Объем воды в системе отопления. Зависимость от мощности котла
Как подобрать мощность котла под количество воды (объем) в системе отопления, или наоборот? Существует ли зависимость мощности от литров?
Такие вопросы часто волнуют владельцев отопительных систем…
Действительно, какая должна быть мощность котла, для системы с внутренним объемом 100 литров, например?
Нет ли в этом вопросе какого либо подвоха, направленного лишь на то, что бы мы приобретали лишнее оборудование, которое нам ни к чему?
Рассмотрим, как связаны мощность котла и емкость системы отопления, а также более важный вопрос о подборе насоса для определенной мощности котла…
Откуда берется вопрос о зависимости мощности от объема
Как продать лишний радиатор? Установив его в систему, потребитель ничего особого не приобретет и ничего не потеряет, кроме денег. Но дополнительная ощутимая прибыль продавцу будет.
Возникает удобный для наращивания продаж, но не имеющий технического смысла, вопрос о подгонке объема системы отопления под мощность котла.
Сколько воды нужно под мощность котла
Вопрос об объеме воды внутри системы отопления имеет большую популярность, так как подогревается строй-бригадами и продавцами. Увеличивать количество оборудования по любой причине – любимое занятие монтажников.
Но технически выбор мощности котла никак не зависит от объема воды в системе отопления, поэтому вопрос о подборках объемов под мощность, или наоборот – выбор котла под литры воды, — не имеет практического смысла.
Котел отдаст всю свою мощность и на 100 литров воды и на 1000 литров. Разница будет лишь во времени нагревания и остывания. Маленькая система нагреется за 10 минут и будет остывать 10 минут, затем снова автоматика включит котел… Большая же будет греться 100 минут и затем остывать долго….
Системы класса low water – в чем преимущества
В последнее время существует тенденция по уменьшению внутреннего объема систем отопления, чтобы уменьшить их тепловую инерционность, для более быстрого нагрева и остывания.
Меньшее количеством воды более гибко и быстро реагируют на изменения температуры внутри здания. Малоемкостную систему котел быстрее разогреет, и она начнет быстрее отдавать тепло, когда это потребуется. После нагрева помещения, лишнего тепла в радиаторах окажется меньше, система быстрее остынет. В этом кроется небольшая экономия.
Какие радиаторы подобрать
Современные радиаторы и конвекторы имеют в разы меньший внутренний объем и теплоемкость, по сравнению со старыми чугунными. Уменьшение теплоемкости дает возможность немного экономить энергии, и делать отопление более гибким и комфортным. Оно оперативней реагирует на изменения температуры, и не накапливает лишней энергии.
Но это больше теоретические выкладки.
Что важно для мощности котла
Энергия, генерируемая котлом, должна отводиться от него и рассеиваться, — передаваться воздуху и предметам. Иначе котел закипит, расплавится, сгорит…
Через котел должен проходить определенный объем теплоносителя.
Именно количество воды в единицу времени, т.е. ее расход, важно подобрать под определенную мощность котла.
- Не вдаваясь в расчеты, можно сказать, что через теплообменник 20 кВт должно проходить не менее 1000 литров воды в час. Насос должен это обеспечить.
- Мощность радиаторов в доме должна быть чуть больше мощности котла, чтобы ее рассеивать, в противном случае система перегреется, закипит.
Подбор насоса под мощность котла
Важно подобрать насос под мощность котла правильно.
Насос должен преодолевать гидравлическое сопротивление системы так, чтобы объем проходящей по котлу воды был бы не менее требуемого, т.е. для 10 кВт-ного котла должно быть не менее 500 литров в час (0,5 м куб./ч.)
- Производительность насоса 25-40 на 3-ей скорости составляет при напоре 3 метра не менее 0,75 м куб в час, что для большинства систем позволяет применять его с котлом до 15 кВт, при площадях до 150 м кв, а в коротких системах и с котлом 20 кВт.
- Производительность насоса 25-60 при напоре 3м составляет уже 2,5 м куб в час, что дает возможность использовать его для котлов до 40 кВт и площадей отопления до 300 м кв…
Расчет объема воды в системе отопления с онлайн калькулятором
Каждая отопительная система обладает рядом значимых характеристик – номинальную тепловую мощность, расход топлива и объем теплоносителя. Расчет объема воды в системе отопления требует комплексного и скрупулезного подхода. Так, вы сможете выяснить, котел, какой мощности выбрать, определить объем расширительного бака и необходимое количество жидкости для заполнения системы.
Значительная часть жидкости располагается в трубопроводах, которые в схеме теплоснабжения занимают самую большую часть. Поэтому для расчета объема воды нужно знать характеристики труб, и важнейший из них – это диаметр, который определяет вместимость жидкости в магистрали. Если неправильно сделать расчеты, то система будет работать не эффективно, помещение не будет прогреваться на должном уровне. Сделать корректный расчет объемов для системы отопления поможет онлайн калькулятор.
Калькулятор объема жидкости в отопительной системе
В системе отопления могут использоваться трубы различных диаметров, особенно в коллекторных схемах. Поэтому объем жидкости вычисляют по следующей формуле:
S (площадь сечения трубы) * L (длина трубы) = V (объем)
Рассчитывается объем воды в системе отопления можно также как сумма ее составляющих:
V (система отопления)=V(радиаторов)+V(труб)+V(котла)+V(расширительного бака)
В сумме эти данные позволяют рассчитать большую часть объема системы отопления.
Однако кроме труб в системе теплоснабжения есть и другие компоненты. Чтобы произвести расчет объема отопительной системы, включая все важные компоненты теплоснабжения, воспользуйтесь нашим онлайн калькулятором объема системы отопления.
Сделать вычисление с помощью калькулятора очень просто. Нужно ввести в таблицу некоторые параметры, касающиеся типа радиаторов, диаметра и длины труб, объема воды в коллекторе и т.д. Затем нужно нажать на кнопку «Рассчитать» и программа выдаст вам точный объем вашей системы отопления.
Выберите вид радиаторов
По умолчаниюАлюминиевые секционныеСтальные панельные
Проверить калькулятор можно, используя указанные выше формулы.
Пример расчета объема воды в системе отопления:
Приблизительный расчет делается исходя из соотношения 15 литр воды на 1 кВт мощности котла.
Например, мощность котла 4 кВт, тогда объем системы равен 4 кВт*15 литров = 60 литров.
Значения объемов различных составляющих
Объем воды в радиаторе:
- алюминиевый радиатор — 1 секция — 0,450 литра
- биметаллический радиатор — 1 секция — 0,250 литра
- новая чугунная батарея 1 секция — 1,000 литр
- старая чугунная батарея 1 секция — 1,700 литра.
Объем воды в 1 погонном метре трубы:
- ø15 (G ½») — 0,177 литра
- ø20 (G ¾») — 0,310 литра
- ø25 (G 1,0″) — 0,490 литра
- ø32 (G 1¼») — 0,800 литра
- ø15 (G 1½») — 1,250 литра
- ø15 (G 2,0″) — 1,960 литра.
Чтобы посчитать весь объем жидкости в отопительной системе нужно еще добавить объем теплоносителя в котле. Эти данные указываются в сопроводительном паспорте устройства или же взять примерные параметры:
- напольный котел — 40 литров воды;
- настенный котел — 3 литра воды.
Выбор котла напрямую зависит от объема жидкости в системе теплоснабжения помещения.
Основные виды теплоносителей
Существует четыре основных вида жидкости, используемых для заполнения отопительных систем:
- Вода – максимально простой и доступный теплоноситель, который может использоваться в любых отопительных системах. Вместе с полипропиленовыми трубами, которые предотвращают испарение, вода становится практически вечным теплоносителем.
- Антифриз – этот теплоноситель обойдется уже дороже воды, и используется в системах нерегулярно отапливаемых помещений.
- Спиртосодержащие теплоносители – это дорогостоящий вариант заполнения отопительной системы. Качественная спиртосодержащая жидкость содержит от 60% спирта, около 30% воды и порядка 10% объема составляют другие добавки. Такие смеси обладают отличными незамерзающими свойствами, но огнеопасны.
- Масло – в качестве теплоносителя используется только в специальных котлах, но в отопительных системах практически не применяется, так как эксплуатация такой системы обходится очень дорого. Также масло очень долго разогревается (необходим разогрев, как минимум, до 120°С), что технологически очень опасно, при этом и остывает такая жидкость очень долго, поддерживая высокую температуру в помещении.
В заключении стоит сказать, что если система отопления модернизируется, монтируются трубы или батареи, то нужно произвести перерасчет ее общего объема, согласно новым характеристика всех элементов системы.
Расчет объёмов для отопления: воды, баков, теплоносителя
На чтение 8 мин Просмотров 213 Опубликовано Обновлено
Любая отопительная система имеет ряд важных характеристик – номинальную тепловую мощность, расход топлива и объем компонентов. Вычисление последнего показателя требует внимательного и комплексного подхода. Как сделать корректный расчет объёмов для отопления: воды, баков, теплоносителя и других компонентов системы?
Необходимсоть вычисления отопления
Пример сложной системы отопления домаСначала следует определиться с актуальностью расчета объема воды в системе отопления или этого же показателя для батарей и расширительного бака. Ведь можно установить эти компоненты без сложных операций, руководствуясь только личным опытом и советами профессионалов.
Работа любой системы отопления сопряжена с постоянным изменением показателей теплоносителя – температуры и давления в трубах.
Поэтому расчет отопления по объему здания позволит правильно укомплектовать теплоснабжение, исходя из характеристик дома. Кроме этого следует учитывать прямую зависимость эффективности работы от текущих паромеров. Так как рассчитать объем воды в системе отопления можно самостоятельно – эту процедуру рекомендуется выполнять во избежание появления следующих ситуаций:
- Неправильный фактический тепловой режим работы, который не соответствует расчетному;
- Неравномерное распределение тепла по отопительным приборам;
- Возникновение аварийных ситуаций. Ведь как рассчитать объем расширительного бака для отопления, если не будет известен общая вместимость трубопроводов и батарей.
Для минимизации появления этих ситуаций следует своевременно рассчитать объем системы отопления и ее компонентов.
Вычисления параметров теплоснабжения выполняются еще перед монтажными работами. Они служат основой для подбора комплектующих.
Расчет объема теплоносителя в трубах и котле
Компоненты отопительной системыОтправной 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.
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.
Объём воды в трубопроводе
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 |
В отопительной системе могут быть использованы трубы различных диаметров.
В особенности это касается коллекторных схем. Поэтому объем воды в системе отопления вычисляется по следующей формуле:
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.
У пластиковых труб диаметр вычисляется по размерам внешних стенок, а у металлических — по внутренним. Это может существенно для тепловых систем с большой протяженностью.
Расчет объема котла отопления
Теплообменник котла отопленияКорректный 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.
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.
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.
Без периодической очистки отопления уменьшается сечение труб и проходной диаметр батарей.
Это сказывается на фактической вместимости отопительной системы.Расчет объёма расширительного бака отопления
Конструкция расширительного бакаДля 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.
Для расчета объема расширительного бака в отопительной системе нужно узнать коэффициент его заполнения (Кзап).
Эту величину можно взять из данных таблицы:
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.
Дальнейшие вычисления объема расширительного бака для системы отопления выполняются по формуле:
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.
Объем расширительного бака не может входить в общий теплоснабжения. Это зависимые величины, которые рассчитываются в строгой очередности – сначала отопление, а уже потом расширительный бак.
Открытый расширительный бачок
Открытый расширительный бакДля 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.
Главной величиной является температурное расширение воды по мере повышения ее степени нагрева. Этот показатель равен 0,3% на каждые +10°С. Зная общий объем отопительной системы и тепловой режим работы можно вычислить максимальный объем бака. При этом следует помнить, он может быть заполнен теплоносителем только на 2/3. Предположим, что вместимость труб и радиаторов составляет 450 л, а максимальная температура равна +90°С. Тогда рекомендуемый объем расширительного бака вычисляется по следующей формуле:
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.
Если открытый расширительный бак выполняет функции контроля уровня теплоносителя – максимальный уровень его заполнения определяется установленным дополнительным боковым патрубком.
Расчёт объёма радиаторов и батарей отопления
Биметаллический радиатор отопления в разрезеДля 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).
Для правильного расчета объема отопительной системы отопления с дизайнерскими радиаторами нестандартной формы нельзя применять вышеописанную методику. Их объем моно узнать только у производителя или его официального представителя.
Расчет объема теплового аккумулятора
Тепловой аккумуляторВ 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.
Если отопительная система модернизируется, устанавливаются новые радиаторы или трубы – необходимо выполнить дополнительный перерасчет ее общего объема. Для этого можно взять характеристики новых приборов и вычислить их вместимость по вышеописанным методикам.
В качестве примера можно ознакомиться с методикой расчета расширительного бака:
Каким образом идет расчет объема воды в системе отопления дома
Тот, кому приходилось заниматься в своем доме монтажом или реконструкцией отопления, неизбежно искал ответ на вопрос: как вести расчет количества рабочей жидкости для того, чтобы отопление действовало эффективно?Столкнувшись с такой проблемой, каждый, прежде всего, должен понять следующее: общий показатель находится в зависимости от общего объема всех элементов, входящих в отопительную систему дома.
Любая из них к тому же работает в условиях, когда то и дело изменяются такие показатели теплоносителя, как давление и нагрев.
Какие факторы влияют на расчеты
Когда выбираешь котел, также неизбежно занимаешься определением объема теплоносителя, которому предстоит заполнить отопительную систему. Без этого никак не обойтись. Ведь есть необходимость понять, какого объема хватит для того, чтобы оптимальным образом прогреть котел.
Отметим, что и характеристики труб очень важны. Они сказываются на общем показателе. Если есть помпа, то без всяких сомнений можно подобрать трубу, у которой маленький диаметр, и произвести установку секций отопления. Желательно, чтобы их было, как можно больше.
ВАЖНО! Тот, кто выбирает трубы повышенного диаметра, должен учитывать, что при даже максимальной работе котла в этом случае теплоноситель может быть нагрет недостаточно. Значительный объем воды просто остывает перед тем, как добраться до отдаленных точек системы. Понятно, что в данной ситуации понадобятся дополнительные денежные затраты.
Суммарный объем определяется так, чтобы для удовлетворительного нагрева имеющихся комнат было достаточно выбранной мощности котла. Когда показатели допустимой мощности котла превышены, то прибор сильно изнашивается. Ко всему увеличивается потребление электричества.
Если нужен приблизительный расчет объема теплоносителя в системе, то можно учесть такое соотношение: на каждый 1 кВт мощности котла — 15 литров воды. В виде учебного примера давайте определим, сколько носителя необходимо системы, если мощность котла составляет 4 кВт. Ответ: 60 литров! Однако при этом необходимо учитывать следующее: каково количество секций радиаторов, каковы их размеры и использованные материалы.
Представим, что в доме четыре комнаты. Сколько секций нужно поставить? Больше 10-ти секций для каждой комнаты? Это слишком много! В комнате будет жарко, а котел заработает неэффективно. Исходите из того, что одна секция современного радиатора способна эффективно передавать тепло для площади в 2-2,5 кв. метра.
ВАЖНО! Характеристики для теплоснабжения всегда вычисляют перед тем, как приступают к монтажным операциям. Они важны, когда подбираешь комплектующие.
Итак, объем теплоносителя в отопительной системе в целом определяют в качестве суммирования некоторых составляющих:
V = V (радиаторов) + V (труб) + V (котла), где V – это объем.
Иными словами, общий объем определяется с учетом объема носителя в котле, трубах и радиаторах. В расчет не включают параметры расширительного бака. Его необходимо учитывать, только когда рассчитываешь потенциальные критические состояния работы системы.
Есть отдельная формула, по которой рассчитывают объем носителя непосредственно в трубе:
V (объем) = S (площадь сечения трубы) х L (длина трубы)
ВАЖНО! Обращаем внимание, что характеристики у различных производителей отличаются. Это зависит от таких факторов, как тип трубы, технология ее выполнения и материал, из которого она изготовлена. Вот почему специалисты рекомендуют выполнять расчеты по реальному внутреннему диаметру трубы.
В большинстве случаев расчеты ведут специалисты. Тому есть простое объяснение. Обычно протяженность отопительной системы слишком велика. Она также сильно разветвленная.
Расчет объемов для различных типов радиаторов
Современных типов радиаторов, предназначенных для систем отопления, сегодня много. Есть из чего выбирать. Они отличаются по своим функциям. Но не только. У них бывает разная высота. Для определения объема рабочей жидкости в радиаторах первым делом нужно подсчитать, сколько их. Затем умножаем полученное количество на характеристики одной секции.Далее предлагаем вам примерные параметры по объему носителя (в литрах) в одной секции радиатора в соответствии с его материалом и типом, а также его примерные габариты в мм (высота/ширина):
— алюминиевые (600х80) – 0,45 л
— чугунные старого образца (600х110) – 1,7 л
— современные чугунные (плоские, 580х75) – 1 л
Львиная доля моделей всех производителей имеет ±20 мм колебания по ширине. Что касается высоты отопительных радиаторов, то она варьируется от 200 до 1000 мм.
Теперь маленький учебный пример, чтобы оценить, как верно рассчитывают значение. Например, есть пять алюминиевых батарей. В каждой – по 6 секций. Расчет таков: 5 х 6 х 0,45 = 13,5 литра.
ВАЖНО! Чтобы правильно рассчитать объем отопительной системы, у которой дизайнерские радиаторы нестандартной формы, использовать методику, о которой мы только что рассказали, нельзя. В данном случае нужно обратиться к производителю или его официальному дилеру. Только они могут указать объем.
Объем теплоносителя в трубопроводе
Львиная доля всей жидкости находится в трубах. В схеме теплоснабжения именно они занимают значительную долю. Какой объем теплоносителя необходим в такой системе? Какие характеристики труб необходимо учитывать?Диаметр магистрали нужно считать важнейшим критерием. С его помощью можно установить, какова вместимость воды в трубах. Скажем, если диаметр трубы 20 мм, то вместимость будет составлять 0,137 литра на метр погонный. Если диаметр 50 мм, то вместимость будет составлять 0,865 литра на метр погонный.
В отопительной системе допускается применение труб самых разных диаметров. Особенно это характерно для коллекторных схем. Вот почему объем жидкости в отопительной системе определяют отдельно для каждого участка. А потом все необходимо будет суммировать.
ВАЖНО! Если у вас труба из пластика, то диаметр в ней определяют по размерам внешних стенок. Если из металла, то диаметр в ней определяют по размерам внутренних стенок. Для тепловых систем, у которых большая протяженность, это бывает существенно.
Как рассчитать объем расширительного бака?
Чтобы система работала без рисков, необходима установка специализированного оборудования. Она состоит из воздухоотводчика и спускного клапана. А еще необходим расширительный бак, который служит для того, чтобы компенсировать тепловое расширение горячей воды и снижать критическое давление до характеристик, предусмотренных по норме.Основные правила:
— На объем бака должно приходиться от 10 процентов объема системы отопления. Этого вполне хватит, чтобы при нагреве расширить теплоноситель в пределах 45-80°С.
— Если мы говорим о протяженных системах, да еще когда температура теплоносителя существенная, то запас должен составлять не менее 80 процентов от объема всей отопительной системы. Это очень важно для тех котлов, у которых максимальная температура теплоносителя превышает 80-90°С. Это актуально и для паровых отопительных систем от печей.
— 3-5% от объема отопительной системы. Именно таким может быть объем расширительного бака с предохранительным клапаном. Очень важно осуществлять контроль над его работой. Как только срабатывает клапан, систему сразу же пополняют жидкостью.
ВАЖНО! Всегда нужно учитывать давление в системе, когда ведешь расчеты. Как правило, для коттеджей в один или два этажа оно достигает 1,5-2 атмосферы. Учтите, что большинство готовых баков рассчитано именно на указанные показатели. Да еще с запасом.
Но если проектируешь отопительную систему, у которой повышенные объем и характеристики давления (например, для многоэтажных домов), то такой параметр обязательно нужно учитывать. Как обязательно учитывать и вид теплоносителя, когда выбираешь бак. Правило простое: чем легче жидкость в системе – тем крупнее расширительный бак для нее нужен.
О видах теплоносителей
Чаще всего рабочей жидкостью служит вода. Однако без альтернативы в таком деле не обходится. Весьма эффективен и антифриз. Он хорош тем, что не замерзает и тогда, когда температура окружающей среды понижается до той отметки, которая для воды становится критической. То есть по сравнению с водой антифриз выглядит предпочтительнее.Этим и можно объяснить тот факт, что цена на него очень высока. Она не каждому по карману. И потому такую жидкость применяют преимущественно для того, чтобы обогревать строения, у которых площади невелики.
ВОДА, конечно, является доступным ресурсом. Она подойдет для применения в любых отопительных системах. Она практически может стать вечным теплоносителем, если мы говорим о том, что она сочетается с трубами из полипропилена.
Перед тем, как заполнять системы водой, необходимо предварительно подготовить ее. Жидкость необходимо отфильтровать. Это делают, чтобы избавиться от содержащихся в ней минеральных солей. Обычно в таких случаях применяют специализированные химические реагенты. Их можно без проблем купить в магазине. Также из воды в системе обязательно удаляют весь воздух. Если этого не сделать, то снизится эффективность обогрева помещений.
АНТИФРИЗ применяют для того, чтобы наполнять системы зданий, которые отапливаются нерегулярно.
ЖИДКОСТИ, СОДЕРЖАЩИЕ СПИРТ, чтобы заполнять отопительные системы, может позволить себе не каждый. Они дорогие. Что касается качества препаратов, то в них обычно содержится, как минимум, 60 процентов спирта и примерно 30 процентов воды. На иные добавки приходится незначительная доля объема. Смеси воды с этиловым спиртом могут иметь различное процентное содержание.
ВАЖНО! Незамерзающий теплоноситель (при температуре до -30°С) при доле спирта не менее 45 процентов опасна. Он способна воспламениться. Ко всему этил – это яд, который несет явную угрозу человеку.
МАСЛО в качестве теплоносителя в настоящее время применяют лишь в некоторых приборах отопления. Однако в отопительных системах его не применяют. Покупка его обходится дорого. Это основной недостаток масла.
К тому же с маслом тяжело эксплуатировать систему. Оно опасно технологически и долго разогревается до температуры 120°С и выше. А достоинство масла в том, что оно остывает не сразу. Этот процесс длится долго. В результате можно длительный период поддерживать температуру в помещении.
Подведем итоги
Рассчитать, какая емкость рабочей жидкости необходима в системе, да еще без малейших погрешностей, сможет не каждый. Вот почему некоторые, когда не хотят производить подсчеты, делают так. Поначалу они заполняют отопительную систему на 90 процентов. Потом проверяют, как она работает. А затем стравливают воздух, который скопился, и продолжают заполнять систему.
Когда отопительная система эксплуатируется, то уровень теплоносителя снижается, поскольку идут конвекционные процессы. Во время этого процесса котел теряет производительность. Вот почему в резерве должна находиться еще одна емкость, содержащая рабочую жидкость. Так можно будет отследить убыль теплоносителя. Если появится необходимость его пополнить, то это можно будет сделать легко.
Расчет воды в системе отопления
В каждой части нашей стране нужно в зимний период обогревать дачу. Любой здравомыслящий житель предпочитает разобраться: как модернизировать обогрвевающий комплекс дачи. Скорее всего Вы в курсе, что источники тепла перманентно становятся дороже. Трудно вообразить себе жизнь проживающего в нашей стране без отопления дачи. На web сайте представлено большое количество разных обогревательных комплексов коттеджа, применяющих абсолютно различные приемы извлечения тепла. Любую систему обогрева возможно реализовывать как отдельный комплекс или гибридно.
Как рассчитать объем воды в трубе? Такой вопрос возникает, например, при расчете системы отопления. Когда система почти готова, необходимо рассчитать объем воды в системе отопления для того, чтобы выбрать гидроаккумулятор. Знать эту цифру необходимо в некоторых других ситуациях. Например, если в теплоноситель добавляется антифриз, или полностью заливается антифризом, объем системы необходимо знать для того, чтобы купить правильное количество антифриза.
Объем гидроаккумулятора для системы отопления должен составлять 10-12 % объема всей воды в системе. Последняя цифра складывается из объема воды во всех радиаторах отопления, плюс объема воды в котле отопления, плюс объем воды в трубах для отопления . Объем воды в радиаторах складывается из объема воды в каждой секции радиатора, помноженном на количество секций. Это значение указывается в технических паспортах на радиаторы. Например, объем воды в одной секции чугунных радиаторов 500 мм равен примерно 1,5 литра. У биметаллических радиаторов это значение может быть в 10 раз меньше. Надо смотреть технический паспорт.
Объем воды в котле отопления указывается в паспорте. Например, объем воды в жуковских АОГВ составляет приблизительно 60 литров. Этот объем полезно знать также при спуске воды из отдельных частей системы отопления.
Объем воды в трубах вычисляется как сумма произведений объемов воды в метре трубы каждого диаметра на количество метров труб данного диаметра. Таким образом, расчет объема воды в трубе представляет собой достаточно простую арифметическую задачу.
Номинальный размер (внешний диаметр), мм
Внутреннее сечение, мм кв.
Источник: http://tedremont.com/index.php/obem-vody-v-trube
Данные для расчет объема теплоносителя в системе отопления. Стальные, алюминиевые, чугунные радиаторы. Объем воды в полипропиленовых трубах.
04.05.12
Расчет объема воды в системе отопления.
Решение о монтаже системы при помощи радиаторов отопления. повлечет за собой ряд технических вопросов. Одной из первых задач, которую необходио будет решить, это посчитать объем воды в проэктируемой системе отопления. Крупные монтажные организации для этих целей используют программу HERC CO. Если сама система не велика и нет желания глубже познавать основы тепломеханики, можно это сделать самому. Расчет, правда, будет приблизительным, но полученные результаты для несложной системы отопления будут приемлемыми.
Объем жидкости в расширительном баке. Размер бака- величина равная 10% от объма воды в системе. Если отопительный котел с мембранным баком – смотрим в тех. данные котла.
Источник: http://akvasvit.prom.ua/a70029-raschet-obema-vody.html
Как рассчитать объём воды в трубе?Здравствуйте! Для того, чтобы правильно спроектировать систему отопления, нужно иметь о ней как можно больше исходной информации: площадь помещений, объём помещений, материал из которого изготовлены стены, степень теплоизоляции и т. д. Я хочу обратить Ваше внимание на один из таких факторов, как объём воды в трубах системы отопления. Как расчитать объём воды в трубе, ведь для того, чтобы правильно подобрать мощность котла, необходимо обязательно знать объём воды в системе отопления, плюс, объём воды в котле!
Чтобы справиться с этой задачей нам нужно знать сколько метров трубы в системе отопления, причём каждого диаметра, т. е. сколько трубы диаметром 20мм. сколько трубы диаметром 25мм. и т. д.
 Для чего это нужно? Сейчас Вы сами всё поймёте.
Взгляните на картинку снизу. В этой таблице представлены основные используемые в бытовых системах отопления диаметры труб, а так же объём воды в этих трубах.
Как не трудно догадаться, остаётся колличество метров, каждого диаметра, помножить на объём воды, согласно таблицы. Затем полученный результат суммируем, и прибавляем объём воды в котле.
В паспорте каждого котла, имеются данные о максимальном объёме воды в системе отопления, который котёл может нагревать без потери мощности. Например: ваш котёл, по паспорту имеет мощность — 20 Квт. и допустимый объём теплоносителя — 180 литров. После подсчётов, у Вас получился объём воды в трубах равный — 220 литров. Что из этого следует? А то что если у вас площадь помещений например 120-150 кв. м. то котёл скорее всего справится с нагревом системы, а если площадь 180-200 кв. м. то всё, — зимой, в более сильный мороз придётся мёрзнуть. В таком случае вам нужен котёл большей мощности, например — 24 Квт. (Надеюсь вы понимаете, что эти цифры условные!)
Надеюсь, при расчёте системы отопления, эта информация поможет Вам избежать ненужных проблем!
Хочу добавить, что на картинке, объём воды в секции радиатора, имеется в виду чугунный радиатор. В алюминиевых радиаторах, в одной секции объём жидкости составляет приблизительно 300гр. в зависимости от моделей.
Ну вот и всё! Пользуйтесь на здоровье.
С Вами был — Владимир Войнаровский, всего вам доброго!
Источник: http://3-w.name/materials/41
Смотрите также:
16 июня 2021 годаКак рассчитать объем воды для системы отопления
Знание объема теплоносителя поможет правильно подобрать мембранный бак для закрытой системы отопления.
Расчет объема теплоносителя в системе отопления:
Объем теплоносителя в системе отопления складывается из:
- Объема теплоносителя в котле(-ах) отопления
- Объема в элементах отопления (радиаторы, регистры, конвектора и т.д.)
- Объема в расширительном баке
- Объема в трубах
Первые два параметра мы берем из тех/паспортов изделий. Если у Вас отсутствуют эти данные, то можно воспользоваться усредненными параметрами:
Котлы:
Котел электрический: 3-10 литров
Котел твердотопливный: 50-60 литров
Радиаторы:
биметаллические (расстояние между осями 500) – 0,2-0,3 литра на секцию
алюминиевые (расстояние между осями 500) – 0,4 литра на секцию
чугунный (расстояние между осями 500) – 1,5 литра на секцию.
Третий параметр для открытых систем отопления мы учитываем по факту. А в закрытых системах отопления мы берем его величиной примерно в треть от объема мембранного бака.
Четвертый параметр мы рассчитываем по формуле:
V =π*R²*L*1000, где:
V – объем теплоносителя
Π – число Пи (≈3,1415)
R – радиус трубы в метрах (радиус – это диаметр, разделенный пополам. Чтобы диаметр в миллиметрах перевести в радиус в метрах, нужно диаметр разделить на 2000)
L – длина трубы в метрах.
Например: у нас есть 17 метров трубы с внутренним диаметром 20мм:
V=3,1415*(20/2000*20/2000)*17*1000= 5,34 литра.
Примечание: Большинство труб указывается по наружному диаметру (полипропилен, медь, ПНД, металлопластик и т.д.), поэтому для точного расчета объема теплоносителя в такой трубе, нужно от диаметра трубы отнять удвоенную толщину стенки трубы. Например:
Труба металлопластиковая Valtec 20 (толщина стенки 2 мм), длина 100 метров:
V=3,1415*(20-2*2)/2000*(20-2*2)/2000*100*1000=20,106 литра
Для бытовых систем не имеет особого смысла считать теплоноситель с такой дотошностью – можно просто вести расчет по наружному диаметру.
Сумма всех четырех параметров даст общий объем теплоносителя в системе отопления.
P.S. Для простоты расчета объема теплоносителя в трубах можете воспользоваться таблицей объема воды на метр трубы:
Расчет объёма воды в системе отопления дома
Онлайн калькулятор для расчета общего объема воды в системе отопления, введите свои данные в соответствующие поля и нажмите кнопку «Рассчитать». Устройство выгребной ямы изучайте по ссылке.
Укажите запрашиваемые данные и нажмите
«РАССЧИТАТЬ ОБЪЕМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ»
Объем теплообменника котла , литров (паспортная величина)
.РАСШИРИТЕЛЬНЫЙ БАК
Объем расширительного бака, литров
.ПРИБОРЫ ИЛИ СИСТЕМЫ ТЕПЛООБМЕНА
.Разборные, секционные радиаторы
Общее количество секций
.Неразборные радиаторы и конвекторы
Объем прибора по паспорту
Количество приборов
Тип и диаметр трубы
Общая длина контуров
.ТРУБЫ КОНТУРА ОТОПЛЕНИЯ (подача + обратка)
Стальные трубы ВГП
Армированные полипропиленовые трубы
Металлопластиковые трубы
.ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ (теплоаккумулятор, гидрострелка, коллектор, теплобоменник и другие)
Суммарный объем дополнительных элементов системы
Цены на теплоаккумулятор
теплоаккумулятор
Как рассчитать объемы систем с замкнутым контуром
В наших недавних сообщениях в блоге мы рассмотрели различные химические вещества и стандарты, относящиеся к системам с замкнутым контуром. В этом сообщении блога мы делаем шаг назад и рассматриваем одну важную информацию: как рассчитать правильную дозу химикатов для использования в закрытой системе.
К сожалению, компании по очистке воды, с которыми заключены контракты на выполнение различных задач на месте, от промывки до текущего обслуживания и тестирования систем, редко получают эту важную информацию.Поэтому очень полезно знать, как оценивать объемы системы.
Существуют отдельные методы расчета объемов замкнутой системы. Эти расчеты широко используются в отрасли и, хотя и не на 100% точны, дадут работоспособное представление об объемах системы, которые можно использовать для оценки объемов химических веществ, необходимых для обработки.
Метод 1: использование номинальной мощности
кВтБольшинство чиллеров или котлов систем отопления имеют номинальную мощность в кВт. Обычно это можно найти на табличке на самом заводе оборудования.Если это новая система, то номинальные значения в кВт могут быть указаны установщиком, и их можно будет получить из этой спецификации.
Для коммерческих систем под давлением умножьте номинальную мощность в кВт на соответствующую цифру ниже, чтобы получить оценку объема системы:
- Системы, состоящие из обогрева по периметру, конвекторов и т. Д. = 6 литров / кВт
- Системы вентиляции (приточно-вытяжные установки, фанкойлы и т. Д.), Системы охлажденной воды = 8 литров / кВт
- Стальные панельные радиаторы = 11 литров / кВт
- Чугунные радиаторы = 14 л / кВт
- Системы удаленного отопления в больших многоэтажных зданиях = 20 литров / кВт
- Теплый пол = 23 л / кВт
Метод 2: использование Systemtrace CC
Компания B&V Chemicals провела обширные испытания и предлагает индикаторный продукт, который можно использовать вместе с подходящим фотометром для точного определения объемов замкнутых систем.Независимо от того, объем вашей системы составляет примерно 10 000 или 50 000 л, SYSTEMTRACE CC экономичен и прост в использовании и поможет вам лучше контролировать режим очистки воды.
Один литр Systemtrace CC даст 75 мкг / л индикатора при разбавлении в 10 000 литров. Процесс работает следующим образом:
- Точно отмерьте необходимый объем Systemtrace CC и добавьте его в систему в соответствующей точке дозирования (например, через дозирующую емкость)
- Система должна быть полностью рециркулирующей и оставлена минимум на 2 часа, чтобы обеспечить равномерное рассеивание индикатора.
- Затем следует взять пробы из репрезентативных точек системы.Химический индикатор (PTSA) представляет собой флуоресцентный краситель; при облучении УФ-светом он излучает волны с длиной волны 400-500 нм, и его легко измерить с помощью подходящего фотометра.
Для получения дополнительной информации об этом продукте, пожалуйста, свяжитесь с нашим техническим отделом.
Метод 3: с использованием длины трубопровода
Расчет также может быть выполнен на основе длины трубопроводов, соответствующих диаметров и вместимости любых связанных резервуаров / емкостей. По возможности, разумно ссылаться на исходные схемы проектирования / установки, которые должны включать модификации / обновления исходной системы.
Объём резервуаров:
Прямоугольные резервуары:
Диаметр резервуара мм x длина резервуара мм x высота резервуара мм = объем резервуара в литрах.
Цилиндрические сосуды:
Диаметр резервуара мм / 2 = радиус резервуара мм
(Радиус бака мм2 x 3,14) x высота бака мм = объем бака в литрах.
Внутренний объем чиллера / бойлера обычно указывается на табличке на самом оборудовании.
Для расчета объемов сопутствующих трубопроводов можно использовать приведенную ниже таблицу.
Руководство по содержанию трубопроводов различных размеров
| Размер трубопровода 1 метр | Объем в литрах | Размер трубопровода 1 метр | Объем в литрах |
| 15 мм | 0,177 | 100 мм | 7,85 |
| 22 мм | 0,381 | 125 мм | 12,27 |
| 25 мм | 0.491 | 150 мм | 17,67 |
| 28 мм | 0,616 | 200 мм | 31,42 |
| 32 мм | 0,804 | 250 мм | 49,09 |
| 37 мм | 1,075 | 300 мм | 70,7 |
| 42 мм | 1,386 | 350 мм | 96,22 |
| 50 мм | 1,964 | 400 мм | 125.68 |
| 54 мм | 2,291 | 450 мм | 159,06 |
| 65 мм | 3,319 | 500 мм | 196,38 |
| 75 мм | 4,418 | 600 мм | 282,78 |
| 80 мм | 5,027 |
По возможности, фактический объем системы должен быть получен от клиента, и это должно быть отмечено в журнале для этой системы.Для старых систем эта информация вряд ли будет доступна. Если для расчета объемов системы используется какой-либо из трех вышеперечисленных методов, важно помнить, что они обеспечивают только хорошее руководство / оценку объема системы. При добавлении ингибитора в систему всегда следите за тем, чтобы ингибитор добавлялся в количествах, обеспечивающих, по крайней мере, минимальный уровень ингибитора, рекомендованный поставщиком.
При добавлении биоцида в систему часто бывает трудно проверить его уровень.Некоторые биоциды на основе изотиазолинона и глутарового альдегида проходят полевые испытания, но они довольно сложны. Для некоторых биоцидов, таких как Pseudokill, доступны более простые наборы для тестирования, поэтому можно проверить уровни этого биоцида в системе.
Для получения технической консультации или дополнительных сведений о продукте Systemtrace CC свяжитесь с нашим техническим отделом по телефону 01327 709439 или [email protected]
Два метода определения объема системы HVAC — Go Glycol Pros
Необходимо слить жидкость из вашей гидравлической системы отопления или охлаждения для очистки, иначе пришло время заменить жидкий теплоноситель.Вы знаете, сколько жидкости вмещает ваша система? Когда пришло время долить, вам нужно знать объем вашей системы, чтобы заказать нужное количество гликоля. Но что, если вы не знаете, что это за сумма? Как вы определяете объем гликоля, необходимый для вашей гидравлической системы HVAC? Давайте разберемся, как определить объем.
В этой статье мы обсудим два метода точного измерения объема теплоносителя в системе. Хотя ни один из них не является точным на 100%, они предоставят вам приблизительный объем, который можно использовать для размещения вашего заказа.
- Расчет с использованием механических спецификаций и чертежей. В этом методе мы вычисляем объем воды в системе, складывая предполагаемый объем каждого из компонентов системы: подающей и обратной трубы (рассчитываем объем воды в трубе, используя длину и радиус трубы, который делится на диаметр, деленный на 2 ), котлы / чиллеры, теплообменники, расширительные баки, насосы, змеевики и т. д. Использование спецификаций и чертежей дает нам представление о системе с высоты птичьего полета, или вы можете пройтись по системе и обратить внимание на каждый компонент.В больших зданиях или в ситуациях, чувствительных ко времени, этот метод может быть нежелательным. Как рассчитать объем воды в трубе?
Объем воды в трубе Формула: π x длина трубы x радиус (где радиус = внутренний диаметр, деленный на 2)
- Определите объем системы с помощью измерителя. Если предположить, что в системе есть единственная точка, из которой можно слить весь теплоноситель, использование измерителя, например, произведенного Badger Meter, для измерения объема слитой жидкости является отличным вариантом.Обратите внимание, что до 10% объема системы будет сохранено и не будет стекать, поэтому вы должны добавить это к показаниям вашего счетчика при расчете общего объема системы. Если вам нужны пустые емкости с гликолем, чтобы слить в них раствор во время выполнения этого теста, вы можете приобрести их здесь.
Если у вас есть вопросы об измерении необходимого количества гликоля или вам нужна помощь в предстоящем проекте теплопередачи, свяжитесь с нами сегодня.
Go Glycol Pros является дистрибьютором жидкого теплоносителя DOW® более 20 лет.Мы продаем гликоль онлайн без каких-либо счетов или минимальных заказов. Антифриз высокой чистоты DOW, доступный в емкости на 275 галлонов, бочке на 55 галлонов или ведре на 5 галлонов, предварительно смешивается с деионизированной водой (деионизированной водой) на нашем собственном предприятии и отправляется в течение всего одного рабочего дня. Наши ингибированные гликоли включают: пропиленгликоль DOWFROST HD, пищевой пропиленгликоль DOWFROST и этиленгликоль DOWTHERM SR-1.
Дополнительные полезные советы и рекомендации можно найти на сайте goglycolpros.com. Наши знающие эксперты по гликолю готовы помочь вам с вашим последним проектом по созданию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
View Dow Этиленгликоль, пропиленгликоль и пищевой пропиленгликоль
Зарегистрируйтесь, чтобы получать советы и рекомендации по теплопередаче от Go Glycol Pros
Отказ от ответственности: Go Glycol Pros и его аффилированные лица не несут ответственности за проблемы, вызванные использованием информации на этой странице. Хотя эта информация исходит из многолетнего опыта и может быть ценным инструментом, она может не учитывать особые обстоятельства в вашей системе, и поэтому мы не можем нести ответственность за действия, вытекающие из этой информации.Если у Вас возникнут вопросы, обращайтесь к нам.
← Предыдущий пост Следующее сообщение →
Определение размеров нового водонагревателя
Водонагреватель подходящего размера удовлетворит потребности вашего дома в горячей воде, работая при этом более эффективно.Поэтому перед покупкой водонагревателя убедитесь, что он подходящего размера.
Здесь вы найдете информацию о том, как определить размеры этих систем:
- Водонагреватели без резервуаров или по запросу
- Солнечные водонагреватели
- Накопительные водонагреватели и водонагреватели с тепловым насосом (с резервуаром).
Для определения размеров комбинированных систем водяного отопления и отопления помещений, в том числе некоторых систем с тепловым насосом, а также водонагревателей без резервуара и косвенного нагрева, проконсультируйтесь с квалифицированным подрядчиком.
Если вы еще не решили, какой тип водонагревателя лучше всего подходит для вашего дома, узнайте больше о выборе нового водонагревателя.
Определение размеров водонагревателей без резервуаров или по запросу
Водонагреватели без резервуаров или по запросу рассчитаны на максимальное повышение температуры, возможное при заданном расходе. Следовательно, чтобы определить размер водонагревателя по запросу, вам необходимо определить скорость потока и повышение температуры, необходимое для его применения (весь дом или удаленное приложение, например, просто ванная) в вашем доме.
Сначала укажите количество устройств для горячей воды, которые вы планируете использовать одновременно. Затем сложите их скорости потока (галлонов в минуту). Это желаемый расход для водонагревателя по запросу. Например, предположим, что вы ожидаете одновременного использования крана горячей воды с расходом 0,75 галлона (2,84 литра) в минуту и насадки для душа с расходом 2,5 галлона (9,46 литра) в минуту. Расход воды через водонагреватель по запросу должен быть не менее 3,25 галлона (12.3 литра) в минуту. Для уменьшения расхода установите арматуру на слабый расход воды.
Чтобы определить повышение температуры, вычтите температуру поступающей воды из заданной температуры на выходе. Если вы не знаете иное, предположите, что температура входящей воды составляет 50ºF (10ºC). В большинстве случаев вам нужно нагреть воду до 120ºF (49ºC). В этом примере вам понадобится водонагреватель по запросу, который повышает температуру на 70ºF (39ºC) для большинства применений. В посудомоечных машинах без внутреннего нагревателя и в других подобных устройствах вам может потребоваться нагреть воду до 140ºF (60ºC).В этом случае вам потребуется повышение температуры на 90ºF (50ºC).
Водонагреватели, пользующиеся наибольшим спросом, рассчитаны на различные температуры на входе. Как правило, повышение температуры воды на 70ºF (39ºC) возможно при расходе 5 галлонов в минуту через газовые водонагреватели и 2 галлона в минуту через электрические. Более высокая скорость потока или более низкая температура на входе иногда могут снизить температуру воды в самом дальнем кране. Некоторые типы безбаквальных водонагревателей имеют термостатическое регулирование; они могут изменять свою температуру на выходе в зависимости от расхода воды и температуры на входе.
Расчет солнечной водонагревательной системы
Расчет солнечной водонагревательной системы в основном включает определение общей площади коллектора и объема хранилища, которые вам понадобятся для удовлетворения 90–100% потребностей вашего домохозяйства в горячей воде в летний период. Подрядчики солнечной системы используют рабочие листы и компьютерные программы для определения системных требований и размеров коллектора.
Коллекторная площадь
Подрядчики обычно следуют нормативам примерно 20 квадратных футов (2 квадратных метра) коллекторной площади для каждого из первых двух членов семьи.На каждого дополнительного человека добавляйте 8 квадратных футов (0,7 квадратных метра), если вы живете в районе Солнечного пояса США, или 12–14 квадратных футов, если вы живете на севере Соединенных Штатов.
Объем хранения
Небольшого (от 50 до 60 галлонов) резервуара для хранения обычно достаточно для одного-двух-трех человек. Средний (80 галлонов) резервуар для хранения хорошо подходит для трех-четырех человек. Большой резервуар подходит для четырех-шести человек.
Для активных систем размер солнечного накопителя увеличивается с размером коллектора — обычно 1.5 галлонов на квадратный фут коллектора. Это помогает предотвратить перегрев системы при низкой потребности в горячей воде. В очень теплом, солнечном климате некоторые эксперты предлагают увеличить это соотношение до 2 галлонов хранилища на 1 квадратный фут площади коллектора.
Другие расчеты
Дополнительные расчеты, связанные с определением размеров вашей солнечной системы водяного отопления, включают оценку солнечного ресурса вашей строительной площадки и определение правильной ориентации и наклона солнечного коллектора.Посетите страницу солнечных водонагревателей, чтобы узнать больше об этих расчетах.
Определение размеров водонагревателей с накопительным и тепловым насосом (с баком)Для правильного определения размеров накопительного водонагревателя для вашего дома, включая водонагреватель с тепловым насосом с баком, используйте номинал первого часа водонагревателя. Рейтинг за первый час — это количество галлонов горячей воды, которое водонагреватель может подавать в час (начиная с бака, полного горячей воды). Это зависит от емкости бака, источника тепла (горелка или элемент) и размера горелки или элемента.
На этикетке EnergyGuide рейтинг первого часа указан в верхнем левом углу как «Емкость (оценка за первый час)». Федеральная торговая комиссия требует наличия этикетки EnergyGuide на всех новых обычных водонагревателях, но не на водонагревателях с тепловым насосом. В документации по продукту от производителя также может быть указана оценка за первый час. Ищите модели водонагревателей с рейтингом в первый час, который соответствует в пределах 1 или 2 галлона вашей потребности в час пик — дневной пиковой потребности в горячей воде для вашего дома за 1 час.
Чтобы оценить вашу потребность в час пик:
- Определите, в какое время дня (утро, полдень, вечер) вы используете больше всего горячей воды в своем доме. Помните о количестве людей, живущих в вашем доме.
- Используйте таблицу ниже, чтобы оценить максимальное использование горячей воды в течение этого одного часа дня — это ваша потребность в час пик. Примечание: таблица не оценивает общее ежедневное потребление горячей воды.
Пример рабочего листа показывает общую потребность в 36 галлонов в час пик.Следовательно, этому домашнему хозяйству потребуется модель водонагревателя с мощностью от 34 до 38 галлонов в первый час.
| Использование | Среднее количество галлонов горячей воды на одно использование | Время использования в течение 1 часа | Галлонов, использованных за 1 час | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Душ | 10 | × | = | ||
| Бритье (.05 галлонов в минуту) | 2 | × | = | ||
| Мытье посуды вручную или приготовление пищи (2 галлона в минуту) | 4 | × | = | ||
| Автоматическая посудомоечная машина | 6 | × | = | ||
| Стиральная машина | 7 | × | = | ||
| Общая максимальная нагрузка в час | = |
| 3 душа | 10 | × | 3 | = | 30 | ||
| 1 бритье | 2 | × | 1 бритье | 2 | 1 | = | 2 |
| 1 мытье посуды вручную | 4 | × | 1 | = | 4 | ||
| Пиковая нагрузка в час | = | 36 |
На основе информации из калькулятора затрат на энергию Федеральной программы управления энергетикой.
* Приведенная выше таблица основана на стандартном использовании без каких-либо мер по экономии воды.
Как рассчитать правильный расход для любой гидравлической системы —
В сфере водяного отопления и охлаждения регулярно используются определенные формулы. Важный из них касается системы, которая использует воду как средство обеспечения комфорта в галлонах в минуту. Вода — это путь, по которому тепло распределяется из котельной туда, где находятся люди.t ° F
Формула указывает на температуру воды 60 ° F. Однако, поскольку вода 60 ° F слишком холодная для системы водяного отопления и слишком теплая для системы охлажденной воды, для расчета правильного расхода формула должна основываться на более подходящих температурах воды для каждого типа системы, например удельная теплоемкость воды или изменения плотности, возникающие при изменении температуры воды. Кроме того, объем воды меняется, когда она становится горячее или остывает. Как видно из следующего примера, различия настолько минимальны, что стандартная формула отлично работает для всех наших систем отопления и охлаждения.Тогда T будет:
8,04 x 60 x 1,003 x 20 = 9677 BTUH
Чистый эффект незначителен, но есть еще один фактор, который необходимо учитывать для полной оценки. При повышении температуры воды она становится менее вязкой, и поэтому падение давления в ней уменьшается. Когда вода циркулирует при температуре 200 ° F, соответствующее падение давления или «потеря напора» составляет около 80% воды при температуре 60 ° F для типичных небольших гидравлических систем. При расчете с использованием системной кривой расход увеличивается примерно в 10 раз.5%. Теперь вы можете умножить новую рассчитанную теплопередачу на процент увеличения потока:
1,105 x 9677 = 10 693 BTUH
Как вы можете видеть, что касается теплопередачи, простой подход «круглого числа» приведет к расчетным потокам, очень близким к потокам «с поправкой на температуру», при условии, что результаты подхода «круглого числа» не будут скорректированы из исходная основа 60 ° F как для теплопередачи, так и для перепада давления в трубопроводе. Факторы «плюс» и «минус» очень тесно уравновешивают друг друга.
В этой статье представлена точная формула для расчета расхода
в галлонах в минуту (галлонов в минуту) для систем водяного отопления
и систем охлаждения.
Выбор правильного циркуляционного насоса
галлонов в минуту играет важную роль в обеспечении ожидаемой работы вашей системы отопления. Вам нужен циркуляционный насос подходящего размера, чтобы иметь возможность отводить тепло от котла и доставлять его в систему, где находятся люди.При выборе подходящего циркуляционного насоса вам необходимо не только знать правильный галлон в минуту, но также необходимо знать необходимое падение давления для циркуляции необходимого количества галлонов в минуту.
Когда вода течет по трубам и излучению, она «трется» о стенку трубы, вызывая сопротивление трения. Это сопротивление может повлиять на производительность системы обогрева за счет уменьшения желаемой скорости циркулирующего потока, тем самым уменьшая теплопроизводительность системы. Зная, каким будет это сопротивление, вы можете выбрать циркуляционный насос, который сможет преодолеть падение давления в системе.
Обычно в современных системах мы используем «футы на голову», чтобы описать количество энергии, необходимое для того, чтобы требуемый галлон в минуту был доставлен в систему. Существуют таблицы размеров труб, которые рассчитывают падение давления в футах потери энергии для любого расхода через трубу любого размера. Существуют стандартные методы работы с трубопроводами, в которых промышленность ссылается на ограничение количества галлонов в минуту для данного размера трубы. Это основано на двух причинах:
1. Проблемы скорости (насколько быстро вода движется внутри трубы), которые могут создавать проблемы с шумом, а в экстремальных условиях — проблемы с эрозией.
2. Требуемая потеря напора может стать настолько большой, что требуемая производительность НАПОР циркулятора делает выбор системы очень «недружественным», что может привести к проблемам с регулирующим клапаном и шумом скорости. Промышленным стандартом является выбор трубы с сопротивлением трению от 1 до 4 на каждые 100 футов трубы.
Bell & Gossett’s System Syzer помогает определять
галлона в минуту (галлонов в минуту).
Кстати, Bell & Gossett уже более 50 лет предоставляет инструмент для индустрии гидроники под названием System Syzer.Этот инструмент очень полезен для расчета галлонов в минуту, правильного размера трубы для поддержки галлонов в минуту и соответствующих потерь давления и скорости для любого применения.
Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии, напишите мне по адресу [адрес электронной почты защищен], подпишитесь на меня в Twitter по адресу @Ask_Gcarey или позвоните мне по телефону FIA 1-800-423-7187. ICM
Попадание в горячую воду: Практическое руководство по системам водяного отопления
Одним из положительных результатов недавнего энергетического кризиса стало развитие и совершенствование технологий использования альтернативных форм энергии.Нигде эти усилия не были более очевидными, чем рост использования древесины в качестве источника топлива. Многие односемейные дома, построенные в последние годы, предусматривают хотя бы частичное отопление дровами. Некоторые коммерческие, промышленные и сельскохозяйственные предприятия, которым требуется большое количество тепла, также либо перешли на древесину, либо рассмотрели ее.
Одним из наиболее удобных, эффективных и рентабельных способов, с помощью которых жилые, сельскохозяйственные и небольшие коммерческие пользователи могут пользоваться преимуществами энергии на базе древесины, является использование системы водяного отопления (часто называемой гидравлической).Системы горячего водоснабжения, работающие на древесном топливе, особенно подходят для малых и средних предприятий. Основным преимуществом этих систем является то, что они обеспечивают постоянный нагрев при относительно нечастой загрузке. Они также безопасны и могут сжигать недорогое древесное топливо во многих различных формах. Хотя этой технологии как минимум 200 лет, сегодня стоит подумать о ней.
Расширение биологической и сельскохозяйственной инженерии в Государственном университете Северной Каролины спроектировало и протестировало ряд гидравлических систем различных размеров за последние годы.Планы для этих систем доступны за небольшую плату. В настоящее время в Северной Каролине действует несколько тысяч жилых систем горячего водоснабжения, работающих на дровах. Кроме того, около 60 единиц используются для сушки табака и около 300 — для обогрева теплиц. Хотя многие из этих систем были построены на основе проверенных планов, некоторые из них — нет. Когда в системе возникают проблемы, это часто происходит из-за того, что некоторые важные конструктивные или эксплуатационные требования были упущены.
Для эффективной работы важно понимать и соблюдать определенные основные правила.Эта публикация предоставляет оператору системы водяного отопления важную базовую информацию об этом типе системы и ее работе. В первых двух разделах описывается система горячего водоснабжения и ее части, объясняются функции каждой части и даются некоторые простые расчеты конструкции для тех, кто хочет построить свою собственную систему. Третий раздел поможет читателю развить понимание древесного топлива, а четвертый описывает и объясняет экономику систем горячего водоснабжения.
В системе водяного отопления вода используется для хранения тепловой энергии и передачи ее от горящего топлива к месту, где будет использоваться тепло.Все системы горячего водоснабжения (гидроники) состоят из пяти основных частей:
- А топка , камера, в которой сжигается топливо;
- A резервуар для воды , в котором тепло поглощается и хранится;
- A насосно-трубопроводная система для транспортировки нагретой воды;
- Теплообменник для отвода тепла там, где оно необходимо;
- Система управления для управления скоростью использования тепла.
При проектировании водонагревателя на дровах важны три фактора:
- Горение . Система должна быть спроектирована так, чтобы топливо сгорало максимально полно.
- Теплообмен . Конструкция должна позволять как можно большему количеству выделяемого тепла попадать в воду.
- Сохранение тепла . Система должна позволять как можно меньше тепла уходить неиспользованным.
Самая важная часть любой системы горячего водоснабжения — топка или камера сгорания.Если он неправильного размера или плохо спроектирован, производительность всей системы пострадает. Самая частая проблема домашних систем горячего водоснабжения — это плохо спроектированная топка. К сожалению, это также одна из самых сложных проблем, которую можно решить без изменения конструкции и восстановления топки.
Как горит древесина
Чтобы оценить необходимость правильно спроектированной топки, необходимо понимать, как горит дрова. Горение (горение) — это процесс, в котором кислород химически соединяется с топливом, выделяя тепло.Тепло также необходимо для запуска процесса. Однако, однажды начавшись, реакция может быть самоподдерживающейся.
Большинство людей знают, что для сжигания необходимы топливо и кислород. Однако многие не осознают, что тепло также необходимо. Многие проблемы в системах водяного отопления связаны с недостаточным количеством тепла в камере сгорания.
Двумя основными компонентами древесины являются целлюлоза и лигнин. Эти два химических вещества состоят в основном из углерода, водорода и кислорода.При повышении температуры древесины некоторые летучие вещества, содержащиеся в ней — вода, воск и масла — начинают выкипать. При температуре около 540 ° F тепловая энергия приведет к разрыву атомных связей в некоторых молекулах древесины. Когда тепловая энергия разрывает связи, которые удерживают вместе атомы, составляющие лигнин или целлюлозу, образуются новые соединения — соединения, которых изначально не было в древесине. Этот процесс известен как пиролиз. Эти новые соединения могут быть газами, такими как водород, окись углерода, двуокись углерода и метан, или они могут быть жидкостями и полутвердыми веществами, такими как смолы, пиролитовые кислоты и креозот.Эти жидкости в виде мелких капель и полутвердых частиц вместе с водяным паром образуют дым. Дым, который выходит из трубы (дымохода) несгоревшим, является потраченным топливом.
По мере того, как температура продолжает расти, производство пиролитических соединений резко возрастает. При температуре от 700 до 1100 ° F (в зависимости от присутствующих пропорций) кислород соединяется с газами и смолами с выделением тепла. Когда это происходит, происходит самоподдерживающееся горение.
В какой-то момент во время горения куска дерева все смолы и газы улетучатся.Остается в основном древесный уголь. В обиходе мы говорим, что древесина сгорела дотла. Эти угли медленно горят снаружи и почти без огня. Количество углей или древесного угля, которое остается после того, как другие части древесины выкипят, зависит в первую очередь от породы древесины, а также от того, как быстро и при какой температуре она была сожжена. Как правило, чем быстрее и горячее сгорает кусок дерева, тем меньше древесного угля остается в виде углей.
Лучше всего быстро обжечь дрова, чтобы получить от них как можно больше тепла.Медленный дымный огонь может тратить до трети тепловой энергии топлива. Для эффективного горения огонь должен получать достаточно кислорода. Высокая дымовая труба, механический вытяжной вентилятор или и то, и другое обычно используются для обеспечения достаточной тяги (потока воздуха в топку).
Однако существуют пределы того, насколько быстро можно заставить дерево гореть. Если воздух нагнетается в камеру сгорания слишком быстро, он имеет тенденцию «задуть» огонь. Результат почти такой же, как недостаток воздуха.
Слишком большое количество воздуха в камере сгорания также может привести к вздутию воздуха.Дыхание на самом деле представляет собой серию взрывов, возникающих в результате резкого смешивания воздуха и древесных газов. Чаще всего это происходит, когда свежее топливо добавляется в слой очень горячих углей. Сильное тепло от углей может отогнать большие объемы горючих газов, которые периодически воспламеняются по мере поступления кислорода. Эти взрывы редко вызывают какие-либо повреждения системы, но возникающий в результате обратный огонь может вызвать ожоги и летящий пепел.
Многие соединения образуются при горении древесины. Только в дыме было идентифицировано более 160 различных видов.В наибольшем объеме выделяются окись углерода, метан, метанол и водород. Хотя эти соединения будут гореть при относительно низких температурах, большая часть оставшихся выделенных соединений, таких как дым и смола, не сгорит полностью, пока температура не достигнет более 1000 ° F. Таким образом, для полного сгорания необходима горячая топка.
В большинстве хорошо спроектированных систем горячего водоснабжения топка окружена водой. По этой причине эти системы иногда называют «водяными плитами».«В агрегатах этого типа стенки топки поглощают большую часть выделяемого тепла. Вода сохраняет стенки топки относительно прохладными, что приводит к хорошей теплопередаче, но не способствует хорошему сгоранию. В большинстве случаев необходимо изолировать стены и пол топки из огнеупорного кирпича. Огнеупорный кирпич замедляет отвод тепла от огня и, таким образом, увеличивает эффективность сгорания.
Обычный красный строительный кирпич, особенно с отверстиями, работает так же хорошо, как белый огнеупорный кирпич для облицовки топки.Хотя красный кирпич не так эффективен, он стоит примерно в пятую часть стоимости белого огнеупорного кирпича.
Конструкция топки
На рис. 1 показано поперечное сечение типичного водонагревательного агрегата. Очень важно, чтобы камера сгорания с водяной рубашкой была достаточно большой. Он должен быть такого размера, чтобы он не только принимал заряд топлива, но и позволял полностью сгореть расширяющимся газам сгорания, прежде чем они потеряют слишком много тепла и перейдут в дымовые трубы.
Одна из наиболее распространенных проблем домашних систем горячего водоснабжения заключается в том, что камера сгорания слишком мала для нормального сгорания. В этом случае трудно разжечь огонь достаточно горячим; он имеет тенденцию курить, даже когда ему дают много воздуха. Если топка еще не слишком мала, добавление облицовки из огнеупорного кирпича может помочь, потому что это сделает огонь более горячим. Однако иногда единственным выходом является замена топки на более крупную.
Мощность системы горячего водоснабжения можно описать двумя способами: с точки зрения ее мощности горелки или сгорания и с точки зрения ее способности аккумулировать тепло.(Последнее будет обсуждаться в другом разделе.) Мощность горелки системы определяется как наибольшее количество тепла, которое горелка может выделить из топлива за заданный период времени. Мощность горелки можно рассматривать как практический предел устойчивой мощности системы. Если вы продолжите увеличивать скорость подачи топлива в камеру сгорания, в конечном итоге будет достигнута точка, в которой топливо будет потребляться с той же скоростью, с которой оно добавляется. В этот момент горелка работает с номинальной мощностью.Более быстрое добавление топлива может фактически помешать процессу горения.
С практической точки зрения мощность горелки системы определяется размером топки и тем, насколько хорошо воздух может подаваться и распределяться по топливу. В общем, вы можете рассчитывать получить около 40 000 БТЕ в час на каждый квадратный фут площади решетки при условии, что глубина достаточна. Это означает, что вы можете ожидать около 800000 БТЕ в час от топки 5 футов в длину и 4 фута в ширину.
Между площадью колосниковой решетки и глубиной топки существует более чем случайная зависимость.Топка должна быть максимально глубокой. Большая глубина позволяет большему перемещению пламени и лучшему перемешиванию поднимающихся горячих газов для улучшения сгорания. В общем, глубина должна быть равна или больше наименьшего размера решетки. Например, если размер решетки составляет 5 на 8 футов, глубина топки должна быть не менее 5 футов. В таблице 1 показано предполагаемое соотношение между объемом топки и емкостью системы. Размеры не указаны, потому что размер и форма резервуара для хранения воды и свободное пространство, необходимое для пожарных труб, ограничивают глубину топки.Важно помнить, что высокие тонкие топки лучше, чем короткие толстые.
| Производительность системы (БТЕ / ч) | Объем камеры сгорания (куб. Фут) |
| 50 000 | 2 |
| 100 000 | 5 |
| 200 000 | 9 |
| 300 000 | 27 |
| 400 000 | 40 |
| 500 000 | 75 |
| 750 000 | 100 |
| 1 000 000 | 200 |
| 2 000 000 | 400 |
| 3 000 000 | 500 |
Выбор вытяжного вентилятора
Практические ограничения размеров топки и конструкции дымовой трубы обычно требуют создания тяги с помощью вентилятора.Были использованы следующие расстановки и их комбинации:
- Вентилятор для подачи свежего воздуха под решетку;
- Баллончик для нагнетания свежего воздуха в топку над решеткой;
- Вытяжной вентилятор для подачи свежего воздуха в топку и через систему.
Использование вентиляторов для подачи воздуха в камеру сгорания имеет то преимущество, что вентиляторы остаются чистыми и охлаждаются воздухом, который они перемещают. Недостатком является то, что дым и искры могут выходить из любой трещины в топке, потому что давление внутри топки выше, чем снаружи.Если используется вытяжной вентилятор, любые утечки происходят внутрь. Недостатком является то, что тепло и копоть в дымовой трубе сильно воздействуют на систему вентиляторов, хотя существуют вентиляторы, специально разработанные для этой цели.
Скорострельность зависит от тяги. Вентилятор или вентиляторы с принудительной тягой должны подавать достаточно кислорода для максимальной ожидаемой скорости горения, но не должны обеспечивать больше этого количества. Слишком много воздуха охладит огонь и выбросит пепел в дымовые трубы. Например, чтобы определить размер стекового вентилятора, предположим, что максимальная скорость работы системы составляет 2 миллиона БТЕ в час.
2000000 БТЕ / час ÷ 6680 БТЕ / фунт древесины = 300 фунтов древесины / час
Для сжигания 1 фунта дров требуется около 6 фунтов воздуха. Следовательно, потребность в воздухе составляет:
.6 фунтов воздуха / фунт древесины x 300 фунтов древесины / час = 1800 фунтов воздуха / час
Один фунт воздуха эквивалентен примерно 13,5 кубическим футам. Таким образом, необходимый объем воздуха составляет:
.1800 фунтов воздуха / час x 13,5 кубических футов / фунт воздуха = 24 300 кубических футов воздуха / час или 405 кубических футов / мин (куб. Футов / мин)
Обычно для эффективного сгорания требуется около 50 процентов избыточного воздуха.Следовательно, требуемый объем:
405 кубических футов в минуту x 1,5 = 608 кубических футов в минуту
Поскольку мы определяем объем воздуха и газов, перемещаемых вытяжным вентилятором, мы должны учитывать добавление продуктов сгорания и влажности древесины к дымовым газам. Для древесины с влажностью 20 процентов, влажная основа (w.b.), отношение объема дымовой трубы к входящему воздуху составляет 1,16 моль дымовых газов на моль свежего воздуха.
Это соотношение рассчитано исходя из 100-процентного сгорания. Таким образом, объем выходящих продуктов сгорания составляет:
608 кубических футов в минуту входящего воздуха x 1.16 = 705 куб. Футов в минуту
Наконец, объем необходимо отрегулировать в соответствии с температурой. Закон Чарльза гласит, что объем газа линейно увеличивается с его температурой. Чтобы использовать закон Чарльза, температуры по Фаренгейту должны быть преобразованы в температуры по шкале Ренкина (R), что достигается добавлением 460 ° к температуре по Фаренгейту.
При температуре входящего воздуха 510 ° R (50 ° F) и температуре дымовой трубы 760 ° R (300 ° F) скорректированный объем дымового газа составляет:
760/510 x 705 кубических футов в минуту = 1050 кубических футов в минуту
Таким образом, 608 кубических футов в минуту входящего воздуха соответствует общему объему 1050 кубических футов в минуту, выходящему через дымовую трубу.Подойдет типичный вентилятор мощностью 1100 кубических футов в минуту при статическом давлении воды 1 дюйм. Статического давления воды в 1 дюйм будет более чем достаточно для компенсации газового трения в системе.
Вышеприведенные расчеты можно применить к системам самых разных размеров. Размеры вентиляторов указаны в таблице 2 для различных систем.
| Производительность системы (БТЕ / ч) | Размер стекового вентилятора (куб. Фут / мин при 1 дюйм.давление воды) |
| 50 000 | 40 |
| 100 000 | 75 |
| 200 000 | 140 |
| 300 000 | 180 |
| 400 000 | 240 |
| 500 000 | 300 |
| 750 000 | 425 |
| 1 000 000 | 550 |
| 2 000 000 | 1,100 |
| 3 000 000 | 1,650 |
Двери с водяным охлаждением
Одной из наиболее часто встречающихся проблем в системах водяного отопления является коробление дверок топки.Двери должны быть большими для удобной топки. Одна сторона подвержена сильному нагреву камеры сгорания, а другая часто окружена зимними температурами. Возникающие в результате сильные термические нагрузки могут деформировать двери. Хотя дверь, показанная на рис. 2, была сделана из стали 1 ⁄ 2 дюймов со значительным усилением, вскоре она так сильно покоробилась, что ее нельзя было закрыть.
Опыт показал, что полностью решить эту проблему невозможно, хотя ее можно существенно уменьшить, охладив двери водой.Водяное охлаждение не только предотвращает коробление, но и позволяет рекуперировать больше тепла.
Двери с водяным охлаждением обычно имеют внутреннюю и внешнюю металлические поверхности, разделенные 2- или 3-дюймовыми полостями, через которые может циркулировать вода. Часть выхода циркуляционного насоса воды отводится в полость двери. В полость обычно устанавливаются перегородки для обеспечения хорошей циркуляции и равномерного охлаждения.
Конструкция решетки
Для максимального удобства и эффективности в нижней части топки необходимо предусмотреть решетку.Идеальная решетка позволяет золе просачиваться сквозь нее, но удерживает большую часть древесины и древесного угля и обеспечивает непрерывный поток воздуха через всю площадь решетки без периодического перемешивания или встряхивания. На каждые 1000 БТЕ номинальной мощности требуется не менее 5 квадратных дюймов площади решетки. Например, для системы мощностью 200 000 БТЕ / час потребуется:
200 x 5 = 1000 квадратных дюймов
Одна тысяча квадратных дюймов равна примерно 7 квадратным футам. Следовательно, решетки шириной 2 фута и длиной 3 1 ⁄ 2 футов будет достаточно для системы с номинальной производительностью 200 000 БТЕ / час.
Создать удовлетворительную решетку сложно. Лучше всего подходят чугунные решетки, но их трудно найти, они дороги и имеют тенденцию со временем треснуть и выгореть. Пластина из мягкой стали толщиной от 1 ⁄ 2 от дюймов до 1 дюйма будет деформироваться при нагревании, если она не будет хорошо поддерживаться снизу. Однако решетчатые опоры затрудняют удаление золы. Использованные железнодорожные рельсы, перевернутые вверх дном, с умеренным успехом использовались для формирования решеток. Стандартные 80-фунтовые рельсы, расположенные на расстоянии 1 ⁄ 2 на расстоянии 1 дюйма друг от друга, будут охватывать 6 футов без поддержки.Рельсы изготовлены из марганцевой легированной стали, их трудно сваривать и резать. Однако они умеренно устойчивы к высокотемпературной эрозии и относительно недороги, если их покупать на свалке металлолома.
Накопление древесного угля во время непрерывного горения может привести к закупорке решеток и нарушению циркуляции воздуха. Установка вентилятора высокого давления под решеткой гарантирует поддержание минимального потока воздуха и ускоряет сжигание древесного угля. Остальной воздух для горения может подаваться через вентиляционное отверстие или дополнительный вентилятор над решеткой.
Рисунок 1. Типовая система водяного отопления.
Рисунок 2.Двери должны иметь водяное охлаждение, чтобы они не коробились от сильного жара.
Самая заметная часть системы горячего водоснабжения — это бак для воды. Стандартные резервуары, подходящие для систем водяного отопления, доступны в различных размерах, объемах и толщинах стенок.Подземные резервуары имеют более толстые стенки, чем надземные, что делает их намного лучше для сварки. Если у вас есть выбор, лучше использовать короткий резервуар большого диаметра, чем длинный и тонкий, потому что более короткий резервуар имеет меньшую площадь поверхности, что снижает потери тепла и стоимость изоляции. В таблице 3 приведены размеры и вместимость широкого диапазона стандартных резервуаров для хранения нефти.
| Емкость (галлоны) | Диаметр | Длина |
| 500 | 48 дюймов | 64 в |
| 560 | 42 в | 92 в |
| 1 000 | 49 1 ⁄ 2 дюймов | 10 футов |
| 2 000 | 64 в | 12 футов |
| 4 000 | 64 в | 24 фута |
| 6 000 | 8 футов | 16 футов 1 дюйм |
| 8 000 | 8 футов | 21 фут 4 дюйма |
| 10 000 | 8 футов 10 1 ⁄ 2 футов | 26 футов 1 дюйм 15 футов 8 дюймов |
| 12 000 | 8 футов 10 1 ⁄ 2 футов | 31 фут 11 дюймов 18 футов 7 дюймов |
| 15 000 | 8 футов 10 1 ⁄ 2 футов | 39 футов 11 дюймов 23 фута 4 дюйма |
| 20 000 | 10 1 ⁄ 2 футов | 31 фут |
| 25 000 | 10 1 ⁄ 2 футов | 38 футов 9 дюймов |
| 30 000 | 10 1 ⁄ 2 футов | 46 футов 6 дюймов |
Хотя лучше всего использовать новый резервуар, многие успешные системы были построены с использованными резервуарами.Резервуары для хранения отработанного масла часто можно получить просто по запросу. Если вы решили попробовать использованный резервуар, внимательно осмотрите его на предмет дырок или тонких пятен. Также узнайте, какая жидкость хранилась в резервуаре. Внимание: Никогда не сваривайте и не резайте резервуар, который, как вы подозреваете, содержит легковоспламеняющиеся материалы, если он не будет тщательно очищен и проветрен. Один из методов удаления остатков масла или бензина из большого бака — смешать около 2 фунтов моющего средства на тысячу галлонов емкости с достаточным количеством воды, чтобы растворить его, и вылить этот раствор в бак.Затем полностью наполните резервуар водой и дайте ему постоять несколько дней, прежде чем слить его и приступить к работе.
Теплоемкость
Как упоминалось в предыдущем разделе, одним из показателей емкости системы является ее способность аккумулировать тепло. Вода — одно из наименее дорогих и наиболее легко перемещаемых и контролируемых веществ. Это также один из лучших известных носителей тепла. Вода может хранить в четыре или пять раз больше тепла, чем камень, в десять раз больше, чем большинство металлов, и примерно в четыре раза больше, чем воздух на единицу веса.Его единственный недостаток в том, что он не может сохранять тепло при температуре выше 212 ° F, если он не находится под давлением. Это ограничивает его пригодность для высокотемпературных применений. Однако для систем отопления помещений в теплицах и других сельскохозяйственных, коммерческих или жилых помещениях это ограничение обычно не является проблемой.
По определению, одна британская тепловая единица (BTU) — это количество тепла, необходимое для повышения температуры фунта воды на 1 ° F. Галлон воды весит примерно 8.3 фунта, поэтому тепловая энергия, необходимая для повышения температуры галлона на 100 ° F, составляет:
8,3 фунта x 100 ° F = 830 БТЕ
Для сравнения, для повышения температуры 8,3 фунта гравия на 100 ° F потребуется всего около 166 БТЕ.
Как указывалось ранее, воду нельзя нагревать до температуры выше 212 ° F при атмосферном давлении. Эта температура определяет верхний предел количества тепла, которое может хранить безнапорная вода. Нижний предел устанавливается желаемой температурой нагрузки.Например, если в теплице должна поддерживаться температура 65 ° F, то эта температура является нижним пределом. Разница между верхним и нижним пределом,
212 ° F — 65 ° F = 147 ° F
указывает, сколько тепла может удержать данный объем воды.
На самом деле, снижать температуру хранения до нижнего предела непрактично. Скорость передачи тепла нагрузке (например, от радиаторов к воздуху внутри теплицы) значительно снижается, поскольку температура нагретой поступающей воды приближается к температуре воздуха нагрузки.По этой причине желательно поддерживать нижнюю температуру хранения воды, по крайней мере, на 35 ° F выше желаемой температуры загрузки. Следовательно, в предыдущем примере нижний предел температуры будет 100 ° F, а разница температур будет не 147 ° F, а
.212 ° F — (65 ° F + 35 ° F) = 112 ° F
Следовательно, диапазон температур хранения воды ограничен 112 ° F. Используя эту информацию в качестве руководства, теперь мы можем определить, какой объем памяти необходим.
Если заданная тепловая нагрузка составляет 200000 БТЕ в час и желательно иметь 6 часов нагрева после тушения пожара, количество воды должно быть достаточным для хранения:
200000 БТЕ / час x 6 часов = 1200000 БТЕ
Для подъема одного фунта воды на 1 ° F требуется 1 БТЕ.В каждом фунте воды может храниться только 112 БТЕ. Следовательно, необходимое количество воды составляет:
.1,200,000 БТЕ ÷ 112 БТЕ / фунт = 10714 фунтов
Поскольку вода весит 8,3 фунта на галлон, 10 714 фунтов воды равны 1291 галлону.
На практике максимальная температура воды редко превышает 200 ° F; следовательно, требуется емкость, немного превышающая 1291 галлон.
Эти расчеты предполагают, что тепло не теряется из резервуара или из труб, по которым вода идет к загрузке и от нее.Эти потери могут быть значительными в зависимости от того, насколько хорошо изолирована труба, расстояния от резервуара до груза и температуры наружного воздуха.
Очень хорошая идея — установить термометр на выпускной линии резервуара. Это даст точную индикацию температуры воды внутри резервуара. Падение температуры воды более чем на 20 ° F в час является хорошим признаком того, что резервуар для воды слишком мал, поскольку цель системы горячего водоснабжения — обеспечить постоянный источник тепла без необходимости постоянно разжигать огонь.
Также хорошей идеей является установка термометра на линиях с обеих сторон нагрузки — например, на впускной и выпускной линиях радиатора или ряда радиаторов. Это позволяет определить не только, сколько энергии теряется между баком и грузом, но и насколько эффективно радиаторы извлекают тепло из воды.
Для оптимальной конструкции системы емкость накопителя должна основываться на максимальной номинальной мощности горелки, требуемой тепловой нагрузке и максимальном промежутке времени между загрузками топлива.Следующее обсуждение показывает, как взаимодействуют эти три фактора.
Предположим, как в приведенном выше примере, что требуемая средняя тепловая нагрузка составляет 200 000 БТЕ в час. Это означает, что в течение обычного часа работы требуется 200 000 БТЕ тепла. Вероятно, что посреди очень холодной ночи количество необходимого тепла превысит это количество. Но для того, чтобы иметь достаточно тепла, мощность горелки должна как минимум равняться средней нагрузке плюс потери. С практической точки зрения желательно, чтобы горелка была рассчитана на 1,5–2-кратную среднюю тепловую нагрузку.Горелка большего размера может производить тепло для хранения, а также для немедленного использования в периоды средней нагрузки.
Помимо энергии, хранящейся в горячей воде (накопительный бак), в системе также можно хранить тепловую энергию в виде несгоревшей древесины. Это называется хранилищем топки. В ожидании очень холодной ночи оператор теплицы может топить систему в течение дня, чтобы постепенно поднять температуру воды примерно до 212 ° F. Несмотря на то, что вода уже удерживает количество тепла, близкое к максимальному, оператор может снова заполнить топку непосредственно перед тем, как уйти на ночь.Это дополнительное топливо добавляет энергии системе. Горящее топливо может просто заменить уходящее тепло и, таким образом, поддерживать высокую температуру воды. Однако, если дополнительное топливо слишком быстро добавляет слишком много тепла, вода в баке закипит, и энергия будет потрачена впустую в виде пара.
Маловероятно, что система горячего водоснабжения во время реальной работы будет подвергаться очень большим колебаниям нагрузки. Другими словами, не требуется производить максимальную производительность один час и никакой в последующие.Скорее, постепенное увеличение и уменьшение обычно происходит в течение дня по мере изменения наружной температуры и многих других факторов. С другой стороны, тепло, подаваемое в систему от огня, обычно бывает довольно спорадическим, в зависимости от того, сколько и как часто добавляется топливо. Ценность системы горячего водоснабжения частично основана на ее способности быстро накапливать тепловую энергию, но медленно выделять ее с контролируемой скоростью.
Если горелка вырабатывает больше тепла, чем используется системой, дополнительное тепло будет сохраняться при условии, что емкость хранения не была превышена.При превышении емкости вода закипает. Когда это происходит, избыточное тепло уходит из системы в виде пара. Энергия, необходимая для кипячения воды, просто тратится зря. Частое кипение в системе горячего водоснабжения указывает на то, что горелка слишком велика, или она слишком часто зажигается, или что емкость аккумулирования тепла в системе слишком мала.
Если емкость аккумулирования тепла недостаточна, одно решение — добавить еще один резервуар. Тандемный резервуар обычно располагается как можно ближе к основному резервуару и соединяется впускной и выпускной трубой и насосом (Рисунок 3).Таким образом, емкость хранилища может быть легко увеличена без нарушения работы остальной системы. Между двумя баками всегда необходимо непрерывно перекачивать воду, чтобы тепло распределялось равномерно. Это можно сделать, добавив дополнительный насос или используя часть потока от существующего насоса, если он имеет избыточную производительность.
Система горячего водоснабжения не является паровой; то есть в системе никогда не бывает другого давления, кроме давления, создаваемого насосами. Из бака для горячей воды необходимо удалить воздух, чтобы предотвратить повышение давления, когда вода нагревается и расширяется или превращается в пар.Невентилируемый накопительный бак чрезвычайно опасен . В верхней части бака требуется как минимум два вентиляционных отверстия. Более того, люк, который обычно вырезается в верхней части резервуара во время строительства, можно оставить открытым, но накрыть куском листового металла.
Изоляция
Необходимо изолировать бак и все трубы, чтобы предотвратить утечку тепла. Для наружных резервуаров подходит полиуретановая изоляция, напыляемая напылением, особенно если она окрашена и защищена от прямого воздействия огня и солнечных лучей.Покрытие толщиной 1 дюйм, обеспечивающее степень изоляции R-7, стоит около 1 доллара за квадратный фут. Например, для резервуара емкостью 2000 галлонов диаметром 64 дюйма и длиной 12 футов изоляция будет стоить приблизительно 250 долларов. В таблице 4 приведены расчетные значения теплоизоляции резервуаров различной толщины из полиуретана.
| Толщина изоляции (дюймы) | Значение «R» | Тепловые потери (БТЕ / ч) 1 | Ежемесячная стоимость потерянной энергии 2 | Стоимость изоляции 3 |
| 0.0 | 0,5 | 200 000 | 384,00 $ | $ 0 |
| 0,5 | 4,0 | 25 000 | 48,00 | 500 |
| 1,0 | 7,5 | 13 300 | 25,54 | 1 000 |
| 2,0 | 14,5 | 6 900 | 13.25 | 2 000 |
| Примечание. Данные в этой таблице основаны на емкости резервуара 15 000 галлонов и площади поверхности 1 000 квадратных футов. 1 При разнице температур воды и окружающей среды 100 ° F. 2 При условии, что древесина стоит 40 долларов за шнур. 3 Предполагается, что прикладная стоимость составляет 1 доллар США за квадратный фут на дюйм толщины. | ||||
Эта таблица показывает, что затраты на нанесение минимального количества изоляции могут быть легко оправданы экономией на затратах на электроэнергию.Однако дополнительные затраты на изоляцию толщиной более 1 ⁄ 2 дюймов трудно оправдать.
Один из вариантов — разместить систему под односкатной крышей, где ее можно изолировать относительно недорогими войлоками из стекловолокна. Стекловолокно, которое может иметь основу из алюминиевой фольги, может удерживаться на месте проволочной сеткой с крупными ячейками. Стоимость навеса, изоляции, пленки, провода и рабочей силы может быть больше, чем стоимость напыляемой полиуретановой изоляции, но этот тип изоляции, вероятно, прослужит намного дольше и даст лучшее значение R.
Защита от ржавчины
Рекомендуется использовать какие-либо меры по предотвращению ржавчины для защиты внутренней части резервуара и труб от коррозии. Доступен ряд коммерческих химикатов, предназначенных в основном для использования в высокотемпературных котлах. Некоторые из них были бы довольно дорогими в количестве, необходимом для защиты системы горячего водоснабжения среднего размера.
Один метод, который был признан подходящим для систем горячего водоснабжения, — это добавление некоторых относительно недорогих химикатов для повышения pH воды.Среди них карбонат калия, карбонат натрия (стиральная сода) и гексаметафосфат натрия (Calgon). Эти химические вещества предотвращают коррозию, покрывая металлические стенки систем. Из упомянутых выше химикатов лучше всего работает Калгон. Его можно купить в большинстве продуктовых магазинов. Используйте 5 фунтов на каждые 1000 галлонов воды. В нормальных условиях ни один из этих химикатов не разлагается и, следовательно, остается активным в системе в течение длительного времени.
Пожарные трубы
Хотя некоторое количество тепла проходит к воде через стенки топки, основной путь тепла от огня к воде проходит через дымовые трубы.Большинство систем спроектировано так, что горячие газы, выделяемые при пожаре, проходят через серию пожарных труб, которые проходят от одного конца резервуара для хранения к другому. Во многих системах газы проходят через резервуар более одного раза.
Очень важно, чтобы количество и размер трубок были достаточными, чтобы большая часть тепла передавалась от горячих газов воде до выхода газов. Как показывает практика, на каждые 2000 БТЕ номинальной мощности требуется около 1 квадратного фута площади теплообмена.Например, если система рассчитана на производство 200 000 БТЕ в час, потребуется около 100 квадратных футов площади теплообмена. Эта область может включать охлаждаемую водой поверхность топки, а также сами дымовые трубы. Обе эти области часто называют поверхностью очага.
Наружный диаметр трубок используется для расчета площади. В таблице 5 перечислены несколько часто используемых размеров стандартных труб с указанием их фактического внешнего диаметра и количества ходовых футов, необходимых для получения 1 квадратного фута площади поверхности.
| Номинальный размер трубы (дюймы) | Внешний диаметр (дюймы) | Линейных футов на квадратный фут внешней площади |
| 1/2 | 0,840 | 4,55 |
| 3/4 | 1.050 | 3.64 |
| 1 | 1,315 | 2,90 |
| 1 1/4 | 1,660 | 2,30 |
| 1 1/2 | 1.900 | 2,01 |
| 2 | 2,375 | 1,61 |
| 2 1/2 | 2,875 | 1,33 |
| 3 | 3.500 | 1.09 |
| 3 1/2 | 4.000 | 0,95 |
| 4 | 4.500 | 0,85 |
| 4 1/2 | 5.000 | 0,76 |
| 5 | 5,563 | 0,67 |
| 6 | 6,625 | 0,58 |
Правильный размер трубы зависит от ряда факторов.В примере системы с производительностью 200 000 БТЕ в час требуется 100 квадратных футов площади теплообмена. Из Таблицы 1 рекомендуемый объем топки составляет 9 кубических футов. Подходящая топка с таким объемом будет иметь длину 1 1 ⁄ 2 футов, ширину 2 фута и высоту 3 фута. Площадь топки составляет 27 квадратных футов (включая дверь с водяным охлаждением). Таким образом, топка обеспечит 27 квадратных футов необходимых 100 квадратных футов. Остальные 73 квадратных фута должны обеспечивать пожарные трубы.
Чтобы найти длину трубы заданного диаметра, необходимую для обеспечения желаемой площади поверхности, умножьте числа в третьем столбце таблицы 5. Например, если вы выбрали 1 1 ⁄ 2 -дюймовая труба, умножьте 73 погонных футов на 2,01:
73 фута x 2,01 фут / кв. Фут = 146,72 фута
Около 147 погонных футов 1 1 ⁄ 2 трубы дюймов требуется для получения 73 квадратных футов площади теплообмена. С другой стороны, если вы используете 3-дюймовую трубу, вам понадобится всего около 80 футов:
73 фута x 1.09 фут / кв фут = 79,73 фут
Какой размер лучше? Если рассматривать строго с точки зрения затрат, нет большой разницы между 147 футами трубы 1 1 ⁄ 2 дюймов и 80 футами трубы 3 дюйма. Однако большую трубу сваривать намного проще. Кроме того, время от времени необходимо будет очищать внутреннюю часть трубы от золы, сажи и других отложений. Очистить меньшую длину и большую трубу проще. Однако большее количество труб меньшего размера будет несколько более эффективным в передаче тепла.Опыт показал, что в целом лучше всего подходят трубы диаметром от 2 до 3 дюймов.
Отложения золы в дымовых трубах значительно снизят скорость теплопередачи. Хорошо иметь способ определить, насколько хорошо они работают. Один из лучших и наименее дорогих методов — разместить высокотемпературный термометр в точке, где газы покидают пожарные трубы и запускают дымовую трубу. Чем ближе температура воды, тем эффективнее отвод тепла от пожарных труб. Температура газа от 300 до 350 ° F указывает на эффективную теплопередачу.Температура газа более 450 ° F указывает на то, что площадь теплообмена слишком мала или на пожарные трубы нанесено покрытие.
Стратификация
Любопытное состояние иногда возникает в средних и больших системах. Несмотря на то, что топка постоянно топится, и видно, как вода кипит из верхней части резервуара, температура воды, забираемой из резервуара для распределения, составляет всего 170–180 ° F. Такая ситуация возникает в системах, где вход и выход находятся около дна резервуара и нет вспомогательного циркуляционного насоса, поддерживающего движение воды.Это состояние называется стратификацией и возникает, когда вода при разных температурах разделяется на отдельные слои, причем самая теплая вода остается наверху. Стратификация может происходить в любой системе, но обычно более выражена в крупных.
Плотность воды при 100 ° F примерно на 3,5 процента больше, чем при 200 ° F. Как и воздух, горячая вода поднимается, а холодная опускается. Чтобы предотвратить расслоение, воду необходимо поддерживать в движении. Один из способов — подсоединить возвратные трубы в верхней части бака над топкой (самая горячая часть системы) и забрать воду из нижней части бака с другого конца.Проблема с этим подходом заключается в том, что распределительные насосы могут не работать все время, и при выключении насосов может происходить расслоение.
Лучшее решение — установить постоянно работающий вспомогательный циркуляционный насос для перемещения воды из самой холодной в самую горячую часть резервуара. Постоянное перемешивание воды предотвратит расслоение. Циркуляционный насос не обязательно должен быть большим, так как необходимо преодолеть очень небольшой напор. Он должен быть способен перекачивать от 0,2 до 0,5 производительности системы в час.Например, система на 2000 галлонов должна иметь насос, способный перекачивать от 400 до 1000 галлонов в час. Обычно достаточно электрического насоса мощностью 1 ⁄ 6 от до 1 ⁄ 2 .
Рисунок 3. Дополнительный резервуар увеличит емкость хранилища.
Трубопровод
Вода не только сохраняет тепло, но и передает тепло туда, где оно используется.Распределительный насос должен иметь подходящий размер для работы. Если насос слишком мал, он не будет перекачивать достаточно тепла к нагрузке. Если он слишком большой, это приведет к потере энергии. Подбор насоса — довольно сложный вопрос, поскольку он зависит от ряда взаимосвязанных факторов. К ним относятся размер груза, расстояние между баком и грузом, количество различных теплообменников в системе и размер используемой трубы. В таблице 6 приведены размеры труб для различных тепловых нагрузок. Эти скорости потока и размеры труб рассчитаны с учетом нормального падения температуры на 25 ° F при прохождении воды через теплообменник.
| Нагрузка (БТЕ / ч) | Расход (галлон / мин) | Диаметр стальной трубы (дюймы) 1 | |
| 100 футов | 300 футов | ||
| 100 000 | 8 | 1 1/4 | 1 1/2 |
| 200 000 | 16 | 1 1/2 | 2 |
| 300 000 | 24 | 2 | 2 1/2 |
| 400 000 | 32 | 2 1/2 | 2 1/2 |
| 500 000 | 40 | 2 1/2 | 3 |
| 750 000 | 60 | 3 | 3 |
| 1 000 000 | 80 | 3 | 4 |
| 1 500 000 | 120 | 4 | 4 |
| 2 000 000 | 160 | 4 | 4 |
| 1 Для трубы из ХПВХ подходит следующий меньший размер | |||
За исключением жилых помещений, большинство систем горячего водоснабжения поставляют тепло более чем в одно место.Например, несколько отдельных теплиц или стойл для выдержки могут потреблять тепло от одной и той же системы. Горячая вода подается к каждой нагрузке по большим магистральным распределительным и обратным линиям. Каждая нагрузка имеет свой собственный насос и подключена к основным линиям параллельно, что делает ее управляемой независимо (Рисунок 4). Каждое параллельное соединение должно иметь обратный клапан для предотвращения обратного потока, когда тепло не требуется.
Насосыобычно оцениваются по количеству галлонов в минуту, которые они могут подавать при определенном напоре или общем сопротивлении.Это полное сопротивление является суммой сопротивлений каждой отдельной части системы, через которую вода проходит в своем контуре к насосу и от него. Сопротивление обычно выражается в количестве футов «головы», хотя с таким же успехом оно может быть выражено в фунтах на квадратный дюйм. Напор — это гипотетическая высота воды, против которой должен работать насос; чем больше голова, тем больше сопротивление.
По мере увеличения сопротивления расход уменьшается. Например, определенный насос может быть рассчитан на 50 галлонов в минуту на высоте 10 футов, но только 15 галлонов в минуту на высоте 30 футов.Один фут напора эквивалентен 0,43 фунта на квадратный дюйм (psi). При выборе насоса важно выбрать насос, рассчитанный на работу с горячей водой при температурах до максимально ожидаемых.
Во многих системах используются стандартные стальные трубы и резьбовые соединения. Они относительно недороги и подходят для горячего водоснабжения. В некоторых новых системах используются пластиковые трубы. Полиэтилен (черный пластик) и трубы из ПВХ не выдержат длительного использования горячей воды при умеренном давлении. Однако два типа пластиковых труб — ХПВХ и полибутилен — предназначены для горячего водоснабжения.ХПВХ — это жесткая пластиковая труба, похожая на ПВХ. Если используется труба из ХПВХ, все фитинги, такие как соединители, переходники и колена, также должны быть изготовлены из ХПВХ. Полибутиленовая труба также требует специальных соединителей, но она гибкая и с ней значительно легче работать. Однако он еще не доступен в размерах более 1 дюйма.
Изоляция труб
Для повышения эффективности важно, чтобы распределительные трубы, идущие к нагрузке и от нее, были изолированы. Количество тепла, которое может быть потеряно из-за длины трубы, является значительным и зависит от ряда факторов.К ним относятся температура воды, проходящей через трубу, температуру и движение воздуха, окружающего трубу, тип материала трубы, а также состояние поверхности и толщину стенки трубы. Неизолированная распределительная труба горячей воды может терять от нескольких сотен до нескольких тысяч БТЕ в час, в зависимости от условий и длины.
Если трубы будут прокладываться над землей, будет достаточно покрытия из стекловолокна, защищенного от дождя несколькими слоями устойчивой к солнечному свету пластиковой пленки.Любая изоляция, особенно стекловолокно, пропитанная водой, теряет почти все свои изоляционные свойства. Изоляция труб из пенопласта в виде разъемных трубок также хорошо работает при защите от солнечных лучей.
Гораздо труднее изолировать трубу, когда она проложена под землей. просто закапывать трубу в землю без изоляции — очень плохая практика, потому что влажная холодная почва является очень хорошим проводником тепла. Большинство изоляционных материалов из пенопласта, таких как изоляция с разъемными трубками, изготовлены из пенопласта с закрытыми порами, что означает, что он не пропитается водой и, следовательно, сохранит свои изоляционные свойства под землей.Если вам необходимо проложить трубу под землей, убедитесь, что земля остается как можно более сухой.
Напыляемая полиуретановая изоляция, обычно используемая на резервуарах, также может использоваться для изоляции подземных трубопроводов, поскольку она относится к типу с закрытыми ячейками. Чтобы использовать этот метод, вырывается траншея шириной от 4 до 6 дюймов и глубиной от 12 до 14 дюймов. Трубы поддерживаются на расстоянии 2 или 3 дюймов от дна, а в траншею распыляется от 4 до 5 дюймов изоляции, которая полностью окружает и покрывает трубы. После того, как утеплитель схватится, траншея засыпается грунтом.
Независимо от того, какой метод используется для изоляции трубы, важно не забыть изолировать обратную трубу, а также трубу, идущую к нагрузке. Несмотря на то, что большая часть тепла была удалена из возвратной воды, любая энергия, потерянная в трубе, должна быть восполнена. Для повышения температуры 1 фунта воды с 80 до 85 ° F требуется такое же количество тепла, как и для повышения температуры с 200 до 205 ° F.
Рисунок 4.Типовая схема мультизагрузочной системы.
Важной частью любой системы горячего водоснабжения является теплообменник или радиатор. Если его размер неверен или поток воздуха через него недостаточен, производительность системы может сильно пострадать.К счастью, теплообменники бывают разных размеров. Доступен широкий ассортимент коммерческих радиаторов, разработанных специально для систем горячего водоснабжения. Большинство из них могут работать при давлении воды от 50 до 60 фунтов на квадратный дюйм и имеют резьбовые фитинги для подключения к распределительной системе.
Очень подходящей альтернативой коммерческому радиатору является новый или подержанный автомобильный радиатор. Они доступны во многих различных размерах и могут быть куплены на большинстве складов и в пунктах снабжения запчастями.У многих дилеров есть новые радиаторы для старых автомобилей, которые они могут продать по сниженным ценам. Однако автомобильные радиаторы обычно не подходят для воды с давлением выше 15-20 фунтов на квадратный дюйм. Это ограничение не должно быть проблемой, если насос и распределительные трубы имеют правильный размер. Однако автомобильные радиаторы потребуют некоторых модификаций, включая закрытие заливных и переливных отверстий и изменение перехода от резинового шлангового фитинга к распределительной трубе.
Характеристики теплопередачи любого радиатора зависят от ряда факторов.Наиболее важными являются скорость потока и температура водяных и воздушных потоков. Как правило, чем больше разница температур между водой и воздухом, тем быстрее передается тепло. Кроме того, чем больше воды и воздуха проходит через радиатор, тем больше передается тепла. Также важны такие факторы, как конструкция радиатора, количество и расположение ребер, а также материал, из которого изготовлен радиатор. Например, в типичных условиях эксплуатации многие коммерческие теплообменники, разработанные специально для горячего водоснабжения, производят около 20 000 БТЕ в час на каждый квадратный фут площади поверхности.
Поскольку большинство радиаторов имеют схожие характеристики теплопередачи, решающим фактором при определении мощности является их физический размер. Испытания показали, что автомобильные радиаторы могут передавать от 16 000 до 20 000 БТЕ в час на квадратный фут поверхности лица (от 140 ° F воды до 70 ° F воздуха). Например, радиатор размером 1 1 ⁄ 2 футов шириной и высотой 2 фута имеет площадь 3 квадратных фута. Таким образом, он может передавать от 48 000 до 60 000 БТЕ в час.
Управление системой горячего водоснабжения довольно простое.Обычно они состоят из термостата, подключенного к реле, которое управляет отдельным насосом для каждой нагрузки. Электродвигатель вентилятора, который продувает воздух через радиатор, также может быть подключен к тому же реле, поскольку он не должен работать при выключенном насосе. Такое расположение позволяет управлять каждой нагрузкой независимо. В некоторых системах насосу разрешается работать непрерывно, а вентилятор управляется термостатом.
Для большинства крупных систем требуется вытяжной вентилятор, как описано ранее, для обеспечения надлежащего сгорания.Вытяжной вентилятор обычно работает всякий раз, когда в топке возникает пожар. Когда нет огня, он не должен работать и может быть отключен вручную. Однако этот механизм не работает, когда систему топят, а затем оставляют без присмотра на длительное время, например, на ночь. Когда поле израсходовано, вентилятор продолжит работу, втягивая холодный воздух через пожарные трубы и, таким образом, охлаждая воду. Важно помнить, что дымовые трубы являются теплообменниками, и что тепло будет течь от горячей воды к охлаждающим трубам, а также наоборот.Одним из решений является установка термостата в дымовой трубе, чтобы останавливать вентилятор, когда температура падает примерно до 200 ° F, то есть когда в воду больше не поступает тепло. Может потребоваться ручное управление, чтобы разжечь огонь, когда система остыла.
Древесина — отличное топливо. По сравнению с большинством других видов топлива оно недорогое, его довольно легко хранить, его можно использовать в различных формах и размерах, и оно широко распространено в Северной Каролине.По оценкам, в этом штате в качестве топлива доступно более 14 миллионов тонн древесины в год.
Древесина, хотя и является хорошим топливом, имеет недостатки. Он содержит меньше энергии на фунт, чем большинство других видов топлива. Количество полезной энергии в образце древесины может широко варьироваться в зависимости от содержания влаги и породы.
Растущее дерево обычно наполовину состоит из воды. Когда дерево спиливается, древесина начинает терять влагу в окружающий воздух. Древесина, которая была свежесрезана и содержит высокий процент влаги, часто называется древесиной зеленая .После того, как древесина высохла в течение определенного периода времени (обычно несколько месяцев или более, ее называют выдержанной или сухой древесиной. По мере того, как древесина теряет влагу, ее влажность постепенно приближается к содержанию влаги от 12 до 15 процентов. равновесное содержание влаги (EMC). Фактическое процентное содержание определяется долгосрочным усреднением температуры и относительной влажности воздуха, окружающего древесину. Хотя было бы желательно, но нецелесообразно удалять всю воду из дрова.
Влажность топливной древесины обычно выражается в процентах от общей сырой массы. Например, если определенный кусок дерева весит 7 фунтов 6 унций (118 унций), но после сушки кости весит всего 5 фунтов 4 унции (84 унции), исходное содержание влаги в древесине выражается следующим образом:
118-84 = 34 унции воды
34 ÷ 118 = 0,288 или 28,8 процента
Это означает, что вода составляла 28,8% от веса влажной древесины.Содержание влаги, выраженное в процентах от сырого веса, часто обозначается сокращенно m.c.w.b. (влажность, влажная основа).
Эффективное теплосодержание древесного топлива снижается за счет содержащейся в нем влаги двумя способами. Во-первых, чем больше воды в данном куске дерева, тем меньше в нем древесины. Во-вторых, часть топлива, содержащегося в древесине, используется для испарения воды при сжигании древесины. Приблизительно 1000 БТЕ тепловой энергии требуется для испарения каждого фунта воды в древесине.Кусок дерева содержит одинаковое количество энергии, независимо от того, является ли он зеленым или сухим. Однако зеленая древесина плохо горит, потому что часть энергии уходит на испарение лишней воды. В таблице 7 приведена чистая энергетическая ценность (теплотворная способность) древесины при различной влажности.
| Влагосодержание во влажном состоянии (в процентах) | Теплотворная способность (БТЕ на фунт) | Вес (фунтов на шнур) |
| 0 | 8 600 | 2 960 |
| 5 | 8,120 | 3,116 |
| 10 | 7,640 | 3 289 |
| 15 (правильно выдержанные) | 7 160 | 3 482 |
| 20 | 6 680 | 3,700 |
| 25 | 6 200 | 3 947 |
| 30 | 5,720 | 4 229 |
| 40 | 4 760 | 4 933 |
| 50 (зеленый) | 3 800 | 5 920 |
Обратите внимание, что правильно выдержанная древесина имеет на 88 процентов более высокую теплотворную способность (по весу), чем зеленая древесина.Также обратите внимание, что зеленая древесина весит почти вдвое больше, чем выдержанная древесина. Кусок зеленого дерева весом в 1 фунт весит всего 0,59 фунта после выдержки. Кусок дерева, сгоревший в «зеленом» состоянии, дает примерно половину тепла, чем при правильной выдержке. Вот почему очень важно правильно выдерживать дрова. Для древесины, оставленной в виде цельного бревна, диаметром 12 дюймов или меньше, может потребоваться целый год, чтобы приправить ее должным образом. В идеале древесину, которая будет использоваться зимой, следует заготавливать предыдущим летом и дать ей высохнуть.Таким образом, древесина сушится за счет летнего тепла, а не за счет части энергии, содержащейся в самой древесине. Конечно, древесина, которой разрешили сезон, высохнет намного быстрее, если ее расколоть и хранить под навесом.
Плотность
Опыт показал, что дуб лучше для обогрева древесины, чем сосна, потому что дуб намного плотнее. Кубический фут сушеного на воздухе дуба весит около 42 фунтов, тогда как кубический фут сушеного на воздухе сосны лоблолли весит около 32 фунтов. Таким образом, дуб примерно на 32 процента плотнее сосны, а дубовый шнур обычно содержит на треть больше энергии, чем сосновый шнур.Это важное соображение, поскольку дрова обычно покупаются и продаются за шнур, который является мерой объема, а не веса. Важно помнить, что почти все породы древесины содержат примерно одинаковое количество энергии. Вы получаете больше фунтов древесины — и, следовательно, больше тепловой энергии — в веревке из более плотной древесины.
Другие виды топлива
Очень широко распространено мнение, что некоторые мягкие породы древесины, такие как сосна, производят больше смолы или креозота, чем лиственные породы.Многочисленные тесты показали, что это не так. Фактически, недавние испытания не показали заметной разницы в выходе смолы между сосной и дубом. При правильном обжиге древесины не должно образовываться смолы.
Помимо более традиционных видов древесного топлива, таких как щепа и дрова, колотые или круглые, могут быть доступны древесные отходы. Это могут быть древесные отходы мебельных заводов или обрезки пиломатериалов со строительных площадок или сносов. Все эти породы дерева подходят для использования. Однако следует помнить одну очень важную вещь: ни в коем случае нельзя сжигать обработанную древесину.Древесина, обработанная креозотом из каменноугольной смолы, например железнодорожные шпалы или опоры, сильно горит и выделяет густой черный токсичный дым. Древесина, обработанная такими соединениями, как хромированный арсенат меди (CCA), обычно имеет зеленовато-желтый или коричневый цвет и при горении выделяет очень токсичный дым. Обработка или вдыхание золы пиломатериалов, обработанных CCA, может вызвать острое отравление. Даже относительно небольшое количество обработанной древесины, смешанной с необработанной древесиной, может вызвать серьезные проблемы. Будьте осторожны и знайте, какой вид топлива вы используете.
Сравнение стоимости топлива
Сравнение древесины и мазута № 2 показывает, что энергосодержание различных видов топлива, обычно называемое удельной энергией, может широко варьироваться. Например, мазут номер 2 содержит около 19 000 БТЕ на фунт, тогда как сухая древесина содержит около 8 600 БТЕ на фунт. В пересчете на фунт за фунт мазут имеет более чем в два раза больше энергии, чем древесина. Однако сравнение удельной энергии древесины и мазута говорит только об этом.
При цене 1 доллар за галлон фунт мазута стоит около 13 центов. При цене 40 долларов за шнур фунт древесины белого дуба стоит менее одного цента. Таблица 7 показывает, что фунт правильно выдержанной древесины содержит около 7 160 БТЕ.
Следующие расчеты сравнивают эти виды топлива на основе стоимости на миллион БТЕ:
Мазут: 0,13 долл. США / фунт ÷ 9000 БТЕ / фунт x 1000000 = 6,84 долл. США за миллион БТЕ
Древесина: 0,008 долл. США / фунт ÷ 7 160 БТЕ / фунт x 1000000 = 1,12 долл. США за миллион БТЕ
Эти расчеты показывают, что стоимость мазута более чем в шесть раз превышает стоимость древесины, необходимой для производства того же количества тепла.Таким образом, древесина имеет большое преимущество в стоимости по сравнению с большинством других видов топлива.
Возражения против использования древесины в качестве источника энергии обычно связаны с удобством. В очень холодную погоду большинство систем горячего водоснабжения, работающих на древесном топливе, необходимо топить хотя бы один раз за ночь. Конечно, есть недостатки в том, чтобы вставать в 2 часа ночи, чтобы запустить систему. С другой стороны, использование дерева определенно дает преимущество в стоимости.
При рассмотрении системы горячего водоснабжения, работающей на древесном топливе, не следует упускать из виду два других важных сравнения.Один из них — системные затраты, а другой — эффективность. Стоимость установки системы правильного размера зависит от индивидуальных потребностей. Например, большинство нефтегазовых систем рассчитаны на индивидуальные теплицы и устанавливаются в них, тогда как одна большая система горячего водоснабжения может вместить множество теплиц или несколько помещений для сушки табака вместе с другими зданиями и жилым помещением.
Второй аспект, который следует учитывать, — это эффективность системы. Эффективность, которая обычно выражается в процентах, является мерой того, насколько хорошо система преобразует и доставляет химическую энергию, хранящуюся в топливе, в полезную тепловую энергию.Процентное соотношение описывает долю потребляемой энергии, которая фактически преобразуется и используется в качестве полезного тепла. Важно понимать, что общая эффективность также зависит от того, насколько хорошо система отводит тепло. Другими словами, для системы недостаточно эффективно сжигать топливо, но тепло также должно доставляться с минимальными потерями к месту, где оно должно использоваться. В следующем примере показано, как рассчитывается общая эффективность:
Система водяного отопления на древесном топливе, как известно, сжигает 200 фунтов высушенной на воздухе древесины в час, за это время 2300 галлонов нагретой воды проходит через теплообменники теплицы с понижением температуры на 45 ° F.Температура воды в накопительном баке остается постоянной.
Энергетическая ценность высушенной на воздухе древесины составляет 7 160 БТЕ на фунт. Таким образом, энергия, выделяемая при сжигании 200 фунтов в час, составляет:
.7160 БТЕ / фунт x 200 фунтов / час = 1432000 БТЕ / час
По определению 1 БТЕ — это количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры 1 фунта воды на 1 ° F. Один галлон воды весит 8,3 фунта; следовательно, тепловая энергия, отдаваемая системой, составляет:
2300 галлонов / час x 8.3 фунта / галлон x 45 ° = 859 050 БТЕ / час
Эффективность системы — это отношение выходной энергии к вложенной энергии:
Общий КПД, E = выход энергии системы ÷ вход энергии в систему
E = 859 050 / 1,432 000
E = 0,60 или 60%
Эти расчеты предполагают, что температура воды в резервуаре для хранения остается постоянной и что падение температуры на 45 ° F включает потери в трубопроводах, по которым вода идет в теплицу и из нее.
Без некоторых довольно сложных тестов очень сложно определить точную эффективность нагревательного устройства. Однако таблица 8 показывает, что типичная эффективность обычных систем отопления сильно различается.
При исследовании общей стоимости отопления с использованием различных видов топлива очень важно сравнивать эффективность системы, особенно если разница в стоимости на миллион БТЕ между двумя альтернативными видами топлива очень мала. Эффективность системы в меньшей степени влияет на то, какой выбор лучше, поскольку разница в стоимости между видами топлива увеличивается.В настоящее время существует значительная разница в стоимости между древесным топливом и другими широко используемыми видами топлива, чтобы сделать древесные системы рентабельными даже при довольно низкой эффективности. Очевидно, что при правильном проектировании для обеспечения максимальной эффективности использование деревянных систем будет дешевле.
| Тип системы | КПД (в процентах) |
| Электронагреватель сопротивления | 98 |
| Обогреватель сжиженного или природного газа | 75 |
| Масляная печь | 65 |
| Система горячего водоснабжения на древесном топливе | 60 |
Значения в Таблице 9 основаны на эффективности, показанной в Таблице 8, и на предположениях, что корд из выдержанной древесины весит 3492 фунта и содержит 7,160 БТЕ на фунт, мазут содержит 138000 БТЕ на галлон и что Сжиженный нефтяной газ содержит 86 000 БТЕ на галлон.Стоимость владения и эксплуатации различных систем не включена.
| Расходы на топливо | ||
| Дерево (на шнур) | Мазут (на галлон) | Сжиженный газ (на галлон) |
| $ 10 | 0 руб.06 | 0,043 $ |
| 20 | 0,12 | 0,086 |
| 30 | 0,18 | 0,129 |
| 40 | 0,24 | 0,172 |
| 50 | 0,30 | 0,215 |
| 60 | 0,36 | 0,258 |
| 70 | 0.42 | 0,301 |
| 80 | 0,48 | 0,344 |
| 100 | 0,60 | 0,430 |
| 140 | 0,84 | 0.602 |
| 180 | 1.08 | 0,774 |
| 200 | 1,20 | 0,860 |
| 250 | 1.50 | 1,075 |
| 300 | 1,80 | 1,290 |
| 400 | 2,40 | 1,720 |
| 500 | 3,00 | 2,150 |
Надеемся, что эта публикация помогла вам лучше понять, как работает правильно спроектированная система горячего водоснабжения, и определить, можете ли вы получить выгоду от ее установки.Если вы решите построить свою собственную систему, как это сделали многие, применение рекомендаций и процедур, приведенных в этой публикации, должно помочь вам построить высокоэффективную систему. Если вместо этого вы решите приобрести одно из имеющихся в продаже устройств, эта информация должна помочь вам выбрать лучшую систему для вашего приложения и эффективно управлять ею.
Для получения дополнительной информации о применении энергии на базе древесины см. Дополнительную публикацию AG-363, Руководство по энергии на базе древесины для сельского хозяйства и малых коммерческих предприятий .Кроме того, вам могут быть полезны следующие публикации:
Информационное руководство по энергии древесины. Роли, Северная Каролина: Отдел энергетики, Министерство торговли Северной Каролины, 1982 г.
Энергия древесины для малой энергетики в Северной Каролине. Роли, Северная Каролина: Отдел энергетики, Министерство торговли Северной Каролины, 1978 год.
Руководство для лиц, принимающих решения по древесному топливу для малых промышленных потребителей энергии. Голден, Колорадо: Исследовательский институт солнечной энергии, 1980.
Древесина как энергия, обзор вопросов сельского хозяйства № 5.Вашингтон, округ Колумбия: Национальная сельскохозяйственная библиотека, Министерство сельского хозяйства США, 1984.
Водонагреватель на дровах — 1 000 000 БТЕ в час.
Водонагреватель на дровах — 2 000 000 БТЕ в час.
- Майк Бойет
- Philip Morris Professor
Биологическая и сельскохозяйственная инженерия
- Р.В. Уоткинс
- Профессор
Биологическая и сельскохозяйственная инженерия
Дополнительную информацию можно найти на следующих веб-сайтах NC State Extension:
Дата публикации: янв.1, 1995
AG-398
N.C. Cooperative Extension запрещает дискриминацию и домогательства независимо от возраста, цвета кожи, инвалидности, семейного и семейного положения, гендерной идентичности, национального происхождения, политических убеждений, расы, религии, пола (включая беременность), сексуальной ориентации и статуса ветерана.
Мощность, необходимая для нагрева объема жидкости
РАСЧЕТ МОЩНОСТИ, НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ НАГРЕВА ОБЪЕМА ЖИДКОСТИОнлайн расчет
–
Мощность, которая должна быть установлена для повышения температуры в течение заданного времени объема жидкости, содержащейся в резервуаре, является результатом 2 расчетов: расчета мощности для повышения температуры жидкости (Pch) и расчет теплопотерь (Pth).
–
Установленная мощность (кВт) = Тепловая мощность (Pch) + Тепловые потери (Pth)
–
–
1 / Расчет мощности, необходимой для повышения температуры объема жидкости:
–
— Мощность обогрева: Pch (кВт)
— Вес жидкости: M (кг)
— Удельная теплоемкость жидкости: Cp (ккал / кг × ° C)
— Начальная температура: t1 (° C)
— Требуемая конечная температура: t2 (° C)
— Время нагрева: T (ч)
— 1,2 : Коэффициент безопасности, связанный с нашими производственными допусками и вариациями мощности сети
–
Pch = (M × Cp × (t2 — t1) × 1,2) ÷ (860 × T)
–
–
–
a / Расчет массы нагреваемой жидкости:
— Вес жидкости: M (кг)
— Объем нагреваемой жидкости: V (дм3 или литр)
— Плотность жидкости: ρ (кг / дм3)
–
M = V × ρ
–
Значения ρ / Cp для некоторых жидкостей:
Вода: 1/1
Минеральное масло: 0,9 / 0,5
Битум: 1,1 / 0,58
Уксусная кислота: 1,1 / 0,51
Соляная кислота: 1,2 / 0,6
Азотная кислота: 1,5 / 0,66
–
б / Расчет объема жидкости:
В цилиндрической емкости:
— Объем бака: V (дм3)
— Диаметр бака: ∅ (дм)
— Высота жидкости: х2 (дм)
В = π × (∅² ÷ 4) × h2
В прямоугольном резервуаре:
— Объем бака: V (дм3)
— Длина бака: L (дм)
— Ширина бака: Вт (дм)
— Высота жидкости: х2 (дм)
В = Д × Ш × В2
2 / Расчет мощности, необходимой для компенсации тепловых потерь:
— Тепловые потери: Pth (кВт)
— Площадь теплообменной поверхности резервуара: S (м2)
— Требуемая конечная температура: t2 (° C)
— Температура: ta (° C)
— Коэффициент обмена: K (ккал / ч × м2 × ° C)
— 1,2 : Коэффициент безопасности, связанный с нашими производственными допусками и вариациями мощности сети
Pth = (S × (t2 — ta) × K × 1,2) ÷ 860
Коэффициент обмена K как функция скорости ветра и толщины изоляции:
а / Расчет площади обменной поверхности резервуара:
Площадь цилиндрической емкости:
— Площадь резервуара: S (м2)
— Диаметр резервуара: ∅ (м)
— Высота бака: х3 (м)
S = (π × (∅² ÷ 4)) + (π × ∅ × h3)
Площадь прямоугольного резервуара:
— Площадь резервуара: S (м2)
— Длина бака: L (м)
— Ширина бака: Вт (м)
— Высота бака: х3 (м)
S = ((Д + Ш) × в3 × 2) + (Д × Ш)
–
Калькулятор объема трубы
Этот калькулятор объема трубы оценивает объем трубы, а также массу жидкости, которая течет по ней.Этот калькулятор — полезный инструмент для всех, кому нужно знать точный объем воды в трубе. Вам будет полезно, например, если вы проектируете систему полива для своего сада. Продолжайте читать, чтобы узнать, что такое цилиндр, найдите формулу объема трубы и проверьте «руководство пользователя» для правильных расчетов в калькуляторе объема трубы.
Калькулятор объема трубы
Знание объема трубы может быть полезно по многим причинам. Это будет выгодно как владельцам частных домов, так и инженерам-строителям.Например, вы можете узнать водоемкость вашей системы отопления дома или поинтересоваться, хватит ли выбранного вами диаметра трубы для наполнения садового пруда.
Именно поэтому мы создали калькулятор объема трубы. Этот инструмент позволяет узнать объем конкретной трубы и вес воды (или другой жидкости) внутри нее. Он прост в использовании и эффективен. Все, что вам нужно сделать, это ввести размер трубы — ее внутренний диаметр и длину .Неважно, используете ли вы метрическую или британскую систему единиц, потому что вы можете свободно переключаться между ними с помощью раскрывающегося списка.
По умолчанию расчет веса жидкости производится для воды (ее плотность равна 997 кг / м³). Если вам нужно выполнить расчеты для другой жидкости, введите плотность вашей конкретной жидкости.
Ниже мы подготовили объяснение формулы объема трубы и пошаговый пример расчетов, чтобы показать вам, как правильно использовать калькулятор объема трубы.
Объем трубы — формула
По форме труба представляет собой полый цилиндр. Но что такое цилиндр? Мы можем видеть их вокруг себя каждый день. Это твердое тело с двумя основаниями, обычно круглыми, всегда конгруэнтными и параллельными друг другу. Развернутая сторона цилиндра образует прямоугольник. Высота цилиндра — это расстояние между основаниями (в случае трубы — это ее длина). Радиус цилиндра — это радиус его основания. Помните, что когда у вас есть цилиндр, диаметр равен удвоенному радиусу.Итак, для расчетов нужно диаметр уменьшить вдвое.
Круглый полый цилиндр, где R — радиус, r — внутренний радиус, h — высота.
Объем трехмерного твердого тела — это размер пространства, которое оно занимает. Для трубы это внутренний объем (вместо внешнего нужно брать внутренний диаметр). Чтобы выразить объем, мы используем кубические единицы (для метрических см³, дм³, м³ и для британских дюймов³ и ft³). Чтобы получить правильные результаты, последовательно используйте одну единицу на протяжении всего вычисления.
Формула объема цилиндра: объем цилиндра = π * радиус² * высота .
Для трубы используйте ее длину вместо высоты: объем трубы = π * радиус² * длина , где радиус = внутренний диаметр / 2 . Объем трубы равен объему жидкости внутри (если труба полностью заполнена ею). Масса жидкости берется из формулы преобразованной плотности. Итак, соответственно: масса жидкости = объем * плотность жидкости .