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).
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.
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.
| Внутренний диаметр, мм | Объем жидкости в 1 м погонного трубы, л | Внутренний диаметр, мм | Объем жидкости в 1 м погонного трубы, л |
| 14 | 0,1539 | 30 | 0,7069 |
| 15 | 0,1767 | 32 | 0,8042 |
| 16 | 0,2011 | 0,9079 | |
| 17 | 0,2270 | 36 | 1,0179 |
| 18 | 0,2545 | 38 | 1,1341 |
| 19 | 0,2835 | 40 | 1,2566 |
| 20 | 0,3142 | 42 | 1,3854 |
| 21 | 0,3464 | 44 | 1,5205 |
| 22 | 0,3801 | 46 | 1,6619 |
| 23 | 0,4155 | 48 | 1,8096 |
| 24 | 0,4524 | 50 | 1,9635 |
| 26 | 0,5309 | 52 | 2,1237 |
| 28 | 54 | 2,2902 |
Расчет расширительного бака
Основные правила:
- 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. - 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.
- 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.
- 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.
- Учитывать вид теплоносителя при выборе – обязательно.
Данного объема будет достаточно для расширения теплоносителя при нагреве в пределах 45…80 °С.
Сравнение: Какой котел выбрать для отопления дома? Достоинства и недостатки.
Виды теплоносителей
- Вода. Самый простой и доступный ресурс. Может использоваться в любых системах отопления. В сочетании с полипропиленовыми трубами – практически вечный теплоноситель.
- Антифриз. Используется для наполнения систем нерегулярно отапливаемых зданий.
- 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.
- 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.
Преимущество – действительно долго остывает, поддерживая температуру в помещении, но основной недостаток – дороговизна теплоносителя.Расчет теплоносителя в системе отопления: какой объем теплоносителя необходим
В процессе проектирования и монтажа системы отопления встает вопрос: какой объем теплоносителя необходим для эффективной работы сети? Если жидкости окажется недостаточно, в доме будет холодно. Если купить слишком много теплоносителя, траты будут неоправданными: качественный материал не бывает дешевым, поэтому переплата может быть значительной. Разберемся, как правильно выполнить расчет.
Порядок действий
Объем циркулирующей жидкости будет равен суммарному объему всех элементов системы: труб, радиаторов, котла и т. д. Расчет теплоносителя начинают с простых математических вычислений для каждого компонента сети.
Котел. Размеры емкости зависят от мощности и габаритов установки. Характеристики для каждой модели котла указаны в паспорте.
Трубы. Для расчета потребуются характеристики всех коммуникаций в доме. Объем трубы рассчитывается как произведение длины на площадь поперечного сечения:
Vт = L х S
Важно, чтобы единица измерения была общей для обоих параметров: миллиметры или метры. Площадь поперечного сечения можно вычислить, зная диаметр трубы (D, мм) и постоянную π = 3,14:
S = π х R2 = π x (D/2)2.
Можно подставить значения в формуле и произвести расчеты, а можно воспользоваться готовой таблицей объема труб длиной 1 м:
| Диаметр трубы, дюйм | Диаметр, мм | Объем, л |
| ½ | 15 | 0,177 |
| ¾ | 20 | 0,314 |
| 1 | 25 | 0,491 |
| 32 | 0,804 | |
| 1½ | 40 | 1,257 |
| 2 | 50 | 2,467 |
| 2½ | 65 | 3,318 |
| 3 | 80 | 5,026 |
| 4 | 100 | 7,854 |
Напомним, что 1 мм = 0,1 см = 0,001 м, а 1 мм2 = 0,01 см2 = 1 х 106 м2.
Радиаторы. Объем теплоносителя указан в паспорте изделия. Обратите внимание, что данные обычно приводят для одной секции. Необходимо умножить это число на количество ребер во всех радиаторах.
Если документы на приборы утеряны, для ориентировочного расчета можно использовать такие цифры:
- биметаллические радиаторы – 0,2−0,3 л на 1 секцию;
- чугунные – 1,5 л;
- алюминиевые – 0,4 л.
Например, в комнате установлен 1 биметаллический радиатор на 12 секций. Объем теплоносителя будет равен (12 х 0,2) 2,4 л.
Что важно учесть
Выполнить расчет самостоятельно с высокой точностью практически невозможно. Поэтому специалисты рекомендуют сначала заполнить систему теплоносителем на 90 % и запустить оборудование. Если все узлы функционируют нормально, из сети стравливают остатки воздуха и доливают жидкость. В процессе эксплуатации системы отопления объем теплоносителя может уменьшаться. Это связано с естественным испарением.
По мере уменьшения объема снижается производительность котла. Чтобы сеть работала эффективно, в систему монтируют резервный бак с запасом теплоносителя. Жидкость из емкости будет постоянно пополнять сеть, компенсировать гидроудары. По уровню теплоносителя в баке легко отслеживать скорость испарения. Главное, учесть объем резервуара при первичных расчетах.
Калькулятор удельной теплоемкости
Этот калькулятор удельной теплоемкости представляет собой инструмент, который определяет теплоемкость нагретого или охлажденного образца. Удельная теплоемкость – это количество тепловой энергии, которое необходимо передать образцу массой 1 кг, чтобы повысить его температуру на 1 К . Читайте дальше, чтобы узнать, как правильно применить формулу теплоемкости, чтобы получить достоверный результат.
💡 Этот калькулятор работает по-разному, поэтому вы также можете использовать его, например, для расчета количества тепла, необходимого для изменения температуры (если вы знаете удельную теплоемкость).
Чтобы найти удельную теплоемкость из сложного эксперимента, калориметрический калькулятор может значительно ускорить расчеты.
Предпочитаете смотреть , а не читать? Узнайте все, что вам нужно, за 90 секунд с этим видео мы сделали для вас :
Смотрите это на YouTubeКак рассчитать удельную теплоемкость
Определите, хотите ли вы нагреть образец (передать ему некоторую тепловую энергию) или охладить его (забрать часть тепловой энергии).
Введите количество подаваемой энергии в виде положительного значения. Если вы хотите охладить образец, введите вычитаемую энергию как отрицательное значение. Например, предположим, что мы хотим уменьшить тепловую энергию образца на 63 000 Дж. Тогда Q=-63 000 Дж Q = -63 000 \ \text{J}Q=-63 000 Дж.
Определите разницу температур между начальным и конечным состоянием образца и введите ее в калькулятор теплоемкости.
Если образец охладить, то разница будет отрицательной, а если подогреть – положительной. Допустим, мы хотим охладить образец на 3 градуса. Тогда ΔT=−3 K\Delta T = -3 \ \text{K}ΔT=−3 K. Вы также можете перейти в расширенный режим , чтобы ввести начальное и конечное значения температуры вручную.Определите массу образца. Предположим, что m=5 кгm = 5 \ \text{kg}m=5 кг.
Рассчитайте удельную теплоемкость как c=QmΔTc = \frac{Q}{m \Delta T}c=mΔTQ. В нашем примере он будет равен
.c==63 000 J5 кг⋅ −3 K=4 200 Jkg⋅Kc = \mathrm{\frac{=63 000 \ J}{5 \ кг \cdot \ -3 \ K}} = \mathrm{4,200 \ \frac{ Дж}{кг \cdot K}}c=5 кг⋅ −3 K=63 000 J=4 200 кг⋅KJ
Это типичная теплоемкость воды.
Если образец охладить, то разница будет отрицательной, а если подогреть – положительной. Допустим, мы хотим охладить образец на 3 градуса. Тогда ΔT=−3 K\Delta T = -3 \ \text{K}ΔT=−3 K. Вы также можете перейти в расширенный режим , чтобы ввести начальное и конечное значения температуры вручную.Формула теплоемкости
Формула удельной теплоемкости выглядит следующим образом:
c=QmΔTc = \frac{Q}{m \Delta T}c=mΔTQ
QQQ — количество подведенного или отведенного тепла (в джоулях), mmm — масса образца, ΔT\Delta TΔT — разница между начальной и конечной температурами.
Теплоемкость измеряется в Дж/(кг·К).
Типовые значения удельной теплоемкости
Вам не нужно использовать калькулятор теплоемкости для большинства распространенных веществ. Значения удельной теплоемкости для некоторых из наиболее популярных из них перечислены ниже.
- лед: 2100 Джкг⋅К\mathrm{2100 \ \frac{Дж}{кг \cdot K}}2100 кг⋅КДж
- вода: 4200 Джкг⋅К\mathrm{4200 \ \frac{Дж}{кг \cdot K}} 4200 кг⋅КДж
- водяной пар: 2000 Джкг⋅K\mathrm{2000 \ \frac{J}{кг \cdot K}}2000 кг⋅KJ
- базальт: 840 Джкг⋅K\mathrm{840 \ \frac{J}{кг \cdot K}}840 кг⋅KJ
- гранит: 790 Джкг⋅K\mathrm{790 \ \frac{J}{кг \cdot K}}790 кг⋅KJ
- алюминий: 890 Джкг⋅K\mathrm{890 \ \frac{J}{кг \cdot K}}890 кг⋅KJ
- железо: 450 Джкг⋅K\mathrm{450 \ \frac{J}{kg \cdot K}} 450 кг⋅KJ
- медь: 380 Джкг⋅K\mathrm{380 \ \frac{J}{kg \cdot K}}380 кг⋅KJ
- свинец: 130 Джкг⋅K\mathrm{130 \ \frac{J}{kg \cdot K}}130 кг⋅KJ
Имея эту информацию, вы также можете рассчитать, сколько энергии вам нужно передать образцу, чтобы повысить или понизить его температуру.
Например, вы можете проверить, сколько тепла вам нужно, чтобы довести кастрюлю с водой до кипения, чтобы сварить макароны. Либо для удобства можно воспользоваться калькулятором нагрева воды, где вся эта информация уже учтена за вас.
Хотите знать, что на самом деле означает результат? Воспользуйтесь нашим калькулятором потенциальной энергии, чтобы проверить, насколько высоко вы поднимете образец с таким количеством энергии. Или проверьте, как быстро может двигаться образец, с помощью этого калькулятора кинетической энергии.
FAQ
Как рассчитать удельную теплоемкость?
- Найдите начальную и конечную температуру, а также массу образца и подведенную энергию.
- Вычтите из конечной и начальной температуры, чтобы получить изменение температуры (ΔT).
- Умножьте изменения температуры на массу образца.
- Разделите подведенное тепло/энергию на продукт.
- Формула
С = Q / (ΔT ⨉ м).
Что такое удельная теплоемкость при постоянном объеме?
Удельная теплоемкость – это количество тепла или энергии, необходимое для изменения одной единицы массы вещества постоянного объема на 1 °C . Формула: Cv = Q / (ΔT ⨉ m) .
Какова формула удельной теплоемкости?
Формула для удельной теплоемкости, C , вещества с массой m , равна C = Q /(m ⨉ ΔT) . Где Q — добавленная энергия, а ΔT — изменение температуры. Удельная теплоемкость при различных процессах, таких как постоянный объем, Cv и постоянное давление, Cp , связаны друг с другом отношением удельных теплоемкостей, ɣ= Cp/Cv , или газовой постоянной R = Cp-Cv .
В каких единицах измеряется удельная теплоемкость?
Удельная теплоемкость измеряется в Дж/кг К или Дж/кг С , так как это количество тепла или энергии, необходимое в процессе постоянного объема для изменения температуры вещества единицы массы на 1°С или 1° К.
Каково значение удельной теплоемкости воды?
Удельная теплоемкость воды равна 4179 Дж/кг K , количество теплоты, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1 кельвин.
Какие британские единицы измерения удельной теплоемкости?
Удельная теплоемкость измеряется в БТЕ/фунт °F в имперских единицах и в Дж/кг·К в единицах СИ.
Каково значение удельной теплоемкости меди?
Удельная теплоемкость меди 385 Дж/кг K . Вы можете использовать это значение для оценки энергии, необходимой для нагревания 100 г меди на 5 °C, т. е. Q = m x Cp x ΔT = 0,1 * 385 * 5 = 192,5 Дж.
Каково значение удельной теплоемкости меди? алюминий?
Удельная теплоемкость алюминия 897 Дж/кг K . Это значение почти в 2,3 раза превышает удельную теплоемкость меди. Вы можете использовать это значение для оценки энергии, необходимой для нагрева 500 г алюминия на 5 °C, т. е. Q = m x Cp x ΔT = 0,5 * 897 * 5 = 2242,5 Дж.
Системы воздушного отопления
Системы воздушного отопления могут быть рентабельными, если их можно сделать простыми или если их можно объединить с системой вентиляции. Но — учтите, что из-за малой удельной теплоемкости воздуха использование воздуха для целей отопления весьма ограничено. Большие тепловые нагрузки требуют больших объемов воздуха, что приводит к огромным воздуховодам и вентиляторам. Транспортировка огромных объемов воздуха требует много энергии.
Требуемый объем воздуха в системе воздушного отопления
Требуемый расход воздуха в системе воздушного отопления можно рассчитать как
L = Q / (C P ρ (T H — T R ) (1)
, где
(M 3 (M
. )
Q = потери тепла на систему воздушного отопления (кВт)
c p = удельная теплоемкость воздуха — 1,005 (кДж/кг o C)
ρ = плотность воздуха — 1,2 (кг/м 3 )
T H = температура нагреваемого воздуха ( O C)
T R = температура комнаты ( o C).
Уравнение (1) выражено в имперских единицах:
L = Q / (1,08 (T H — T R )) (2)
, где
Q = тепло (BTU/HR)
4444.T H = температура нагреваемого воздуха ( O F)
T R = температура комнаты ( O F)
онлайн -атмосфера. здание (кВт)
ρ = density of air — 1.2 (kg/m 3 )
t h = heating air temperature ( o C)
t r = комнатная температура ( o C)
- Сделать ярлык для этого калькулятора на главном экране?
Нагрев воздуха — Диаграмма повышения температуры
Приведенные ниже диаграммы рассчитаны на основе приведенных выше уравнений и могут использоваться для оценки тепла, необходимого для повышения температуры в воздушных потоках.
SI units —
kW, m 3 /s and o CImperial units —
Btu/h, cfm and o F
- 1 м 3 /с = 3 600 м3/ч = 35,32 фута 3 /с = 2 118,9 фута 3 /мин (куб. h
- T( o C) = 5/9[T( o F) — 32]
Пример — Отопление одной комнаты воздухом
Здание с большим помещением с теплопотерями 20 кВт обогревается воздухом с максимальной температурой 50 o C . Комнатная температура 20 o C . Требуемый расход воздуха можно рассчитать как
л = (20 кВт) / ((1,005 кДж/кг o Кл) (1,2 кг/м 3 ) ((50 o Кл) — ( 20 o C)))
= 0,55 м 3 /с
Требуемый поток воздуха из электрической печи — Имперские единицы
Требуемый поток воздуха из электрической печи может быть выражен в имперских единицах, как
L CFM
3 3 333 3 3 33 33 8 .
в диапазоне 40-50 o C . Расход воздуха должен быть в пределах 90 181 1-3 90 188 объема помещения.
