Для визначення сумарного обсягу опалювальної системи необхідно скласти обсяги опалювальних приладів(радіаторів), казана, а також трубопровідної частини системи.
Формула розрахунку виглядає наступним чином: V = (VS x E)/d, де d - показник ефективності бака (розширювального), Е - коефіцієнт розширення рідини (виражається у відсотках), VS - обсяг системи (загальний), що включає теплообмінники, котел , Труби, а також радіатори, V - обсяг розширювального бака.
p align="justify"> Коефіцієнт розширення рідини має два значення, які залежать від типу системи. Для розрахунку опалювальних систем у воді його значення становить 4%. Якщо необхідно розрахувати систему етиленгліколю, тоді коефіцієнт розширення приймається лише на рівні 4,4%.
Простий спосіб:
До менш точних способів оцінки обсягу можна віднести спосіб, який використовує показник потужності. Приймається, що 1 кВт дорівнює 15 л рідини. Причому при здійсненні приблизного розрахунку необхідно знати лише потужність опалювальної установки. В той же час детальна оцінка обсягів опалювальних приладів, котла та трубопроводів не потрібна. Розглянемо конкретний приклад. Припустимо, що опалювальна потужність будинку становить 80 кВт. Тоді загальний обсяг системи становитиме: VS = 80 х 15 = 1200 літрів.
Обов'язково слід враховувати, що факт використання сучасних елементів опалювальної системи (труб чи радіаторів) дещо знижує її сумарний об'єм. Найбільш повну інформацію з цього питання можна знайти у технічній документації виробника того чи іншого елемента.
Спосіб закачування теплоносія:
- самопливом - закачування (затока) здійснюється з самої верхньої точки системи. При цьому в нижній точці слід відкрити зливний кран, щоб бачити, коли з нього почне надходити рідина;
- із застосуванням насоса - підійде будь-який невеликий на зразок тих, що використовуються для поливу дачних ділянок, які розташовані нижче рівня водойми, з якого береться вода. Головне в процесі закачування — дивитися на манометр і не забувати про те, що відвідники повітря на опалювальних радіаторах обов'язково повинні бути відкриті.
Перед завантаженням теплоносія в систему переконайтеся в герметичності та справності системи, завантаживши в неї звичайну воду. Уважно стежте за тиском у системі. Періодично, не рідше ніж один раз на місяць, перевіряйте рівень теплоносія. рекомендований діапазон температур експлуатації теплоносіїв -30°с до + 90 °с. Теплосистеми мають бути обладнані аварійними клапанами спуску. своєчасно замінюйте теплоносій. Теплоносії, що відпрацювали свій термін, рекомендується здавати на станції техобслуговування!
Запитання від Андрія Олексійовича:
Площа будинку – 70 кв. метрів. У будинку - система опалення з металевих труб внутрішнім діаметром 50мм. Об'єм води в системі опалення (разом з об'ємом теплообмінника котла) - 208 літрів. У будинку стоїть новий газовий котел «Ангара» — 11,6 (копія «Сиберії — 11,6»), у паспорті якого зазначено, що максимальний об'єм води в системі опалення — 150 літрів. Циркуляція води – примусова – стоїть насос.
За минулу зиму при середній температурі повітря на вулиці -5 -10 (часом до -15) градусів для підтримки в будинку температури повітря 22 градуси достатньо було тримати температуру води в котлі на рівні 55 градусів. Витрата газу становила близько 430 кубометрів на місяць, що нас цілком влаштовувало. Однак при зниженні температури повітря на вулиці до -25 градусів потрібно збільшувати температуру води в котлі до 60 градусів. Але котел досягав 60 градусів насилу, працюючи, практично не вимикаючись.
Висновок - даний котел (11,6 кВт), через підвищений об'єм води в системі опалення, насилу досягає 60 градусів.
Питання: що доцільніше зробити – зменшити об'єм води в системі опалення (замість товстих трубчастих регістрів поставити алюмінієві батареї) чи поміняти казан на казан потужністю 16 кВт?
Якщо встановити потужніший котел — чи збільшиться витрата газу порівняно з витратою, що мала місце минулої зими з котлом в 11,6 кВт?
Відповідь експерта
По-перше, ви не вказали, наскільки правильно було здійснено розрахунок потужності котла виходячи не тільки з площі, але й інших параметрів вашого будинку. Може, ви маєте панорамні вікна на всю стіну… Методик розрахунку в Інтернеті повно.
Якщо розрахунок було зроблено правильно і потужність котла «Ангара», що дорівнює 11.6кВт перевищує ваші розрахунки на 25%, можна зробити припущення або про недостатньому тиску газу в магістралі, або про слабку теплоізоляцію будівлі.
Насамперед слід виміряти тиск газу. Якщо цей параметр буде нижче 0,003 МПа, необхідно перевірити налаштування газового редуктора, встановленого на магістралі низького тиску. Якщо немає можливості збільшити тиск, вихід один – збільшити теплову потужністьопалювального агрегату.
До речі, деякі моделі близьких за потужністю котлів одного типу відрізняються один від одного лише встановленням потужнішого пальника, отже, потрібно дізнатися, чи можливо встановити на вашу «Ангару» сильніший пальник. Іноді наступна за потужністю модель відрізняється від попереднього навіть не пальником, а встановленням головного жиклера зі збільшеним прохідним перетином. Якщо немає можливості збільшити потужність котла, вихід один – заміна агрегату потужнішим.
По-друге, виходимо з того, що ви маєте зараз. Об'єм теплоносія у вашій системі трохи не відповідає потужності котла. Дійсно, при розрахунку теплової потужності котла застосовують коефіцієнт об'єму теплоносія на одиницю потужності котла, рівний 13. Тобто, на кожен 1кВт теплової потужності, яку може видавати агрегат вашої опалювальної системи, повинно припадати не менше 13 літрів теплоносія. Потужність котла «Ангара» становить 11.6 кВт, отже необхідний об'єм теплоносія дорівнює 11.6 х 13 = 150.8 літрів, що підтверджує заводські параметри. Те, що ваша система містить 208 літрів, не страшно. Головне, щоб обсяг системи був не меншим за розрахункове значення.
Недостатнє нагрівання теплоносія відбувається не «через підвищений об'єм води в системі опалення», як ви вважаєте. Це відбувається тому, що вода в опалювальної системиостигає швидше, ніж котел може її нагріти.
Не вірите? Перевірте, чи зможе казан нагріти цей «великий» обсяг води до 60 градусів влітку.
Установка регістрів з дводюймових труб - відмінне рішення з точки зору гідравліки, адже прохідний переріз труб практично не чинить опору проходженню теплоносія. Та й тепловіддача такої системи має бути зовсім непоганою, враховуючи площу поверхні труб. Про надійність системи говорити не будемо - якщо ніколи не зливати воду з такої системи, вона не кородує і через 50 років. Тому немає необхідності замінювати регістри алюмінієвими або біметалевими радіаторами (хіба що тільки з погляду дизайну). Знайте: жоден радіатор не зможе віддати більше теплової енергії, ніж отримає опалювальний котел.
Вирішити вашу проблему можна або додатковим утепленням будинку або збільшенням теплової потужності агрегату. Об'єм вашої дозволяє встановити 16 кіловатний котел, потужності якого для ваших умов має вистачити з лишком.
Третє. Щодо економічності. Сучасні газові котли(конденсаційні до уваги не беремо) працюють із ККД приблизно 85-90%. При цьому ККД котлаз підвищенням температури теплоносія падає на кілька відсотків (частина тепла йде з більш гарячими газами, що відходять), але це не ті величини, на які варто звертати увагу, щоб збільшити економічність агрегату. Бажаєте заощадити – встановіть конденсаційний котел. Або утеплюйте.
Для того щоб можна було міркувати про правильність роботи системи опалення та про її налаштування та регулювання, спочатку необхідно переконатися в тому, що ваша система опалення заміського будинкуграмотно спроектовано, змонтовано, грамотно підібрано опалювальне обладнання.
Етап №1
Перше, що необхідно переконатися, — у тому, що параметри котлів відповідають параметрам системи опалення. Арифметика тут проста. На кожен кіловат потужності котла має припадати приблизно 13 літрів води (теплоносія) у системі опалення. Причому відхилення у більшу сторону не такі критичні, як у меншу. При цьому, за великим рахунком, неважливо, хто виробник котла і навіть на якому паливі він працює.
Найпростіший і надійніший спосіб визначити об'єм води в системі опалення - переглянути показання водоміра, заливаючи рідину в систему (при першій випробувальній топці, при промиванні системи). Крім цього, можна розрахувати обсяг води у системі. Для цього необхідно врахувати обсяг її в основних приладах: опалювальний котел, у радіаторах опалення та в трубах. У мене, наприклад, при першій випробувальній топці водомір показав, що в систему було залито 295 літрів.
Таким чином, питомий об'єм води в системі в моєму випадку становив: 295/20=14,75 л/кВт, що трохи перевищує потрібне значення. Але більше – не менше. Тому я нічого змінювати не став, і згодом пожалкував про це.
Якщо об'єм води занадто малий по відношенню до потужності котла, доцільно привести об'єм теплоносія у відповідність до потужності котла. Найпростіший шлях – додати кількість обігрівальних приладів у систему.
При визначенні потужності котла слід враховувати можливі нюансита сюрпризи. Так, наприклад, свій котел я купував як 16-кіловатний.
Під час огляду обладнання та документації, вже вдома, з'ясувалося, що котел укомплектований газовим пальником потужністю 20 кВт. Відповідно, потужність казана не 16, а 20 кВт.
Власників імпортних котлів може чатувати на інший сюрприз. Наприклад, котел потужністю 27 кВт (при номінальному тиску газу 18-20 мбар) у наших газових мережах при тиску 13 мбар реально видаватиме трохи більше 20 кВт. Взимку, коли тиск падає ще нижче, продуктивність газового котлаще більше знизиться.
Після того, як ми переконалися, що об'єм теплоносія відповідає потужності котла і уточнили об'єм води в системі, можна переходити до наступного етапу.
Етап №2
На цьому етапі, знаючи, який об'єм води вміщує система опалення житлового будинку, потрібно розрахувати необхідний обсяг розширювального бака (або перевірити ці параметри на відповідність). Оскільки інформації в мережі з цього питання більш ніж достатньо, буду стислим. Як ми знаємо, вода практично не стискається, а при нагріванні її обсяг збільшується. Для того щоб компенсувати температурне розширення води та забезпечити підтримку стабільного тиску в закритій системіопалення, використовують мембранний розширювальний бак. Щоб бак справно виконував цю функцію, його обсяг має бути правильно розрахований. У найпростішому випадку обсяг розширювального бака приймають рівним 10-12% від обсягу води у системі. Нижче малюнку показано залежність приросту обсягу води залежно від перепаду температури. Зазвичай для побутових котлів максимально допустима температура обігріву води обмежується 95 оС, у цьому випадку приріст буде менше 5 %.
Для моєї системи опалення (295 літрів) об'єм розширювального бака повинен становити 295 х (10-12)%=(29,5 - 35,4) літра.
На фото показаний мій розширювальний бак на 35 л, встановлений згодом у вертикальному положенні, підключений по воді, знизу, ¾ дюйма трубою. З заводу бак поставляється вже заправлений азотом (тиск – 2 бар). У верхній частині бака є штуцер, через який можна контролювати та коригувати тиск. Як було зазначено, загальний обсяг мого мембранного бака становить 35 літрів. Але корисний (або робочий) об'єм бака помітно менший за 35 літрів. Чому так виходить?
Якщо говорити коротко, в конструктивному відношенні мембранний розширювальний бак є герметичною ємністю, поділену еластичною перегородкою на дві герметичні частини. Одна частина через систему трубного підведення пов'язана з системою опалення за принципом судин, що сполучаються. В іншу частину бака закачано газ під певним тиском. Тому:
A) Залежно від початкового тиску в баку та величини обраного робочого тиску в системі робочий об'єм одного й того ж бака може бути різним.
Вибір цих параметрів визначає початкові умови роботи системи.
B) Оскільки газ, на відміну води, може стискатися, то корисний обсяг розширювального бака також може змінюватися залежно від робочих процесів у системі (у циклі «нагрів - охолодження»).
Таким чином, додаткове регулювання параметрів у процесі роботи системи опалення дозволяє забезпечити правильну та стабільну роботу системи опалення у робочому режимі.
Етап №3
1. Розрахунок або перевірка початкового тиску підпору в розширювальному баку та робочого тиску в системі
Я при визначенні параметрів робочого об'єму користувався методикою одного з виробників розширювальних баків, якщо пам'ять не змінює, фірми Zilmet. Хоча є й інші методики, але ця, таблична, найбільш зрозуміла, наочна і дозволяє досить точно розрахувати необхідні параметри.
Найбільш доцільно робити розрахунок у наступній послідовності.
Визначаємо допустимий граничний тиск у системі
Цю величину слід розраховувати з урахуванням параметрів котла, зазначених у паспорті. У разі величина максимально допустимого робочого тиску становить 1,2 атм. За відгуками власників котлів, аналогічних моєму, тиск у 2 атм вони теж "тримають". З огляду на це я встановив граничний тиск у системі рівним 1,5 Бара.
(У таблиці позначено «Початковий тиск повітря в баку Р 0»)
При визначенні початкового тиску підпору в баку рекомендують дотримуватись одного простого принципу. Тиск підпору не повинен бути меншим за статичний тиск у системі опалення, і до цієї величини необхідно додати ще 0,2 бар. Статичний тиск у моєму випадку становить приблизно 0,3 бар, воно визначається між верхньою і нижньою точками в системі. Висота 3 м приблизно відповідає тиску 0,3 бар.
Додаткові 0,2 бар необхідні для того, щоб створити тиск підпору у верхній точці системи опалення. Таким чином, мінімально допустимий тиск підпору в розширювальному баку (стартовий тиск) моєї системи опалення становить 0,3 + 0,2 = 0,5 бар.
Важливий момент. Налаштування російських котлів, особливо застарілих модифікацій, - більш складне, ніж у випадку сучасних моделейта імпортних котлів. Це пов'язано з тим, що допустимий робочий діапазон тиску таких котлів невеликий, зазвичай трохи більше 2 атм. Тому можливості регулювання і налаштування сильно обмежені.
Як видно з таблиці, при граничному тиску 1,5 бар початковий тиск в баку можна приймати в межах 0,5 - 1 бар. Краще вибирати мінімально допустиме значення, оскільки деякі запаси нам потрібні при регулюванні та налаштуванні системи опалення в процесі роботи.
Наведу параметри, які я вибрав.
- Граничний тиск у системі – 1,5 бара;
- Початковий тиск підпору в баку – 0,5 Бара.
У разі параметри можуть бути інші. Скажімо, при допустимому тиску в котлі 3 бар (див. таблицю) діапазон вибору початкового тиску в баку може бути від 0,5 до 2,5 бар, якщо не враховувати інших обмежень, наприклад, статичного тиску. Відповідно, запобіжний клапан також буде іншим.
Я використав саморобну групу безпеки. Якщо порівняти її з аналогом заводського виготовлення, то можна побачити, що кран Маєвського та автоматичний відвідник повітря розділені, що дозволяє «рознести» їх при встановленні. Як видно з фото нижче, манометр і запобіжний клапан є однією групою (на фото - група 1), а кран Маєвського і автоматичний відвідник повітря складають іншу групу (на фото - група 2).
Це пов'язано з тим, що група безпеки встановлюється на виході з котла. Виведення повітря із системи я робив у найвищій її точці. При використанні заводського пристрою (показано на рис. справа) може виявитися, що повітровідвідника, встановленого на самій групі безпеки, може бути і недостатньо, і знадобиться встановлення додаткового повітровідвідника. Це важливий момент з погляду налаштування та працездатності системи опалення.
2. Визначення робочого об'єму мембранного бака
Перетин червоних стрілок (див. таблицю) показує нам величину робочого об'єму розширювального бака при вибраних параметрах тиску в системі та тиску підпору в баку. Отримаємо: 35 літрів х 0,4 = 14 літрів. Тобто, робочий об'єм мого бака при зазначених параметрах становить 14 л води. Зробимо перевіряти ще раз: 295 літрів х 5 % = 14,75 літра, що можна вважати допустимим у межах похибок.
Таким чином, у процесі роботи системи опалення обраний розширювальний бак загальним об'ємом 35 літрів має можливість компенсувати приріст об'єму води при нагріванні в межах 14 літрів, при зміні температури води в межах 10-95 градусів.
На цьому зазвичай всі рекомендації щодо вибору, розрахунку та налаштування параметрів системи опалення закінчуються. І починається головний біль у власника. Тому що все обрано і розраховано начебто правильно, але тиск води в системі скаче, з часом падає, потрібна регулярна доливка і т. д. Де вже говорити про зручність експлуатації?
Принаймні мені довелося зіткнутися з наступними проблемами після виготовлення та запуску своєї системи опалення:
1. Через певний час тиск у системі поступово знижувався, і потрібно доливати воду. Це шкідливо для системи та клопітно.
2. Більше того, після додавання води до системи ситуація стабілізувалася на деякий час, а потім все повторювалося спочатку. І так кілька разів за опалювальний сезон.
3. Крім того, діапазон розкиду тиску теж викликав певне здивування. Розширювальний бактобто, компенсувати температурне розширення води, за розрахунком, має. Але за фактом виходить інакше.
Після деяких роздумів я дійшов висновку, що рекомендації, що є в мережі, не дозволяють досягти нормального результату. А для стабільної роботи системи опалення потрібні додаткові налаштування та регулювання.
Етап №4
1. Оскільки все пораховано, перевірено, перевірено ще раз за різними методиками, але все одно працює нестабільно, то причина повинна бути в чомусь іншому.
Розрахунки, виконані до початку експлуатації системи опалення, не відповідають фактичним параметрам, отриманим у робочих умовах. Зокрема, при первинному заповненні системи водою разом з нею в систему надходить деяка, хай і невелика кількість повітря. Крім того, залежно від якості монтажу повітря в системі опалення може залишатися просто. Тому коли я залив у систему 295 літрів води, частина резервуара займала повітря. Після початку експлуатації системи, в процесі неодноразового циклу нагрівання - охолодження, а також циркуляції води в системі повітря виводиться з системи опалення. Відповідно, обсяг води у системі рахунок виведення повітря знижується. Тиск у системі (в абсолютному значенні) починає падати.
Доливати воду, як я вже зазначав, безглуздо. Так виникла ідея підняти тиск у самому баку. За рахунок збільшення «початкового стартового» тиску в баку частина води з бака компенсує обсяг повітря, який був виведений із системи в процесі експлуатації.
Показання манометра перевищили початковий встановлений тиск у баку, до роботи тиск підпору було 0,5 бар, у процесі підкачування при експлуатації тиск зріс до 0,7 бар. Але «вірити» показанням буде не зовсім правильно, тому що бак у робочому стані перебуває під додатковою дією стовпа води. Тому його показання більшою мірою можна вважати орієнтовними.
До речі, у процесі маніпуляцій я виявив, що повітря з бака підтравлювало через штуцер, що також призводило до поступового зниження тиску. Таку можливість потрібно мати на увазі.
Обов'язково зверніть увагу на робочий тиск у системі.
Як видно з фото, при температурі на виході з котла 60 градусів робочий тиск в системі становить 1, 05 атм. Температура води в зворотному напрямку трохи вище 40 градусів.
Випуск повітря та підкачування бака доведеться виконати кілька разів. Все залежить від якості монтажу системи та, відповідно, наявності в ній повітря.
Мені, наприклад, довелося це робити разів п'ять, з інтервалом день-два. У результаті при відкритих відвідниках повітря не йде, тільки вода. На цьому першу частину регулювання вважатимуться закінченою.
Щоб хоч якось наочно уявити фізичну сутність процесів налаштування системи у робочому режимі, подивимося вкотре на таблицю у тексті. Червоним виділено початкові налаштування. Зеленим кольором показано, що в процесі настроювання ми фактично змінюємо стартові параметри, які зміщуються вправо (зелена стрілка) і які набудуть якогось проміжного значення.
Наступне регулювання пов'язане з остаточним налаштуванням робочого тиску в системі. В принципі, вона може і не знадобитися, якщо вас все влаштовує. Якщо ви використовуєте, як у моєму випадку, російський котел, то допустимий робочий діапазон тиску дуже маленький. Тому, якщо при максимальному нагріванні котла робочий тиск у системі перевищуватиме допустимий, то потрібно буде його знизити. Це можна зробити експериментальним шляхом. Я, наприклад, робочий тиск у системі встановив рівним 0,9 атм при температурі води у казані 60 гр. Це було зроблено тільки для того, щоб мати «запас» за допустимим тиском під час роботи котла при максимальній температурі 95 градусів.
Потрібно розуміти, що повністю вивести повітря із системи не так просто, як здається. Тому цілком можливо, що налаштування доведеться повторити через деякий час. Для однієї системи це доведеться зробити через 2 - 3 місяці, для іншої - може наступного опалювального сезону. Найголовніше, в жодному разі не можна додавати воду з крана.
Нижче наведено параметри роботи моєї системи опалення, яких вдалося досягти в результаті налаштування системи.
Робочий цикл «нагрів - остигання»
(Вимірювання проводив при температурі «за бортом» мінус 23,7 оС, у будинку — плюс 23,6 оС)
- Нагрівання (від 40 до 60 оС), час нагрівання - 20 хв.
- Охолодження (від 60 оС до 40 оС), час остигання - 1 година 25 хв.
- Таким чином, тривалість одного повного циклу становить (1 година 25 хв. + 20 хв.) = 1 година 45 хв.
- При зазначених параметрах робочий тиск, в циклі (40-60-40), змінюється на 0,1 атм (якщо точно - 0,07 атм).
Деякі зауваження
1. Налаштування системи у вашому конкретному випадку може зайняти більше часу, ніж у мене, оскільки багато залежить від конкретної реалізації. А в окремих випадках, коли в системі є великі недоліки, процес може затягнутися на дуже довгий час. Можливо, у вас навіть не вийде взагалі досягти прийнятного результату без проведення додаткових робіт (наприклад, зміни місць встановлення відвідників повітря, заміни окремих приладів і т. д.).
2. У моїй системі котел налаштований на низькотемпературний режим роботи (більше 67 о С. вода не нагрівається за визначенням). Це стало можливим завдяки ретельному утепленню будинку. У разі більшого перепаду температур у котлі діапазон тиску в робочому режимі системи може виявитися більшим.
3. Дуже часто у форумах ставлять питання про допустимі зміни тиску котла. Критерієм правильності роботи системи опалення можна вважати такі параметри роботи системи опалення:
- У нижній граничній точці (мінімальна температура води в котлі) тиск не повинен опускатися нижче значення таблиці.
- При максимальній температурі води в котлі робочий тиск не повинен перевищувати максимально допустимого тиску (якщо вище потрібно додатково повторно налаштовувати систему).
При виконанні цих система не буде приносити вам жодного клопоту.
