Разница температуры между подачей и обраткой отопления. Нормы и оптимальные значения температуры теплоносителя

После монтажа системы отопления необходимо настроить температурный режим. Проводить эту процедуру нужно согласно существующим нормам.

Требования к температуре теплоносителя изложены в нормативных документах, которые устанавливают проектирование, укладку и использование инженерных систем жилых и общественных сооружений. Они описаны в Государственных строительных нормах и правилах:

• ДБН (В. 2.5-39 Тепловые сети);
• СНиП 2.04.05 «Отопление вентиляция и кондиционирование».

Для расчетной температуры воды в подаче принимается та цифра, которая равняется температуре воды на выходе из котла, согласно его паспортным данным.

Для индивидуального отопления решать, какая должна быть температура теплоносителя, следует с учетом таких факторов:

1. Начало и завершение отопительного сезона по среднесуточной температуре на улице +8 °C на протяжении 3 суток;
2. Средняя температура внутри отапливаемых помещений жилищно-коммунального и общественного значения должна составлять 20 °C, а для промышленных зданий 16 °C ;
3. Средняя расчетная температура должна соответствовать требованиям ДБН В.2.2-10, ДБН В.2.2.-4, ДСанПиН 5.5.2.008, СП №3231-85.

Согласно СНиП 2.04.05 «Отопление вентиляция и кондиционирование» (пункт 3.20) предельные показатели теплоносителя такие:

В зависимости от внешних факторов, температура воды в системе отопления может быть от 30 до 90 °С. При нагреве свыше 90 °С начинают разлагаться пыль и лакокрасочное покрытие. По этим причинам санитарные нормы запрещают осуществлять больший нагрев.

Для расчета оптимальных показателей могут быть использованы специальные графики и таблицы, в которых определены нормы в зависимости от сезона:

• При среднем показателе за окном 0 °С подача для радиаторов с различной разводкой устанавливается на уровне от 40 до 45 °С, а температура обратки – от 35 до 38 °С;
• При -20 °С на подачу осуществляется нагрев от 67 до 77 °С, а норма обратки при этом должна быть от 53 до 55 °С;
• При -40 °С за окном для всех приборов отопления ставят максимально допустимые значения. На подаче это – от 95 до 105 °С, а на обратке – 70 °С.

Оптимальные значения в индивидуальной системе отопления

H2_2

Автономное отопление помогает избегать многих проблем, которые возникают с централизованной сетью, а оптимальная температура теплоносителя может регулироваться в соответствии к сезону. В случае индивидуального отопления под понятие нормы включают теплоотдачу прибора отопления на единицу площади помещения, где стоит этот прибор. Тепловой режим в данной ситуации обеспечивается конструктивными особенностями отопительных приборов.

Важно следить, чтобы носитель тепла в сети не остужался ниже 70 °С. Оптимальным считают показатель 80 °С. С газовым котлом контролировать нагрев легче, потому что производители ограничивают возможность нагрева теплоносителя до 90 °С. Используя датчики для регулировки подачи газа, нагрев теплоносителя можно регулировать.

Немного сложнее с аппаратами на твердом топливе, они не регулируют подогрев жидкости, и запросто могут превратить ее в пар. А уменьшить жар от угля или древесины поворотом ручки в такой ситуации невозможно. Контроль нагрева теплоносителя при этом достаточно условный с высокими погрешностями и выполняется поворотными термостатами и механическими заслонками.

Электрические котлы позволяют плавно регулировать нагрев теплоносителя от 30 до 90 °С. Они оснащены отличной системой защиты от перегрева.

Однотрубные и двухтрубные магистрали

Конструктивные особенности однотрубной и двухтрубной сети отопления обуславливают разные нормы для нагрева теплоносителя.

Например, для однотрубной магистрали максимальная норма составляет 105 °С, а для двухтрубной – 95 °С, при этом разница между обраткой и подачей должна быть соответственно: 105 – 70 °С и 95 – 70 °С.

Согласование температуры теплоносителя и котла

Согласовать температуру теплоносителя и котла помогают регуляторы. Это – устройства, которые создают автоматический контроль и корректирование температуры обратки и подачи.

Температура обратки зависима от количества прошедшей по ней жидкости. Регуляторами прикрывают подачу жидкости и увеличивают разницу обратки и подачи до того уровня, который нужен, а необходимые указатели устанавливают на датчике.

Если нужно увеличить поток, то в сеть может быть добавлен насос повышения, который управляется регулятором. Для снижения нагрева подачи применяют «холодный пуск»: ту часть жидкости, какая прошла по сети, из обратки опять переправляют на вход.

Регулятор перераспределяет потоки подачи и обратки соответственно данным, которые снял датчик, и обеспечивает строгие температурные нормы сети отопления.

Способы снижения теплопотерь

Вышеизложенная информация поможет быть использована для правильного расчета нормы температуры теплоносителя и подскажет, как определить ситуации, когда нужно применять регулятор.

Но важно помнить, что на температуру в помещении влияет не только температура теплоносителя, уличного воздуха и сила ветра. Также должна учитываться степень утепления фасада, дверей и окон в доме.

Чтобы снизить теплопотери жилья, нужно побеспокоиться о его максимальной термоизоляции. Утепленные стены, уплотненные двери, металлопластиковые окна помогут сократить утечку тепла. Также при этом снизятся затраты на отопление.

При большой разнице температур на подаче и обратке котла температура на стенках камеры сгорания котла приближается к температуре «точки росы» и возможно выпадение конденсата. Известно, что при сгорании топлива выделяются различные газы, в том числе СО 2 , если этот газ соединится с выпавшей на стенках котла «росой», то образуется кислота, которая разъедает «водяную рубашку» топки котла. В результате, котел может быть быстро выведен из строя. Для предотвращения выпадения росы необходимо так проектировать систему отопления, чтобы разница температур на подаче и обратке не была слишком большой. Обычно этого добиваются подогревом теплоносителя обратки и/или включением с мягким приоритетом в систему отопления бойлера горячего водоснабжения.

Для подогрева теплоносителя между обраткой и подачей котла делают байпас и устанавливают на него циркуляционный насос. Мощность насоса рециркуляции обычно выбирают как 1/3 от мощности основного циркуляционного насоса (суммы насосов) (рис. 41). Для того чтобы основной циркуляционный насос «не продавил» контур рециркуляции в обратную сторону, за насосом рециркуляции устанавливают обратный клапан.

Рис. 41. Подогрев обратки

Другим способом подогрева обратки является установка бойлера горячего водоснабжения в непосредственной близости от котла. Бойлер «сажают» на короткое отопительное кольцо и располагают его таким образом, чтобы горячая вода из котла после главного распределительного коллектора сразу попадала в бойлер, а из него возвращалась обратно в котел. Однако, если потребность в горячей воде невелика, то в системе отопления устанавливают и рециркуляционное кольцо с насосом, и отопительное кольцо с бойлером. При грамотном расчете рециркуляционное насосное кольцо может быть заменено на систему с трех- или четырехходовыми смесителями (рис. 42).

Рис. 42. Подогрев обратки с помощью трех- или четырехходовых смесителей На страницах «Регулировочное оборудование отопительных систем» были перечислены практически все технически значимые приборы и инженерные решения, присутствующие в классических отопительных схемах. При проектировании систем отопления на реальных строительных объектах они полностью или частично должны включаться в проект отопительных систем, но это не значит, что в конкретный проект должна быть включена именно та отопительная арматура, которая указана на данных страницах сайта. Например, на узле подпитки можно устанавливать отсечные краны со встроенными в них обратными клапанами, а можно устанавливать эти приборы отдельно. Вместо сетчатых фильтров можно установить фильтры-грязевики. На трубопроводы подачи можно установить сепаратор воздуха, а можно и не устанавливать, а смонтировать вместо него автоматические воздухоотводчики на всех проблемных местах. На обратке можно установить дешламатор, а можно просто оборудовать коллекторы спускниками. Регулировку температуры теплоносителя для контуров «теплых полов» можно делать с качественной регулировкой трех- и четырехходовыми смесителями, а можно производить количественную регулировку, установив двухходовой кран с термостатической головкой. Циркуляционные насосы могут устанавливаться на общей трубе подачи или наоборот, на обратке. Количество насосов и их местонахождение также может меняться.

Для начала рассмотрим простую схему:

На схеме мы видим котел, две трубы, расширительный бак и группу радиаторов отопления. Красная труба, по которой горячая вода идет от котла к радиаторам называется- ПРЯМОЙ. А нижняя (синяя) труба по которой более холодная вода возвращяется обратно, так и называется- ОБРАТНОЙ. Зная, что при нагреве все тела расширяются (вода в том числе) в нашу систему вмонтирован расширительный бак. Он выполняет сразу две функции: является запасом воды для подпитки системы и в него уходят излишки воды при расширении от нагрева. Вода в данной системе является теплоносителем и поэтому должна циркулировать от котла к радиаторам и обратно. Заставить ее циркулировать может либо насос, либо, при некоторых условиях, сила земной гравитации. Если с насосом все понятно, то с гравитацией у многих могут возникнуть сложности и вопросы. Им мы посвятили отдельную тему. Для более глубокого понимания процесса обратимся к цифрам. К примеру теплопотери дома составляют 10 квт. Режим работы системы отопления стабильный, то есть система ни разогревается, ни остывает. В доме температура не повышается и не понижается.Это значит, что 10 квт вырабатывает котел и 10 квт рассеивают радиаторы. Из школьного курса физики мы знаем, что на нагрев 1 кг воды на 1 градус нам потребуется 4,19 кдж тепла Если мы будем каждую секунду нагревать 1 кг воды на 1 градус, то нам понадобится мощность

Q=4,19*1(кг)*1(град)/1(сек)=4,19 квт.

Если наш котел имеет мощность 10 квт то он может нагреть в секунду 10/4,2=2,4 килограмма воды на 1 градус или 1 килограмм воды на 2,4 градуса, либо 100 грамм воды (не водки) на 24 градуса. Формула для мощности котла выглядит так:

Qкот=4,19*G*(Tвых-Твх) (квт),

где
G- расход воды через котел кг/сек
Твых- температура воды на выходе из котла (можно Т прямой)
Твх- температура воды на входе в котел (можно Т обратной)
Радиаторы тепло рассеивают и количество теплоты которое они отдают зависит от коэффициента теплоотдачи, площади поверхности радиатора и разности температур между стенкой радиатора и воздухом в комнате. Формула выглядит так:

Qрад=k*F*(Трад-Твозд),

где
k-коэффициент теплоотдачи. Величина для бытовых радиаторов практически постоянная и равная k=10ватт/(кв метр*град).
F- суммарная площадь радиаторов (в кв. метрах)
Трад-средняя температура стенки радиатора
Твозд- температура воздуха в комнате.
При стабильном режиме работы нашей системы всегда будет выполняться равенство

Qкот=Qрад

Рассмотрим подробнее работу радиаторов с применением рассчетов и цифр.
Допустим суммарная площадь их оребрения равна 20 кв метров,(что приблизительно соответствует 100 ребрам). Наши 10 квт=10000вт эти радиаторы отдадут при разнице температур в

dT=10000/(10*20)=50 градусов

Если температура в комнате равна 20 градусам, то средняя температура поверхности радиатора будет

20+50=70 градусов.

В случае когда наши радиаторы имеют большую площадь, например 25 квадратных метров (где-то 125 ребер) то

dT=10000/(10*25)=40 градусов.

И средняя температура поверхности составит

20+40=60 градусов.

Отсюда вывод: Если хотите сделать низкотемпературную систему отопления не скупитесь на радиаторы. Средняя температура есть среднеарифмитическое между температурами на входе в радиаторы и выходе.

Тср=(Тпрям+Тобр)/2;

Разница же температур между прямой и обраткой тоже немаловажная величина и характеризует циркуляцию воды через радиаторы.

dT=Тпрям-Тобр;

Помним, что

Q=4,19*G*(Тпр-Тобр)=4,19*G*dT

При неизменной мощности увеличение расхода воды через прибор приведет к снижению dT и наоборот при снижении расхода dT увеличится. Если задаться, что dT в нашей системе составляет 10 градусов, то в первом случае когда Тср=70 градусов после несложных вычислений получим Тпр=75 град и Тобр=65 град. Расход воды через котел равен

G=Q/(4,19*dT)=10/(4,19*10)=0,24 кг/сек.

Если мы уменьшим расход воды ровно в два раза, а мощность котла оставим прежней, то разница температур dT возрастет в два раза. В предыдущем примере мы задавались dT в 10 градусов, таперь при уменьшении расхода она станет dT=20 градусов. При неизменной Тср=70, мы получим Тпр-80 град и Тобр=60 град. Как видим уменьшение расхода воды влечет за собой повышение температуры прямой и снижение температуры обратки. В случаях, когда расход снижается до какой-то критической величины мы можем наблюдать закипание воды в системе. (температура кипения=100 градусов) Так же закипание воды может происходить при переизбытке мощности котла. Явление это крайне нежелательное и очень опасное, поэтому хорошо спроектированная и продуманная система, грамотный подбор оборудования и качественный монтаж это явление исключает.
Как видим из примера температурный режим системы отопления зависит от мощности, которую нужно передать помещению, площади радиаторов и расхода теплоносителя. Объем же теплоносителя залитый в систему при стабильном режиме ее работы не играет никакой роли. Единственное на что влияет объем так это на динамику системы, то есть на время разогрева и остывания. Чем он больше, тем и время разогрева дольше и тем дольше время остывания, что несомненно в некоторых случаях является плюсом. Осталось рассмотреть работу системы в этиъх режимах.
Вернемся к нашему примеру с 10 квтным котлом и радиаторами в 100 ребер с 20 квадратами площади. Насос задает расход в G=0,24 кг/сек. Емкость системы зададим в 240 литров.
К примеру в дом после долгого отсутствия приехали хозяева и начали топить. Дом за время их отсутствия остыл до 5 градусов, как и вода в системе отопления. Включив насос, мы создадим циркуляцию воды в системе, но пока котел не разожжен температура прямой и обратки будет равна одинакова и равна 5 градусов. После розжига котла и выхода его на мощность в 10 квт картина будет следующая: Температура воды на входе в котел будет 5 градусов, на выходе из котла 15 градусов, температура на входе в радиаторы 15 градусов, а на выходе из них чуть меньше 15.(При таких температурах радиаторы практически ничего не излучают) Все это будет продолжаться 1000 секунд, пока насос не прокачает всю воду через систему и к котлу не придет обратка с температурой в почти 15 градусов. После этого котел уже будет выдавать 25 градусов, а радиаторы возвращать в котел воду с температурой чуть менее 25 (примерно 23-24 градуса). И так опять 1000 секунд.
В конце концов система прогреется до 75 градусов на выходе, а радиаторы будут возвращать 65 градусов и система перейдет в стабильный режим. Если бы в системе было 120 литров, а не 240, то система прогрелась бы в 2 раза быстрее. В случае, когда котел потушили, а система горячая, начнется процесс остывания. То есть система будет отдавать дому накопленное тепло. Ясно, что чем больше объем теплоносителя тем дольше будет происходить этот процесс. При эксплуатации твердотопливных котлов это позволяет растянуть время между дозагрузками. Чаще всего эту роль на себя берет , которому мы посвятили отдельную тему. Как и различным видам систем отопления.