Как рассчитать объем воды в системе отопления, радиаторах, трубах.

Расчет объема воды (теплоносителя), заполняющего систему отопления, будет одним из первых при выборе котла.

Это необходимо для понимания какой оптимальный объем может прогреть ваш котел или другой источник тепла. Параметры труб очень сильно влияют на данный показатель: при наличии насоса вы смело можете выбрать трубу меньшего диаметра и установить больше секций отопления.

Если выбрать трубы большого диаметра, то при максимальной мощности котла можно получить недогрев теплоносителя: большой объем воды будет раньше остывать, прежде чем дойдет до крайних точек системы отопления. Что в свою очередь приведет к дополнительным финансовым расходам.

Приблизительный расчет объема воды в системе отопления производится из соотношения 15 л воды на 1 кВт мощности котла.

Чтобы определить какой объем воды нужен для системы отопления дома, рассмотрим простой пример.

Мощность котла 4 кВт, тогда объем системы равен 4 кВт*15 литров = 60 литров. Но необходимо учитывать размеры и количество секций радиаторов при этом.

Если у вас дом на 4 комнаты, то это не значит, что надо ставить по 12-15 секций в каждую: у вас будет очень жарко, котел будет работать неэффективно. Если комнат больше, то и экономить на радиаторах не стоит: 1 современная секция эффективно отдает тепло для 2…2,5 м2 площади.

Как просто определить какой мощности нужен котел для системы отопления дома?

Формулы для расчета объема жидкости (воды или другого теплоносителя) в системе отопления

Объем воды в системе отопления можно рассчитать как сумма составляющих:

V =V(радиаторов)+V(труб)+V(котла)

Объем системы должен учитывать объем воды в трубах, котле и радиаторах. В расчет объема теплоносителя не входит объем расширительного бака. Объем бачка учитывается при расчете критических состояний работы системы (когда вода будет поступать в него при нагреве).

Формула для расчета объема жидкости в трубе:

V (объем) = S (площадь сечения трубы) * L (длина трубы)

Важно! Размеры могут отличаться у различных производителей, в зависимости от типа трубы, материала, ее технологии производства. Поэтому расчет удобнее вести по реальному внутреннему диаметру трубы, который проще промерить с помощью инструмента. Как правило, такой расчет необходимо выполнять больше специалисту, когда система отопления разветвленная и сильно протяженная.

Сравнение видов водяного отопления дома (с естественной и принудительной циркуляцией).

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.

Объемы воды для различных элементов системы отопления

Объем воды (литры) в секции радиатора

*ВАЖНО! Габариты в таблице даны ориентировочно.

В большинстве моделей современных производителей они составляют ±20 мм по ширине, высота радиаторов отопления может варьироваться от 200 до 1000 мм.

Объем сильно отличающихся по высоте радиаторов можно приблизительно рассчитать из данной таблицы по правилу пропорции: необходимо объем разделить на высоту и умножить после на высоту выбранной модели. Если система отопления протяженная, то лучше уточнить параметры объема у производителя.

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
• ø40 (G 1½») — 1,250 литра
• ø50 (G 2,0″) — 1,960 литра

Также читайте обзор какие трубы лучше всего выбрать.

Основные размеры внутренних диаметров труб (взят ряд значений от 14 до 54 мм), с которыми может столкнуться потребитель.

Вода для бытовых нужд – расчет мощности контура ГВС

В газовых двухконтурных котлах вода для ГВС нагревается проточным способом. Время протока воды по теплообменнику незначительное, поэтому мощность агрегата должна быть такой , чтобы успеть ее нагреть.

Самой минимальной мощностью такого агрегата должна быть не менее 18 кВт. Для снижения ее используется накопительный бак, в котором нагретая вода некоторое время поддерживает свою температуру и позволяет сразу после открытия крана пользоваться горячей водой.

Пример контура ГВС

При использовании одноконтурного котла совместно с бойлером для получения горячей воды, емкость бойлера должна быть 80 литров для возможности комфортного пользования и снижения расхода топлива котлом.

Расчет расширительного бака

Основные правила:

1. Объем расширительного бака должен быть не менее 10% от объема системы отопления. Данного объема будет достаточно для расширения теплоносителя при нагреве в пределах 45…80 °С.
2. Для больших протяженных систем, с высокой температурой теплоносителя, запас по объему должен быть не менее 80% от объема системы отопления. Это актуально для котлов с максимальной температурой теплоносителя выше 80…90 °С, паровых систем отопления от печей.
3. Объем расширительного бака с предохранительным клапаном может составлять 3-5% от объема системы отопления. Но при этом важно контролировать его работу: при срабатывании клапана необходимо пополнять систему водой.
4. При расчете необходимо учитывать давление в системе. В большинстве случаев для одно и двухэтажных коттеджей оно составляет 1,5…2 атмосферы. Масса готовых баков рассчитаны на данные показатели с запасом. При проектировании системы отопления большого объема, с повышенными характеристиками давления в коммуникациях (для высотных зданий), необходимо учитывать данный параметр.
5. Учитывать вид теплоносителя при выборе – обязательно. Чем легче жидкость в системе – тем больший расширительный бак ей требуется.

Сравнение: Какой котел выбрать для отопления дома? Достоинства и недостатки.

Вода – наиболее распространенный теплоноситель

В качестве теплоносителя в котлах используется вода и антифриз.

Вода используется гораздо чаще по следующим причинам:

• вода — самый дешевый теплоноситель;
• обладает высокой теплоемкостью — способностью отдавать тепло.Нагретая до 90 градусов и остывшая до 70 градусов в радиаторах отопления вода отдает 20 ккал тепло в окружающий воздух на 1 кг собственного веса;
• экологически чистая , безопасна для здоровья человека и окружающей среды в случае утечек;
• легко дополняется объем в случае утечек — просто доливается в расширительный бак.
• течь легко устраняется путем герметизации места течи.

При этом существуют недостатки, вызванные содержанием в воде солей и кислорода, которые способствуют образованию накипи на стенках внутренних деталей котла. Накипь уменьшает проток воды по теплоносителю и теплоотдачу.

Поэтому лучше всего использовать дистилированную либо дождевую воду. Перед заливкой следует тщательно промыть всю теплосистему, независимо от того, старая она или новая.

Виды теплоносителей

1. Вода. Самый простой и доступный ресурс. Может использоваться в любых системах отопления. В сочетании с полипропиленовыми трубами – практически вечный теплоноситель.
2. Антифриз. Используется для наполнения систем нерегулярно отапливаемых зданий.
3. Спиртосодержащие жидкости. Дорогой вариант заполнения системы отопления. Качественные препараты содержат не менее 60% спирта, порядка 30% воды, часть объема занимают другие добавки. Смеси воды с этиловым спиртом с различным процентным содержанием. Незамерзающая жидкость (до -30°С при содержании спирта не менее 45%), но опасна: может гореть, сам этил является ядом для человека.
4. Масло. Как теплоноситель сегодня используется в отдельных приборах отопления, но в системах отопления от него отказываются: дорого и тяжело эксплуатировать систему, опасно технологически (необходим долгий разогрев теплоносителя до температуры 120°С и выше). Преимущество – действительно долго остывает, поддерживая температуру в помещении, но основной недостаток – дороговизна теплоносителя.

Расход теплоносителя

Расход теплоносителя рассчитывается по формуле:

где Q — суммарная мощность системы отопления, кВт; берется из расчета теплопотерь здания

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

Калькулятор расхода теплоносителя (только для воды)

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.

Особенности подбора циркуляционного насоса

Подбирается насос по двум критериям:

1. Количеству перекаченной жидкости, выраженной в метрах кубических за час (м³/ч).
2. Напору, выраженному в метрах (м).

С напором, все более или менее понятно,- это высота, на которую должна быть поднята жидкость и измеряется с самой низкой до самой высокой точки или до следующего насоса, в том случае, если в проекте, он предусмотрен не один.

Объем расширительного бака

Всем известно, что жидкость при нагревании имеет свойство увеличиваться в объеме. Чтобы отопительная система не была похожа на бомбу и не текла по всем швам, существует расширительный бак, в который собирается вытесненная вода из системы.

Какого объема следует приобрести или изготовить бак?

Все просто, зная физические характеристики воды.

Рассчитанный объем теплоносителя в системе умножаем на 0,08. Например, для теплоносителя на 100 л, расширительный бачок будет объемом 8 л.

О количестве перекаченной жидкости поговорим подробней

Расход воды в системе отопления считается по формуле:

G = Q / (c * (t2 — t1)), где:

• G – расход воды в системе отопления, кг/сек;
• Q – количество тепла, компенсирующее теплопотери, Вт;
• с – удельная теплоемкость воды, эта величина известна и равна 4200 Дж/кг*ᵒС (учтите, что любые другие теплоносители имеют худшие показатели по сравнению с водой);
• t2 – температура теплоносителя поступающего в систему, ᵒС;
• t1 – температура теплоносителя на выходе из системы, ᵒС;

Рекомендация! Для комфортного проживания дельта температуры носителя тепла на входе должна составлять 7-15 градусов. Температура пола в системе «теплый пол» не должна быть более 29ᵒ
С. Поэтому придется для себя уяснить, какой вид отопления будет монтироваться в доме: будут ли стоять батареи, «теплый пол» или комбинация из нескольких видов.
Результат этой формулы даст расход теплоносителя за секунду времени для восполнения теплопотерь, далее этот показатель переводится в часы.

Совет! Скорее всего, температура в процессе эксплуатации в зависимости от обстоятельств и сезона будет разниться, поэтому лучше сразу к этому показателю добавить 30% запаса.

Рассмотрим показатель расчетное количество тепла, необходимое для компенсации тепловых потерь.

Пожалуй, это самый сложный и важный критерий, требующий инженерных знаний, к которому надо подойти ответственно.

Если это частный дом, то показатель может варьироваться от 10-15 Вт/м² (такие показатели характерны для «пассивных домов») до 200 Вт/м² и более (если это тонкая стена с отсутствующим или недостаточным утеплением).

На практике строительные и торговые организации за основу принимают показатель теплопотерь — 100 Вт/м².

Рекомендация: просчитайте этот показатель для конкретного дома, в котором будет устанавливаться или реконструироваться система отопления. Для этого используются калькуляторы теплопотерь, при этом отдельно считаются потери для стен, крыш, окон, пола. Эти данные дадут возможность узнать, сколько физически отдается тепла домом в окружающую среду в конкретном регионе со своими климатическими режимами.

Рассчитанную цифру потерь умножаем на площадь дома и затем подставляем в формулу расхода воды.

Теперь следует разобраться с таким вопросом, как расход воды в системе отопления многоквартирного дома.