Rodzaje nośników ciepła do systemu grzewczego, ich optymalne parametry oraz przykład obliczenia objętości

Efektywne działanie systemu podgrzewania wody jest możliwe tylko przy prawidłowym doborze nośnika ciepła. Przed utworzeniem projektu zaopatrzenia w ciepło należy z góry określić jego rodzaj, poznać główne cechy techniczne i operacyjne. Istnieją pewne parametry związane z czynnikiem grzewczym systemu grzewczego: temperatura, objętość rozszerzalności cieplnej, lepkość.

Funkcje chłodziwa w systemie grzewczym

Jak wybrać odpowiedni nośnik ciepła do ogrzewania? Aby to zrobić, powinieneś zdecydować o jego przeznaczeniu dla systemów zaopatrzenia w ciepło. Obliczenie jego cech jest zawarte w projekcie. Dlatego konieczne jest poznanie funkcjonalnych cech wody lub płynu niezamarzającego w ogrzewaniu.

Głównym zadaniem, które musi wykonać bezpieczny płyn chłodzący do systemów grzewczych, jest transfer energii cieplnej z kotła do akumulatorów i grzejników.

W autonomicznym ogrzewaniu proces ten odbywa się za pomocą elementu grzejnego, który podnosi temperaturę chłodziwa do wymaganego poziomu. Następnie rozszerzalność cieplna i praca pompy obiegowej tworzą odpowiednią prędkość gorącej wody do transportu jej do grzejników instalacji.

Przed obliczeniem objętości chłodziwa w systemie grzewczym zaleca się zapoznanie się z jego drugorzędnymi funkcjami:

• Częściowa ochrona elementów stalowych przed korozją... Stanie się tak tylko przy minimalnej zawartości tlenu w wodzie i bez pienienia. Zaobserwowano, że rdzewienie zachodzi znacznie szybciej w ogrzewaniu bez wypełnienia;
• Chłodnica pompy obiegowej... Najpopularniejszy model pompy ma tak zwany „mokry wirnik”. Nawet jeśli maksymalna temperatura chłodziwa w systemie grzewczym zostanie osiągnięta, nadal obniży to poziom ogrzewania jednostki napędowej pompy.

Na te funkcje mają wpływ parametry czynnika grzewczego instalacji grzewczej. Dlatego przy wyborze należy dokładnie przestudiować właściwości wody lub płynu niezamarzającego. W przeciwnym razie rzeczywiste parametry zaopatrzenia w ciepło nie będą pokrywać się z obliczonymi, co doprowadzi do powstania sytuacji awaryjnej.

Nawet jeśli zwykła woda zostanie wlana do systemu grzewczego, nie można jej użyć do zaopatrzenia w ciepłą wodę w domu. Podczas pracy zmienia się zawartość i parametry chłodziwa systemu grzewczego

Rodzaje nośnika ciepła do ogrzewania

Jako płyn krążący można użyć wody i niektórych rodzajów płynu niezamarzającego. Nie wpływa to na ilość chłodziwa w systemie grzewczym, ale ma wpływ na wymianę ciepła, prędkość i wymagania bezpieczeństwa systemu.

Aby zidentyfikować najbardziej akceptowalną opcję, konieczne jest porównanie nośników ciepła do systemów grzewczych. Najczęściej używana jest zwykła woda. Wynika to z przystępnej ceny, dobrej pojemności cieplnej i gęstości. Gdy kocioł przestanie działać, może przez pewien czas gromadzić odebrane ciepło, aby przenieść je na powierzchnię akumulatorów. W takim przypadku objętość chłodziwa w systemie grzewczym pozostanie taka sama.

Jednak pomimo swoich pozytywnych właściwości woda ma szereg wad:

• Zawiesza się... Pod wpływem ujemnych temperatur następuje krystalizacja i wzrost objętości. To powoduje uszkodzenie rur i grzejników. Dlatego należy utrzymać optymalną temperaturę chłodziwa w systemie grzewczym;
• Zawartość zanieczyszczeń... Dotyczy to zwykłej wody. Często to powoduje pojawianie się kamienia na bateriach, grzejnikach i wymienniku ciepła kotła. Eksperci zalecają stosowanie płynów destylowanych, w których procent zasad, soli i metali jest minimalny;
• Dzięki wysokiej zawartości tlenu prowokuje proces rdzewienia... Jest to bardziej typowe dla otwartych systemów grzewczych. Jednak nawet w zamkniętych obiegach grzewczych z czasem zawartość tlenu w wodzie może wzrosnąć.

Jednocześnie woda może służyć jako nośnik ciepła do grzejników aluminiowych. Jeśli obserwowany jest skład cieczy i minimalna ilość tlenu, nie wystąpią w niej procesy niszczące.

Jeżeli warunki pracy systemu grzewczego sugerują możliwość narażenia na ujemne temperatury, należy zastosować inny rodzaj płynu obiegowego. Jak w tym przypadku wybrać płyn chłodzący do systemów grzewczych i jakich kryteriów należy przestrzegać?

Jednym z definiujących parametrów jest temperatura zamarzania. W przypadku płynu niezamarzającego może wynosić od -20 ° C do -60 ° C. Pozwala to na eksploatację źródła ciepła nawet w temperaturach ujemnych bez żadnych awarii.

Jednak płyny przeciw zamarzaniu mają wyższą gęstość niż woda - w tym przypadku optymalną prędkość chłodziwa w systemie grzewczym można osiągnąć tylko po zainstalowaniu potężnej pompy obiegowej.

W zależności od składu i składników istnieją następujące rodzaje środków przeciw zamarzaniu:

• Glikol etylenowy... Niski koszt, ale wyjątkowo toksyczny. Nie zalecany do samodzielnego ogrzewania prywatnego domu;
• Glikol propylenowy... Całkowicie bezpieczny dla zdrowia człowieka. Ma gorszy współczynnik przewodzenia ciepła niż płyn na bazie glikolu etylenowego. Różni się wysokimi kosztami;
• Środki przeciw zamarzaniu na bazie gliceryny... To on jest najczęściej wybierany jako płyn przenoszący ciepło do ogrzewania. Cena jest znacznie niższa niż preparatów z glikolem propylenowym, nie jest toksyczny, ma dobry wskaźnik pojemności cieplnej.

Musisz wiedzieć, że obliczenie ilości chłodziwa w systemie grzewczym dla środka przeciw zamarzaniu będzie trudniejsze. Wynika to z ich pienienia się po osiągnięciu maksymalnej temperatury. Aby zminimalizować to zjawisko, producenci dodają do składu płynu specjalne inhibitory i dodatki.

Przed zakupem bezpiecznego płynu chłodzącego do systemów grzewczych należy zapoznać się z zaleceniami producentów kotła i grzejników. Nie wszystkie rodzaje płynów niezamarzających można stosować do grzejników aluminiowych i kotłów gazowych.

Główne cechy nośnika ciepła do ogrzewania

Możliwe jest wcześniejsze określenie natężenia przepływu chłodziwa w systemie grzewczym dopiero po przeanalizowaniu jego parametrów technicznych i eksploatacyjnych. Wpłyną na charakterystykę całego zaopatrzenia w ciepło, a także wpłyną na działanie innych elementów.

Ponieważ właściwości płynów niezamarzających zależą od ich składu i zawartości dodatkowych zanieczyszczeń, rozważone zostaną parametry techniczne wody destylowanej. Do dostarczania ciepła należy stosować destylat - całkowicie oczyszczoną wodę. Porównując nośniki ciepła do systemów grzewczych, można stwierdzić, że przepływająca ciecz zawiera dużą liczbę składników obcych. Wpływają negatywnie na działanie systemu. Po użytkowaniu w sezonie, na wewnętrznych powierzchniach rur i grzejników osadza się warstwa kamienia.

Aby określić maksymalną temperaturę chłodziwa w systemie grzewczym, należy zwrócić uwagę nie tylko na jego właściwości, ale także na ograniczenia w działaniu rur i grzejników. Nie powinny cierpieć z powodu zwiększonej ekspozycji termicznej.

Rozważ najważniejsze cechy wody jako chłodziwa do aluminiowych grzejników:

• Pojemność cieplna - 4,2 kJ/kg*C;
• Gęstość nasypowa... Przy średniej temperaturze +4°C wynosi 1000 kg/m³. Jednak podczas ogrzewania ciężar właściwy zaczyna się zmniejszać. Po osiągnięciu + 90 ° С będzie równy 965 kg / m³;
• Temperatura wrzenia... W otwartym systemie grzewczym woda wrze w temperaturze + 100 ° C. Jeśli jednak zwiększysz ciśnienie w dostawie ciepła do 2,75 atm. - maksymalna temperatura nośnika ciepła w systemie zaopatrzenia w ciepło może wynosić + 130 ° С.

Ważnym parametrem w działaniu dostarczania ciepła jest optymalna prędkość chłodziwa w systemie grzewczym. Zależy to bezpośrednio od średnicy rurociągów. Minimalna wartość powinna wynosić 0,2-0,3 m / s. Maksymalna prędkość nie jest niczym ograniczona. Ważne jest, aby system utrzymywał optymalną temperaturę czynnika grzewczego w ogrzewaniu w całym obwodzie i nie dochodziło do zewnętrznych odgłosów.

Jednak profesjonaliści wolą kierować się otworami starego SNiP z 1962 r. Wskazuje maksymalne wartości optymalnej prędkości chłodziwa w systemie zaopatrzenia w ciepło.

Przekroczenie tych wartości wpłynie na przepływ czynnika grzewczego w instalacji grzewczej. Może to prowadzić do wzrostu oporów hydraulicznych i „fałszywego” działania zaworu bezpieczeństwa spustu. Należy pamiętać, że wszystkie parametry nośnika ciepła systemu zaopatrzenia w ciepło muszą być wstępnie obliczone. To samo dotyczy optymalnej temperatury chłodziwa w systemie zaopatrzenia w ciepło. Jeśli projektowana jest sieć niskotemperaturowa, możesz pozostawić ten parametr pusty. W przypadku klasycznych schematów maksymalna wartość opałowa krążącego płynu zależy bezpośrednio od ciśnienia i ograniczeń rur i grzejników.

W celu prawidłowego doboru chłodziwa do systemów grzewczych wstępnie sporządzono harmonogram temperatur pracy systemu. Maksymalne i minimalne wartości podgrzewania wody nie powinny być niższe niż 0 ° С i wyższe od + 100 ° С

Obliczanie objętości chłodziwa podczas ogrzewania

Przed napełnieniem układu płynem chłodzącym konieczne jest prawidłowe obliczenie jego objętości. Zależy to bezpośrednio od schematu zaopatrzenia w ciepło, liczby komponentów i ich ogólnej charakterystyki. Wpływają na ilość chłodziwa w systemie grzewczym.

W pierwszej kolejności analizowane są parametry linii zasilającej. Ogromne znaczenie ma materiał jego wykonania. Aby obliczyć objętość chłodziwa w systemie grzewczym, musisz znać wewnętrzną średnicę rury. Zgodnie ze współczesnymi standardami w numerze artykułu rurociągi stalowe podaje się wewnętrzny przekrój poprzeczny, a dla plastikowych przyjmuje się zewnętrzny. Dlatego w tym drugim przypadku należy odjąć dwie grubości ścianki.

Aby samodzielnie obliczyć objętość chłodziwa w systemie grzewczym, nie trzeba wykonywać obliczeń. Wystarczy skorzystać z danych z poniższej tabeli. Za jego pomocą możesz obliczyć ilość chłodziwa w systemie zaopatrzenia w ciepło.

Mając te informacje, wystarczy określić długość rur o określonej średnicy zgodnie ze schematem zaopatrzenia w ciepło i pomnożyć wynikową wartość przez objętość 1 mp. W ten sposób obliczana jest objętość chłodziwa w systemie zaopatrzenia w ciepło, ale tylko w rurach.

Ale oprócz linii zasilających obwód grzewczy zawiera grzejniki i baterie.Wpływają również na objętość nośnika ciepła w systemie grzewczym. Każdy producent podaje dokładną pojemność grzałki. Dlatego najlepszą opcją obliczeniową byłoby przestudiowanie paszportu baterii i określenie ilości wymaganego płynu chłodzącego do dostarczania ciepła.

Jeśli nie jest to możliwe z wielu powodów, możesz użyć przybliżonych liczb. Należy zauważyć, że przy dużej liczbie akumulatorów błąd obliczeniowy wzrośnie. Dlatego w celu dokładnego obliczenia ilości chłodziwa w systemie zaopatrzenia w ciepło zaleca się zapoznanie się z charakterystyką paszportową akumulatora. Można to zrobić na stronie producenta w dziale informacji technicznych.

Tabela przedstawia średnią objętość czynnika grzewczego dla jednej sekcji w grzejnikach aluminiowych, bimetalicznych i żeliwnych.

Liczby te należy pomnożyć przez całkowitą liczbę sekcji w systemie grzewczym. Następnie do uzyskanych danych należy dodać już obliczoną objętość wody w rurach i można określić całkowitą ilość chłodziwa w systemie grzewczym.

Należy jednak pamiętać, że porównując nośniki ciepła do systemów zaopatrzenia w ciepło, zauważono, że z czasem objętość może się zmniejszać z przyczyn obiektywnych. Dlatego, aby utrzymać wydajność systemu, należy okresowo dodawać do niego płyn chłodzący.

W celu dokładnego obliczenia objętości obliczeniowej wody w systemie grzewczym należy wziąć pod uwagę pojemny wymiennik ciepła kotła. W przypadku modeli na paliwo stałe liczba ta może wynosić kilkadziesiąt litrów. W przypadku gazu jest nieco niższy.

Metody napełniania układu grzewczego płynem chłodzącym

Decydując się na rodzaj chłodziwa i obliczając jego objętość w ogrzewaniu, pozostaje rozwiązać jeden problem - jak dodać wodę do systemu. Jest to ważny punkt w projektowaniu zaopatrzenia w ciepło, ponieważ po osiągnięciu krytycznego poziomu wody wymiennik ciepła kotła i grzejniki mogą ulec awarii.

W przypadku otwartego systemu grzewczego wodę można dodawać przez zbiornik wyrównawczy umieszczony w najwyższym punkcie systemu.

Aby to zrobić, konieczne jest ułożenie linii zasilającej i podłączenie jej do konstrukcji zbiornika. Gdy objętość płynu chłodzącego zmniejszy się, wystarczy włączyć dopływ nowej porcji wody, aby uzupełnić system.

Napełnianie zamkniętego systemu odbywa się według innego schematu. Musi mieć zestaw do makijażu. Element ten znajduje się na rurze powrotnej, przed naczyniem wzbiorczym i pompą obiegową. Zestaw do makijażu zawiera następujące elementy:

• Zawory odcinające zainstalowane na podłączonej rurze odgałęzionej;
• Zawór zwrotny, który zapobiega zmianie kierunku przepływu chłodziwa;
• Filtr siatkowy.

Aby zautomatyzować pracę urządzenia, na dźwigu można zainstalować serwomechanizm. Łączy się z przetwornikiem ciśnienia. Gdy wskaźnik ciśnienia spada, serwomechanizm otwiera zawór i w ten sposób dodaje chłodziwo do układu.

Film opowiada o parametrach wyboru chłodziwa do systemu grzewczego: