Как рассчитать количество теплоносителя в системе отопления

По совокупности признаков бесспорным лидером среди теплоносителей является обыкновенная вода. Лучше всего использовать дистиллированную воду, хотя подойдет и кипячёная или химически обработанная – для осаждения растворённых в воде солей и кислорода.

Однако если существует вероятность того, что температура в помещении с системой отопления на некоторое время опустится ниже нуля, то вода в качестве теплоносителя не подойдёт. Если она замёрзнет, то при увеличении объёма велика вероятность необратимого повреждения системы отопления. В таких случаях используют теплоноситель на базе антифриза.

Количество теплоносителя в системе отопления

Теплоноситель нужен после монтажа новой отопительной системы, после её ремонта или реконструкции.

Перед заполнением отопительной системы требуется определить точное количество теплоносителя, для того чтобы заранее купить или подготовить необходимый объём. Нужно собрать информацию про паспортный объем всех отопительных приборов и трубопроводов (детальнее: «Расчет объема системы отопления, включая радиаторы»). Обычно такие данные содержатся на упаковке или в справочной литературе. Объём труб легко высчитывается по их длине и известному сечению.

Для наиболее распространённых элементов теплосетей объёмы теплоносителя таковы:

Секция современного радиатора (алюминиевого, стального или биметаллического) – 0,45 литра
Секция радиатора старого типа (чугунного, МС 140-500, ГОСТ 8690-94) – 1.45 литра
Погонный метр трубы (15 миллиметров внутренний диаметр) – 0,177 литра
Погонный метр трубы (32 миллиметров внутренний диаметр) – 0,8 литра

Расход теплоносителя в системе отопления можно примерно подсчитать и без суммирования. Можно просто исходить из мощности отопительной системы. Для расчёта используют соотношение, что отопительной системе для передачи одного килоВатта тепла понадобится 15 литров неплоносителя. Нетрудно подсчитать, что для отопительной системы мощностью 75 килоВатт понадобится 75х15=1125 литров теплоносителя. Ещё раз – этот метод приблизительный и не даёт точного объёма.

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.

Консультация эксперта по системе отопления

Вопрос от Андрея Алексеевича:

Площадь дома – 70 кв. метров. В доме – система отопления из металлических труб внутренним диаметром 50 мм. Объем воды в системе отопления (вместе с объемом теплообменника котла) – 208 литров. В доме стоит новый газовый напольный котел “Ангара” – 11,6 (копия “Сиберии – 11,6”), в паспорте которого указано, что максимальный объем воды в системе отопления – 150 литров. Циркуляция воды – принудительная – стоит насосо. За прошедшую зиму при средней температуре воздуха на улице -5 -10 (временами до -15) градусов для поддержания в доме температуры воздуха в 22 градуса достаточно было держать температуру воды в котле на уровне 55 градусов. Расход газа составлял порядка 430 кубометров в месяц, что нас вполне устраивало. Однако при понижении температуры воздуха на улице до -25 градусов требовалось увеличивать температуру воды в котле до 60 градусов. Но котел достигал 60 градусов с большим трудом, работая, практически не выключаясь. Вывод – данный котел (11,6 квт), из-за завышенного объема воды в системе отопления, с большим трудом достигает 60 градусов. Вопрос: что целесообразнее сделать – уменьшить объем воды в системе отопления (вместо толстых трубчатых регистров поставить алюминиевые батареи) или поменять котел на котел мощностью 16 квт? Если установить более мощный котел – увеличиться ли расход газа по сравнению с расходом, имевшим место в прошедшую зиму с котлом в 11,6 квт?

Ответ эксперта

Во-первых, вы не указали, насколько правильно был произведен расчет мощности котла исходя не только из площади, но и других параметров вашего дома. Может, у вас панорамные окна во всю стену… Методик расчета в Интернете полно.

Если расчет был сделан правильно и мощность котла «Ангара», равная 11.6кВт превышает ваши расчеты на 25%, то можно сделать предположение либо о недостаточном давлении газа в магистрали, либо о слабой теплоизоляции строения.

Первым делом следует измерить давление газа. Если этот параметр будет ниже 0,003Мпа, необходимо проверить настройку газового редуктора, установленного на вашей магистрали низкого давления. Если нет возможности увеличить давление, выход один – увеличить тепловую мощность отопительного агрегата.

Кстати, некоторые модели близких по мощности котлов одного типа отличаются один от другого только установкой более мощной горелки, следовательно, нужно узнать, возможно ли установить на вашу «Ангару» горелку помощнее. Иногда следующая по мощности модель отличается от предыдущей даже не горелкой, а установкой главного жиклера с увеличенным проходным сечением. Если нет возможности увеличить мощность котла, выход один – замена агрегата более мощным.

Во-вторых, исходим из того, что вы имеете на данный момент. Объем теплоносителя в вашей системе немного не соответствует мощности котла. Действительно, при расчете тепловой мощности котла, применяют коэффициент объема теплоносителя на единицу мощности котла, равный 13. То есть, на каждый 1кВт тепловой мощности, которую может выдавать агрегат вашей отопительной системы, должно приходиться не менее 13 литров теплоносителя. Мощность котла «Ангара» составляет 11.6 кВт, следовательно, необходимый объем теплоносителя равняется 11.6 х 13 = 150.8 литров, что подтверждает заводские параметры. То, что ваша система вмещает 208 литров, не страшно. Главное, чтобы объем системы был не меньше расчетного значения.

Недостаточный нагрев теплоносителя происходит не «из-за завышенного объема воды в системе отопления», как вы считаете. Это происходит потому, что вода в отопительной системе остывает быстрее, чем котел может ее нагреть.

Не верите? Проверьте, сможет ли котел нагреть этот «большой» объем воды до 60 градусов летом.

Установка регистров из двухдюймовых труб – отличное решение с точки зрение гидравлики, ведь проходное сечение труб практически не оказывает сопротивления прохождению теплоносителя. Да и теплоотдача такой системы должна быть совсем неплохой, учитывая площадь поверхности труб. О надежности системы говорить не будем – если никогда не сливать воду из такой системы, она не корродирует и через 50 лет. Поэтому нет никакой необходимости заменять регистры алюминиевыми или биметаллическими радиаторами (разве что только с точки зрения дизайна). Знайте: ни один радиатор не сможет отдать больше тепловой энергии, чем получит от отопительного котла.

Решить вашу проблему можно или дополнительным утеплением дома, или увеличением тепловой мощности агрегата. Объем вашей водяной системы отопления позволяет установить 16 киловаттный котел, мощности которого для ваших условий должно хватить с лихвой.

Третье. Насчет экономичности. Современные газовые котлы (конденсационные во внимание не берем) работают с КПД примерно 85-90%. При этом КПД котла с повышением температуры теплоносителя падает на несколько процентов (часть тепла уходит с более горячими отходящими газами), но это не те величины, на которые стоит обращать внимание, чтобы увеличить экономичность агрегата. Хотите сэкономить – установите конденсационный котел. Или утепляйтесь.

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.

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.

Мощность котла и горячая вода

Двухконтурный котел нагревает воду для системы ГВС проточным способом. Время протекания воды через теплообменник является непродолжительным, поэтому котел должен обладать высокой мощностью, чтобы за это время мог нагреть достаточное количество воды. Самые маломощные двухконтурные котлы имеют мощность 18 кВт, потому что это тот минимум, который еще позволяет приготовить достаточное (для принятия душа) количество горячей воды.

Если такой котел будет оснащен модуляционной горелкой, он сможет работать с минимальной мощностью около 6 кВт, то есть приближенной к максимальным потерям тепла в хорошо утепленном доме площадью около 100 м2. На практике на протяжении большей части отопительного сезона потребность в мощности для отопления такого дома, скорее всего, будет составлять около 3 кВт. Следовательно, это не идеальная, но приемлемая ситуация.

Одним из способов снижения необходимой мощности двухконтурного котла является использование накопительного бака для горячей воды системы ГВС. Тогда котел может нагревать воду медленнее, потому что после открывания крана в распоряжении имеется запас теплой воды в накопительном баке. Чем больше его объем, тем дольше он может восполнять недостающее количество приготовленной котлом воды системы ГВС. Поэтому мощность котла может быть ниже.

Одноконтурный котел с бойлером.

Объем бойлера косвенного нагрева (накопительного водонагревателя с теплообменником), который подключен к одноконтурному котлу, обычно составляет более 100 литров. Благодаря этому одновременное использование горячей воды несколькими потребителями не приводит к исчерпанию ее запаса на протяжении нескольких минут, следовательно, мощность котла, работающего совместно с водонагревателем, может быть ниже, чем мощность двух-контурного котла. Поэтому можно считать, что мощности котла, которая необходима для компенсации теплопотерь дома, достаточно также для нагрева воды в бойлере. Однако, подбирая мощность одноконтурного котла, лучше посчитать, сколько времени будет занимать нагрев воды в бойлере.

Это можно сделать с помощью формулы:

Т = mCB(t2 – t1)/P

где:

T – время нагрева воды (с);
m – масса воды в бойлере (кг);
CB – удельная теплоемкость воды – 4,2 кДж/(кг х К);
t2 – температура, до которой должна быть нагрета вода (°С);
t1, – начальная температура воды в бойлере (°С);
Р – мощность котла (кВт).

Например: время нагрева воды, имеющей температуру 10°С (принято считать, что это температура холодной воды, поступающей в водонагреватель), до 50°С в 200-литровом бойлере котлом мощностью 12 кВт будет составлять:

200 х 4,2 х (50 – 10)/12 = 2800 (с) = 46,7 (мин).

Это достаточно долго, особенно учитывая, что во время нагрева воды в бойлере, из котла, работающего на полную мощность, в систему центрального отопления теплая вода не поступает. За это время в помещениях может стать прохладно.

Однако следует отметить, что ситуация, при которой весь объем воды имеет температуру 10°С, может произойти только после отключения котла минимум на несколько часов. На практике холодная вода поступает в бойлер по мере расходования горячей. Даже при ее интенсивном использовании, например, при очень быстром наполнении ванны до краев, из такого большого бойлера будет использовано около половины горячей воды.

После этого температура воды (горячей, смешанной с холодной) в бойлере будет составлять около 30 градусов. В этом случае время нагрева воды составит 23 минуты и его можно считать удовлетворительным. Разовое потребление горячей воды в доме на одну семью обычно значительно ниже, поэтому вода в бойлере будет нагреваться еще быстрее. Вариант решения проблемы. Проблему совместного использования мощности котла для системы ЦО и для подготовки воды ГВС можно решить радикальным способом: купив два независимых прибора – котел для системы ЦО и водонагреватель для ГВС. Но это, безусловно, дорогое решение.

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.

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.

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

Материал радиатора отопления

Межцентровое расстояние подключения радиаторов отопления, мм

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

Содержание

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.

Объемы воды для различных элементов системы отопления

Объем воды (литры) в секции радиатора

Материал/тип радиатора	Габариты*: высота×ширина, мм	Объем, л
Алюминий	600×80	0,450
Биметалл	600×80	0,250
Современная чугунная батарея (плоский)	580×75	1,000
Чугунная батарея старого образца ()	600×110	1,700

*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.