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.

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

Определять общую емкость отопления необходимо, чтобы мощности отопительного котла хватило для качественного обогрева всех помещений. Превышение показателей допустимого объема может привести к повышению износа отопительного прибора, а также значительному расходу электроэнергии.

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.

Трубы

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

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.

Объем системы отопления

Расчет объема воды в системе отопления нужно для того, чтобы знать какой максимальный объем может быть у системы отопления при выбранной мощности котла. В противном случае это может привести к плохому прогреву помещения, неэффективной, неэкономичной работе. Что в свою очередь приведет к дополнительным финансовым расходам.

Калькулятор расчета объема системы отопления

Диаметр трубы, мм	Длина труб, м	Диаметр трубы, мм	Длина труб, м
16х2.0	20х2.0
26х3.0	32х3.0
20х3.4	25х4.2
32х5.4	40х6.7

Формулы:

Формула для расчета объема жидкости в трубе:

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)

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 системы отопления:

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

Калькулятор расчета общего объёма системы отопления

Иногда у владельцев домов или квартир, в которых установлено автономное водяное отопление, возникает потребность точно определить общий объем системы. Чаще всего это связано с необходимостью проведения тех или иных профилактических и регламентных работ, в ходе которых придется полностью опорожнить систему, а затем – заполнить ее новым теплоносителем. При использовании обычной воды это, возможно, не столь актуально (хотя и ее желательно правильно подготовить к такой «миссии»), но когда приобретается специальный теплоноситель, который может стоить недешево, для планирования покупки без знания объема не обойтись.

Калькулятор расчета общего объёма системы отопления

Информация об объеме системы отопления бывает необходима и для других нужд. Так, например, это значение в обязательном порядке потребуется для правильного подбора расширительного бака. Некоторые расчеты, проводимые при модернизации системы и замене того или иного оборудования, также могут потребовать эту величину для подстановки в теплотехнические формулы. Одним словом, знать такой параметр – никогда не будет лишним. А определиться с ним поможет расположенный ниже калькулятор расчета общего объёма системы отопления.

Цены на расширительные баки

В ходе расчета могут возникнуть неясности – на этот случай ниже калькулятора размещены необходимые пояснения.

Калькулятор расчета общего объёма системы отопления

Пояснения по проведению расчетов

Главный редактор проекта Stroyday.ru.Инженер.

Итак, если нет никакой возможности промерить объем системы отопления экспериментальным путём (например, аккуратно заполняя ее из водопровода, с засечкой показаний счетчика расхода воды), то придётся провести математические вычисления. Сводятся они к тому, что проводится суммирование объемов всех установленных в системе приборов и трубных контуров. Часть значений – должна быть уже известна, остальные можно рассчитать, используя геометрические формулы объема.

• Объем теплообменника котла – это значение всегда есть в технической документации любой модели.
• Объём расширительного бака. Он тоже должен быть известен владельцам. То, что любой бак никогда не должен быть заполнен доверха, учтено в программе калькулятора.

Кстати, иногда требуется решить и несколько другую задачу – узнать объём системы без расширительной емкости, именно для правильного ее подбора. В этом случае на слайдере «объем расширительного бака» необходимо поставить значение «0», и полученное итоговое значение и станет исходным пунктом для выбора оптимальной модели.

Как проводится расчет расширительного бака?

Это – обязательный элемент системы отопления, который должен в полной мере соответствовать ее параметрам. Как провести расчет необходимого объема мембранного расширительного бака – читайте в публикации, посвящённой созданию системы отопления закрытого типа .

• Следующая позиция – это объем установленных приборов теплообмена. Для разборных батарей можно указать количество секций и их тип – объем наиболее распространенных радиаторов уже внесен в программу расчета. Если радиаторы или конвекторы неразборные, то указывается их емкость по паспорту и, соответсвенно, количество приборов.

Если в доме смонтированы теплые полы, то расчет будет произведен по суммарной длине контуров и типу использованных для этого труб. В базу данных программы заложены необходимые параметры для контуров из металлопластиковых труб и для неармированных РЕХ — из сшитого полиэтилена.

• Значительная часть общего объёма системы отопления всегда приходится на контуры – трубы подачи и «обратки». Характерно, что при монтаже нередко используются из различные типы, причем не только по внешнему диаметру, но и по материалу изготовления. А так как у разных типов могут существенно отличаться внутренние диаметры (из-за отличающейся толщины стенок при равенстве внешних диаметров), то это сказывается и на объемах.

В алгоритме расчета это учтено. Необходимо только заранее промерить длину участков каждого из типа труб, а потом указать их в соответствующих полях ввода данных калькулятора. Например, в системе использованы стальные трубы ВГП. Отмечаем в калькуляторе, что да, они имеются – и появляется группа слайдеров, в которых останется только ввести длину участков для каждого их существующих стандартных диаметров. Если какого-то диаметра в системе нет, то оставляется значение длины по умолчанию, то есть «0».

Точно так же организован ввод данных и подсчет объёма и для других типов – металлопластиковых и армированных полипропиленовых труб.

• В системе отопления могут быть смонтированы и другие приборы, вмещающие определенный объем теплоносителя – это коллекторы заводского изготовления, буферные емкости (теплоаккумуляторы), бойлеры, гидравлические разделители. Если подобное оборудование есть, то достаточно выбрать соответствующий пункт в калькуляторе, чтобы появилось дополнительное окно ввода паспортного значения объёма прибора (одного, или сразу нескольких – суммарно).

Итоговое значение калькулятор покажет в литрах.

Как рассчитать объём воды в системе отопления

Приступая к монтажу системы отопления необходимо рассчитать объём жидкости, ведь этот параметр считается основным при выборе котла. Только оптимальный объём теплоносителя позволяет эффективно прогревать дом в зимнее время года. На указанный показатель влияют габариты труб. При использовании циркуляционного насоса допустимо выбирать трубопроводы меньшего диаметра. Это позволяет увеличить число радиаторов отопления.

При выборе труб увеличенного диаметра на предельной мощности котла происходит недогрев теплоносителя. Это связано с тем, что рабочая жидкость успевает остыть прежде чем дойдёт до крайней точки отопительной системы, а это дополнительные материальные затраты. Согласно проведённым ранее расчётам на каждый киловатт мощности котла понадобится 15 литров жидкости. Исходя из этого, проводится подробный расчёт объёма воды в отоплении частного дома.

Формулы подсчёта объёма жидкости в отоплении

Суммарный объём жидкости будет состоять из количества теплоносителя в котле, трубопроводах и батареях. Здесь не учитывается объём расширительного бака, ведь вода будет поступать в этот прибор только в критических случаях при повышении температуры и давления.

Для расчёта количества жидкости в трубе используется следующая формула: V=S*L, где

S – площадь внутреннего сечения трубы;

L – длина трубопровода.

Информация относительно площади сечения трубы, взятая из таблиц может отличаться от фактических размеров (используемый материал, особенности производства сантехнических изделий). Именно поэтому диаметр измеряют штангенциркулем, после чего вычисляют площадь сечения. Подобные расчёты лучше доверить специалистам, так как отопительные системы достаточно протяжённые и разветвлённые конструкции.

Объём теплоносителя в радиаторах и трубах отопления

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.