітою. Але не завжди є можливість знайти фахівця. Використовуючи формули та таблиці, можна зробити розрахунок і самостійно. Після того, як буде визначена потужність циркуляційного насоса потрібної продуктивності, його можна підібрати в каталозі.

Якщо з'являться сумніви в розрахунках, то потрібно звернути увагу на прилади, у яких продуктивність регулюється. У такому разі невеликі неточності у розрахунках вже не будуть мати настільки принципового значення.