Как рассчитать объем воды в отопительной системе

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…

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. Например, если имеется 20 кВт-ный котел, то нужно докупить еще парочку радиаторов, чтобы объем системы достиг 100 (200, 300) литров, иначе котел не сможет работать на полную мощность… Клиенту ничего не остается, как достать кошелек и начинать отсчитывать дополнительно зеленые (желтые, синие…).

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….

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.

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. На практике же ощутимой разницы пользователи не замечают, они могут приобретать любые радиаторы, какие понравятся, какие имеются в магазинах, с полной уверенностью, что система будет работать нормально.

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.

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…
  • Сделать систему отопления для дома можно самостоятельно в том случае, …
  • Сделать систему отопления — значит правильно подобрать и верно смонтировать …

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.

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.

Как рассчитать объем воды в отопительной системе

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.

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.

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)

В большинстве случаев расчеты ведут специалисты. Тому есть простое объяснение. Обычно протяженность отопительной системы слишком велика. Она также сильно разветвленная.

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.

Как рассчитать объем воды в отопительной системе

Для определения показателей одного радиатора необходимо воспользоваться данными, которые всегда указываются в техническом паспорте изделия. Если его нет под рукой по каким-либо причинам, то можно использовать усредненные параметры.

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):- биметаллические (600х80) – 0,25 л- 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.

https://www.youtube.com/watch?v=GrYdSoMrDqc

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.

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.

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.

Расход теплоносителя

Cp – удельная теплоемкость воды, кДж/(кг*град.C); для упрощенных расчетов принимаем равной 4,19 кДж/(кг*град.C)

ΔPt – разность температур на входе и выходе; обычно берем подачу и обратку котла

Калькулятор расхода теплоносителя (только для воды)

Q = кВт; Δt = oC; m = л/с

https://www.youtube.com/watch?v=syF9KpsxZO8

Точно также можно посчитать расход теплоносителя на любом участке трубы. Участки выбираются так, чтобы в трубе была одинаковая скорость воды. Таким образом, разбиение на участки происходит до тройника, либо до редукции. Нужно просуммировать по мощности все радиаторы, к которым течет теплоноситель через каждый участок трубы. Потом подставить значение в формулу выше. Эти расчеты необходимо сделать для труб перед каждым радиатором.

Расчет отопительных приборов системы отопления: подбираем котел, трубы и радиаторы и монтаж системы

В систему отопления современного частного дома входят: трубопровод и радиаторы, котел и всевозможные приборы для улучшения его работы и т.д. Все они должны транспортировать тепло от котла к помещениям.

Для обеспечения правильной работы этой системы необходимо произвести профессионально расчет и монтаж всех отопительных приборов, правильно использовать и вовремя осуществлять обслуживание.

О том, как произвести расчет системы отопления в частном доме поговорим ниже.

Одноконтурная система отопления

Котлы бывают двухконтурные и одноконтурные, с различной мощностью, автоматизированные и простой комплектации. На рисунки снизу можно увидеть схему простой системы отопления с одноконтурным котлом. Таких отопительных систем с простым прибором достаточно для небольшой конструкции.Первое на что следует обратить внимание при выборе котла, это его мощность. Мощность берется за основу любых вычислений.

Для примера рассчитаем какой котел подойдет для частного дома из дерева площадью 78,5 м2.

В конструкцию одноэтажного частного дома входят: 3 комнаты, коридор прихожая, кухня, туалет и ванна. Высчитываем объем всего дома, для этого необходимы данные по площади каждого помещения и высота потолков.

Площадь комнат составляет: 2-х комнат — по 10 м2, высота потолка 2,8 м, 3-я комната 20 м2, прихожая 8м2, коридор 8м2, кухня 15,5 м2, ванная 4м2, туалет 3 м2.

Путем умножения высоты и площади получаем объем: 1,2 — 28 и 28 м3, 3 — 56 м3, прихожая и коридор по 22,4 м3, кухня 43,4 м3, ванная 11,2 м3, туалет 8,4 м3.

Следующим шагом вычисляем общий объем частного дома: 28 28 56 22,4 22,4 43,4 11,2 8,4=220 м3. Объем нужно высчитывать всех помещений, не в зависимости установлены там радиаторы или нет, в нашем случае в коридоре и прихожей их нет. Это делается потому, что при отоплении дома такие помещения все равно прогреваются, но пассивно, из-за естественной циркуляции воздуха и его теплообмена. Поэтому если не учесть не отапливаемые жилые помещения расчет будет не верен.

Для выбора мощности котла нужно опираться на количество энергии необходимое на 1 м3 исходя из данных по регионам:

  • Европейская часть России — 40 Вт/м3
  • Северная часть России – 45 Вт/м3
  • Южная часть России – 25 Вт/м3

Предположим, что для рассматриваемого дома мощность ровна 40 Вт/м3. Выходит необходимая мощность ровняется 40х220 = 8800 Вт. К этой цифре прибавляется коэффициент 1,2, равный 20% мощности запаса. Добавочная мощность нужна чтобы не напрягать котел, и он работал спокойно. Переводим полученные ваты в киловатты и получаем 10,6 кВт. Это значит для площади деревянного одноэтажного дома площадью 78,5 м2 подойдет стандартный котел мощностью 12-14 кВт.

объем радиатора отопления

Вычислив мощность котла, нужно определить какую вытяжку ему нужно.

Правильно подобрать диаметр трубы под котел частного дома важный этап в проектирование системы отопления. Почему то считают, что больший диаметр дымоходной трубы тем лучше. Но это ошибочное мнение.

Для оптимизации работы котла, особенно для электронных приборов, необходимо подобрать трубу нужного диаметра. Нужные для этого показатели это:

  1. Тип очага отопления. Отопительным центром в частном деревянном даме может быть либо котел, либо печка. Для котлов важно знать Объем камеры сгорания, у печки квадратура Объема зольника. Для самодельных газовых или дизельных котлов тоже необходимо знать эти показатели.
  2. Длина и конструкция предполагаемой трубы. Оптимальная высота конструкции 4-5 м без искривлений и сужений. В противном случае в конструкции образуются ненужные вихревые зоны, которые уменьшают тягу.
  3. Форма будущего дымохода. Конструкции в виде цилиндра самый оптимальный вариант. Поэтому использовать готовую сендвичную конструкцию проще всего. Выложить из кирпича подобную круглую трубу сложно, а у квадратной большие потери. Стоит сендвичная труба, например диаметром 100 мм от 1000 руб./м пог.

Зная все эти факторы и показатели можно произвести расчет сечения трубы для конкретного котла. Расчет будет приблизительным, так как для точного, нужны сложные вычисления и показатели.

За основу берется размер камеры сгорания котла, именно от нее зависит объем выходящих газов. Дл расчета используют следующую формулу: F = (К ∙ Q) / (4,19 ∙ √ˉ Н).

К — это условный коэффициент равный 0,02-0,03, Q — производительность газового котел, которая указана в техническом паспорте оборудования, Н — высота будущего дымохода.

Как рассчитать объем воды в отопительной системе

Для правильного распределения тепла по дому необходимо высчитать число радиаторов.

Расчет радиаторов

Расчет радиаторов будет напрямую связан с их мощностью. Радиаторы бывают:

  • Алюминиевые,
  • биметаллические,
  • чугунные и т.д.

Биметаллические радиаторы имеют стандартную мощность одной секции 100-180 Вт, алюминиевые — 180 — 205 Вт, чугунные — 120-160 Вт. Считать секции нужно только после учета мощности, поэтому приобретая, поинтересуйтесь у продавца, из какого материала сделаны радиаторы.

Еще один показатель важный при выборе отопительных приборов это разница температур между поступающим от котла и обраткой(DT). Стандартная цифра, зафиксированная в техническом паспорте радиатора 90 — входящая, 70 — обратка.

Опираясь на собственный опыт, могу сказать, что котел редко работает на полную мощность, а значит, температуры подачи в 90 0С не будет. А в автоматических котлах вообще стоит ограничитель 80 0С, так что паспортных показателей не получится. А значит средняя реальная DT 70 -вход, 55 — выход. Значит, мощность радиатора будет менее 120 Вт, для алюминиевых 150 Вт. Из этого расчета просто сделать вычисления.

Комната в 28 м3, умножаем этот показатель на 40 Вт (из таблицы потребления по регионам) и на 1,2 =1344 Вт. Эту цифру нужно округлить до целого, 1500. Теперь разделим на мощность одной секции: 1500:150=10 секций. Для данной комнаты можно использовать один радиатор с 6 секциями и второй с 4-я.

Аналогично рассчитываются все комнаты дома.

Следующим этапом нужно выбрать трубы связывающие радиаторы в единую систему.

Нагретая вода от газового котла транспортируется к радиаторам по системе труб, поэтому от их качества будет зависть, насколько велики будут теплопотери. На рынках представлены три основных вида труб:

  1. Пластиковые.
  2. Металлические.
  3. Медные.

Металлические трубы

У металлических труб, которые раньше использовались в системе отопления любого частного дома, есть ряд минусов:

  • большой вес,
  • монтаж требует использования дополнительного оборудования,
  • накапливаю статическое электричество,
  • появление естественной ржавчины, а это может нанести вред котлу.

Но зато цена на такие трубы не велика, от 350 п.м.

Медные трубы

Другое дело медные трубы. Они имеют ряд плюсов:

  1. Выдерживают температуру до 200 0С
  2. Выдерживают давление до 200 атмосфер.

Но большее число минусов делают эти трубы не востребованными:

  1. Сложность установки (нужен серебряный припой, нужно профессиональное оборудование и знания).
  2. Монтировать медные трубы можно только на специальные крепления.
  3. Высокая цена из-за дороговизны материала, от 1500 п/м.
  4. Высокая стоимость монтажа от 600 п/м.

Пластиковые трубы

Пластиковые трубы считаются одними из самых востребованных, среди домовладельцев. Способствуют этому ряд плюсов:

  1. Коррозия внутри системы не образуется, так как система герметична, а материал не пропускает воздух.
  2. Повышенная прочность, так как основа из алюминия, покрытого пластиком, а этот материал не гниет и не разрушается со временем.
  3. Конструкция имеет алюминиевое армирование, поэтому расширение минимум.
  4. Низкое гидравлическое сопротивление, это хорошее для системы с естественной циркуляцией и под давлением.
  5. Антистатичны.
  6. Не нужно обладать навыком при установке, достаточно ознакомится в интернете техникой монтажа.
  7. Низкая стоимость, от 32 руб./м

Когда трубы выбраны и приобретены можно приступать к монтажу системы отопления, сделать работу можно своими руками или вызвать специалистов.

Тонкости монтажа

Монтаж системы отопления в частном деревянном доме проходит в несколько основных этапов:

  1. Установка радиаторов. Монтаж радиаторов нужно выполнять по схеме. Традиционно радиаторы располагают под оконными проемами, так тепло не будет впускать в помещение холодный воздух. Делают монтаж своими руками при помощи шуруповерта, саморезов и уровня. Главное правило, которое следует соблюдать: все радиаторы системы располагают на одинаковом расстоянии от пола и строго по уровню. В противном случае вода будет с плохой циркуляцией в системе.
  2. Монтаж труб. Перед монтажом нужно просчитать общую длину системы, и креплений и соединяющих (фитингов). Для работы своими руками нужны следующие инструменты: ножницы для пластиковых труб, специальный паяльник, рулетка и карандаш. На качественных трубах есть специальные разметки, показывающие направление и насечки дл облегчения монтажа.

Используя паяльник нужно сразу после расплавления спаивать трубы в соединительных креплениях. Выполнять после этого повороты запрещено, иначе припой получиться негерметичным и разломается, а с циркуляцией под давлением может развалиться. Для предотвращения таких ошибок потренируйтесь на остатке трубы. К стене трубы крепят в специальные полукруглые крепления, которые в свою очередь прикручиваются к деревянной стене саморезами небольшой величины.

  1. Подключение системы к котлу. Эту часть лучше доверить специалистам, так как проверка системы и ее первый запуск могут вызвать ряд сложностей у новичка.

Циркуляционный насос системы отопления

К дополнительным приспособлениям относятся, например насос. В системе отопления размещенной на площади менее 100 м2 циркуляция будет происходить естественной системой, но для большей площади необходим насос. Если котел импортного производства и автоматический, то насос уже стоит в системе, а значит дополнительный не нужно.

В продаже легко можно найти насос отечественного или импортного производства, все они подходят для систем с естественной циркуляцией. Стоят насосы для системы отопления от 1200 руб.

Скорость теплоносителя

где V – скорость движения теплоносителя, м/с;

m – расход теплоносителя через участок трубы, кг/с

ρ – плотность воды, кг/куб.м. можно принять равной 1000 кг/куб.м.

f – площадь поперечного сечения трубы, кв.м. можно посчитать по формуле: π * r2, где r – внутренний диаметр, деленный на 2

Калькулятор скорости теплоносителя

m = л/с; труба мм на мм; V = м/с

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.

Потери напора в трубе

На современном строительном рынке присутствует огромное количество различных радиаторов отопления. Все они отличаются между собой по материалу изготовления и габаритным размерам. Соответственно в каждой из секций таких приборов будет вмещаться неодинаковое количество воды. Давайте ознакомимся с вместимостью секций различных радиаторов:

  • алюминиевые с габаритами 60*8 сантиметров – 0,45 литра жидкости;
  • биметаллические, с габаритными размерами 60*8 сантиметра – 0,25 литра
  • старые чугунные батареи размером 60*11 сантиметров вмещают 1,7 литра воды;
  • современные чугунные радиаторы отопления с габаритами 58*7,5 сантиметра – 1 литр жидкости.

Расхождения по высоте и ширине отопительных приборов у современных производителей находятся в пределах 2 сантиметров, при этом высота батарей колеблется от 20 сантиметров до 1 метра. Объём других отопительных приборов рассчитывают исходя из пропорции. Для этого разделяют объём указанный в таблице на высоту, после чего умножают на высоту необходимой модели радиатора. При наличии сложной, протяжной системы отопления объём жидкости у каждом из радиаторов уточняют у производителя.

Объём трубопроводов тоже отличается, для подсчёта необходимо учитывать внутренний диаметр. Эти данные давно вычислены, каждый метр трубы имеет следующие значения:

  • диаметр 15 миллиметров или 0,5 дюйма – 0,170 литра;
  • диаметр 20 миллиметров или 0,75 дюйма – 0,3 литра;
  • диаметр 25 миллиметров или 1 дюйм – 0,49 литра;
  • диаметр 32 миллиметра или 1,25 дюйма – 0,8 литра;
  • диаметр 40 миллиметров или 1,5 дюйма – 1,25 литра;
  • диаметр 50 миллиметров или 2 дюйма 1,95 литра.

Объём воды в простой отопительной системе может подсчитать каждый. Для этого необходимо знать вместимость котла и радиаторов отопления. Количество жидкости в трубопроводах вычисляют исходя из их диаметра и протяжности. После этого все значения суммируют.

ΔPpтр = R * L,

ΔPpтр – потеря напора в трубе на трение, Па;

R – удельные потери на трение в трубе, Па/м; в справочной литературе производителя трубы

L – длина участка, м;

где Δpм.с. – потери напора на местных сопротивлениях, Па;

Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; коэффициенты местных сопротивлений указываются производителем для каждого фитинга

V – скорость теплоносителя в трубопроводе, м/с;

ρ – плотность теплоносителя, кг/м3.

Основные виды теплоносителей

Существует четыре основных вида жидкости, используемых для заполнения отопительных систем:

  1. 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.
  2. Антифриз – этот теплоноситель обойдется уже дороже воды, и используется в системах нерегулярно отапливаемых помещений.
  3. 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.
  4. 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.

Итоги гидравлического расчета

В итоге необходимо просуммировать сопротивления всех участков до каждого радиатора и сравнить с контрольными значениями. Для того, чтобы насос, встроенный в газовый котел, обеспечил теплом все радиаторы, потери напора на самой длинной ветке не должны превышать 20000 Па. Скорость движения теплоносителя на любом участке должна быть в диапазоне 0,25 – 1,5 м/с.

Для того, чтобы выдержать вышеуказанные условия, достаточно правильно подобрать диаметры труб. Это можно сделать по таблице.

Труба Минимальная мощность, кВт Максимальная мощность, кВт
Металлопластиковая труба 16 мм 2,8 4,5
Металлопластиковая труба 20 мм 5 8
Металлопластиковая труба 26 мм 8 13
Металлопластиковая труба 32 мм 13 21
Полипропиленовая труба 20 мм 4 7
Полипропиленовая труба 25 мм 6 11
Полипропиленовая труба 32 мм 10 18
Полипропиленовая труба 40 мм 16 28

Как рассчитать объем воды в отопительной системе

В ней указана суммарная мощность радиаторов, которые труба обеспечивает теплом.

Как рассчитывать объем теплоносителя в системе отопления

Сталкиваясь с необходимостью монтажа или реконструкции отопления, многие из нас задаются вопросом, как рассчитать достаточное количество рабочей жидкости для эффективной работы отопления. В первую очередь нужно понимать, что общий показатель будет зависеть от суммарного значения объема всех элементов отопительной системы.

Жидкость в водяном контуре системы отопления выполняет важнейшую функцию — она является носителем тепла. Многие элементы отопительной системы подбирают относительно объёма перегоняемого теплоносителя. Поэтому предварительные расчёты позволят укомплектовать теплоснабжение наиболее эффективно. Легко вычислить общий объём теплоносителя, учитывая, что количество жидкости в радиаторах составляет 10-12 процентов от общего количества перегоняемой жидкости.

Расчет воды в системе отопления нужно сделать обязательно в следующих случаях:

  • перед тем, как делать монтаж отопления, определяют количество теплоносителя, которое будет перегонять котёл определённой мощности;
  • когда заливают в систему незамерзающую жидкость, нужно выдержать определённую пропорцию по отношению ко всей перегоняемой жидкости;
  • от количества теплоносителя зависит размер расширительного бачка;
  • нужно знать требуемый объём воды в системе отопления загородных или частных домов, где водоснабжение не централизованное.

Кроме того, чтобы правильно закрепить на стене батареи, надо знать их вес. Например, всего одна секция чугунного радиатора, и без того тяжёлая, вмещает в себя 1,5 литров жидкости. То есть семи-секционная чугунная батарея при запуске системы становится на десять с лишним килограмм тяжелее.

Выбор теплоносителя

Чаще всего в качестве рабочей жидкости для систем отопления применяется вода. Впрочем, эффективным альтернативным решением может стать антифриз. Такая жидкость не замерзает при понижении температуры окружающей среды до критической для воды отметки. Несмотря на очевидные преимущества, цена антифриза достаточно высока. Поэтому используют его преимущественно для обогрева незначительных по площади строений.

Заполнение отопительных систем водой нуждается в предварительной подготовке такого теплоносителя. Жидкость должна быть отфильтрована от растворенных минеральных солей. Для этого могут быть использованы специализированные химические реагенты, которые присутствуют в продаже. Более того, из воды в системе отопления должен быть удален весь воздух. В противном случае возможно снижение эффективности обогрева помещений.

Общие расчеты

Как рассчитать объем воды в отопительной системе

Необходимое количество теплоносителя рассчитывается согласно следующей формуле:Общий объем = V котла V радиаторов V труб V расширительного бачка

Отопительный котел

Определиться с показателем емкости котла позволяет вычисление мощности нагревательного агрегата. Для этого достаточно взять за основу соотношение, при котором 1 кВт тепловой энергии достаточно для эффективного обогрева 10 м2 жилплощади. Данное соотношение является справедливым при наличии потолков, высота которых составляет не более 3-х метров.

Как только станет известен показатель мощности котла, достаточно отыскать подходящий агрегат в специализированном магазине. Объем оборудования каждый производитель указывает в паспортных данных.

Поэтому в случае выполнения правильного расчета мощности проблем с определением нужного объема не возникнет.

Чтобы определить достаточный объем воды в трубах, необходимо вычислить поперечное сечение трубопровода согласно формуле – S = π × R2, где:

  • S – поперечное сечение;
  • π – постоянная константа, равная 3,14;
  • R – внутренний радиус труб.

Рассчитав значение площади поперечного сечения труб достаточно умножить его на общую длину всего трубопровода в системе отопления.

Расширительный бак

Определить, какой емкостью должен обладать расширительный бак, можно, располагая данными о коэффициенте температурного расширения теплоносителя. У воды этот показатель составляет 0,034 при подогреве до 85 оС.

Выполняя расчет достаточно воспользоваться формулой: V-бака = (V сист × K) / D, где:

  • V-бака – необходимый объем расширительного бачка;
  • V-сист – общий объем жидкости в остальных элементах системы отопления;
  • K – коэффициент расширения;
  • D – эффективность расширительного бачка (указывается в технической документации).

Радиаторы

Формула расхода теплоносителя

В настоящее время существует широкое разнообразие отдельных типов радиаторов для отопительных систем. Помимо функциональных различий все они имеют разную высоту.

Чтобы рассчитать объем рабочей жидкости в радиаторах, необходимо для начала подсчитать их количество. После чего умножить данную сумму на объем одной секции.

Узнать объем одного радиатора можно, воспользовавшись данными из технического паспорта изделия. При отсутствии такой информации можно сориентироваться согласно усредненным параметрам:

  • чугунные – 1,5 л на секцию;
  • биметаллические – 0,2-0,3 л на секцию;
  • алюминиевые – 0,4 л на секцию.

Понять, как правильно рассчитать значение позволит следующий пример. Допустим, имеется 5 радиаторов, изготовленных из алюминия. Каждый обогревательный элемент содержит по 6 секций. Производим расчет: 5×6×0,4 = 12 л.

В итоге

Как видно, расчет емкости отопления сводится к вычислению суммарного значения четырех вышеуказанных элементов.

Определить необходимую емкость рабочей жидкости в системе с математической точностью удается не каждому. Поэтому, не желая выполнять расчет, некоторые пользователи действуют следующим образом. Для начала заполняют систему примерно на 90%, после чего проверяют работоспособность. Далее стравливают скопившийся воздух и продолжают заполнение.

В процессе эксплуатации отопительной системы происходит естественный спад уровня теплоносителя в результате конвекционных процессов. При этом происходит потеря мощности и производительности котла. Отсюда вытекает необходимость наличия резервной емкости с рабочей жидкостью, откуда можно будет отслеживать убыток теплоносителя и при необходимости производить его пополнение.

Что можно взять из документации

Как рассчитать объем воды в отопительной системе

Технические паспорта к приборам, если они имеются, помогут узнать, сколько воды в батарее отопления и котле будет циркулировать во время работы системы теплоснабжения.

Если требуется выбрать радиатор по объёму теплоносителя, можно сравнить разные варианты:

  • алюминиевый и биметаллический высотой в 300 и 500 мм вмещают соответственно 0,3 и 0,39 л/м.;
  • чугунный МС-140 высотой 300 и 500 мм. вмещает соответственно 3 и 4 л/м;
  • в импортный чугунный радиатор высотой 300 и 500 мм войдёт 0,5 и 0,6 л/м.

Таким образом, объем биметаллического радиатора такой же, как и у алюминиевого.

Ещё одна «шпаргалка» поможет при подборе чугунных радиаторов разных моделей (указано количество теплоносителя на одну секцию):

  • МС 140 – 1,11–1,45 л
  • ЧМ 1 – 0,66–0,9 л с;
  • ЧМ 2 – 0,7–0,95 л;
  • ЧМ 3 – 0,155–0,246 л;

Что касается труб, здесь расчёты следующие.

Отталкиваясь от внутреннего диаметра труб, в документации можно узнать количество жидкости, которое они вмещают на один погонный метр:

  • 13,2 мм — 0,137 л;
  • 16,4 мм — 0,216 л;
  • 21,2 мм — 0,353 л;
  • 26,6 мм — 0,556 л;
  • 42 мм — 0,139 л;
  • 50 мм — 0,876 л.

Вычисления несложные. Так, например, в 5-и метровую трубу внутренним диаметром 50 мм вместится 4,4 л воды: 5х0,876=4,4

Калькулятор расчёта общего объёма системы отопления

Внимание! Если сравнить, сколько литров воды в радиаторах отопления разных моделей, можно выбрать подходящий вариант, соответствующий мощности котла.

Как вычислить количество теплоносителя в радиаторах самостоятельно

Иногда приходится сталкиваться с ситуацией, что принадлежность радиаторов к определённой модели определить невозможно. Документы на радиаторы могут быть утрачены, название модели не просматривается. Есть простой способ узнать, сколько литров в радиаторе отопления, не прибегая к документации или таблицам из интернета.

Поступают следующим образом:

  • закрывают заглушкой одну сторону радиатора;
  • заливают жидкость до верха;
  • сливают жидкость в мерочную ёмкость.

Внимание! Есть два варианта рассчитать объем воды в радиаторе отопления: сразу отмечать количество залитой жидкости, либо после её слива.

Таким нехитрым способом можно вычислить количество жидкости, которое входит в радиатор любой сложности или модели.

Ответственный этап: расчёт ёмкости расширительного бака

Для того, чтобы иметь чёткое представление о водоизмещении всей тепло системы, нужно знать, сколько воды помещается в теплообменник котла.

Можно взять средние показатели. Так, в настенный отопительный котёл в среднем входит 3-6 литров воды, в напольный или парапетный — 10-30 л.

Теперь можно рассчитывать ёмкость расширительного бачка, который выполняет важную функцию. Он компенсирует избыточное давление, которое возникает при расширении теплоносителя при нагреве.

Для небольших помещений подходит открытый тип, в вот в больших двухэтажных коттеджах всё чаще ставят закрытые компенсаторы (мембранные).

Если ёмкость бачка меньшая, чем это требуется, то клапан будет сбрасывать давление слишком часто. В таком случае приходится менять его, либо ставить параллельно дополнительный бачок.

Для формулы расчёта ёмкости расширительного бачка нужны следующие показатели:

  • V(c) — объём теплоносителя в системе;
  • К — коэффициент расширения воды (берётся значение 1,04, по показателю расширения воды в 4%);
  • D — эффективность расширения бачка, которая вычисляется по формуле: (Pmax – Pb)/(Pmax 1)=D, где Pmax — максимально допустимое давление в системе, а Pb — давление предварительной накачки воздушной камеры компенсатора (параметры указаны в документации к бачку);
  • V(б) — ёмкость расширительного бачка.

Итак, (V(c) х К)/D = V(б)

Если учитывать при монтаже системы отопления требуемый объём теплоносителя, то про холодные трубы и радиаторы можно забыть. Расчёты выполняют как опытным путём, так и с помощью таблиц и показателей, которые приведены в документации к конструктивным элементам системы.

Объёмы теплоносителя понадобятся при плановом или аварийном ремонте.