З намi у вашай хаце зауседы будзе цёпла!
Работа системы отопления
В этой теме мы попытаемся досконально разобраться в принципах работы системы отопления.
Для начала рассмотрим простую схему:
На схеме мы видим котел, две трубы, расширительный бак и группу радиаторов отопления. Красная труба, по которой горячая вода идет от котла к радиаторам называется- ПРЯМОЙ.
А нижняя (синяя) труба по которой более холодная вода возвращяется обратно , так и называется- ОБРАТНОЙ.
Зная, что при нагреве все тела расширяются (вода в том числе) в нашу систему вмонтирован расширительный бак. Он выполняет сразу две функции: является запасом воды для
подпитки системы и в него уходят излишки воды при расширении от нагрева. Вода в данной системе является теплоносителем и
поэтому должна циркулировать от котла к радиаторам и обратно. Заставить ее циркулировать может либо насос, либо, при некоторых условиях, сила земной гравитации.
Если с насосом все понятно, то с гравитацией у многих могут возникнуть сложности и вопросы. Им мы посвятили отдельную тему.
Для более глубокого понимания процесса обратимся к цифрам. К примеру теплопотери дома составляют 10 квт. Режим работы системы отопления стабильный, то есть система ни разогревается, ни остывает.
В доме температура не повышается и не понижается.Это значит, что 10 квт вырабатывает котел и 10 квт рассеивают радиаторы.
Из школьного курса физики мы знаем, что на нагрев 1 кг воды на 1 градус нам потребуется 4,19 кдж тепла
Если мы будем каждую секунду нагревать 1 кг воды на 1 градус, то нам понадобится мощность
Q=4,19*1(кг)*1(град)/1(сек)=4,19 квт.
Если наш котел имеет мощность 10 квт то он может нагреть в секунду 10/4,2=2,4 килограмма воды на 1 градус или 1 килограмм воды на 2,4 градуса, либо 100 грамм воды (не водки) на 24 градуса. Формула для мощности котла выглядит так:
Qкот=4,19*G*(Tвых-Твх) (квт),
гдеG- расход воды через котел кг/сек
Твых- температура воды на выходе из котла (можно Т прямой)
Твх- температура воды на входе в котел (можно Т обратной)
Радиаторы тепло рассеивают и количество теплоты которое они отдают зависит от коэффициента теплоотдачи, площади поверхности радиатора и разности температур между стенкой радиатора и воздухом в комнате. Формула выглядит так:
Qрад=k*F*(Трад-Твозд),
гдеk-коэффициент теплоотдачи. Величина для бытовых радиаторов практически постоянная и равная k=10ватт/(кв метр*град).
F- суммарная площадь радиаторов (в кв. метрах)
Трад-средняя температура стенки радиатора
Твозд- температура воздуха в комнате.
При стабильном режиме работы нашей системы всегда будет выполняться равенство
Qкот=Qрад
Рассмотрим подробнее работу радиаторов с применением рассчетов и цифр.Допустим суммарная площадь их оребрения равна 20 кв метров,( что приблизительно соответствует 100 ребрам). Наши 10 квт=10000вт эти радиаторы отдадут при разнице температур в
dT=10000/(10*20)=50 градусов
Если температура в комнате равна 20 градусам, то средняя температура поверхности радиатора будет20+50=70 градусов.
В случае когда наши радиаторы имеют большую площадь, например 25 квадратных метров (где-то 125 ребер) тоdT=10000/(10*25)=40 градусов.
И средняя температура поверхности составит20+40=60 градусов.
Отсюда вывод: Если хотите сделать низкотемпературную систему отопления не скупитесь на радиаторы. Средняя температура есть среднеарифмитическое между температурами на входе в радиаторы и выходе.Тср=(Тпрям+Тобр)/2;
Разница же температур между прямой и обраткой тоже немаловажная величина и характеризует циркуляцию воды через радиаторы.dT=Тпрям-Тобр;
Помним, чтоQ=4,19*G*(Тпр-Тобр)=4,19*G*dT
При неизменной мощности увеличение расхода воды через прибор приведет к снижению dT и наоборот при снижении расхода dT увеличится. Если задаться, что dT в нашей системе составляет 10 градусов, то в первом случае когда Тср=70 градусов после несложных вычислений получим Тпр=75 град и Тобр=65 град. Расход воды через котел равен
G=Q/(4,19*dT)=10/(4,19*10)=0,24 кг/сек.
Если мы уменьшим расход воды ровно в два раза, а мощность котла оставим прежней, то разница температур dT возрастет в два раза. В предыдущем примере мы задавались dT в 10 градусов, таперь при уменьшении расхода она станет dT=20 градусов. При неизменной Тср=70, мы получим Тпр-80 град и Тобр=60 град. Как видим уменьшение расхода воды влечет за собой повышение температуры прямой и снижение температуры обратки. В случаях, когда расход снижается до какой-то критической величины мы можем наблюдать закипание воды в системе. (температура кипения=100 градусов) Так же закипание воды может происходить при переизбытке мощности котла. Явление это крайне нежелательное и очень опасное , поэтому хорошо спроектированная и продуманная система, грамотный подбор оборудования и качественный монтаж это явление исключает.
Как видим из примера температурный режим системы отопления зависит от мощности, которую нужно передать помещению , площади радиаторов и расхода теплоносителя. Объем же теплоносителя залитый в систему при стабильном режиме ее работы не играет никакой роли. Единственное на что влияет объем так это на динамику системы, то есть на время разогрева и остывания . Чем он больше, тем и время разогрева дольше и тем дольше время остывания, что несомненно в некоторых случаях является плюсом. Осталось рассмотреть работу системы в этиъх режимах.
Вернемся к нашему примеру с 10 квтным котлом и радиаторами в 100 ребер с 20 квадратами площади. Насос задает расход в G=0,24 кг/сек. Емкость системы зададим в 240 литров.
К примеру в дом после долгого отсутствия приехали хозяева и начали топить. Дом за время их отсутствия остыл до 5 градусов, как и вода в системе отопления. Включив насос , мы создадим циркуляцию воды в системе, но пока котел не разожжен температура прямой и обратки будет равна одинакова и равна 5 градусов. После розжига котла и выхода его на мощность в 10 квт картина будет следующая: Температура воды на входе в котел будет 5 градусов, на выходе из котла 15 градусов, температура на входе в радиаторы 15 градусов, а на выходе из них чуть меньше 15.(При таких температурах радиаторы практически ничего не излучают) Все это будет продолжаться 1000 секунд, пока насос не прокачает всю воду через систему и к котлу не придет обратка с температурой в почти 15 градусов. После этого котел уже будет выдавать 25 градусов, а радиаторы возвращать в котел воду с температурой чуть менее 25 (примерно 23-24 градуса). И так опять 1000 секунд.
В конце концов система прогреется до 75 градусов на выходе, а радиаторы будут возвращать 65 градусов и система перейдет в стабильный режим. Если бы в системе было 120 литров, а не 240, то система прогрелась бы в 2 раза быстрее. В случае, когда котел потушили, а система горячая, начнется процесс остывания. То есть система будет отдавать дому накопленное тепло. Ясно , что чем больше объем теплоносителя тем дольше будет происходить этот процесс. При эксплуатации твердотопливных котлов это позволяет растянуть время между дозагрузками. Чаще всего эту роль на себя берет теплоаккумулятор, которому мы посвятили отдельную тему. Как и различным видам систем отопления.
Если вы заметили ошибку или хотите задать вопрос пишите на
glazbaikal@mail.ru
Наша группа В Контакте
