Определяем объема радиатора отопления

Теплоноситель в системе отопления – это не только водопроводная вода, которая закачивается внутрь за счет своего давления. К примеру, в загородных поселках нередко воду заливают в отопление ведрами, доставая ее из колодца или близлежащего водоема. Или вообще используют незамерзающие жидкости. Второй вариант используется нечасто только из-за дороговизны материала, но тот, кто планирует проживать на даче или загородном коттедже только по выходным и праздникам, пользуется именно незамерзающими жидкостями, чтобы каждый раз не сливать теплоноситель из отопительной системы. Поэтому расчет объема теплоносителя – важный показатель, в который входит объем радиатора отопления, объем труб и отопительного котла.

Емкость котла указана в паспорте изделия. Этот показатель будет в основном зависеть от мощности агрегата и его размеров. Объем труб можно определить из специальных таблиц:

Чтобы определить общий объем необходимого теплоносителя, который будет помещаться только в трубы, необходимо измерить их общую длину и умножить на показатель из таблицы. Если вы пользуетесь проектом для сооружения отопительной системы, то все необходимые расчеты и замеры можно провести по нему.

Ниже рассмотрим популярные способы расчета объема радиатора отопления.

Рассчитываем объем радиатора

Итак, остается только определить объем воды в радиаторе отопления. Как это можно сделать проще всего? Советуем опять-таки воспользоваться таблицами. Обращаем ваше внимание, что производители предлагают на рынке различные модели отопительных приборов. В модельной линейке могут оказаться радиаторы не только разной конструкции, но и разных размеров. В плане размерного ряда в основе лежит межосевое расстояние, то есть, это расстояние между осями двух коллекторов (верхнего и нижнего). К тому же в настоящее время производители предлагают приборы на заказ, в которых используются индивидуальные эскизы и рисунки. С определением емкости этих батарей все намного сложнее.

Но давайте вернемся к данному показателю и покажем усредненные величины для приборов отопления. Берем модели вида 500 (межосевое расстояние).

Технические характеристики чугунных радиаторов

• Чугунный радиатор ЧМ-140 старого образца – 1,7 литра объем одной секции.
• То же самое только нового образца – 1л.
• Стальной панельный прибор тип 11 (то есть, одна панель) – 0,25 л на каждые 10 см длины прибора. Измерение типа в количественном соотношении увеличивает объем теплоносителя на 0,25 л. То есть, тип 22 – 0,5 л, тип 33 – 0,75 л.
• Алюминиевая батарея – 0,45 л на каждую секцию.
• Биметаллический – 0,25 л.

В данном списке нет стальных трубчатых радиаторов. Даже приблизительный объем у этой модели определить будет непросто. Дело все в том, что производители используют для их изготовления трубы различных диаметров, отсюда и невозможность подобрать хотя бы усредненный вариант. Поэтому рекомендуем обращать внимание на паспортные данные, где показатель объема должен быть указан.

Расчет объема опытным путем

А если такового показателя нет, что делать? Тогда рекомендуем найти объем батареи отопления практическим путем. Как это можно сделать:

• Устанавливаете три заглушки на радиатор.
• Ставите его на торец так, чтобы открытый патрубок находился сверху.
• Берете мерную емкость, к примеру, ведро или ковшик (то есть вы должны знать объем этой емкости, пусть даже приблизительный).
• Теперь заливаете вручную в батарею обычную воду, при этом считаете, сколько ведер вошло в отопительный прибор. Умножая количество на объем ведра, вы получаете объем теплоносителя в приборе.

Радиаторы отопления

Обратите внимание, что этот способ определения объема прибора отопления может быть использован для всех типов и моделей. Если в паспортных данных емкость прибора не указана, и таблицу определения вы не нашли, то опытным путем, своими руками можно достаточно точно определить данный показатель.

Теперь хотелось бы затронуть тему, как влияет емкость батареи отопления на общую теплоотдачу отопительной системы. Здесь зависимость не прямая, а косвенная. Поясним суть дела. Многое будет зависеть от того, как сам теплоноситель будет двигаться по контурам: под действием физических законов (то есть, с естественной циркуляцией) или под искусственным давлением (под действием циркуляционного насоса).

Если выбран первый вариант, то оптимальное решение – радиаторы с большим объемом. Если второй, то тут разницы никакой нет. Давление создаст условия, при которых теплоноситель будет распределяться равномерно по всей сети, а, значит, равномерно распределиться и температура.

Подробнее об определении объема радиатора отопления смотрите в видео:

Вам также будет интересно:

Объем воды и другие характеристики радиаторов отопления

Определение объема воды или другого теплоносителя в радиаторе – важный этап проектирования отопительной системы собственного загородного дома. 

Зачем знать объем теплоносителя в батареи

Расчет объема теплоносителя в батарее делают для того, чтобы:

• выбрать правильное крепление радиатора. Оно должно выдерживать не только вес изделия, но и вес воды, которая заполняет все внутреннее пространство. Вес жидости равен объему;
• выбрать котел нужной мощности. Если он будет слабым, он будет создавать малое давление, и вода будет двигаться медленно;
• выбрать расширительный бак необходимого объема. Многие отказываются от этого элемента. Однако его лучше использовать, поскольку он компенсирует давление, созданное увеличенным в объеме нагретым теплоносителем. Например, при нагревании объем жидкости растет на 4%. Если ей некуда деться, то давление на батареи и трубы растет. Рано или поздно тепловое расширение «порадует» протечкой;
• определить общую потребность в теплоносителе. Для этого нужно учесть внутренний объем труб с малым гидравлическим сопротивлением, а также объем нагревательного котла, способного создать нужное давление;
• выдержать верную концентрацию антифриза. Это касается тех случаев, когда вода будет смешиваться с антифризом. Такое делать можно, и в некоторых случаях образованная жидкость для радиаторов отопления замерзает при более низких температурах, чем 100% антифриз;
• подобрать тип циркуляции. Теплоноситель может двигаться естественным способом (сверху вниз) или перемещаться под давлением, созданным насосом. Естественный тип циркуляции выбирают в случае батарей с большим внутренним объемом и малым сопротивлением нагретой жидкости. Что касается второго типа, то размер и вес батарей значения не имеет.

Способы расчета объема

Величину внутреннего пространства батарей можно определить двумя способами:

1. Заглянуть в техническую документацию и найти среди указанных характеристик нужную цифру. Далее необходимо провести простые математические операции.
2. 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 из специальных составленных производителями таблиц. В обоих случаях указывается определенный показатель, которому соответствует такой объем воды, который может уместиться в погонном метре радиатора.

Этим 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 предусматривает такие шаги:

1. Определение длины панельных радиаторов или количества секций алюминиевых или биметаллических батарей с гладкими внутренними стенками (такие стенки позволяют снизить гидравлическое сопротивление).
2. Определение объема воды на погонный метр. Для этого в таблице смотрят на межосевое расстояние. Напротив его величины ищут объем воды. Если устройство для отопления секционное, то узнают, сколько воды может поместиться внутри одной секции.
3. Умножение полученных величин.

Этот метод сложно использовать для трубчатых радиаторов и батарей, выполненных по индивидуальным заказам. Это потому, что для первых устройств производители используют различные, прошедшие проверку на ГОСТ, трубы. Они имеют разные диаметры, толщину стенок и длину. Поэтому таблиц с усредненными значениями объема и расстояния между коллекторами нет. На помощь может прийти документация с техническими характеристиками и составленная производителем таблица. В ней кроме межосевого расстояния также может указываться сопротивление нагретой жидкости и вес устройства с этой жидкостью.

Для устройства отопления, изготовленного по желанию клиента, 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. Объем таков:

• 1,7 л на каждую секцию рассчитанного на большое давление чугунного радиатора ЧМ-140;
• 1 л на каждую секцию этой же батареи 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 радиатора.

Универсальный метод

Он подходит для любого типа нагревательного устройства с любым межосевым расстоянием.

Измерение осуществляют так:

1. Устанавливают заглушки на два нижних отверстия.
2. Наливают воду до тех пор, пока она не начнет вытекать из второго свободного отверстия.
3. 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. Придется спускать воду в ведро или что-то другое и потом ее выливать.
4. Умножение количества вылитых емкостей на их объем. Конечная цифра является объемом батареи.

Технические характеристики алюминиевых радиаторов отопления

На сегодняшний день алюминиевые радиаторы отопления являются прекрасной альтернативой старым чугунным батареям, но количество и разнообразие моделей при их выборе буквально выбивает из колеи даже самого подготовленного потребителя. Разбираемся, на какие технические характеристики следует обратить внимание, выбирая изделия из алюминия и какие их особенности надо учитывать при монтаже и эксплуатации.

Конструктивные параметры

Габаритный размер алюминиевых радиаторов – первое, что учитывают при их выборе. Наиболее распространенными являются изделия с межосевым расстоянием, равным 500мм. Этот параметр указывает на размер между центрами нижнего и верхнего коллекторов радиатора. Вертикальный габарит таких приборов чаще всего составляет 580мм. Эту величину берут во внимание, проектируя отопительную систему.

Поскольку алюминиевые радиаторы осуществляют теплообмен не только за счет излучения, но и конвекцией, то при установке приборов оставляют зазоры не менее 100мм от пола и подоконника. Если размеры стандартной батареи не укладываются в эти рамки, принимают решение об установке большего количества секций радиатора с меньшим габаритным размером.

Радиаторы с межосевым расстоянием 380мм имеют размер по вертикали равный 450мм и смогут быть отличным решением в данном случае. Батареи с размером между центрами коллекторов в 200мм являются прекрасным выбором для стен с большой площадью остекления, а также при низких подоконниках.

Существуют изделия и нестандартных размеров, но все они не превышают габаритной величины в 800мм. Нестандартными считаются и радиаторы с нижним подключением, с расстоянием между коллекторами 50 – 100мм.

Рабочее и опрессовочное давление

Важнейшей характеристикой алюминиевых радиаторов является величина их рабочего давления. Это именно тот параметр, от которого в дальнейшем будет зависеть герметичность отопительной системы, поэтому при выборе батарей для своего дома следует учитывать особенности подачи теплоносителя. Так, в сетях центрального отопления теплоноситель подаётся с давлением в 10-15 атмосфер, что объясняется необходимостью его поднятия на верхние этажи многоэтажных зданий. Для частных домов с отечественными котлами эта величина составляет всего 1-4 атм, а при использовании некоторых отопительных агрегатов импортного производства может составлять до 10 атм.

В связи с этим производители выпускают два вида алюминиевых радиаторов: простой и усиленный. Радиаторы первого типа представляют собой обычные батареи, рассчитанные на рабочее давление 6 – 10 атмосфер.

Давление опрессовки, которое производители указывают рядом с рабочим, показывает предельную величину, которую способен выдерживать радиатор. Этот параметр необходимо учитывать, проверяя герметичность отопительной системы перед её запуском в эксплуатацию. Стандартное значение опрессовочного давления может составлять до 30 атмосфер. Этого вполне достаточно для того, чтобы предотвратить пагубные последствия гидроударов.

Приобретая алюминиевые радиаторы для установки в домах с централизованным отоплением, лучше выбрать изделия с запасом по давлению. Такие приборы не только смогут держать более высокое давление, чем предусмотрено теплосетью (а этим часто грешат наши коммунальщики), но и прослужат дольше, имея постоянный запас прочности по давлению.

Часто на упаковке радиатора или в его техническом паспорте указана величина давления в МПа (мегапаскалях). Для того чтобы перевести это значение в атмосферы, требуется умножить число МПа на 10. 1МПа = 10 атм.= 10 бар.

Тепловая мощность алюминиевых радиаторов

Обмен тепловой энергией между отопительным радиатором и воздухом в помещении возможен двумя способами – излучением и конвекцией. В первом случае играет роль площадь поверхности прибора, во втором важна ещё и его форма. Именно поэтому батареи имеют ребристую поверхность внутренней стороны.

Алюминий в качестве металла для изготовления теплообменников отопительной системы выбран не зря – этот металл имеет высокий коэффициент теплопроводности, следовательно, изделия из него обладают высокой теплоотдачей. Это способствует низкой тепловой инерционности системы обогрева. Отдача тепла от алюминиевых приборов осуществляется быстрее, поэтому помещение прогревается за считанные минуты, а количество затраченной тепловой энергии снижается.

Теплоотдача алюминиевых батарей указана в ваттах, этот параметр определяется для определенной разности температур теплоносителя и окружающей среды. Производитель чаще всего обозначает параметры одной секции, поэтому для определения тепловой мощности радиатора необходимо помножить эту величину на количество секций.

Теплоотдача одной секции алюминиевой батареи с межосевым расстоянием 500мм составляет от 110 до 220Вт. Такой разброс значений говорит о зависимости параметра теплоотдачи от конструкции радиатора и технологических особенностей его производства. Известные производители не прекращают исследований для поиска наиболее оптимальных форм и материалов теплообменников с целью повышения их тепловой мощности.

Устанавливая отопительные батареи, следует помнить, что теплоотдача радиатора напрямую зависит от способа его подключения. Наиболее эффективным можно считать прямое одностороннее подключение. Именно при таком присоединении обеспечивается номинальная теплоотдача изделия. Нижнее подключение уменьшит теплоотдачу на 10%, а однотрубное увеличит потери тепла до 25-45%. Наклон радиатора при его монтаже, установка с минимальными зазорами к поверхностям помещения, а также перекрытие прибора защитными экранами также ведут к снижению теплоотдачи. А вот оклейка стены за батареей отражающими материалами наоборот повысит эффективность прибора.

Температура теплоносителя

Рассчитывая параметры тепловой мощности отопительной системы, следует помнить о том, что теплоотдача радиатора напрямую зависит от температуры теплоносителя. Именно поэтому следует ориентироваться на фактическую температуру.

Чаще всего, номинальная теплоотдача радиатора возможна при температуре теплоносителя 90 °С. Именно это предельное значение указывают производители в технических характеристиках своих изделий, и лишь некоторые модели рассчитаны на температуру 110 – 120 °С.

В реальности температура в системах обогрева редко превышает 70 °С, поэтому и тепловая мощность радиатора будет ниже значений, указанных производителем. Повышенная температура теплоносителя с одной стороны повышает эффективность использования алюминиевых батарей, а с другой снижает срок службы всех элементов системы обогрева, включая отопительный котел, поэтому лучше увеличить количество секций радиаторов для достижения требуемой тепловой мощности.

Особенности алюминиевых радиаторов

Выбирая алюминиевые радиаторы для своей отопительной системы, важно знать все их плюсы и минусы. О таких достоинствах, как прекрасная теплоотдача, небольшой вес и отличный дизайн вы уже знаете. Пришла пора поговорить о сложностях, связанных с установкой изделий из алюминия.

Во-первых, алюминий сильно подвержен окислению. И если для владельцев индивидуальных отопительных систем проблема легко решается применением теплоносителя с кислотностью pH в пределах 6 – 8 единиц, то для потребителей, проживающих в домах с централизованным отоплением, это становится непреодолимой преградой и радиатор выйдет из строя намного раньше. Выходом из ситуации может быть покупка алюминиевых батарей с внутренним полимерным покрытием.

Во-вторых, для устранения эффекта электрохимической коррозии, алюминиевые радиаторы не допускается устанавливать в системах с медными и стальными трубопроводами. Даже если использовать изделия с защитным покрытием, быстрому износу подвергаются резьбовые части приборов, что приводит к утечкам при их длительной эксплуатации.

В-третьих, давление в сетях центрального отопления нередко достигает верхней границы рабочего давления алюминиевого радиатора. С учётом постепенного разрушения присоединительной резьбы вследствие некачественного теплоносителя велика вероятность разгерметизации системы, особенно во время гидроударов. Индивидуальные системы отопления лишены этих недостатков.

В-четвертых, высокая степень газообразования требует установки элементов для выпуска газов, а также вынуждает к снижению температуры теплоносителя.

Несмотря на некоторые недостатки, алюминиевые радиаторы при правильной установке и обслуживании способны работать до 20 лет. Учитывая отличные показатели теплоотдачи, влияющие на экономичность отопительной системы, а также прекрасный дизайн, данные приборы пользуются заслуженной славой недорогих и эффективных устройств.

Энергия, накопленная в горячей воде

Вода часто используется для хранения тепловой энергии. Энергия, накопленная – или доступная – в горячей воде, может быть рассчитана

E = c _p dt m (1)

, где

E = энергия (кДж, БТЕ)

c _p = удельная теплоемкость воды (кДж / кг ^o C, БТЕ / фунт ^o F ) (4,2 кДж / кг ^o C, 1 БТЕ / фунт _м ^o F для вода)

dt = разница температур между горячей водой и окружающей средой ( ^o C , ^o F) )

m = масса воды (кг, фунт _м )

Пример – Энергия хранится в резервуаре для воды емкостью 1000 литров

Вода нагревается до 90 ^o C. Окружающая температура (где может передаваться энергия) составляет 20 ^o C.

Энергия, запасенная в резервуаре для воды, может быть рассчитана как

E = (4,2 кДж / кг ^o C ) ((90 ^o C) – (20 ^o C)) (1000 литров) (1 кг / литр)

= 294000 кДж

= (294000 кВт) (1/3600 ч / с)

= 81,7 кВтч

• 1 Дж (Джоуль) = 0,1020 тыс. / мин = 2.778×10 ^-7 кВтч = 2,389×10 ^-4 ккал = 0,7376 фут-фунт _f = 1 (кг · м ² ) / с ² = 1 ватт-секунда = 1 Нм = 1 фут-фунт = 9,478×10 ^-4 БТЕ
• 1 БТЕ (британская тепловая единица) = 1055,06 Дж = 107,6 тыс. / Мин = 2,92875×10 ^-4 кВтч = 251,996 калорий (IT – международная таблица калорий) = 0,252 ккал = 777,649

Пример – Солнечная энергия хранится в 200 галлонах США Резервуар для воды

Буферный резервуар для воды солнечной энергии на 200 галлонов США нагревается 200 ^o F.

Накопленная солнечная энергия может быть рассчитана как