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.

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.

Объем воды в металлопластиковой трубе таблица

Расчет воды для отопительной системы

Знание объёма теплоносителя поможет нам правильно подобрать мембранный бак для закрытой системы отопления.

Расчёт объёма теплоносителя в системе отопления:

Объём теплоносителя в системе отопления складывается из:

1 Объёма теплоносителя в котле(-ах) отопления

2 Объёма в элементах отопления (радиаторы, регистры, конвектора и т.д.)

3 Объёма в расширительном баке

4 Объёма в трубах

Первые два параметра мы берём из тех/паспортов изделий. Если у Вас отсутствуют эти данные, то можно воспользоваться усредненными параметрами:

Котёл электрический: 3-10 литров

Котёл твердотопливный: 50-60 литров

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 объёма мембранного бака.

Четвёртый параметр мы рассчитываем по формуле:

V – объём теплоносителя

R – радиус трубы в метрах (радиус – это диаметр, разделённый 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:

Примечание: Большинство труб указывается по наружному диаметру (полипропилен, медь, ПНД, металлопластик и т.д.), поэтому для точного расчёта объёма 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:

Для бытовых систем не имеет особого смысла считать теплоноситель с такой дотошностью – можно просто вести расчёт по наружному диаметру.

Сумма всех четырёх параметров даст общий объём теплоносителя в системе отопления.

[content-egg module=GdeSlon template=compare]

Расчет объема системы отопления

Расчет объема системы отопления необходим для определения объема расширительного бака, подбора котла отопления или определения необходимого количества теплоносителя.

Рассчитать объем системы отопления достаточно просто, для этого необходимо просуммировать внутренний объем всех элементов системы. Проблема возникает именно в определении объема внутренних элементов, для того чтобы не перечитывать ГОСТы и паспорта на приборы отопления в этой статье собраны вся необходимая информация. Она значительно упростит расчет Вашей системы отопления.

Порядок проведения расчета объема системы отопления

Если Ваша система отопления состоит из труб диаметром 80-100 мм, как часто бывает в системе отопления открытого типа, то следует перейти к следующему пункту – расчет труб. Если в вашей системе отопления применяются стандартные радиаторы, то целесообразнее начать с них.

Расчет объема теплоносителя в радиаторах отопления

По мимо того, что радиаторы отопления бывают разного типа, они еще имеют различную высоту. Для определения объема теплоносителя в радиаторах отопления удобно сначала подсчитать количество одинаковых по размеру и типу секций и умножить их на внутренний объем одной секции.

Внутренний объем 1 секции радиатора отопления в литрах, в зависимости от размера и материала радиатора.

Для упрощения расчетов данные по объему одной секции сведены в таблицу в зависимости от типа и высоты радиатора отопления.

Имеется 5 алюминиевых радиаторов по 7 секций, межцентровое расстояние подключения 500мм. Необходимо найти объем.

Расчет объема теплоносителя в трубах отопления

Для расчета объема теплоносителя в трубах отопления необходимо определить суммарную длину всех однотипных труб и умножить ее на внутренний объем 1 м.п. трубы соответствующего диаметра.

Следует учесть, что внутренний объем труб из полипропилена, металлопласта и стали отличаются. В таблице 2 приведены характеристики стальных труб отопления.

Внутренний объем 1 метра стальной трубы.

В таблице 3 характеристики полипропиленовых труб усиленных, чаще всего применяемых для отопления PN20.

Внутренний объем 1 метра полипропиленовой трубы.

В таблице 4 приведены характеристики металлопластиковых труб.

Внутренний объем 1 метра металлопластиковой трубы.

Пример расчета объема системы отопления

Трубы отопления стальные причем стояки выполнены из труб 1/2’’, подача и обратка из трубы 1’’. Общая длина стояков 12 м, длина обратки и подачи 20м.

Теперь остается сложить объем теплоносителя в радиаторах, в трубах отопления, в котле (объем указан в паспорте), расширительного бачка и в результате объем системы отопления.

Таким образом, объем системы отопления — это сумма объемов всех ее элементов. Зная объем системы отопления можно приступить к выбору расширительного бака или котла. Кроме того, расчет объема системы отопления необходим при приобретении и заливки теплоносителя. Однако в этом случае следует учесть еще объем расширительного бака и внутренний объем теплообменника котла. Вся эта информация присутствует в паспорте на котел.

[content-egg module=GdeSlon template=compare]

Расчет объема трубы

Проектирование системы отопления, водопровода и даже канализации часто требует провести точный расчет объема трубы, и как это сделать, а главное, зачем это делать, знают не все. Прежде всего, объём трубы позволяет выбрать нужное отопительное или насосное оборудование, резервуары для воды или теплоносителя, просчитать габариты, которые будет занимать система трубопроводов, что в условиях тесных или подвальных помещений важно. Также объем теплоносителей может сильно отличаться из-за разной плотности жидкостей, поэтому и диаметры труб для води и, например, антифриза, могут быть разными.

Расчет объема

К тому же, антифриз может поступать в продажу разбавленным или концентрированным, что также влияет на расчеты и конечный результат. Разбавленный антифриз замерзает при -30 0 С, неразбавленный будет работать и при -65 0 С.

Формулы расчетов

Самый простой способ рассчитать объем трубы – воспользоваться онлайн сервисом или специальной десктопной (настольной) программой. Второй способ – вручную, и для этого понадобится обычный калькулятор, линейка и штангенциркуль, которым измеряют внутренний и наружный радиусы трубы (на всех чертежах и схемах радиус обозначается символом R или r). Можно воспользоваться значением диаметра (D или d), который вычисляется по простой формуле: R x 2 или R 2 . Чтобы вычислить объем воды в трубе в кубах, также понадобится узнать длину цилиндра L (или l).

Измерение внутреннего радиуса позволит узнать, сколько воды или другой жидкости в цилиндре. Результат отражается в кубических метрах. Знать наружный диаметр трубы необходимо для расчета габаритов того места, где будет прокладываться трубопровод.

Последовательность расчетов такова: сначала узнаю́т площадь сечения трубы:

Результат S умножают на длину L трубы – это и будет полный рассчитанный объем. Расчет объема по сечению и длине цилиндра выглядит так:

Конечная формула, как рассчитать объем трубы, будет выглядеть следующим образом:

V = H х S = 2 х 0,0625 = 0,125 м 3 ;

H — толщина стенки трубы.

Толщина стенок любой трубы

Как вычислить площадь поперечного сечения трубы

Для круглой трубы площадь поперечного сечения рассчитывается с использованием площади круга по следующей формуле:

S_тр Ø = 90 мм, или R = 90 / 2 = 45 мм или 4,5 см. Согласно формуле, S_тр = 2 х 20,25 см 2 = 40,5 см 2 , где 20,25 – это 4,5 см в квадрате.

Параметры трубопровода

Площадь сечения профилированной трубы S_пр нужно рассчитывать по формуле, применяемой для вычисления площади прямоугольной фигуры:

a и b — стороны прямоугольной профилированной трубы. При сечении трубопровода 40 х 60 мм параметр S_пр = 40 мм х 60 мм = 2400 мм 2 (20 см₂, или 0,002 м₂).

Как рассчитать объем воды в водопроводной системе

Для расчета объема трубы в литрах в формулу следует подставлять внутренний радиус, но это не всегда возможно, например, для радиаторов сложной формы или расширительной емкости с перегородками, для отопительного котла. Котел отопления.

Поэтому сначала нужно узнать объем изделия (обычно из технического паспорта или другой сопроводительной документации). Так, у чугунного стандартного радиатора объем одной секции равен 1,5 л, для алюминиевых – в зависимости от конструкции, вариантов которых может быть достаточно много.

Геометрические параметры алюминиевых радиаторов

Узнать объем расширительного бачка (как и других нестандартных емкостей любого назначения) можно, залив в него заранее измеренный объем жидкости. Для подсчетов объема любой трубы нужно измерить ее диаметр, затем вычислить объем одного погонного метра, и умножить результат на длину трубопровода.

В справочной литературе, предназначенной для регламентирования параметров труб, приведены таблицы со значениями, которые нужны для расчетов объемов труб и других изделий. Эта информация является ориентировочной, но достаточно точной для того, чтобы использовать ее на практике. Выдержка из такой таблицы приведена ниже, и она пригодится для домашних расчетов:

Материал, из которого изготавливаются трубы для водопровода или канализации, может быть разным, соответственно, характеристики труб тоже будут отличаться. Стальные трубы, например, которые имеют большой внутренний диаметр, пропустят намного меньшее количество воды, чем аналогичные трубы из пластика или пропилена.

Это происходит из-за разной гладкости внутренней поверхности трубы – у железных изделий она намного меньше, а ППР и ПВХ трубы не имеют шероховатостей на внутренних поверхностях. Но металлические трубы помещают в себя больший объем жидкости, чем изделия из других материалов с одинаковым внутренним сечением. Поэтому все расчеты для труб из разных материалов необходимо проверять, и сделать это можно как в онлайн калькуляторе, так и в настольной компьютерной программе, специально для этого предназначенной.

Десктопная программа для расчетов объема

Если схема вашего трубопровода имеет свою специфику, рассчитать точные параметры для требуемого расхода жидкости можно по формулам, которые приведены выше.

[content-egg module=GdeSlon template=compare]

Формулы для расчета объема воды в трубе

Иногда очень важно точно рассчитать объем воды, проходящей через трубу. К примеру, когда нужно спроектировать новую систему отопления. Отсюда и возникает вопрос: как посчитать объем трубы? Этот показатель помогает правильно выбрать подходящее оборудование например, габарит расширительного бачка. Кроме того, этот показатель очень важен, когда используется антифриз. Обычно он продается в нескольких видах:

Первый вид может выдержать температуру — 65 градусов. Второй замерзнет уже при -30 градусах. Чтобы купить нужное количество антифриза, необходимо знать объем теплоносителя. Другими словами, если объем жидкости равен 70 литрам, значит можно приобрести 35 литров неразбавленной жидкости. Достаточно их развести, соблюдая пропорцию 50–50 и получатся те же 70 литров.

По какой формуле проводится расчет

Чтобы получить точные данные, необходимо приготовить:

Сначала измеряется радиус, обозначенный буквой R. Он может быть:

Первый позволяет высчитать, какое количество жидкости, способно поместиться в цилиндре, то есть внутренний объем трубы, ее кубатура.

Внешний радиус, необходим для определения размера места, которое она займет.

Для расчета необходимо знать данные диаметра трубы. Его обозначают буквой D и рассчитывают по формуле R x 2. Определяется также длина окружности. Обозначается буквой L.

Чтобы вычислить объем трубы, измеряемого кубическими метрами (м3), необходимо предварительно рассчитать ее площадь.

Для получения точного значения, требуется сначала рассчитать площадь сечения.

Для этого применяют формулу:

Полученное значение нужно перемножить на длину трубопровода.

Как найти объем трубы по формуле? Нужно знать всего 2 значения. Сама формула расчета, имеет следующий вид:

К примеру, у нас есть металлическая труба диаметром 0,5 метра и длиной два метра. Для проведения расчета в формулу расчета площади круга, вставляется размер внешней поперечины нержавеющего металла. Трубная площадь будет равна;

S= (D/2) =3,14 х (0,5/2) = 0,0625 кв. метра.

Итоговая формула расчета, примет следующий вид:

V = HS = 2 х 0,0625=0,125 куб. метра.

По этой формуле рассчитывается объём совершенно любой трубы. Причем абсолютно не важно из какого она материала. Если трубопровод имеет много составных частей, применяя эту формулу, можно рассчитать по отдельности, объем каждого участка.

При выполнении расчета, очень важно чтобы размеры выражались в одинаковых единицах измерения. Проще всего проводить расчет, если все значения перевести в квадратные сантиметры.

Если использовать разные единицы измерения, можно получить весьма сомнительные результаты. Они будут очень далеки от настоящих значений. При выполнении постоянных ежедневных вычислений, можно использовать память калькулятора, установив постоянное значение. К примеру, число Пи, умноженное на два. Это поможет намного быстрее произвести расчет объема трубы разного диаметра.

Сегодня для расчета можно использовать готовые компьютерные программы, в которых, заранее указываются стандартные параметры. Для выполнения расчета, нужно будет только вписывать дополнительные переменные значения.

Как высчитать площадь поперечного сечения

Если труба круглая, площадь сечения считать надо по формуле площади круга: S = π*R2. Где R — радиус (внутренний), π — 3,14. Итого, надо возвести радиус в квадрат и умножить его на 3,14.

Например, площадь сечения трубы диаметром 90 мм. Находим радиус — 90 мм / 2 = 45 мм. В сантиметрах это 4,5 см. Возводим в квадрат: 4,5 * 4,5 = 2,025 см2, подставляем в формулу S = 2 * 20,25 см2 = 40,5 см2.

Площадь сечения профилированного изделия считается по формуле площади прямоугольника: S = a * b, где a и b — длины сторон прямоугольника. Если считать сечение профиля 40 х 50 мм, получим S = 40 мм * 50 мм = 2000 мм2 или 20 см2 или 0,002 м2.

Расчет объема воды, находящейся во всей системе

Для определения такого параметра, необходимо в формулу подставить значение внутреннего радиуса. Однако сразу появляется проблема. А как рассчитать полный объем воды в трубе всей отопительной системы, в которую входят:

Сначала рассчитывается объём радиатора. Для этого открывается его технический паспорт и выписывается значения объема одной секции. Этот параметр умножается на число секций в конкретной батарее. Например, одна секция чугунного радиатора равен 1,5 литрам.

Когда установлен биметаллический радиатор, это значение намного меньше. Количество воды в котле можно узнать из паспорта устройства.

Для определения объема расширительного бака, его заполняют измеренным заранее, количеством жидкости.

Очень просто определяется объём труб. Имеющиеся данные для одного метра, определенного диаметра, нужно просто умножить на длину всего трубопровода.

Заметим что в глобальной сети и справочной литературе, можно увидеть специальные таблицы. Они показывают ориентировочные данные изделия. Погрешность приведенных данных достаточно мала, поэтому приведенные в таблице значения, можно смело использовать для вычисления объема воды.

Надо сказать, что при расчете значений, нужно учитывать некоторые характерные отличия. Металлические трубы, имеющие большой диаметр, пропускают количество воды, значительно меньше, чем такие же полипропиленовые трубы.

Причина кроется в гладкости поверхности труб. У стальных изделий она выполнена с большой шероховатостью. ППР трубы не имеют шероховатости на внутренних стенках. Однако при этом стальные изделия имеют больший объем воды, чем в других трубах, одинакового сечения. Поэтому чтобы убедиться, что расчет объема воды в трубах произведен верно, нужно несколько раз перепроверить все данные и подкрепить результат онлайн-калькулятором.

Формула определения площади сечения неполностью заполненных труб:

Внутренний объем погонного метра трубы в литрах — таблица

Таблица показывает внутренний объем погонного метра трубы в литрах. То есть сколько потребуется воды, антифриза или другой жидкости (теплоносителя), чтобы заполнить трубопровод. Взят внутренний диаметр труб от 4 до 1000 мм.

Если у вас специфическая конструкция или труба, то в формуле выше показано как вычислить точные данные для правильного расхода воды или иного теплоносителя.

Заключение

Чтобы подобрать точную цифру потребления теплоносителя вашей системы, придется немного посидеть. Либо найдите в интернете, либо воспользуйтесь калькулятором, который советуем мы. Возможно он сможет вам сэкономить время.

Есть у вас система водного типа, то не стоит заморачиваться и осуществлять точный подбор объема. Достаточно прикинуть приблизительно. Точный расчет нужен больше для того, чтобы не купить лишнего и минимизировать расходы. Так как многие останавливаются на выборе дорогостоящего теплоносителя.

[content-egg module=GdeSlon template=compare]