Как рассчитать объем теплоносителя в системе отопления

Корректная работа автономного отопления в частном доме зависит не только от того, насколько профессионально разработан проект и сделан монтаж. Она также предполагает, что все необходимые расчеты тоже сделаны правильно. Как рассчитать расход теплоносителя, на что обратить внимание при заливке системы, вы узнаете из нашей статьи.

Особенности расчетов для частных домов

В отличие от мноквартирных зданий, где все рассчитано по типовым проектам, для частного дома расход теплоносителя в системе отопления должен проводиться индивидуально. Это следует делать тогда, когда уже спроектирована система отопления, известны количество, характеристики и размеры всех ее компонентов – труб, радиаторов, оборудования. Рассчитываются такие данные.

Мощность котла отопления. Она должна соответствовать этажности, планировке и суммарной площади частного дома. Маломощное оборудование будет плохо обогревать помещения, а при слишком большой мощности увеличивается непроизводительный расход энергоносителя (газа или электричества). Считается, что для обогрева каждых 10 м² требуется порядка одного киловатта тепловой энергии. Для вычисления искомой мощности котла нужно разделить суммарную площадь на 10 и увеличить результат на 10–15 %.

Объем теплоносителя. Расчет позволяет определить, сколько антифриза необходимо купить для залива в систему отопления. Рассчитывается общий объем:

Для вычисления необходимо знать объем каждого компонента:

• Котел. Все данные, в том числе и объем, указаны в техническом паспорте. Для настенных моделей он составляет примерно 3–7 л, у напольных – до 25 л и больше;
• Радиаторы. Информация имеется в техническом паспорте. Если он утерян, можно взять примерные значения для каждой секции. Это 1,5, 0,4 и 0,3 л для чугунной, алюминиевой и биметаллической батареи соответственно. Объем одной секции умножается на их количество в радиаторе;
• Трубы. Объем зависит от внутреннего диаметра. В справочных таблицах указано его значение для одного погонного метра трубы различного типоразмера. Если отопительная система предусматривает использование разных диаметров, то подсчет ведется отдельно для каждого из них. Результаты складывают.

Объем расширительного бака. Так как вода и «Термагент» при нагреве расширяются, то объем горячего теплоносителя будет больше, чем холодного. Увеличивается также давление в системе. Чтобы его компенсировать, монтируют расширительные баки. Объем бака под тепловое расширение зависит от теплоносителя. Если это вода, он составляет не менее 15 % от общей вместимости. Для «Термагента» – 20 %. Обратите внимание: объем может быть больше, но не меньше от расчетного значения.

Следующий этап – расчет расхода рабочей среды.

Для чего рассчитывается расход

Расчет необходим, чтобы установить, с какой скоростью рабочая жидкость должна циркулировать по трубам, чтобы обеспечить требуемый уровень обогрева здания. Полученный расход теплоносителя поможет правильно выбрать циркуляционный насос. Если он будет иметь слишком низкую производительность, то здание будет плохо отапливаться. При слишком большой мощности вырастут затраты электроэнергии. Предварительный расчет расхода теплоносителя поможет выбрать циркуляционный насос c оптимальными характеристиками для конкретной отопительной системы.

Формулы расчета

Расход теплоносителя определяется по разным формулам. Все зависит от того, насколько точным должен быть результат. Чаще всего используются следующие формулы.

Инженерная

Для ее применения необходимо иметь следующие данные:

• Общую мощность системы отопления в кВт (Q)
• Разницу температур на входе и выходе в °С (Δt)
• Удельную теплоемкость теплоносителя в кДж/кг·°С (C_p)

Значение последнего параметра различно для разных рабочих сред. Для воды он составляет 4,19, для «Термагента ЭКО» – порядка 2,48. Данные подставляют в формулу:

и получают искомое значение массового расхода (m) в кг/с (килограммах в секунду).

Упрощенная

Такая расчетная формула может использоваться владельцами частных домов, если теплоноситель – это вода. Чтобы получить примерный расход, известная тепловая мощность автономной системы делится на 20. Полученный результат – это примерное значение в кг/с. Например, при тепловой мощности 80 кВт приблизительный расход будет 4 кг/с. Если результат дробный, его округляют до ближайшего большего значения.

Расчет расхода в м³/ч. Чтобы получить результат в кубометрах за час, нужно знать тепловую мощность системы (Q) и разницу температур на входе и выходе (Δt). Имеющиеся значения подставляют в формулу:

и получают результат G в м³/ч.

Если необходимо вычислить расход в л/мин, пользуются формулами перевода: 1 кг/с = 60 л/мин и 1 м³/ч = 16,6 л/мин. Рассчитанная величина будет основой для выбора циркуляционного насоса, прокачивающего теплоноситель через систему отопления. Если выбран «Термагент», а не вода, мощность должна быть несколько выше. Это связано с большей вязкостью антифризов.

Требования к теплоносителю

Чтобы система отопления работала корректно, а потери тепла при его переносе от котла к радиаторам были минимальны, необходимо выбрать правильную рабочую жидкость.

Основные требования к теплоносителю таковы:

• Химическая нейтральность. Теплоноситель не взаимодействует с материалами труб, уплотнителей, батарей, фитингов и т. п.
• Высокая теплоемкость. Это означает, что рабочая среда удерживает большое количество тепла, переносит его почти без потерь к отопительным приборам и там отдает его
• Стабильность. Теплоноситель должен выдерживать как высокие, так и низкие температуры, не образовывать отложений и осадков, сохранять начальные рабочие свойства

Для открытых систем и отопления на объектах с высокими требованиями к экологической безопасности особенно важна безвредность, для регионов с суровым климатом и/или в местах с частым и длительным отключением электричества – низкая температура замерзания.

«Термагент» – теплоноситель № 1

С точки зрения требований к рабочей среде отопительных систем вода может казаться идеальным вариантом. Она безвредна, имеет высокую теплоемкость и практически бесплатна. Однако для частных домов, особенно в условиях сурового российского климата, вода подходит далеко не всегда. Автономная отопительная система с водным теплоносителем требует постоянного внимания и контроля, чего не может обеспечить ей владелец коттеджа. Поэтому выбором № 1 для России будет Thermagent – линейка продукции, специально разработанная под особенности отечественного отопления. В производстве использовалась инновационная технология OAT (Organic Acid Technology).

К ее преимуществам можно отнести следующие:

• Уникальный пакет карбоксилатных присадок, входящий в состав «Термагента», надежно защищает от коррозионного воздействия черные и цветные металлы
• Защитная пленка образуется только на очагах коррозии, имеет толщину до 1 мкм. Поэтому уровень теплообмена не снижается, а расход ингибиторных присадок очень малый
• Прочность карбоксилатной пленки намного выше, чем покрытие на основе боратов и фосфатов
• «Термагент» не образует твердых отложений, устойчив к вспениванию, сохраняет низкую вязкость при отрицательных температурах

Дополнительный плюс «Термагента» – возможность использования в отопительных котлах с очень высокими требованиями к теплоносителю. После приобретения нужного количества антифриза переходят к его закачке в систему отопления.

Как правильно залить теплоноситель

Залив в трубы будет различным для открытых и закрытых систем отопления. Если теплоноситель – вода, перед заливом она должна пройти подготовку и умягчение. При покупке концентрированного антифриза его разбавляют согласно инструкциям производителя. Thermagent ЭКО выпускается готовым к заливке.

Заполнение закрытой системы

Закачка в трубы осуществляется насосом, присоединенным к штуцеру подпитки. Для выполнения работы понадобится помощник, который будет выпускать воздух из радиаторов. Это позволит своевременно удалять образующиеся в системе воздушные пробки. Заполнение проходит в несколько этапов. Сначала закрывают краны Маевского, а также те, что отсекают котел отопления. Открывают вентиль расширительного бака и всю запорную арматуру.

Как проходит заполнение. Во время закачки в систему «Термагента» или воды давление в трубах должно контролироваться манометром. После того как его уровень достигает 1,4–1,5 бар, помощник начинает стравливать воздух из батарей через краны Маевского. Процедура начинается на нижних радиаторах с постепенным перемещением к самым верхним. При этом давление не должно падать ниже 1 бара. Для этого второй работник постоянно подкачивает теплоноситель в трубы. Когда весь воздух выпущен, подкачка продолжается до достижения давления 1,5 бар, после чего открывают краны отопительного котла: сначала на обратной магистрали, потом на прямой. Так как давление при этом немного снижается, теплоноситель снова подкачивается.

Как проходит завершение закачки. После заполнения радиаторов из циркуляционного оборудования выпускается скопившийся воздух.

Проводится пробный запуск системы без радиаторов. Для этого:

• Включают оборудование (котел и насос)
• Прогревают трубы горячим теплоносителем
• Открывают краны на каждой батарее
• Проверяют, полностью ли вышел из них воздух

Если система запущена правильно и утечек нет, давление дойдет до заданного уровня и стабилизируется.

На что обратить внимание. На магистрали подпитки в отоплении закрытого типа следует установить обратный клапан пружинного типа. Если его нет, то закачка будет намного сложнее. Окончательное давление в трубах отопления должно быть не более 1,8 бар.

Заполнение открытой системы

В таком отоплении теплоносителем может быть вода или «Термагент ЭКО» на основе пропиленгликоля. Система оснащена расширительным бачком с крышкой. Он не герметичен, поэтому теплоноситель напрямую контактирует с атмосферным воздухом.

Как заполняется система. Теплоноситель (воду или «Термагент ЭКО») заливают прямо в расширительный бачок, сняв крышку. Перед началом заливки на всех радиаторах следует открыть краны Маевского. Для такой работы потребуется два человека. Один заливает теплоноситель в расширительный бак, второй следит за радиаторами, начиная с самых нижних. Как только из кранов Маевского начинает идти вода, их перекрывают. Теплоноситель доливают так, чтобы он был на уровне примерно половины высоты расширительного бака. Заливку можно проводить и через подпиточный штуцер. В этом случае потребуется циркуляционный насос. Краны Маевского так же закрывают по мере заполнения системы, начиная с нижних батарей. Подкачку завершают, когда видят, что уровень теплоносителя в расширительном баке начинает подниматься.

На что обратить внимание. Перед заливом теплоносителя нужно открыть всю запорно-регулирующую арматуру. После того как система залита, проводится ее запуск и прогрев, а затем краны Маевского на радиаторах снова открывают, чтобы выпустить оставшийся воздух. Если при этом уровень теплоносителя в бачке снижается, его доливают примерно до ½ объема.

Как сливать теплоноситель

Продукция Thermagent рассчитана на 10 отопительных сезонов, поэтому сливать ее приходится нечасто. Однако раз в десять лет это делать нужно. 

Правильный слив предусматривает последовательное выполнение следующих операций:

1. Один конец шланга присоединяют к обратной магистрали отопительного котла, второй выводится в специальную емкость
2. На обратке открывается вентиль, теплоноситель самотеком или под действием циркуляционного насоса выливается из труб
3. После того как убедились, что жидкость слита, вентиль закрывают, а в самой высокой точке системы открывают кран Маевского
4. В радиаторы и трубы поступает воздух, вытесняя остатки теплоносителя
5. Краны Маевского открывают во всех батареях
6. Происходит завершающий слив жидкости

После завершения работ конец шланга, выведенный в сливной резервуар, снова подключают на прямую магистраль (подачи). Так как работа довольно сложна, не рекомендуется выполнять ее самостоятельно. Лучше привлечь специалистов. Они же подскажут, куда обратиться для утилизации слитого «Термагента».