Объём теплоносителя

Объём теплоносителя — суммарное количество жидкости, которое вмещает система отопления: каналы котла, трубы, радиаторы. Единица измерения — литр (л). Величина нужна при заполнении и подпитке системы, при замене воды на антифриз и при подборе расширительного бачка: бачок обязан принять прирост объёма при нагреве.

Что означает объём на практике

Объём складывают из трёх паспортных величин: объём секций радиаторов (л/секция по паспорту прибора), объём труб (л/м по внутреннему диаметру) и ёмкость котла (по паспорту). Практических применений три: сколько литров закачать при первом заполнении, сколько антифриза купить вместо воды и какой расширительный бачок ставить. При нагреве жидкость расширяется: вода прибавляет примерно 0,3 % объёма на каждые 10 °C. В закрытой системе этому излишку некуда деться, кроме мембранного расширительного бачка: без него давление рвёт слабейший узел — соединение, радиатор, теплообменник. Как устроен приёмник излишков — в статье про расширительный бачок отопления. Требования к проектированию систем отопления собраны в СП 60.13330.2020.

Формула и единицы

Минимальный полезный объём бачка — прирост теплоносителя при нагреве: V_бака = V_сист × β × ΔT, где:

• V_бака — прирост объёма при нагреве, л; сам бачок принимают с запасом к этой величине;
• V_сист — объём теплоносителя в системе, л;
• β — коэффициент теплового расширения воды, 0,0003 1/°C (те самые 0,3 % на 10 °C);
• ΔT — перепад между холодной и рабочей температурой системы, °C.

Для незамерзающего теплоносителя коэффициент выше: антифриз расширяется в полтора раза сильнее воды, поэтому β умножают на 1,5. Объём метра трубы считают по внутреннему проходу как цилиндр: π·d²/4 — метр трубы с внутренним диаметром 15 мм вмещает 0,177 л, с 20 мм — 0,314 л. Отсюда быстрый прикид для труб: 50 метров пятнадцатого диаметра добавляют 50 × 0,177 ≈ 8,9 литра. Откуда берутся внутренние диаметры — в термине про диаметр трубы отопления.

Пример расчёта

Система на 100 литров воды, нагрев с 10 до 80 °C (ΔT = 70 °C): прирост 100 × 0,0003 × 70 = 2,1 литра. Расширительный бачок принимают с запасом к этой величине.

Тот же объём антифриза: 100 × 0,0003 × 1,5 × 70 = 3,15 литра — на литр больше, и это без запаса. Бачок, подобранный «под воду», в системе с антифризом переполняется: мембране нужен резерв.

Посчитать под свою систему — в калькуляторе теплоносителя и бачка.

Типичные ошибки

1. Объём системы берут на глаз. Заниженная оценка — заниженный бачок: в морозы излишек уходит через предохранительный клапан, систему приходится подпитывать. Завышенная — переплата за типоразмер.
2. Бачок считают без запаса для антифриза. Расширение в полтора раза больше воды: «водяной» бачок переполняется при первом же выходе на рабочую температуру. Подробно о свойствах незамерзающих жидкостей — в статье про антифриз для системы отопления.
3. Трубы считают по наружному размеру. Объём задаёт внутренний проход, а стенка отнимает от него заметную долю: в расчёт подставляют внутренний диаметр, не наружный.
4. Забывают ёмкость котла. Каналы теплообменника — тоже литры, их берут из паспорта. На малых системах эта доля ощутима: у котла она может сравняться с объёмом самого радиатора.

Частые вопросы

Как узнать объём теплоносителя в своей системе?

Сложить паспортные объёмы: секции радиаторов (л/секция) плюс трубы (л/м по внутреннему диаметру) плюс ёмкость котла. Числа — в паспортах приборов и котла.

Сколько расширяется вода при нагреве?

Около 0,3 % на каждые 10 °C: нагрев на 70 °C прибавляет 2,1 % объёма. Система на 100 литров «прибавляет» 2,1 литра — их и обязан принять бачок.

Зачем антифризу бачок больше?

Коэффициент расширения у незамерзающего теплоносителя в полтора раза выше воды: нагрев на 70 °C даёт 3,15 литра излишков на каждые 100 литров вместо 2,1.

Что будет без расширительного бачка?

Нагретому теплоносителю некуда деться: давление растёт до срабатывания предохранительного клапана или до разрыва слабейшего узла. Бачок принимает излишек при нагреве и возвращает при остывании.

Источники

1. СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» — требования к проектированию систем отопления зданий.