Расчет расхода носителя тепла в системе обогрева
Расчет расхода носителя тепла
- Выбор насоса циркуляционного
- Расчет расхода носителя тепла (воды) в системе обогрева
- Расчет потерь тепла
- Правильный расчет потерь тепла дома
- Яркий расчет носителя тепла, силы насоса
- Перевод результата к нормальному виду
- Подведение итогов
Во время проектирования отопительных систем, носителем тепла в которых выступает вода, нередко приходится уточнить объем носителя тепла в системе обогрева. Эти данные порой необходимы для расчета объема бака расширительного относительно популярных уже мощностей самой системы.
Таблица для определения расхода носителя тепла.
Более того, достаточно нередко приходится высчитывать эту самую мощность либо же искать минимально нужную, чтобы знать, способна ли она поддерживать нужный режим тепла в помещении. В подобном случае необходимо создавать расчет носителя тепла в системе обогрева, а еще его расход за единицу времени.
Выбор насоса циркуляционного
Установочная схема насоса циркуляционного.
Насос циркуляционный — компонент, без которого в настоящий момент уже даже тяжело представить любую систему обогрева, подбирается по двум главным критериям, другими словами двум показателям:
- Q — это расход носителя тепла в системе обогрева. Выражается расход в кубометрах за 1 час;
- Н — напор, который выражается в метрах.
К примеру, Q для определения расхода носителя тепла в системе обогрева применяется во многих технических статьях и некоторых нормативах. Той же буквой пользуются большинство производителей циркулярных насосов для определения того же расхода. А вот заводы по изготовлению арматуры запорной в качестве определения расхода носителя тепла в системе обогрева используют букву «G».
Необходимо сказать, что приведенные определения в некоторой техдокументации могут не совпадать.
Сразу стоит обмолвиться, что в наших расчетах для определения расхода будет использована буква «Q».
Вернуться к началу
Потери тепла дома с теплоизоляцией и без.
Итак, чтобы выбрать правильно насос, нужно сразу обращать собственное внимание на подобную величину, как потери тепла дома. Физический смысл связи этого понятия и насоса находится в следующем. Нагретое до конкретной температуры определенное количество воды регулярно двигается по трубам в системе обогрева. Циркуляцию выполняет насос. При этом стенки дома регулярно отдают часть собственного тепла в среду которая нас окружает — это и есть потери тепла дома. Нужно выяснить, какое небольшое количество воды должен перекачивать насос по отопительной системе с конкретной температурой, другими словами и с конкретным количеством энергии тепла, чтобы этой самой энергии хватило на компенсацию потерь тепла.
Практически при решении такой задачи считается пропускная способность насоса, или водный расход. Однако этот показатель имеет пару иное наименование по той простой причине, что зависит он не только от самого насоса, но и от температуры носителя тепла в системе обогрева, а более того, от пропускной способности труб.
Приняв к сведенью все вышеописанное, становится понятно, что перед ключевым расчетом носителя тепла нужно выполнить расчет потерь тепла дома. Подобным образом, план расчета будет следующим:
- нахождение потерь тепла дома;
- установление средней температуры носителя тепла (воды);
- расчет носителя тепла в привязке к температуре воды относительно потерь тепла дома.
Вернуться к началу
Подобный расчет можно сделать своими руками, так как формула уже давно выведена. Однако расчет расхода тепла довольно не простой и просит рассматривания сразу нескольких показателей.
Если говорить просто, то сводится он исключительно к определению потерь энергии тепла, выраженной в мощности потока тепла, которую в окружающую среду излучает каждый квадратный м площади стен, перекрытий, пола и крыш строения.
Если брать усредненное значение подобных потерь, то они будут составлять:
- около 100 Ватт на единицу площади — для среднестатистических стен, к примеру, стен из кирпича нормальной толщины, с нормальной отделкой внутри, с установленными двухкамерными стеклопакетами;
- больше 100 Ватт или намного больше 100 Ватт на единицу площади, если идет речь о стенах с недостаточной толщиной, неутепленных;
- около 80 Ватт на единицу площади, если идет речь о стенах с достаточной толщиной, имеющих наружную и внутреннюю тепловую изоляцию, с установленными стеклопакетами.
Для определения данного показателя с большей точностью выведена специализированная формула, в которой некоторые переменные являются табличными данными.
Вернуться к началу
Для количественного показателя потерь тепла дома есть специализированная величина, которая именуется тепловым потоком, а меряется она в кКал/час. Эта величина физически показывает расход тепла, которое отдается поверхностями стен в среду которая нас окружает при этом тепловом режиме в середине строения.
Зависит эта величина прямо от архитектуры строения, от физических параметров материалов стен, потолка и пола, а еще от большинство остальных моментов, которые могут оказаться причиной выветривания тёплого воздуха, к примеру, ошибочное устройство слоя теплоизоляции.
Итак, величина тепловой потери строения считается суммой всех потерь тепла индивидуальных его компонентов. Эта величина высчитывается по формуле: G = S*1/ Pо*(Тв- Тн)к, где:
- G — необходимая величина, выраженная в кКал/ч;
- Po — сопротивление процессу обмена энергии тепла (передачи тепла), выраженная в кКал/ч, это есть кв.м*ч*температура;
- Тв, Тн — температура окружающей среды в середине помещения и с наружной стороны исходя из этого;
- к — уменьшающий показатель, который для любого теплового ограждения считается собственным.
Необходимо сказать, что так как расчет совершается не изо дня в день, а в формуле есть температурные показатели, которые изменяются регулярно, то подобные характеристики принято брать в усредненном виде.
Это означает, что температурные показатели берутся средние, причем для любого отдельного региона подобный показатель будет собственным.
Итак, сейчас формула не имеет малоизвестных членов, что дает возможность выполнить достаточно правильный расчет потерь тепла определенного дома. Остается узнать только понижающий показатель и значение величины Pо — сопротивления.
Две эти величины в зависимости от каждого определенного случая узнать можно из соответствующих справочных данных.
Некоторые значения понижающего коэффициента:
- грунтовый пол или лагам из дерева — значение 1;
- перекрытия чердачные, если есть наличие кровли с материалом для кровли из стали, черепицы на разреженной обрешетке, а еще кровли из асбоцемента, бесчердачное покрытие с устроенной вентиляцией, — значение 0,9;
- аналогичные перекрытия, как и в предыдущем пункте, но устроенные на сплошном настиле, — значение 0,8;
- перекрытия чердачные, с кровлей, материалом для кровли которой считается любой материал рулонного типа, — значение 0,75;
- разные поверхности стен, которые делят между собой обогреваемое помещение с неотапливаемым, которое, со своей стороны, имеет фасадные стены, — значение 0,7;
- разные поверхности стен, которые делят между собой обогреваемое помещение с неотапливаемым, которое, со своей стороны, не имеет стен снаружи, — значение 0,4;
- полы, устроенные над погребами, размещенными пониже уровня наружного грунта, — значение 0,4;
- полы, устроенные над погребами, размещенными выше уровня наружного грунта, — значение 0,75;
- перекрытия, которые размещены над подвальными помещениями, которые находятся пониже уровня наружного грунта или выше на максимум 1 м, — значение 0,6.
Исходя из описанных выше случаев, можно приблизительно себе представить масштаб, и для любого определенного случая, который не вошел в этот список, своими силами подобрать понижающий показатель.
Некоторые значения для сопротивления передаче тепла:
Значение сопротивления для сплошной кладки из кирпича равно 0,38.
- для обыкновенной сплошной кладки из кирпича (стеновая толщина приблизительно 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 прослойку воздуха, при толщине 435 мм — 0,9, 565 мм — 1,09, 655 мм — 1,28;
- для сплошной кладки из кирпича с декоративной функцией для толщины в 395 мм — 0,89, 525 мм — 1,2, 655 мм — 1,4;
- для сплошной кладки с слоем термоизоляции для толщины в 395 мм — 1,03, 525 мм — 1,49;
- для стен из дерева из индивидуальных элементов из дерева (не брус) для толщины в 20 см — 1,33, 22 см — 1,45, 24 см — 1,56;
- для брусовых стен с толщиной 15 см — 1,18, 18 см — 1,28, 20 см — 1,32;
- для перекрытия чердака из плит железобетона с наличием теплоизолятора при их толщине в 10 см — 0,69, 15 см — 0,89.
Имея такие табличные данные, приступаем к выполнению правильного расчета.
Вернуться к началу
Примем величину потерь тепла на единицу площади, равную 100 Ватт. Тогда, приняв общую площадь дома, равную 150 кв.м, можно определить общую тепловую потерю всего дома — 150*100 = 15000 Ватт, или 15 кВт.
Работа насоса циркуляционного зависит от его квалифицированной установки.
Сейчас необходимо разобраться, какое отношение данная цифра имеет к насосу. Оказывается, самое прямое. Из физического смысла следует, что потери тепла — это постоянный процесс расхода тепла. Чтобы хранить в середине помещения нужный климат, нужно регулярно возместить такой расход, а чтобы сделать больше температуру в комнате, нужно не просто возместить, а генерировать больше энергии, чем необходимо на компенсацию потерь.
Но даже если тепловая энергия есть, ее еще необходимо доставить к тому прибору, который может рассеивать эту энергию. Этим прибором считается отопительный радиатор. А вот доставку носителя тепла (владельца энергии) к отопительным приборам выполняет собственно насос циркуляционный.
Из всего сказанного выше, можно догадаться, что суть этой задачи сводится к одному обычному вопросу: сколько же необходимо воды, нагретой до конкретной температуры (другими словами с некоторым запасом энергии тепла) нужно доставлять к отопительным приборам за конкретный временной промежуток, чтобы возместить все потери тепла дома? Исходя из этого, ответ будет получен в объеме перекачиваемой воды за единицу времени, а это и есть мощность насоса циркуляционного.
Для ответа на данный вопрос важно знать следующие данные:
- то нужное кол-во тепла, которое необходимо для компенсации потерь тепла, другими словами итог расчета, вышеприведенного. Например было взято значение 100 Ватт при площади в 150 кв. м, другими словами 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;
- разница температур между той водой, которая выходит из котла нагрева, другими словами первоначальная температура носителя тепла, и той водой, которая поступает в котел с обратного трубопровода, другими словами остаточная температура носителя тепла.
Необходимо сказать, что при хорошо работающем котле и всей системы обогрева, при нормальной движения воды по замкнутому контуру разница не превышает 20 градусов. В качестве среднего значения можно взять 15 градусов.
Если предусмотреть все описанные выше данные, то формула для расчета насоса примет вид Q = G/(c*(Т1-Т2)), где:
- Q — расход носителя тепла (воды) в системе обогрева. Собственно подобное количество воды при определенном режиме температур должен доставлять насос циркуляционный к отопительным приборам за единицу времени, чтобы возместить потери тепла данного дома. Если купить насос, который станет владеть гораздо высокими мощностями, то это просто увеличит расход электроэнергии;
- G — потери тепла, рассчитаные в предыдущем пункте;
- Т2 — температура воды, которая вытекает из газового водогрея, другими словами та температура, до которой требуется подогреть некоторое количество воды. В основном, эта температура равна 80 градусам;
- Т1 — температура воды, которая втекает в котел с обратного трубопровода, другими словами температура воды после процесса передачи тепла. В основном, она равна 60-65 градусам.;
- с — удельная теплоемкость воды, как мы уже говорили, она равна 4200 Джоулей на кг носителя тепла.
Если подставить все данные которые получены в формулу и изменить все параметры до одних и тех же единиц измерения, то получаем результат в 2,4 кг/с.
Вернуться к началу
Необходимо сказать, что на самом деле подобного водорасхода нигде не встретишь. Все производственники насосов для воды выражают мощность насоса в кубометрах за час.
Следует сделать некоторые изменения, вспомнив курс школьной физики. Итак, 1 кг воды, другими словами носителя тепла, это есть 1 куб. дм воды. Чтобы узнать, сколько весит один кубометр носителя тепла, необходимо узнать, сколько в одном кубическом метре кубических дециметров.
Применяя некоторые очень простые расчеты или же просто воспользовавшись табличными данными, получаем, что в одном кубическом метре содержится 1000 кубических дециметров. Это значит, что один кубометр носителя тепла станет иметь массу 1000 кг.
Тогда за одну секунду требуется перекачивать воду объемом в 2,4/1000 = 0,0024 куб. м.
Сейчас остается перевести секунды в часы. Зная, что в одном часе 3600 сек, получаем, что за один час насос должен перекачивать 0,0024*3600 = 8,64 куб.м/ч.
Вернуться к началу
Итак, расчет носителя тепла в системе обогрева показывает, какое кол-во воды требуется всей отопительной системе, чтобы поддерживать домашнее помещение в нормальном режиме температур. Такая же цифра образно говоря равна силы насоса, который, собственно, и будет делать доставку носителя тепла к отопительным приборам, где он будет отдавать часть собственной энергии тепла в пространство помещения.
Необходимо сказать, что средняя мощность насосов равна приблизительно 10 куб.м/ч, что даёт маленькой запас, так как тепловой баланс необходимо не только хранить, но порой, по требованию владельца, наращивать температуру воздуха, на что, собственно, и необходима добавочная мощность.
Опытные эксперты советуют покупать насос, который приблизительно в 1,3 раза мощнее нужного. Говоря про газовый котел отопления, который, так же как правило, уже оснащен таким насосом, необходимо смотреть на такой параметр.
Корректный расчет носителя тепла в системе обогрева
По совокупности признаков бесспорным лидером среди тепловых носителей считается простая вода. Наиболее оптимально применять дистиллированную воду, хотя подойдёт и кипячёная или химически отделаная – для осаждения растворённых в водной массе солей и кислорода.
Однако если есть вероятность того, что температура в помещении с отопительной системой на какое то время опустится меньше нуля, то вода в виде теплоносителя не подходит. Если она замёрзнет, то при увеличении объёма существует вероятность необратимого повреждения системы обогрева. В подобных вариантах применяют тепловой носитель на базе антифриза.
Объемного расчет носителя тепла – что необходимо знать в начале
Что необходимо от замечательного переносчика тепла:
- Хорошая теплопередача
- Маленькая вязкость
- Невысокая расширяемость при промерзании
- Маленькая текучесть
- Нетоксичность
- Дешевизна
Кол-во носителя тепла в системе обогрева
Тепловой носитель необходим после того как провели монтажные работы новой системы отопления, после её ремонта или реконструкции. Перед заполнением системы отопления необходимо определить точное кол-во носителя тепла, для того чтобы заблаговременно приобрести или приготовить нужный объём. Следует собрать информацию про паспортный объем всех радиаторов и трубо-проводов. В большинстве случаев эти данные содержатся на упаковке или в справочниках. Объём труб легко высчитывается по их длине и известному сечению.
Для наиболее распространённых компонентов систем теплопроводов объёмы носителя тепла такие:
- Секция современного отопительного прибора (металлического, стального или биметаллического) — 0,45 литра
- Секция отопительного прибора старого типа (чугунного, МС 140-500, ГОСТ 8690-94) – 1.45 литра
- Метр погонный трубы (15 миллиметров диаметр внутри) — 0,177 литра
- Метр погонный трубы (32 миллиметров диаметр внутри) — 0,8 литра
Расход носителя тепла в системе обогрева можно приблизительно подсчитать и без суммирования. Можно просто исходить из мощности системы отопления. Для расчёта применяют соотношение, что системе отопления для передачи одного килоВатта тепла потребуется 15 литров неплоносителя. Легко подсчитать, что для системы отопления мощностью 75 килоВатт потребуется 75х15=1125 литров носителя тепла. Ещё один раз – такой способ примерный и не даёт точного объёма. Нам недостаточно подсчитать расход носителя тепла – формула для вычисления объёма расширительного бачка также обязательно нужна.
Мало просто просуммировать объёмы составляющих тепловые сети (отопительных приборов, котла и трубо-проводов). А дело все в том, что в процессе нагревания исходной объём жидкости значительно меняется, а значит увеличивается давление. Для того, чтобы его скомпенсировать, используют говоря иначе расширительные бачки.
Их объём вычисляется с применением следующих показателей и коэффициентов:
Е — говоря иначе показатель увеличения жидкости (исчисляется в процентах). Для различных тепловых носителей он различный. Для воды он составляет 4%, для антифриза на базе этиленгликоля — 4,4 %.
d — показатель эффективности расширительного бачка
VS – расчетный расход носителя тепла (просуммированный объём всех составляющих теплосети)
V – результат вычисления. Объём расширительного бачка.
Формула для расчета — V = (VS x E)/d
Расчет носителя тепла в системе обогрева сделан – пора заливать!
Есть два вида наполнения системы, в зависимости от её конструкции:
- Заливка «самотёком» — в высшей точке системы в отверстие ставится воронка, через какую поэтапно заливается тепловой носитель. Необходимо не забыть в нижней точке системы открыть кран и подставить какую-либо ёмкость.
- Понудительная закачка с применением насоса. Подойдёт фактически любой электрический насос небольшой мощности. В процессе наполнения следует контролировать показания прибора для определения величины давления, дабы не переусердствовать с давлением. Лучше всего не забыть открыть воздушные клапаны на батареях.
Расход носителя тепла в системе обогрева
Расход в системе носителя тепла предполагает глобальное кол-во носителя тепла (кг/с), предназначаемое для подачи необходимого количества тепла в обогреваемое помещение. Расчет носителя тепла в системе отопления устанавливается как приватное от деления расчетной тепловой необходимости (Вт) помещения (помещений) на отдачу тепла 1 кг носителя тепла для обогревания (Дж/кг). Расход носителя тепла в системе в продолжении отопительного периода в вертикальных системах централизованого отопления меняется, так как они регулируются (тем более это касается естественной циркуляции носителя тепла. На самом деле в расчетах в большинстве случаев расход носителя тепла измеряют в кг/ч.
Возможно вас заинтересует: http://elsmp.ru/ процедура заключения прямого договора с мосэнергосбытом.
Расчет расхода носителя тепла
Расчетный расход носителя тепла устанавливается по формуле:
Gрасч.= Qрасч./[(c(tп-tо)], т/ч (11)[15]
где Qрасч. – расчетные потери тепла через конструкции ограждения;
С – теплоемкость воды 4,2 кДж/(кг•К) = 1 ккал/(кг•0С);
tп ,t0 – температуры носителя тепла на подающем и обратном трубопроводе, при температуре воздуха снаружи tн= – 300С.
Подставляя значения получаем, что:
Фактические температурные значения прямой и обратной сетевой воды при наружной температуре tн= — 300С, до установки клапанов – ограничителей температуры FJV в систему обогрева диагностического центра, составили tпр.= 1290С, tобр. = 840С, т.е. практический расход носителя тепла в системе обогрева строения диагностического центра составил:
что на 0,9 т/ч или на 30% более чем расчетный расход.
В результате установки клапанов – ограничителей температуры FJV получилось уменьшить температуру обратной сетевой воды возвращаемой из системы обогрева строения диагностического центра до нормативного значения (tн=-300С, tпр=1300С, tобр= 680С), т.о.
Характеристика клапана FJV
Возвращаемого носителя тепла FJV
FJV — температурный регулятор прямого действия. Клапан-ограничитель температуры носителя тепла FJV предназначается для автоматизированного регулирования постоянства температуры носителя тепла, возвращаемого в систему централизованного отопления после теплоиспользующих установок.
Внушительное снижение избыточных потерь теплоты обеспечивает отрегулировка работы системы обогрева. Клапан FJV для подобного регулирования построен на принципе регулирования постоянства температуры носителя тепла, возвращаемого в систему централизованного отопления после теплоиспользующих установок, что обеспечивает нормальную температуру в каждом помещении строения. Постоянство достигается сокращением расхода носителя тепла.
1. Регулирующая рукоять.
1. Сильфонный кожух.
2. Регулирующая пружина.
3. Направляющая штока.
4. Кольцевое уплотнение.
5. Крышка клапана.
7. Конус клапана.
8. Отжимная пята.
11. Сильфонный узел.
Клапан – температурный ограничитель (рис. 1) считается простейшим регулятором прямого действия; тепловой носитель, который проходит через регулятор, омывает сильфон с термочувствительной жидкостью. Как только температура увеличивается носителя тепла жидкость становится шире и перемещает шток клапана с золотником в сторону уменьшения протока носителя тепла через клапан и поэтому, через систему обогрева строения. При снижении температуры носителя тепла происходит обратный процесс.
Клапан FJV должен в любой момент ставится сразу же после подогревателя горячего водообеспечения.
Если понадобится централизованного температурного регулирования носителя тепла, возвращаемого в тепловую сеть от отопительной системы со смесительным насосом, клапан FJV обязан быть размещён таким образом, чтобы температура носителя тепла после подогревателя горячей воды не повлияла на его термоэлемент.
Монтаж клапана должен делается на обратном трубопроводе системы, как показано на схеме 1 (К-1 и К-2). Клапан можно установить в любых местах, однако направление потока носителя тепла должно совпадать со стрелкой на корпусе клапана. Трубопровод между системой теплопотребления и клапаном FJV не следует утеплить. В целях предотвращение отложений и коррозии клапаны необходимо использовать в системах традиционного отопления, где тепловой носитель отвечает требованиям « Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей» Министерства Энергетики и Электрификации.
Во время вращения регулирующей рукояти по часовой стрелке клапан открывается и наоборот против часовой – закрывается.
FJV имеет шкалу с относительными значениями температур. Соотношение между делениями шкалы и регулируемой температурой носителя тепла в обратном трубопроводе см. ниже. Приведенные значения являются приблизительными.[16]
В реальном дипломном проекте сделана регулировка отопления строения диагностического центра Кольской АЭС. Регулировка была выполнена для того, чтобы уменьшить расход носителя тепла и его привести к расчётному, а еще чтобы температура обратной сетевой воды соответствовала температурному графику.
Для этого с самого начала была изучена техдокументация систем отопления и способы ее регулирования, потом сделаны расчёты на потери тепла строения диагностического центра через ограждения снаружи, сделан расчёт носителя тепла.
По данным которые получились исполнено снижение расхода сетевой воды на отопление диагностического центра и приведение температуры обратной сетевой воды к нормативному значению путём установки в системе обогрева клапана-ограничителя температуры возвращаемого носителя тепла FJV фирмы DANFOSS.
Установка клапанов-ограничителей температуры возвращаемого носителя тепла FJV стала причиной получению хорошего результата:
Gф=Gрасч.=2,1 т/ч при этом расход носителя тепла снижен на 30% и отвечает расчетному, температура обратной сетевой воды отвечает температурному графику.
Расход носителя тепла: формула, расчет потерь тепла | Тепломонстр
Во время проектирования отопительных систем, носителем тепла в которых выступает вода, нередко приходится уточнить объем носителя тепла в системе обогрева. Эти данные порой необходимы для расчета объема бака расширительного относительно популярных уже мощностей самой системы.
Таблица для определения расхода носителя тепла.
Более того, достаточно нередко приходится высчитывать эту самую мощность либо же искать минимально нужную, чтобы знать, способна ли она поддерживать нужный режим тепла в помещении. В подобном случае необходимо создавать расчет носителя тепла в системе обогрева, а еще его расход за единицу времени.
Выбор насоса циркуляционного
Установочная схема насоса циркуляционного.
Насос циркуляционный — компонент, без которого в настоящий момент уже даже тяжело представить любую систему обогрева, подбирается по двум главным критериям, другими словами двум показателям:
- Q — это расход носителя тепла в системе обогрева. Выражается расход в кубометрах за 1 час;
- Н — напор, который выражается в метрах.
К примеру, Q для определения расхода носителя тепла в системе обогрева применяется во многих технических статьях и некоторых нормативах. Той же буквой пользуются большинство производителей циркулярных насосов для определения того же расхода. А вот заводы по изготовлению арматуры запорной в качестве определения расхода носителя тепла в системе обогрева используют букву «G».
Необходимо сказать, что приведенные определения в некоторой техдокументации могут не совпадать.
Сразу стоит обмолвиться, что в наших расчетах для определения расхода будет использована буква «Q».
Расчет расхода носителя тепла (воды) в системе обогрева
Потери тепла дома с теплоизоляцией и без.
Итак, чтобы выбрать правильно насос, нужно сразу обращать собственное внимание на подобную величину, как потери тепла дома. Физический смысл связи этого понятия и насоса находится в следующем. Нагретое до конкретной температуры определенное количество воды регулярно двигается по трубам в системе обогрева. Циркуляцию выполняет насос. При этом стенки дома регулярно отдают часть собственного тепла в среду которая нас окружает — это и есть потери тепла дома. Нужно выяснить, какое небольшое количество воды должен перекачивать насос по отопительной системе с конкретной температурой, другими словами и с конкретным количеством энергии тепла, чтобы этой самой энергии хватило на компенсацию потерь тепла.
Практически при решении такой задачи считается пропускная способность насоса, или водный расход. Однако этот показатель имеет пару иное наименование по той простой причине, что зависит он не только от самого насоса, но и от температуры носителя тепла в системе обогрева, а более того, от пропускной способности труб.
Приняв к сведенью все вышеописанное, становится понятно, что перед ключевым расчетом носителя тепла нужно выполнить расчет потерь тепла дома. Подобным образом, план расчета будет следующим:
- нахождение потерь тепла дома;
- установление средней температуры носителя тепла (воды);
- расчет носителя тепла в привязке к температуре воды относительно потерь тепла дома.
Расчет потерь тепла
Подобный расчет можно сделать своими руками, так как формула уже давно выведена. Однако расчет расхода тепла довольно не простой и просит рассматривания сразу нескольких показателей.
Если говорить просто, то сводится он исключительно к определению потерь энергии тепла, выраженной в мощности потока тепла, которую в окружающую среду излучает каждый квадратный м площади стен, перекрытий, пола и крыш строения.
Если брать усредненное значение подобных потерь, то они будут составлять:
- около 100 Ватт на единицу площади — для среднестатистических стен, к примеру, стен из кирпича нормальной толщины, с нормальной отделкой внутри, с установленными двухкамерными стеклопакетами;
- больше 100 Ватт или намного больше 100 Ватт на единицу площади, если идет речь о стенах с недостаточной толщиной, неутепленных;
- около 80 Ватт на единицу площади, если идет речь о стенах с достаточной толщиной, имеющих наружную и внутреннюю тепловую изоляцию, с установленными стеклопакетами.
Для определения данного показателя с большей точностью выведена специализированная формула, в которой некоторые переменные являются табличными данными.
Правильный расчет потерь тепла дома
Для количественного показателя потерь тепла дома есть специализированная величина, которая именуется тепловым потоком, а меряется она в кКал/час. Эта величина физически показывает расход тепла, которое отдается поверхностями стен в среду которая нас окружает при этом тепловом режиме в середине строения.
Зависит эта величина прямо от архитектуры строения, от физических параметров материалов стен, потолка и пола, а еще от большинство остальных моментов, которые могут оказаться причиной выветривания тёплого воздуха, к примеру, ошибочное устройство слоя теплоизоляции.
Итак, величина тепловой потери строения считается суммой всех потерь тепла индивидуальных его компонентов. Эта величина высчитывается по формуле: G = S*1/ Pо*(Тв- Тн)к, где:
- G — необходимая величина, выраженная в кКал/ч;
- Po — сопротивление процессу обмена энергии тепла (передачи тепла), выраженная в кКал/ч, это есть кв.м*ч*температура;
- Тв, Тн — температура окружающей среды в середине помещения и с наружной стороны исходя из этого;
- к — уменьшающий показатель, который для любого теплового ограждения считается собственным.
Необходимо сказать, что так как расчет совершается не изо дня в день, а в формуле есть температурные показатели, которые изменяются регулярно, то подобные характеристики принято брать в усредненном виде.
Это означает, что температурные показатели берутся средние, причем для любого отдельного региона подобный показатель будет собственным.
Итак, сейчас формула не имеет малоизвестных членов, что дает возможность выполнить достаточно правильный расчет потерь тепла определенного дома. Остается узнать только понижающий показатель и значение величины Pо — сопротивления.
Две эти величины в зависимости от каждого определенного случая узнать можно из соответствующих справочных данных.
Некоторые значения понижающего коэффициента:
- грунтовый пол или лагам из дерева — значение 1;
- перекрытия чердачные, если есть наличие кровли с материалом для кровли из стали, черепицы на разреженной обрешетке, а еще кровли из асбоцемента, бесчердачное покрытие с устроенной вентиляцией, — значение 0,9;
- аналогичные перекрытия, как и в предыдущем пункте, но устроенные на сплошном настиле, — значение 0,8;
- перекрытия чердачные, с кровлей, материалом для кровли которой считается любой материал рулонного типа, — значение 0,75;
- разные поверхности стен, которые делят между собой обогреваемое помещение с неотапливаемым, которое, со своей стороны, имеет фасадные стены, — значение 0,7;
- разные поверхности стен, которые делят между собой обогреваемое помещение с неотапливаемым, которое, со своей стороны, не имеет стен снаружи, — значение 0,4;
- полы, устроенные над погребами, размещенными пониже уровня наружного грунта, — значение 0,4;
- полы, устроенные над погребами, размещенными выше уровня наружного грунта, — значение 0,75;
- перекрытия, которые размещены над подвальными помещениями, которые находятся пониже уровня наружного грунта или выше на максимум 1 м, — значение 0,6.
Исходя из описанных выше случаев, можно приблизительно себе представить масштаб, и для любого определенного случая, который не вошел в этот список, своими силами подобрать понижающий показатель.
Некоторые значения для сопротивления передаче тепла:
Значение сопротивления для сплошной кладки из кирпича равно 0,38.
- для обыкновенной сплошной кладки из кирпича (стеновая толщина приблизительно 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 прослойку воздуха, при толщине 435 мм — 0,9, 565 мм — 1,09, 655 мм — 1,28;
- для сплошной кладки из кирпича с декоративной функцией для толщины в 395 мм — 0,89, 525 мм — 1,2, 655 мм — 1,4;
- для сплошной кладки с слоем термоизоляции для толщины в 395 мм — 1,03, 525 мм — 1,49;
- для стен из дерева из индивидуальных элементов из дерева (не брус) для толщины в 20 см — 1,33, 22 см — 1,45, 24 см — 1,56;
- для брусовых стен с толщиной 15 см — 1,18, 18 см — 1,28, 20 см — 1,32;
- для перекрытия чердака из плит железобетона с наличием теплоизолятора при их толщине в 10 см — 0,69, 15 см — 0,89.
Имея такие табличные данные, приступаем к выполнению правильного расчета.
Яркий расчет носителя тепла, силы насоса
Примем величину потерь тепла на единицу площади, равную 100 Ватт. Тогда, приняв общую площадь дома, равную 150 кв.м, можно определить общую тепловую потерю всего дома — 150*100 = 15000 Ватт, или 15 кВт.
Работа насоса циркуляционного зависит от его квалифицированной установки.
Сейчас необходимо разобраться, какое отношение данная цифра имеет к насосу. Оказывается, самое прямое. Из физического смысла следует, что потери тепла — это постоянный процесс расхода тепла. Чтобы хранить в середине помещения нужный климат, нужно регулярно возместить такой расход, а чтобы сделать больше температуру в комнате, нужно не просто возместить, а генерировать больше энергии, чем необходимо на компенсацию потерь.
Но даже если тепловая энергия есть, ее еще необходимо доставить к тому прибору, который может рассеивать эту энергию. Этим прибором считается отопительный радиатор. А вот доставку носителя тепла (владельца энергии) к отопительным приборам выполняет собственно насос циркуляционный.
Из всего сказанного выше, можно догадаться, что суть этой задачи сводится к одному обычному вопросу: сколько же необходимо воды, нагретой до конкретной температуры (другими словами с некоторым запасом энергии тепла) нужно доставлять к отопительным приборам за конкретный временной промежуток, чтобы возместить все потери тепла дома? Исходя из этого, ответ будет получен в объеме перекачиваемой воды за единицу времени, а это и есть мощность насоса циркуляционного.
Для ответа на данный вопрос важно знать следующие данные:
- то нужное кол-во тепла, которое необходимо для компенсации потерь тепла, другими словами итог расчета, вышеприведенного. Например было взято значение 100 Ватт при площади в 150 кв. м, другими словами 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;
- разница температур между той водой, которая выходит из котла нагрева, другими словами первоначальная температура носителя тепла, и той водой, которая поступает в котел с обратного трубопровода, другими словами остаточная температура носителя тепла.
Необходимо сказать, что при хорошо работающем котле и всей системы обогрева, при нормальной движения воды по замкнутому контуру разница не превышает 20 градусов. В качестве среднего значения можно взять 15 градусов.
Если предусмотреть все описанные выше данные, то формула для расчета насоса примет вид Q = плита из пенополистирола/(c*(Т1-Т2)), где:
- Q — расход носителя тепла (воды) в системе обогрева. Собственно подобное количество воды при определенном режиме температур должен доставлять насос циркуляционный к отопительным приборам за единицу времени, чтобы возместить потери тепла данного дома. Если купить насос, который станет владеть гораздо высокими мощностями, то это просто увеличит расход электроэнергии;
- G — потери тепла, рассчитаные в предыдущем пункте;
- Т2 — температура воды, которая вытекает из газового водогрея, другими словами та температура, до которой требуется подогреть некоторое количество воды. В основном, эта температура равна 80 градусам;
- Т1 — температура воды, которая втекает в котел с обратного трубопровода, другими словами температура воды после процесса передачи тепла. В основном, она равна 60-65 градусам.;
- с — удельная теплоемкость воды, как мы уже говорили, она равна 4200 Джоулей на кг носителя тепла.
Если подставить все данные которые получены в формулу и изменить все параметры до одних и тех же единиц измерения, то получаем результат в 2,4 кг/с.
Перевод результата к нормальному виду
Необходимо сказать, что на самом деле подобного водорасхода нигде не встретишь. Все производственники насосов для воды выражают мощность насоса в кубометрах за час.
Следует сделать некоторые изменения, вспомнив курс школьной физики. Итак, 1 кг воды, другими словами носителя тепла, это есть 1 куб. дм воды. Чтобы узнать, сколько весит один кубометр носителя тепла, необходимо узнать, сколько в одном кубическом метре кубических дециметров.
Применяя некоторые очень простые расчеты или же просто воспользовавшись табличными данными, получаем, что в одном кубическом метре содержится 1000 кубических дециметров. Это значит, что один кубометр носителя тепла станет иметь массу 1000 кг.
Тогда за одну секунду требуется перекачивать воду объемом в 2,4/1000 = 0,0024 куб. м.
Сейчас остается перевести секунды в часы. Зная, что в одном часе 3600 сек, получаем, что за один час насос должен перекачивать 0,0024*3600 = 8,64 куб.м/ч.
Подведение итогов
Итак, расчет носителя тепла в системе обогрева показывает, какое кол-во воды требуется всей отопительной системе, чтобы поддерживать домашнее помещение в нормальном режиме температур. Такая же цифра образно говоря равна силы насоса, который, собственно, и будет делать доставку носителя тепла к отопительным приборам, где он будет отдавать часть собственной энергии тепла в пространство помещения.
Необходимо сказать, что средняя мощность насосов равна приблизительно 10 куб.м/ч, что даёт маленькой запас, так как тепловой баланс необходимо не только хранить, но порой, по требованию владельца, наращивать температуру воздуха, на что, собственно, и необходима добавочная мощность.
Опытные эксперты советуют покупать насос, который приблизительно в 1,3 раза мощнее нужного. Говоря про газовый котел отопления, который, так же как правило, уже оснащен таким насосом, необходимо смотреть на такой параметр.