Способы расчета объема
Величину внутреннего пространства изготовленных согласно гост батарей можно определить двумя способами:
- Заглянуть в техническую документацию и найти среди указанных характеристик нужную цифру. Далее необходимо провести простые математические операции.
- Залить воду и измерить ее объем или вес.
Определяем объем с помощью документации
Начальные цифры можно взять, как из документации с техническими характеристиками, так и со специальных составленных производителями таблиц. В обоих случаях указывается определенный показатель, которому соответствует такой объем воды, который может уместиться .
Этим определенным показателем является межосевое расстояние. Под ним понимают расстояние, которое разделяет верхний и нижний коллекторы. Многие производители выпускают батареи, соблюдая стандартные значения межосевого расстояния. Чаще всего оно составляет 30 и 50 см.
Расчет объема воды, которая может поместиться в отопительном устройстве, изготовленном согласно гост, предусматривает такие шаги:
- Определение длины панельных радиаторов или алюминиевых или биметаллических батарей с гладкими внутренними стенками (такие стенки позволяют снизить гидравлическое сопротивление).
- Определение объема воды на погонный метр. Для этого в таблице смотрят на такую характеристику, как межосевое расстояние. Напротив его величины ищут объем воды. Если устройство для отопления секционное, то узнают, сколько воды может поместиться внутри одной секции.
- Перемножение полученных величин.
Этот метод довольно сложно использовать для трубчатых радиаторов и батарей, выполненных согласно индивидуальным потребностям.
Это потому, что для первых устройств производители используют различные, прошедшие проверку на гост, трубы. Они имеют разные диаметры, толщину стенок, а также длину. Поэтому таблиц с усредненными значениями объема и расстояния между коллекторами нет. Их невозможно составить. Конечно, на помощь может прийти документация с техническими характеристиками, а также составленная производителем таблица. В ней кроме межосевого расстояния также может указываться сопротивление нагретой жидкости и вес устройства с этой жидкостью.
Что касается устройства отопления, изготовленного по желанию клиента, то для него может и не быть технической документации с очень детальными характеристиками. Ведь оно выпускается только в малой партии, и нет смысла высчитывать все характеристики, включая объем и сопротивление воде.
Усредненные значения объема
Для примера взяты радиаторы с межосевым расстоянием 500 мм. Итак, объем таков:
- 1,7 л на каждую секцию рассчитанного на большое давление ЧМ-140;
- 1 л на каждую секцию этой же батареи, однако, нового образца;
- 0,25 л на каждые 10 см панельного устройства типа 11. Для конструкций с двумя и тремя рассчитанными на небольшое давление панелями этот показатель составляет 0,5 и 0,75 л на 10 см;
- 0,45 л на каждую легкую по весу секцию батарей из алюминия.
- 0,25 л на одну секцию биметаллического изготовляемого согласно гост радиатора.
Универсальный метод
Он подходит для любого типа нагревательного устройства с любым межосевым расстоянием. Для его реализации нужно запастись большим количеством воды и емкостью, объем которой является известным.
Измерение осуществляют так:
- Устанавливают на два нижних отверстия. Можно было бы установить и третью заглушку на одно из верхних отверстий, однако лучше подождать. Это потому, что при наливании воды в одно отверстие, через другое должен выходить воздух.
- Наливают воду до тех пор, пока она не начнет вытекать из второго свободного отверстия.
- Ставят заглушку на этом отверстии и медленно заливают воду до тех пор, пока вся батарея не будет полностью заполнена. Во время наливания подсчитывают количество вылитых емкостей. Это можно делать и во время спускания воды из радиатора. Правда, придется спускать воду в ведро или что-то другое и потом ее выливать.
(1 голосов, рейтинг:5,00 из 5)
Чаще всего расчет объема теплоносителя в системе отопления необходим или при ее замене, или при реконструкции. Наиболее простой способ его проведения — использование расчетных таблиц. Их можно найти в специализированных справочных изданиях. Согласно содержащейся в них информации:
- секция радиатора из алюминия содержит 0,45 литра теплоносителя;
- секция новой/старой чугунной батареи — 1/1,75 литра;
- погонный метр 15-тимиллиметровой/32-хмиллиметровой трубы — 0,177/0,8 литра.
Как рассчитать объем системы отопления?
Каждая отопительная система обладает рядом значимых характеристик – номинальную тепловую мощность, расход топлива и объем теплоносителя. Расчет объема воды в системе отопления требует комплексного и скрупулезного подхода. Так, вы сможете выяснить, котел, какой мощности выбрать, определить объем расширительного бака и необходимое количество жидкости для заполнения системы.
Значительная часть жидкости располагается в трубопроводах, которые в схеме теплоснабжения занимают самую большую часть. Поэтому для расчета объема воды нужно знать характеристики труб, и важнейший из них – это диаметр, который определяет вместимость жидкости в магистрали. Если неправильно сделать расчеты, то система будет работать не эффективно, помещение не будет прогреваться на должном уровне. Сделать корректный расчет объемов для системы отопления поможет онлайн калькулятор.
Калькулятор объема жидкости в отопительной системе
В системе отопления могут использоваться трубы различных диаметров, особенно в коллекторных схемах. Поэтому объем жидкости вычисляют по следующей формуле:
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)
В сумме эти данные позволяют рассчитать большую часть объема системы отопления. Однако кроме труб в системе теплоснабжения есть и другие компоненты. Чтобы произвести расчет объема отопительной системы, включая все важные компоненты теплоснабжения, воспользуйтесь нашим онлайн калькулятором объема системы отопления.
Сделать вычисление с помощью калькулятора очень просто. Нужно ввести в таблицу некоторые параметры, касающиеся типа радиаторов, диаметра и длины труб, объема воды в коллекторе и т.д. Затем нужно нажать на кнопку «Рассчитать» и программа выдаст вам точный объем вашей системы отопления.
Проверить калькулятор можно, используя указанные выше формулы.
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
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.
Основные виды теплоносителей
Существует четыре основных вида жидкости, используемых для заполнения отопительных систем:
- 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.
- Антифриз – этот теплоноситель обойдется уже дороже воды, и используется в системах нерегулярно отапливаемых помещений.
- 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.
- 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.
Критерии выбора
В природе не существует идеальной жидкости, которая бы идеально соответствовала требованиям для использования в качестве теплоносителя и подходила бы ко всем существующим системам отопления. Поэтому подбор зависит от вида и особенностей эксплуатации СО, а зачастую от финансовых возможностей владельца помещения.
Поэтому главное в вопросе выбора – правильно расставленные цели и приоритеты хозяев:
Если планируется использование в доме с постоянным проживанием – оптимальным будет выбор воды. Но есть свои нюансы. В населенных пунктах, где наблюдаются систематические перебои энергии, использование воды рискованно. В сильный мороз достаточно нескольких часов, чтобы вода в трубах начала кристаллизоваться, что вызовет разрывы.
Для загородных домов, которые используются периодически и надолго остаются с выключенным отоплением пригоден «всесезонный» незамерзающий теплоноситель. Но это повлечет некоторые требования к конструкции и герметичности контуров, поскольку незамерзающие теплоносители токсичны, а нередко огнеопасны.
Осуществляя выбор, стоит учитывать, что любой теплоноситель периодически нуждается в замене. Это может повлечь большие расходы при необходимости замены.
Расчетные параметры теплоносителя
В отопительной технике применяют высокотемпературную воду, которая под воздействием избыточного давления не вскипает в трубопроводах. Циркулирую в нагревательных приборах, горячая вода охлаждается, а затем возвращается в теплоисточник для последующего подогрева. Температурный перепад между горячей и охлажденной водой (дtс= tг — tо), характеризует параметры теплоносителя, циркулирующего в системе отопления.
Выбор вида и параметров теплоносителя надо обосновывать предельно допустимыми температурами поверхности нагревательных приборов.
В дипломном проекте принята дtс =95 — 70=25оС. В водяных системах отопления жилых зданий при отопительном графике 95-70оС средняя температура воды в нагревательных приборах равна 82,5оС.
Указанная средняя температура горячей воды, циркулирующей через нагревательные приборы, является максимальной и поддерживается лишь при расчетной температуре наружного воздуха.
Гидравлический расчет системы отопления
Проживание в большинстве регионов страны вынуждает заботиться о качественном, надежном и эффективном отоплении собственного жилья. Традиционно для многоквартирных домов применяется централизованное отопление, однако, в последнее время популярными стали автономные системы, которые предусматривают монтаж всех элементов замкнутого контура от котла до радиаторов в пределах одной квартиры.
Частные дома не имеют подвода централизованного топления, поэтому в них установка независимой отопительной системы является неотъемлемым атрибутом жилья. И для автономных систем в квартирах, и для частного сектора требуется грамотный гидравлический расчет системы отопления. Такой подход обеспечит разумный баланс в использовании материалов и получении необходимого результата в виде достаточной температуры в помещении.
Виды теплоносителей
Перечисленные ниже варианты будут рассматриваться с учетом перечисленных выше критериев. Следует отметить сразу, что некоего «идеального рецепта» не существует. Каждое вещество (смесь ингредиентов) обладает преимуществами и недостатками.
Вода
Этот «классический»теплоноситель для системы отопления загородного дома отличается следующими положительными характеристиками:
- Он обладает наиболее высокой теплоемкостью по сравнению с иными аналогами. Один литр воды при остывании на 10°Cспособен передать 11,63 Вт энергии. Эффективность нагрева воздуха в комнате будет зависеть от параметров радиаторов. Но надо подчеркнуть, что с помощью такого теплоносителя правильно настроенная система будет работать рационально.
- К небольшому расходу энергетических ресурсов следует добавить безвредность воды для жильцов, домашних растений, животных.
Иногда упоминается также дешевизна воды. Однако необходимо понимать, что необходима предварительная подготовка жидкости для такого целевого использования. Технический дистиллят можно приобрести в магазине. Также допустимо использование домашней системы фильтрации с применением технологий обратного осмоса. Добавление специальных «умягчителей» не рекомендуется. Эти вещества сами являются загрязнителями.
Кипячение воды удалит соли жесткости, но эта методика сопряжена с большими затратами энергетических ресурсов
Вода и находящийся в ней кислород активизирует процессы коррозии. Чтобы исключить их, добавляют специальные блокирующие химические соединения, ингибиторы. Для удаления накипи и других отложений в протоках в состав включают поверхностно-активные вещества. В итоге – получается жидкость с нужными техническими характеристиками. Но даже она не способна сохранять исходный объем текучесть при понижении температуры ниже 0°C. Именно этот главный недостаток устраняют с помощью перечисленных далее методов.
Этиленгликоль
Многие производители такие теплоносители для системы отопления загородного дома выпускают с добавлением красных пигментов. Яркий цвет предупреждает будущих пользователей о том, что в составе содержится ядовитое вещество. Следует исключить попадание этиленгликоля в окружающую среду.
Антифризы этого типа при нагреве выше определенного порога активно выделяют газ, разлагаются на простейшие химические компоненты. Этот процесс необратим. Если разводите концентрированную незамерзайку для отопления своими руками, надо запомнить уровень 63-64%. С такой объемной концентрацией этиленгликоль обеспечивает текучесть жидкости при самой низкой температуре (-65°С). Дальнейшее повышение содержания активного вещества вызывает обратный процесс. При 95% жидкость замерзает на уровне -19°С.
Концентрированный этиленгликоль
Пропиленгликоль
Средства на основе данного соединения не являются токсичными. Их теплоемкость выше по сравнению с этиленгликолевой «незамерзайкой». Дополнительным преимуществом является способность пропиленгликоля ликвидировать микроскопические дефекты внутри труб. Это снижает сопротивление при движении жидкости и несколько улучшает энергетические параметры системы отопления.
Безопасность средства подчеркивают специфическими надписями на упаковке
Применение теплоносителя на основе глицерина: недостатки и преимущества
К применению составов на основе такой добавки следует относиться с осторожностью. Сам по себе глицерин безвреден
Он не вступает в химические реакции с цинком, отличается долговечностью и вполне разумной стоимостью.
Но эти смеси более плотные по сравнению с этилен- и пропиленгликолевыми. Их применение ускоряет износ насосного оборудования. В некоторых случаях приходится использовать более мощные силовые агрегаты. В глицериновых теплоносителях – самая низкая теплоемкость, поэтому для получения нужного результата придется перекачивать большие объемы. Примерно на уровне от +90°C до +92°C образуется активная пена и происходит химический распад. Образованные вещества выпадают в виде твердых и желеобразных осадков.
Нет государственных стандартов на такие теплоносители. С применением глицерина чаще всего выпускают подделки сомнительного качества
Антифризы для отопления
В системы отопления кроме воды заливают специальные незамерзающие жидкости — антифризы. Обычно это водные растворы многоатомных спиртов. Не так давно на нашем рынке появился антифриз на основе глицерина. Так что теперь типов незамерзающих жидкостей для систем отопления три.
Виды незамерзающих жидкостей и их свойства
Антифризы есть на основе двух веществ: этилен-гликоля и пропилен-гликоля. Первый более дешев, замерзает при более низких температурах, но очень токсичен. Отравиться можно не только выпив, но даже просто замочив руки или надышавшись парами. Второй незамерзающий теплоноситель для системы отопления — на основе пропилен-гликоля.Он более дорог, но безопасен. Иногда он даже используется как пищевая добавка. Его минус — он теряет текучесть при более высоких температурах чем пропилен-гликоль.
Этилен-гликолевый теплоноситель очень ядовит
Несмотря на высокую токсичность чаще покупают этилен-гликолевые теплоносители. Связано это, скорее всего, с ценой — пропилен-гликоль дороже раза в два. Но этилен-гликолевые антифризы в чистом виде еще и химически активны, могут вспениваться, имеет повышенную текучесть. С пеной и активностью борются присадками, а повышенная текучесть никак не корректируется. В паре с токсичностью она — опасное сочетание. Если есть где-то малейшая возможность, этот антифриз протечет. А так как и его пары ядовиты, ни к чему хорошему это не приведет. Поэтому, если есть возможность, используйте пропилен-гликоль.
Таблица с разновидностью теплоносителей
Еще один важный недостаток — этилен-гликоль очень плохо реагирует на перегрев, а перегрев наступает при довольно низкой температуре. Уже при +70 °C образуется большое количество осадка, который оседает на элементах системы отопления. Отложения снижают теплоотдачу, что снова ведет к перегреву. В связи с этим в системах с котлами на твердом топливе такие антифризы не используют.
Пропилен-гликоль, наоборот, химически почти нейтрален. Он меньше всех теплоносителей реагирует с другими веществами, перегрев наступает при более высоких температурах и приводит не к таким последствиям.
Пропилен-гликолевый теплоноситель безопасен, но стоит дороже и замерзает при более высоких температурах
Особенности систем с антифризом в качестве теплоносителя
При проектировании системы отопления надо изначально принимать во внимание теплоноситель. Это связано с более низкой теплоемкостью незамерзающих жидкостей, а также другими их свойствами. Если все оборудование было рассчитано на воду, а зальют в нее антифриз, могут возникнуть следующие проблемы:
Если все оборудование было рассчитано на воду, а зальют в нее антифриз, могут возникнуть следующие проблемы:
- Не хватит мощности и в доме будет холодно. Это связано с более низкой теплопроводностью антифризов. Решить эту проблему можно малой кровью — увеличить скорость движения теплоносителя, поставив более мощный циркуляционный насос. Но по-хорошему, требуется увеличение количества секций радиаторов.
- В системах закрытого типа может недостаточным оказаться объем расширительного бачка. Это связано с тем, что при нагревании незамерзайки расширяются больше, чем вода. Выход — поставить еще один бачок. Суммарный объем должен быть чуть больше требуемого (объем можно взять из таблицы). Объем расширительного бачка для разных типов теплоносителя
- Если использованы обычные резиновые прокладки, при использовании этилен-гликоля или глицерина они через некоторое непродолжительное время разрушатся и потекут. Потому перед заливкой антифриза во всех разъемных соединениях прокладки заменяют на паронитовые или тефлоновые.
Как вы поняли, лучший теплоноситель для системы отопления — вода. Она и лучше по характеристикам и в разы дешевле. Если же отоплению грозит разморозка, приходится заливать антифризы, но не автомобильные, а специальные — для отопления. В этом случае, при наличии достаточного количества средств, лучше использовать пропилен-гликоль. Этиленовые незамерзайки — крайний случай. Они пригодны в системах закрытого типа, в которых установлены специальные прокладки и автоматизированные котлы, которые не допустят перегрева.
Чтобы покупателям было проще ориентироваться, в теплоносители добавляют красители. В этиленовые — красные или розовые, в пропиленовые — зеленый, в глицериновые — голубой. Через некоторое время цвет может стать нет таким интенсивным или пропасть совсем. Это происходит из-за термического разрушения красителей, но на свойства самого антифриза не влияет.
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.
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.
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.
Расчет тепловой нагрузки системы отопления
Расчетная тепловая нагрузка прибора в помещении определяется по тепловым потерям помещения Qпом, но должна быть несколько выше, так как приборы устанавливаются у наружных стен или под окнами и, нагревая ограждения, увеличивают действительные значения Qпом. Поэтому действительное значение нагрузки прибора определяется следующим выражением: ,, (5.1)
где в1 — коэффициент учета дополнительных потерь теплоты, равный для радиаторов биметаллических секционных 1,02 при размещении у наружной стены (в том числе под оконным проемом) и 1,03 у световых проемов; в2 — коэффициент, учитывающий некоторое увеличение теплового потока радиаторов, равный 1,03 для радиаторов биметаллических.
Расчетная тепловая нагрузка стояка определяется по формуле (5.2):
,, (5.2)
где — сумма расчетных нагрузок нагревательных приборов, присоединенных к данному стояку, Вт.
Расчетные тепловые мощности приборов и расчетные тепловые нагрузки стояков проставляются на аксонометрической схеме ветвей системы отопления. По ним находится расход воды в отдельных стояках, Gст, и в системе, Gсист. Расход теплоносителя определяется по выражению (5.3), исходя из уравнения теплового баланса.
,, (5.3)
где Qст — расчетная тепловая нагрузка стояка, кДж/ч;
с — удельная массовая теплоемкость воды, равная 4,19,кДж/(кг·оС).
Расчет тепловой нагрузки приведен в таблице приложения 2.
