Как рассчитывается объем буферной емкости

Как рассчитать буферную емкость, чтобы достичь желаемого уровня комфорта и при этом не делать огромные баки? Вообще, расчет буферной емкости при устройстве новой системы отопления – дело довольно сложное. Лучше, если это будет делать специалист теплотехник. Сначала на основании информации о площади дома, высоте потолков, материалов стен и перекрытий, рассчитываются теплопотери дома при определенной температуре наружного воздуха (обычно она выражается в «кВт в час»).

Затем при помощи специальной формулы рассчитывается количество необходимого теплоносителя (воды), которая должна проходить по системе отопления за час для покрытия теплопотерь при максимально низкой температуре (например, при -25С). Это количество умножается на желаемое время между топками котла, и получается объем буферной емкости.

Гораздо проще производить расчет буферной емкости, если система отопления уже существует. В этом случае количество воды в системе и время между топками уже известно. Стоит только умножить существующий объем теплоносителя на желаемое время увеличения промежутков между топками, и вы получите нужный объем бачка. На практике известно, что при мощности котла 25-32 кВт и дома в 100-150 кв.м. буферной емкости в 1000л достаточно для топки 1 раз в сутки.

Расчет объема теплоносителя в трубах и котле

Компоненты отопительной системы

Компоненты отопительной системы

Отправной точкой для вычисления технических характеристик компонентов является расчет объем воды в системе отопления. Фактически она является суммой вместимости всех элементов, начиная от теплообменника котла и заканчивая батареями.

Главная

Как рассчитать объем системы отопления самостоятельно, без привлечения специалистов или использования специальных программ? Для этого понадобиться схема расположения компонентов и их габаритные характеристики. Общая вместимость системы будет определяться именно этими параметрами.

Значительная часть воды располагается в трубопроводах. Они занимают большую часть в схеме теплоснабжения. Как рассчитать объем теплоносителя в системе отопления, и какие характеристики труб нужно знать для этого? Важнейшей из них является диаметр магистрали. Именно он определит вместимость воды в трубах. Для вычисления достаточно взять данные из таблицы.

Диаметр трубы, мм Вместимость л/п.м.
20 0,137
25 0,216
32 0,353
40 0,555
50 0,865

Vобщ=Vтр1*Lтр1 Vтр2*Lтр2 Vтр2*Lтр2…

Где Vобщ – общая вместимость воды в трубопроводах, л, Vтр – объем теплоносителя в 1 м.п. трубы определенного диаметра, Lтр – общая протяженность магистрали с заданным сечением.

В сумме эти данные позволят рассчитать большую часть объема системы отопления. Но помимо труб есть и другие компоненты теплоснабжения.

Теплообменник котла отопления

Теплообменник котла отопления

Корректный объем котла отопления можно узнать только из данных технического паспорта. Каждая модель этого отопительного прибора имеет свои уникальные характеристики, которые зачастую не повторяются.

Напольный котел может иметь большие габариты. В особенности это касается твердотопливных моделей. По факту теплоноситель занимает не весь объем котла отопления, а лишь небольшую его часть. Вся жидкость располагается в теплообменнике – конструкции, необходимой для передачи тепловой энергии от зоны сгорания топлива воде.

Предлагаем ознакомиться  Время высыхания силиконового герметика в ванной

Если инструкция от отопительного оборудования была утеряна – для просчетов может быть взята ориентировочная вместимость теплообменника. Она зависит от мощности и модели котла:

  • Напольные модели могут вмещать от 10 до 25 литров воды. В среднем твердотопливный котел мощностью 24 кВт содержит в теплообменнике около 20 л. теплоносителя;
  • Настенные газовые менее вместительны – от 3 до 7 л.

расход теплоносителя формула

Учитывая параметры для расчета объема теплоносителя в системе отопления вместимостью теплообменника котла можно пренебречь. Этот показатель варьируется от 1% до 3% от общего объема теплоснабжения частного дома.

Принцип работы

Теплоаккумулятор

Теплоаккумулятор представляет собой большую емкость, заполненную водой. Она нагревается от системы отопления прямым или косвенным образом. В результате этого температура воды повышается до максимального значения. Когда перестает работать котел происходит обратный процесс — энергия от нагретой воды передается теплоносителю.

Для выполнения этой задачи подключение к системе отопления теплоаккумулятора должно выполняться на максимально близком расстоянии от выходного патрубка котла. Кроме этого предъявляются следующие требования к конструкции:

  • Правильно рассчитать объем. Он напрямую зависит от площади отапливаемого помещения;
  • Теплоизоляция стенок. Это необходимо для уменьшения тепловых потерь, чтобы обеспечить максимальную теплоемкость;
  • Возможность дополнительной функции горячего водоснабжения (ГВС).

Подобная система отопления с теплоаккумулятором может обеспечить уменьшение расхода топлива до 30%.

Важно. Значительно повышается уровень комфорта, выражающийся в поддержании оптимальной температуры долгое время даже при неработающем котле.

Расчет объема системы отопления - Система отопления

Однако перед планированием изготовления и установки теплоаккумулятора следует учитывать такие негативные факторы:

  • Уменьшение КПД. Так как часть энергии от теплоносителя будет расходоваться на нагрев воды, то температура в радиаторах будет ниже, чем без теплоаккумулятора;
  • Эффективный самодельный теплоаккумулятор отопления актуально устанавливать только для систем с высоким температурным режимом работы – от 80/60. В противном случае потери тепла за счет нагрева воды значительно уменьшат степень нагрева воздуха в комнатах;
  • Большой объем емкости. Для аккумулирования достаточной энергии следует выбирать теплоаккумуляторы большой вместительности. Только так их работа будет по-настоящему эффективной.

Перед самостоятельным изготовлением необходимо сначала определиться с оптимальной конструкцией.

Расчет объёма расширительного бака отопления

Конструкция расширительного бака

Конструкция расширительного бака

Для безопасной работы отопительной системы необходима установка специального оборудования – воздухоотводчика, спускного клапана и расширительного бака. Последний предназначен для компенсации теплового расширения горячей воды и уменьшения критического давления до нормальных показателей.

Бак закрытого типа

Фактический объем расширительного бака для системы отопления – величина не постоянная. Это объясняется его конструкцией. Для закрытых схем теплоснабжения устанавливают мембранные модели, разделенные на две камеры. Одна из них заполнена воздухом с определенным показателем давления. Он должен быть меньше критического для отопительной системы на 10% -15%. Вторая часть заполняется водой из патрубка, подключенного к магистрали.

Таблица коэффициента заполнения расширительного бака

Таблица коэффициента заполнения расширительного бака

Помимо этого показателя потребуется определить дополнительные:

  • Нормированный коэффициент теплового расширения воды при температуре 85°С, Е – 0,034;
  • Общий объем воды в отопительной системе, С;
  • Начальное (Рмин) и максимальное (Рмакс) давление в трубах.

Если в теплоснабжении используется антифриз или другая незамерзающая жидкость – значение коэффициента расширения будет больше на 10-15%. Согласно этой методике можно с большой точность рассчитать вместимость расширительного бака в отопительной системе.

Открытый расширительный бак

Открытый расширительный бак

Расчет объема системы отопления - Система отопления

Для вычисления объема открытого расширительного бака в системе отопления можно воспользоваться менее трудоемкой методикой. К нему предъявляются меньшие требования, так как фактически он необходим для контроля уровня теплоносителя.

Предлагаем ознакомиться  Как сделать буржуйку без сварки

Vбак=450*(0,003*9)/2/3=18 литров.

Полученный результат рекомендуется увеличить на 10-15%. Это связанно в возможными изменениями общего расчет объема воды в системе отопления при установке дополнительных батарей и радиаторов.

Обзор моделей

Заводской теплоаккумулятор

В качестве основы для самодельного теплоаккумулятора отопления можно рассмотреть стандартную заводскую модель. Она представляет собой емкость с несколькими патрубками для подключения. Внутри находится трубопровод в виде спирали, по которому протекает теплоноситель. Материал изготовления трубы — медь или оцинкованная сталь.

Внимание. Для повышения эффективности работы в конструкции предусмотрен дополнительный нагревающий элемент – электрический ТЭН.

Он служит в качестве альтернативного источника тепловой энергии для поддержания температуры воды в емкости на нужном уровне. Особо следует обратить внимание на конструкцию, а в частности — на обеспечение максимальной теплоизоляции. Она состоит из двух стенок, между которыми располагается слой утеплителя. Чаще всего это базальтовая вата. В результате подобный теплоаккумулятор для котлов отопления имеет следующие положительные качества.

  • Равномерный нагрев воды по общему объему;
  • Возможность функционирования систем отопления с помощью ТЭНа даже при не работающем котле;
  • Минимальные тепловые потери от стенок корпуса.

Расчет объема системы отопления - Система отопления

Однако стоимость такой конструкции высока, а ее самостоятельное изготовление проблематично из-за сложности. Поэтому чаще всего применяется другая схема отопления с теплоаккумулятором.

В данном случае конструкция представляет собой емкость, в которой устанавливается спиральная труба отопления. Она имеет четыре патрубка для прямой и обратной трубы — входящие и выходящие. Ее изготовление намного проще, чем для вышеописанной модели. Для этого достаточно сварить емкость и сделать в ней соответствующие патрубки.

Важно. Если у системы отопления с теплоаккумулятором своими руками по схеме и расчету не предусмотрено подключение дополнительных источников забора энергии – по этому вопросу нужно проконсультироваться у специалистов.

Одним из преимуществ этой конструкции является небольшая трудоемкость работ. Но она менее эффективна, что сказывается на времени остывания воды. Ее можно модернизировать — установить электрический ТЭН. Подобная система отопления с небольшим теплоаккумулятором будет работать даже без котла. Но в этом случае значительно повысятся затраты электроэнергии. Пользоваться системой ГВС не рекомендуется, так как снижение КПД установки будет велико.

Предлагаем ознакомиться  Как убрать краску со стен в ванной

Расчёт объёма радиаторов и батарей отопления

Биметаллический радиатор отопления в разрезе

Биметаллический радиатор отопления в разрезе

Для выполнения точного вычисления необходимо знать объём воды в радиаторе отопления. Этот показатель напрямую зависит от конструкции компонента, а также его геометрических параметров.

Также как и при вычислении объема отопительного котла, жидкость заполоняет не весь объем радиатора или батареи. Для этого в конструкции есть специальные каналы, по которым протекает теплоноситель. Корректное вычисление объёма воды в радиаторе отопления может быть выполнено только после получения следующих параметров прибора:

  • Межосевое расстояние между прямыми и обратным трубопроводами в батареи. Оно может составлять 300, 350 или 500 мм;
  • Материал изготовления. В чугунных моделях наполнение горячей водой намного больше, чем в биметаллических или алюминиевых;
  • Количество секций в батареи.

Лучше всего узнать точный объём воды в отопительном радиаторе из технического паспорта. Но если такой возможности нет – можно взять в расчет примерные величины. Чем больше межосевое расстояние у батареи – тем больший объем теплоносителя в ней поместится.

Межосевое расстояние Чугунные батареи, объем л. Алюминиевые и биметаллические радиаторы, объем л.
300 1,2 0,27
350 0,3
500 1,5 0,36

Для расчета общего объема воды в системе отопления с панельными металлическими радиаторами следует узнать их тип. Их вместимость зависит от количества нагревательных плоскостей – от 1 до 2-х:

  • У 1 типа батареи на каждые 10 см приходится 0,25 объема теплоносителя;
  • Для 2 типа этот показатель увеличивается до 0,5 л на 10 см.

Полученный результат необходимо умножить на количество секций или общую протяженность радиатора (металлического).

Расчет мощности

Самодельный теплоаккумулятор

Главным техническим параметром теплоаккумулятора является его полезный объем. От этого зависит количество тепловой энергии, способной аккумулироваться в воде. Правильный расчет теплоаккумулятора для отопления начинается с анализа помещения. Сначала определяется его площадь, исходя из чего рассчитывается минимальное значение мощности, необходимое для обогрева всех комнат в течение одного часа. Делается это с помощью следующей формулы.

Для помещения площадью 90 м² необходимо в час вырабатывать 9 кВт энергии. Далее следует рассчитать количество запасенной энергии в теплоаккумуляторе для отопления на 1 м³ воды. Этот показатель зависит от ее температуры. Чтобы избежать долгих вычислений в таблице показаны данные для различных значений отдачи энергии от теплоносителя воде в емкости.

Расчет объема теплового аккумулятора

Тепловой аккумулятор

Тепловой аккумулятор

Расчет объема системы отопления - Система отопления

В некоторых отопительных системах устанавливаются вспомогательные элементы, которые также частично могут заполняться теплоносителем. Наиболее вместительным из них является тепловой аккумулятор.

Проблема в вычислении общего объема воды в отопительной системе вместе с этим компонентом заключается в конфигурации теплообменника. Фактически тепловой аккумулятор не заполняется горячей водой из системы – он служит для ее нагрева от имеющейся в нем жидкости. Для корректного расчета нужно знать конструкцию внутреннего трубопровода. Увы, но производители не всегда указывают тот параметр. Поэтому можно воспользоваться примерной методикой вычислений.

Перед установкой теплового аккумулятора его внутренний трубопровод заполняется водой. Ее количество рассчитывается самостоятельно и учитывается при вычислении общего объема отопления.