Теплоноситель для систем отопления назначение, свойства,

Теплоноситель и его параметры

Теплоноситель (рабочее тело) — газообразное или жидкое вещество, применяемое в машинах для преобразования энергии, в случае теплообмена для получения теплоты или холода. В котельных теплоносителями являются вода и водяной пар, основными физическими характеристиками которых являются температура, давление, удельный объем или плотность.
Температура — мера теплового состояния или степени нагрева тела. Тепловое состояние тела характеризуется средней внутренней энергией тела, интенсивностью тепловых колебаний его атомов. Чем выше температура, тем она больше. Температура тела может повышаться или понижаться в зависимости от того, подводится или отводится теплота от тела как системы.

Давление — величина, характеризующая отношение нормально (перпендикулярно к поверхности) направленной силы к площади поверхности, на которую она действует. В теплотехнической отрасли наибольшее распространение получили три вида давления — атмосферное, избыточное и абсолютное.

Атмосферным называют давление воздуха на землю и на предметы, расположенные на ней. Прибор для измерения атмосферного давления называется в метеорологии барометром, а само давление — барометрическим и обозначается Рбар.

Избыточное давление P из6 характеризует превышение его над атмосферным Это давление измеряется манометром, поэтому также его называют манометрическим.

Абсолютное давление Pабс — это давление жидкости или газа в закрытом сосуде. Оно равно сумме атмосферного и избыточного давлений:

Абсолютное давление может быть больше или меньше атмосферного давления. В случае, если давление ниже атмосферного, оно называется разрежением (вакуумом) рразр Если давление в закрытом сосуде меньше атмосферного, то:

На практике применяют следующие кратные единицы паскаля:

0,1 МПа); мм рт. ст. (миллиметры ртутного столба, 1 мм рт. ст. = 133 Па); мм вод. ст. (миллиметры водяного столба, 1 мм вод. ст. = 9,81 Па).

Все эти единицы давления соотносятся между собой с помощью соответствующих коэффициентов пересчета.

Физическая атмосфера (давление воздуха на уровне моря, равное 760 мм рт. ст. при температуре 0 °С)

Удельный объем V0 газа, воды или пара — это объем единицы массы вещества. Например, для газа объемом V м3, и массой т, кг, удельный объем, м3/кг, составит:

Плотность р газа, воды или пара, а также любого твердого вещества, кг/м3, является величиной, обратной удельному объему:

Источник

Цели гидравлического расчета

Цели гидравлического расчета заключаются в следующем:

1. Подобрать оптимальные диаметры трубопроводов.
2. Увязать давления в отдельных ветвях сети.
3. Выбрать циркуляционный насос для системы отопления.

Раскроем подробнее каждый из этих пунктов.

1.
Подбор диаметров трубопроводов
Если система разветвлённая – есть короткая и длинная ветка, то на длинной ветке идёт большой расход, а на короткой — меньший. В этом случае короткая ветка должна выполняться из труб меньших диаметров, а длинная ветка должна выполняться из труб большего диаметра.

И, по мере уменьшения расхода, от начала к концу ветки диаметры труб должны уменьшаться так, чтобы скорость теплоносителя была примерно одинакова.

2.
Увязка давлений в отдельных ветвях сети
Увязка может производиться подбором соответствующих диаметров труб или, если возможности этого способа исчерпаны, то за счёт установки регуляторов расхода давления или регулировочных вентилей на отдельных ветвях.

Регулировочная арматура может быть разной.

Бюджетный вариант — ставим регулировочный вентиль — т.е. вентиль с плавной регулировкой, который имеет градацию в настройке. Каждый вентиль имеет свою характеристику. При гидравлическом расчёте проектировщик смотрит, какое давление необходимо погасить, и определяется так называемая невязка давлений между длинной и короткой ветками. Тогда по характеристике вентиля проектировщик определяет, на сколько оборотов этот вентиль, от полностью закрытого положения, надо будет открыть. Например, на 1, на 1.5 или на 2 оборота. В зависимости от степени открытия вентиля будет добавляться разное сопротивление.

Более дорогой и сложный вариант регулировочной арматуры — т.н. регуляторы давления и регуляторы расхода. Это устройства, на которых мы задаём необходимый расход или необходимый перепад давлений, т.е. падение давлений на этой ветке. В этом случае устройства сами контролируют работу системы и, если расход не соответствует требуемому уровню, то они открывают сечение, и расход увеличивается. Если расход слишком большой, то сечение перекрывается. Аналогично происходит и с давлением.

Если все потребители после ночного понижения теплоотдачи одновременно открыли утром свои отопительные приборы, то теплоноситель попытается, в первую очередь, поступать в ближние к тепловому пункту приборы, а до дальних дойдет спустя часы. Тогда сработает регулятор давления, прикрывая ближайшие ветки и, тем самым, обеспечит равномерное поступление теплоносителя во все ветки.

3.
Подбор циркуляционного насоса по давлению (напору) и по расходу (подаче)
Если в системе стоит несколько циркуляционных насосов, то в случае их последовательного монтажа у них суммируется напор, а расход будет общим. Если насосы работают параллельно, то у них суммируется расход, а напор будет одинаковым.

Важно: Определив в ходе гидравлического расчёта потери давления в системе, можно выбрать циркуляционный насос, который оптимально будет соответствовать параметрам системы, обеспечивая оптимум затрат – капитальных (стоимость насоса) и эксплуатационных (стоимость электроэнергии на циркуляцию)

Теплоносители и их параметры

7.1 В системах централизованного теплоснабжения для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых, общественных и производственных зданий в качестве теплоносителя следует, как правило, принимать воду. Следует также проверять возможность применения воды как теплоносителя для технологических процессов. Применение для предприятий в качестве единого теплоносителя пара для технологических процессов, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения допускается при технико-экономическом обосновании. 7.2 Максимальная расчетная температура сетевой воды на выходе из источника теплоты, в тепловых сетях и приёмниках теплоты устанавливается на основе технико-экономических расчетов. При наличии в закрытых системах теплоснабжения нагрузки горячего водоснабжения минимальная температура сетевой воды на выходе из источника теплоты и в тепловых сетях должна обеспечивать возможность подогрева воды, поступающей на горячее водоснабжение до нормируемого уровня. 7.3 Температура сетевой воды, возвращаемой на тепловые электростанции с комбинированной выработкой теплоты и электроэнергии, определяется технико-экономическим расчетом. Температура сетевой воды, возвращаемой к котельным, не регламентируется. 7.4 При расчете графиков температур сетевой воды в системах централизованного теплоснабжения начало и конец отопительного периода при среднесуточной температуре наружного воздуха принимаются: 8 °С в районах с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления до минус 30 °С и усредненной расчетной температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий 18 °С; 10 °С в районах с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления ниже минус 30 °С и усредненной расчетной температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий 20 °С. Усредненная расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых производственных зданий 16 °С. 7.5 При отсутствии у приёмников теплоты в системах отопления и вентиляции автоматических индивидуальных устройств регулирования температуры внутри помещений следует применять в тепловых сетях регулирование температуры теплоносителя: центральное качественное по нагрузке отопления, по совместной нагрузке отопления, вентиляции и горячего водоснабжения — путем изменения на источнике теплоты температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха; центральное качественно-количественное по совместной нагрузке отопления, вентиляции и горячего водоснабжения — путем регулирования на источнике теплоты как температуры, так и расхода сетевой воды. Центральное качественно-количественное регулирование на источнике теплоты может быть дополнено групповым количественным регулированием на тепловых пунктах преимущественно в переходный период отопительного сезона, начиная от точки излома температурного графика с учетом схем присоединения отопительных, вентиляционных установок и горячего водоснабжения, колебаний давления в системе теплоснабжения, наличия и мест размещения баков-аккумуляторов, теплоаккумулирующей способности зданий и сооружений. 7.6 При центральном качественно-количественном регулировании отпуска теплоты для подогрева воды в системах горячего водоснабжения потребителей температура воды в подающем трубопроводе должна быть: для закрытых систем теплоснабжения — не менее 70 °С; для открытых систем теплоснабжения — не менее 60 °С. При центральном качественно-количественном регулировании по совместной нагрузке отопления, вентиляции и горячего водоснабжения точка излома графика температур воды в подающем и обратном трубопроводах должна приниматься при температуре наружного воздуха, соответствующей точке излома графика регулирования по нагрузке отопления. 7.7 В системах теплоснабжения, при наличии у потребителя теплоты в системах отопления и вентиляции индивидуальных устройств регулирования температуры воздуха внутри помещений количеством протекающей через приёмники сетевой воды, следует применять центральное качественно-количественное регулирование, дополненное групповым количественным регулированием на тепловых пунктах с целью уменьшения колебаний гидравлических и тепловых режимов в конкретных квартальных (микрорайонных) системах в пределах, обеспечивающих качество и устойчивость теплоснабжения. 7.8 Для раздельных водяных тепловых сетей от одного источника теплоты к предприятиям и жилым районам допускается предусматривать разные графики температур теплоносителя. 7.9 В зданиях общественного и производственного назначения, для которых возможно снижение температуры воздуха в ночное и нерабочее время, следует предусматривать регулирование температуры или расхода теплоносителя в тепловых пунктах. 7.10 В жилых и общественных зданиях при отсутствии у отопительных приборов терморегулирующих клапанов следует предусматривать автоматическое регулирование по температурному графику для поддержания средней по зданию температуры внутреннего воздуха. 7.11 Не допускается применение для тепловых сетей графиков регулирования отпуска теплоты «со срезкой» по температурам.

Смеси воды с этиловым спиртом

Очень часто с этой целью используются смеси этилового спирта с водой, в которых процент спирта колеблется между 40 и 55 %. Смеси кристаллизуются при минус тридцати градусах. Но есть одно НО: такие смеси рекомендуется использовать исключительно в закрытых отопительных системах, оснащенных принудительной циркуляцией теплоносителя. Дело в том, что если этого не будет, то спирт будет очень быстро испаряться. Да и кипит этиловый спирт при 90 градусах, что не очень подходит для стандартных систем

Это особенно важно в системах с автоматикой, которая исчисляет температуру воздуха в здании, а не температуру теплоносителя

Цена такой смеси – от 65 рублей за литр.

В целом, выбрать теплоноситель для систем отопления выбрать просто, главное – учесть все необходимые факторы.

Нормативы должен знать каждый: параметры теплоносителя системы отопления многоквартирного дома

Жители многоквартирных домов в холодное время года чаще доверяют поддержание температуры в комнатах уже установленным батареям центрального отопления.

В этом преимущество городских многоэтажек перед частным сектором — с середины октября и до конца апреля коммунальные службы заботятся о постоянном обогреве жилых помещений. Но не всегда их работа безупречна.

Многие сталкивались с недостаточно горячими трубами в зимние морозы, и с настоящей тепловой атакой весной. На самом деле, оптимальная температура квартиры в разное время года определена централизованно, и должна соответствовать принятому ГОСТу.

Тепловые нагрузки — определение и характеристики

Что обычно подразумевают под термином «тепловая нагрузка на отопление»? Это количество теплоты, которое отдают все приборы отопления, установленные в здании. Чтобы избежать лишних трат на производство работ, а также покупку ненужных приборов и материалов, и необходим предварительный расчет. С его помощью можно отрегулировать правила установки и распределения теплоты по всем помещениям, причем сделать это можно экономично и равномерно.

Но и это еще не все. Очень часто специалисты проводят расчеты, полагаясь на точные показатели. Они касаются размеров дома и нюансов строительства, где учитывается разнообразие элементов здания и их соответствие требованиям теплоизоляции и прочего. Именно точные показатели дают возможность правильно сделать расчеты и, соответственно, получить максимально приближенные к идеалу варианты распределения тепловой энергии по помещениям.

Но нередко случаются ошибки в расчетах, что приводит к неэффективной работе отопления в целом. Подчас приходится переделывать в ходе эксплуатации не только схемы, но и участки системы, что приводит к дополнительным расходам.

Какие же параметры влияют на расчет тепловой нагрузки в целом? Здесь необходимо разделить нагрузку на несколько позиций, куда входят:

• Система центрального отопления .
• Система теплый пол, если таковой установлен в доме.
• Система вентиляции — как принудительной, так и естественной.
• Горячее водоснабжение здания.
• Ответвления на дополнительные бытовые нужды. К примеру, на сауну или баню, на бассейн или душ.

Основные характеристики

Профессионалы не упускают из виду ни одну мелочь, которая может повлиять на правильность расчета

Отсюда и достаточно больший список характеристик системы отопления, которые следует принимать во внимание. Вот только некоторые из них:

Назначение объекта недвижимости или его тип. Это может быть жилое здание или промышленное. У поставщиков тепловой энергии есть нормы, которые распределяются по типу зданий. Именно они часто становятся основополагающими при проведении расчетов. Архитектурная часть здания. Сюда можно включить ограждающие элементы (стены, кровля, перекрытия, полы), их габаритные размеры, толщину

Обязательно учитываются всевозможные проемы — балконы, окна, двери и прочее Очень важно принять во внимание наличие подвалов и чердаков. Температурный режим для каждого помещения в отдельности. Это очень важно, потому что общие требования к температуре в доме не дают точной картины распределения тепла. Назначение помещений В основном это относится к производственным цехам, в которых необходимо более строгое соблюдение температурного режима. Наличие специальных помещений

К примеру, в жилых частных домах это могут быть бани или сауны. Степень технического оснащения. Учитывается наличие системы вентиляции и кондиционирования, горячего водоснабжения, тип используемого отопления. Количество точек, через которые проводится отбор горячей воды. И чем больше таких точек, тем большей тепловой нагрузке подвергается система отопления. Количество находящихся на объекте людей. От этого показателя зависят такие критерии, как влажность внутри помещений и температура. Дополнительные показатели. В жилых помещениях можно выделить количество санузлов, отдельных комнат, балконов. В промышленных зданиях — количество смен работающих, число дней в году, когда работает сам цех в технологической цепочке.

Нормативы отопления ПП РФ № 354 от 06.05.2011 и ГОСТ

6 мая 2011 года было издано Правительственное Постановление, которое действует по сей день. Согласно ему, отопительный сезон зависит не столько от времени года, сколько от температуры воздуха на улице.

Центральное отопление начинает работать при условии, что внешний термометр показывает отметку ниже 8 °C, и похолодание длится не менее пяти суток.

На шестой день трубы уже начинают обогрев помещений. Если в течение указанного времени наступило потепление, отопительный сезон откладывается. Во всех частях страны, батареи радуют своим теплом с середины осени и поддерживают комфортную температуру до конца апреля.

Если морозы наступили, а трубы остаются холодными, это может быть результатом неполадок в системе. В случае глобальной поломки или незавершённых ремонтных работ придётся воспользоваться дополнительным обогревателем, пока неисправность не будет устранена.

Если проблема заключается в заполнивших батареи воздушных пробках, то обращаются в эксплуатирующую компанию. В течение суток после подачи заявки приедет закреплённый за домом сантехник и «продует» проблемный участок.

Стандарт и нормы допустимых значений температуры воздуха прописаны в документе «ГОСТ Р 51617-200. Жилищно-коммунальные услуги. Общие технические сведения». Диапазон прогрева воздуха в квартире может варьироваться от 10 до 25 °C, в зависимости от назначения каждого отапливаемого помещения.

Оптимальной считается температура от 19 до 21 °C, но допускается охлаждение зоны до 18 °C или интенсивный нагрев до 26 °C.

Тепло в доме зависит и от времени суток. Официально признано, что во сне человек нуждается в меньшем количестве тепла. Исходя из этого, понижение температуры в комнатах на 3 градуса с 00.00 часов до 05.00 утра не считается нарушением.

Источник

Данные как рассчитать диаметр трубы для отопления

Для расчета диаметра трубопровода понадобятся такие данные: это и общие теплопотери жилища, и протяженность трубопровода, и расчет мощности радиаторов каждой комнаты, а также способ разводки. Развода может быть однотрубной, двухтрубной, иметь принудительную или естественную вентиляцию.

К сожалению, рассчитать точно сечение труб невозможно. Так или иначе, а придется выбирать вам из пары вариантов. Этот момент стоит пояснить: к радиаторам нужно доставить определенное количество тепла, добившись при этом равномерного нагрева батарей. Если речь идет о системах с принудительной вентиляцией, то делается это при помощи труб, насоса и самого теплоносителя. Все, что нужно – это прогнать за некий временной промежуток нужное количество теплоносителя.

Получается, что можно выбрать трубы меньшего диаметра, и теплоноситель подавать с большей скоростью. Можно сделать также выбор в пользу труб большего сечения, но интенсивность подачи теплоносителя уменьшить. Предпочтителен первый вариант.

Физико-химические характеристики теплоносителя

Удельная теплоемкость. Это физическая величина, отражающее количество теплоты, необходимое для нагрева единичной массы теплоносителя на 1 единицу. Иными словами, удельная теплоемкость отображает, сколько тепла может накопить в себе вещество. Чем выше эта характеристика, тем более эффективным является теплоноситель.

Теплопроводность. Это свойство физического тела передавать тепловую энергию от более нагретых частей к менее нагретым за счет взаимодействия частиц. Количественно данный параметр характеризуется через коэффициент теплопроводности – чем он выше, тем больше тепла передаст теплоноситель за единицу времени.

Плотность. Это отношение массы вещества к единице объема. Оно характеризует, какое количество молекул или атомов теплоносителя содержится в пространстве отопительного/охладительного контура. Это непосредственно влияет на теплопроводность – чем выше плотность вещества, тем ближе друг к другу расположены его частицы и быстрее осуществляется передача тепловой энергии.

Коэффициент теплового расширения. Эта характеристика отражает степень увеличения объема теплоносителя при изменении температуры на 1 единицу. Тепловое расширение необходимо учитывать, так как расширяющаяся рабочая среды может вызвать повреждение трубопровода отопительной системы.

Температура замерзания. Она определяет, при скольких градусах теплоноситель превращается в твердое тело. Для некоторых веществ (например, растворов гликолей) различают температуру начала кристаллизации и полного отвердевания, так как этот процесс у них происходит не сразу. От данной характеристики зависит, в каких климатических условиях может применяться теплоноситель.

Температура кипения. Эта характеристика обозначает, при скольких градусах жидкость начинает интенсивно переходить в газообразное состояние. Температура кипения имеет большое значение, так как этот процесс ведет к образованию воздушных пробок и другим аварийным ситуациям в отопительных системах.

Вязкость и текучесть. Это взаимно противоположные характеристики, определяющие способность жидкого теплоносителя перемещаться по отопительному/охладительному контуру, взаимодействовать с движущимися частями насосного оборудования, протекать сквозь соединения и т. д. Высокая вязкость рабочей среды приводит к преждевременному износу насосов, повышенным затратам электроэнергии на ее циркуляцию по системе. Повышенная текучесть обуславливает способность теплоносителя просачиваться через малейшие отверстия.

Подбор циркуляционного насоса

Циркуляционный насос помогает выявить потери давления на всех участках трубопровода. Для определения давления, требуемого насосу, чтобы прокачать теплоноситель по системе, используют формулу: P = Rl + Z, где:

• Р — уменьшение давления в магистрали (Па);
• R — относительное противодействие сцеплению (Па/м);
• l — длина трубы одного отрезка теплопровода (м);
• Z — уменьшение давления в узкоколейных зонах (Па).

Такие вычисления крайне неудобные и трудоемкие, тогда как для определения значения Rl всех участков трубопровода достаточно воспользоваться таблицами Шевелева. Необходимо помнить, что производительность насоса — это суммарное потребление теплоносителя, а не емкость системы теплоснабжения.

Химические свойства теплоносителя

Коррозионная (химическая) активность. Это способность теплоносителя реагировать с материалами, из которых изготовлены трубы, соединения и трубопроводная арматура системы. При этом образуются новые соединения (например, ржавчина в металлических трубах), а элементы контура постепенно разрушаются и засоряются, что снижает эффективность теплопередачи и ведет к авариям.

Растворимость в воде. Это способность некоторых веществ образовывать с ней гомогенные (однородные) системы. Водные растворы, как правило, обладают наиболее оптимальными свойствами с точки зрения эффективности и безопасности эксплуатации отопительной системы.

Безопасность и экологичность. Это общая характеристика, определяющая способность вещества негативно воздействовать на организм живых существ и окружающую среду в целом, вызывая их отравление и загрязнение соответственно. От нее зависит, в каких областях может применяться тот или иной вид теплоносителя.

Сравнение наиболее распространенных теплоносителей в системах отопления

Охарактеризуем наиболее распространенные виды теплоносителей, используемых в промышленности, городском и жилищно-коммунальном хозяйстве.

Вода. Наиболее распространенный, дешевый и доступный теплоноситель. Ее преимуществами являются:

Благодаря этим достоинствам вода и водяной пар используются в централизованных системах отопления городских районов, многоэтажных домов, административных, промышленных, общественных зданий. К ее недостаткам можно отнести:

Растворы гликолей. Представляют собой гомогенные смеси этилен- или пропиленгликоля с водой, обладающие следующими преимуществами:

К недостаткам гликолевых теплоносителей относятся:

Растворы глицерина. Исторически первый теплоноситель с антифризом, который появился еще в начале прошлого века. Тогда распространению глицериновых теплоносителей способствовали:

Постепенный отказ от раствора глицерина в пользу гликолевых теплоносителей был обусловлен:

Сегодня вода и водные растворы гликолей являются основными теплоносителями, используемыми в бытовом, промышленном и городском отоплении. Эти вещества обладают оптимальными характеристиками, делающими их применение не только эффективным, но и относительно недорогим.

Источник

Как определить объем теплоносителя?

Самый простой способ – использовать водомер или счетчик расхода воды. Такой есть практически в каждом доме или квартире с централизованным водоснабжением.

Перед началом замеров отопительный контур нужно полностью опорожнить. Затем снимаются показания на счетчике, и начинается заполнение системы небольшим напором воды. Это нужно, чтобы не было воздушных пробок, которые искажают показания.

Как только отопительный трубопровод будет заполнен водой, нужно еще раз снять показания водомера. Необходимо запомнить, что 1 кубометр – это 1000 литров, и приобрести соответствующее количество жидкости.

Второй способ менее удобен, но эффективен, когда нет счетчика. Заполненная система опустошается через мерную емкость (бак или ведро определенного объема). Главное не сбиться с количеством ведер.

Еще один метод – математический. В качестве исходных данных берутся значения объемов радиаторов и расширительного бака, диаметров труб, объем теплообменника котла. Используя несложные геометрические и арифметические формулы можно вычислить итоговый объем.

Детальные примеры выполнения расчета каждого из элементов системы отопления мы рассмотрели в следующих наших статьях:

• Расчет объема трубы: принципы вычислений и правила производства расчетов в литрах и кубических метрах
• Расширительный бак для отопления открытого типа: устройство, назначение, основные виды + советы по расчету бачка

Чем заправить систему: виды теплоносителей и их параметры

Принцип работы большинства современных отопительных систем для квартир и частных домов предусматривает наличие теплоносителя (агента, рабочего тела). Это вещество, благодаря которому тепловая энергия следует от источника к потребителю. В этом качестве используют жидкости или газы, однако все они имеют свои преимущества, но недостатки также есть у всех. Чтобы владельцы имели возможность выбрать оптимальный вариант, сначала им надо рассмотреть основные виды теплоносителей и их параметры. Поскольку российский климат во многих регионах довольно суров, требования к ним предъявляются серьезные.

Для примера – проект одноэтажного дома 100 м²

Чтобы доходчиво пояснить все способы определения количества тепловой энергии, предлагаем взять в качестве примера одноэтажный дом общей площадью 100 квадратов (по наружному обмеру), показанный на чертеже. Перечислим технические характеристики здания:

• регион постройки – полоса умеренного климата (Минск, Москва);
• толщина внешних ограждений – 38 см, материал – силикатный кирпич;
• наружное утепление стен – пенопласт толщиной 100 мм, плотность – 25 кг/м³;
• полы – бетонные на грунте, подвал отсутствует;
• перекрытие – ж/б плиты, утепленные со стороны холодного чердака пенопластом 10 см;
• окна – стандартные металлопластиковые на 2 стекла, размер – 1500 х 1570 мм (h);
• входная дверь – металлическая 100 х 200 см, изнутри утеплена экструдированным пенополистиролом 20 мм.

В коттедже устроены межкомнатные перегородки в полкирпича (12 см), котельная располагается в отдельно стоящей постройке. Площади комнат обозначены на чертеже, высоту потолков будем принимать в зависимости от поясняемой расчетной методики – 2.8 либо 3 м.

Немного об отопительных системах

Система отопления — совокупность связанных элементов, предназначение которых получение, транспортировка и передача теплоты в помещения. Основных конструктивных элементов в любой отопительной системе три.

Перемещение тепла по трубопроводу обеспечивается за счет теплоносителя — жидкой или газообразной среды. Первая среда — вода либо незамерзающая жидкость, вторая — воздух, пар, продукты сгорания топлива.

Расчёт сопротивления системы и подбор циркуляционного насоса

При расчете гидравлического сопротивления системы отопления исключается вариант естественной циркуляции теплоносителя по ее контурам. Рассматривается лишь случай принудительной прогонки по тепловым контурам разветвленной сети отопительных труб. Чтобы система работала с заданной эффективностью, потребуется образец насоса, заведомо гарантирующий нужный напор. Эта величина обычно представляется как объем прокачки теплоносителя в выбранную единицу времени.

Для определения суммарной величины сопротивления, вызванного сцеплением частиц воды с внутренними поверхностями труб в магистралях, применяется следующая формула: R = 510 4 V 1.9 / d 1,32 (Па/м). Значок V в этом соотношении соответствует скорости движения потока. При проведении самостоятельных вычислений всегда предполагается, что эта формула действительна лишь для скоростей не более 1,25 метра/сек. Если пользователю известна величина текущего расхода ГСВ, допускается воспользоваться приблизительной оценкой, позволяющей определить внутреннее сечение труб из полипропилена.

По завершении основных вычислений следует обратиться к особой таблице, в которой указываются примерные сечения трубных проходов в зависимости от полученных при расчете цифр. Наиболее сложным и затратным по времени является процедура определения гидравлического сопротивления в следующих участках действующего трубопровода:

• в зонах сопряжения его отдельных элементов;
• в обслуживающих отопительную систему клапанах;
• в задвижках и контрольных приборах.

После того как все искомые параметры, касающиеся рабочих характеристик теплоносителя, найдены, переходят к определению всех остальных показателей системы.

Теплоноситель и требования к нему

Зимой в России без отопления обойтись нереально. У нас, как правило, наиболее распространено жидкостное (водяное) отопление. В такой отопительной системе используют воду либо специальную незамерзающую жидкость. При выборе вещества для переноса тепла к нему предъявляют несколько важных требований. Первое из них — способность аккумулировать, а затем переносить тепловую энергию на заданное расстояние. Однако есть и другие критерии.

Последние, но немаловажные характеристики — долгий срок службы, приемлемая цена. Поскольку всем требованиям отвечает простая вода, то она до сих пор остается самым популярным теплоносителем, но даже у этой жидкости есть слабые стороны. Однако идеалов нет, поэтому владельцам домов приходится выбирать ту жидкость, которая при всех недостатках станет компромиссом для конкретной отопительной системы.

Теплоносители на основе пропиленгликоля

Пропиленгликолевые составы и жидкости охлаждающие, массовое распространение которых ограничивается дорогостоящим базовым рабочим компонентом – пропиленгликолем, получили распространения с внедрением теплоносителей в технологиях пищевых производств, а также на предприятиях фармацевтической промышленности. Основное преимущество их над этиленгликолевыми – более безопасны для человека и экологии.

Можно выделить следующие их основные характеристики:

• не вызывает отравления, водные растворы пропиленгликоля взрывопожаробезопасны и соответственно в их парах практически не содержится базовый активный компонент;
• подходит для обогрева жилых домов и зданий общественного назначения;
• имеет низкую химическую агрессивность;
• подходит для материалов, и в первую очередь оборудования из металлов, на которых при контакте с водой возникает коррозия;
• предотвращает гидроудары и обладает хорошим смазывающим эффектом.

К недостаткам, характеризующим пропиленгликолевые теплоносители, следует отнести:

• необходимость проведения замены каждые 5 лет, теплоносителей со стандартным набором пакета присадок. Для увеличения срока надёжной эксплуатации необходимо использовать пакет с карбоксилатными присадками для получения товарных марок «Карбо-ЭКО-ТЭН»;
• высокую стоимость;
• при отрицательных температурах теплоносители имеют высокую величину вязкости и в то же время характеризуются повышенной текучестью, поэтому могут легко проникать через неплотные соединительные детали отопительной системы (даже там, где не просачивается вода).

Виды теплоносителей и их параметры

Выбор теплоносителя — задача первостепенная, так как в соответствии с ним проектируется соответствующая отопительная система. По этой причине надо подробнее рассмотреть виды теплоносителей и их параметры, преимущества и отрицательные стороны наиболее популярных составов.

Вода (СП-В)

Она остается лидером, жидкость универсальна и доступна везде. На ее долю приходится примерно 70% всех систем отопления.

Плюсы и минусы

Огромное преимущество такого теплоносителя — ее абсолютная экологичность. Другие достоинства воды:

Несмотря на достаточно большой список преимуществ, благодаря которым вода в системах используется повсеместно, есть у нее несколько недостатков. Это:

Бороться с «несовершенствами идеальной» воды можно. Для снижения роста отложений используют кипяченую, умягченную или дистиллированную воду. Альтернатива — покупка специальных присадок. Таким «водоносным» трубопроводам и радиаторам необходимы ежегодные промывки, а котлу — плановое обслуживание. Во время отопительного сезона надо корректировать удельное сопротивление жидкости.

Дистиллированная вода

Полностью очищенная жидкость — идеальный компонент для любого теплоносителя, поскольку проточная вода содержит большое количество веществ, которые негативно влияют на элементы отопительной системы. Дистиллят имеет следующие характеристики:

Оптимальная температура в системе отопления составляет 75°, однако этот параметр больше зависит от погодных условий.

Антифризы на основе гликоля

В некоторых отопительных системах необходимо использовать более надежные антифризы — теплоносители, замерзающие при очень низкой температуре. В этом случае у стойких жидкостей есть преимущества перед водой, однако и минусы тоже присутствуют: у некоторых видов они довольно существенны.

Самый главный недостаток антифризов — меньшая теплоотдача. Они сильно уступают по этому показателю воде: разница составляет 15%. Для того чтобы обеспечить достаточный обогрев помещений, владельцам придется приобретать большее количество радиаторов. Воздухоотводчики-автоматы не «умеют» работать с этими жидкостями, однако есть альтернативный вариант — краны Маевского.

Другая особенность этих теплоносителей — высокий коэффициент температурного расширения, если эталоном считать этот параметр воды. Поэтому если выбор сделан в пользу антифризов, то больший объем расширительного бака — обязательное условие. Насколько больший? Практически вдвое, если сравнивать с отопительной системой, где используется вода. Радиаторы и трубы для «незамерзаек» также должны иметь значительный объем и диаметр.

Этиленгликоль (ОЖ)

В состав теплоносителя вводят специальные добавки — ингибиторы, снижающие скорость химических процессов в теплопроводе и в системе в целом. Этиленгликолевые антифризы используют для автомобильных систем отопления/охлаждения, для обогрева помещений, не предназначенных для проживания. Недостатки этого антифриза:

Антифриз

Итак, если вы остановили свой выбор на антифризе, то вам следует знать, что он не должен быть легко возгораемым, а также в нем не должны содержаться ядовитые или токсичные вещества.

Важно! Не используйте в качестве теплоносителя для отопления тосол, этиловый спирт или же масло для трансформаторов! Ознакомившись с техникой безопасности, вы сами выясните, что для отопления должны быть использованы лишь те вещества, которые специально для этого создавались. Желательно применять специальный сертифицированный антифриз, к примеру, очень популярен сегодня dixis 65. Зачастую все теплоносители этого вида производятся на основе двух веществ:

Желательно применять специальный сертифицированный антифриз, к примеру, очень популярен сегодня dixis 65. Зачастую все теплоносители этого вида производятся на основе двух веществ:

• Пропиленгликоль.
• Этиленгликоль.

Выбор теплоносителя

Потенциальные виды теплоносителей и их параметры надо изучить еще до обустройства отопительной системы. Выбор оптимального варианта заранее поможет определить тип подходящего котельного оборудования, характеристики будущего насоса.

Особенности антифризов

Если говорить о теплоносителях-антифризах, то их можно назвать менее активными участниками теплообмена. По этой причине они требуют более мощных радиаторов и насосного оборудования.

Совместимость антифризов и батарей — следующее обязательное условие. Так как всегда существует риск опасных химических реакций, оцинкованные трубы приобретать не рекомендуют. От агрессии по отношению к этому элементу известной таблицы не защитят даже специальные присадки в составе продукции.

Другая особенность системы, работающей с антифризом, — необходимость менять рабочий раствор. Такая операция через некоторое время нужна любому антифризу, а ее периодичность зависит от вида используемой жидкости.

Факторы, которые учитывают

Виды теплоносителей и их параметры нужно изучить, чтобы знать особенности того или иного состава. Так как идеалов не существует, выбор зависит от условий эксплуатации отопительной системы, от того, какими суммами хозяева готовы пожертвовать.

Эксплуатация дома

Если здание планируют использовать круглогодично, а не наездами, то наиболее рациональным, практичным вариантом станет использование в роли теплоносителя обычной воды. Но и в этом случае надо рассматривать все потенциальные проблемы.

Например, когда здание расположено вдали от цивилизации, перебои с электроэнергией могут быть не исключением, а правилом. Суровой зимой такая «неприятная неожиданность» может обойтись дорого: для замерзания воды будет достаточно нескольких часов. Последствием станет авария: кристаллизовавшаяся жидкость разорвет трубопровод и/или радиаторы.

Когда коттедж используется непостоянно, или же хозяева часто уезжают в командировки, главным условием становится универсальность, всесезонность теплоносителя. Но в этом случае система должна быть максимально надежной, так как антифризы могут быть токсичными, взрывоопасными. Из-за текучести они способны найти лазейку даже там, где обычная вода не пройдет.

Особенности оборудования

Производители некоторых моделей котлов рекомендуют использовать определенный тип теплоносителя, поэтому хозяева обязаны соблюдать это правило. В противном случае, выбрав «неправильную» жидкость, они рискуют потерять все законные права: как на ремонт, так и на гарантийное обслуживание агрегата.

Какие могут быть последствия заужение диаметра трубы отопления

Заужение диаметра трубы крайне нежелательно. Когда происходит разводка по дому, рекомендовано использовать одинаковый типоразмер – увеличить или уменьшить его не стоит. Возможным исключением будет только большая длина циркуляционного контура. Но и в этом случае нужно быть внимательным.

Но в этой же ситуации получается, что жильцы, которые произвели такую замену труб, на автоматике «украли» у своих соседей по данному стояку примерно 40% тепла и воды, проходящие по трубам. Потому стоит понимать, что толщина труб, самовольно заменяемая в тепловой системе – не вопрос частного решения, делать этого нельзя. Если стальные трубы меняются на пластиковые, расширять отверстия в перекрытиях, как ни крути, а придется.

Есть и такой вариант в данной ситуации. Можно при замене стояков в старые отверстия пропустить новые отрезочки стальных труб того же диаметра, длина их будет 50-60 см (это зависит от такого параметра, как толщина перекрытия). А потом они соединяются муфтами с пластиковыми трубами. Этот вариант вполне приемлем.

Характеристики воды как проводника тепла

Многие системы отопления в качестве рабочей среды заполняются водой – наиболее доступным и универсальным теплоносителем. Она находится в свободном доступе, ее запасы в природе регулярно возобновляются. До 70% отопительных систем наполнены природной жидкостью.

Популярность воды обусловлена не только ее доступностью, но и экологической безопасностью. Также среди ее положительных особенностей – высокая плотность и удельная теплоемкость. Важная эксплуатационная характеристика – низкая химическая активность, хороший коэффициент передачи тепла, минимальная вязкость. Вода соответствует всем этим требованиям. При необходимости температуру ее нагрева можно регулировать.

Среди характеристик у природной жидкости существуют и недостатки. К ним относится:

• низкий верхний предел нагрева (температурный максимум в отопительной системе до 150 °C);
• замерзает при 0 °C, переходя в кристаллическую форму со значительным увеличением объёма, что приводит к разрушению оборудования и трубопроводов систем отопления;
• возможность возникновения коррозионных процессов с образованием оксидов металлов (ржавчины) и разрушением поверхностей оборудования;
• образование накипи на поверхностях трубопроводов при нагревании до 80 °C.

Если вода замерзнет в трубах зимой, вся отопительная система может прийти в негодность. Часто на металлических трубах и фитингах появляется ржавчина, отложения. Чтобы минимизировать риск их появления, используется дистиллированная вода или в техническую воду добавляют специальные присадки и щёлочи.

Отопительные приборы, где функцию теплоносителей выполняет вода, нуждаются в регулярном обслуживании – промывке теплообменных аппаратов и трубопроводов, проведении периодического ремонта котла, корректировке удельного сопротивления в отопительный сезон.

Что следует учитывать при планировании отопления

Подбирая наиболее подходящий тип отопительной системы, непременно следует учитывать площадь дома

Это важно, поскольку, например, однотрубная система с естественной циркуляцией прекрасно себя показывает только в домах, площадь которых не превышает 100 м2. А вот в доме, площадь которого значительно больше, она функционировать не сможет по причине довольно большой инертности

Таким образом, предварительный расчет давления в системе отопления и планирование отопительной системы необходимы для того чтобы найти и спроектировать систему, использование которой в доме будет наиболее эффективным. На стадии предварительного планирования необходимо постараться учесть все особенности архитектуры строения. В частности, если здание достаточно большое и, соответственно, – площадь помещений, которые подлежат отапливанию, тоже большая, наиболее целесообразным является внедрение отопительной системы с насосом, который будет осуществлять циркуляцию теплоносителя.

То есть, для более длительной работы оборудования такого типа его следует устанавливать на контур обрата, по которому уже остывший теплоноситель возвращается для повторного нагрева к котлу.

При этом есть определенные параметры, которым должен соответствовать циркуляционный насос:

• продолжительный срок эксплуатации;
• низкий уровень энергопотребления;
• высокая мощность;
• надежность;
• простота эксплуатации;
• бесшумность и отсутствие вибрации во время работы.