Как рассчитать объем расширительного бака для системы отопления?

Примеры практического применения расчета объёма труб

Попробуем на нескольких конкретных ситуациях разобрать последовательность действий при выполнении расчетов, связанных с объемом труб.

Пример №1

В загородном доме планируется замена воды в системе отопления на не застывающий на морозе аналог — пропиленгликоль. Необходимо рассчитать объем требуемого теплоносителя.

Система отопления состоит из печи с рубашкой на 70 литров, трех биметаллических радиаторов по 7 секций каждая, а также 85 метров полипропиленовых труб PN25 (25 x 4,2).

Стандартные трубы PN25 (25 x 4,2), чаще всего применяемые при организации отопительного контура, имеют внутренний диаметр 16,6мм. Так как объем жидкости необходимо рассчитывать в литрах, то в качестве единицы измерения будем использовать дециметры. Соотношения следующее: 1м = 10 дм и 1мм = 0,01 дм. Следовательно, d = 0,166 дм и L = 850 дм.

Далее рассчитываем общий объем труб. Для этого воспользуемся формулой: 

И получим:

• Объем рубашки котла мы знаем, он равен V2 = 70л.
• Также в паспорте биметаллического радиатора находим данные от том, что объем одной секции данного изделия равен 0,28л. Выходит общий объем всех трех радиаторов:

Теперь, зная общий объем жидкости, необходимой для заполнения данной системы отопления, можно смело, используя запас в размере 15%, заказывать 110 литров пропиленгликоля.

Пример №2

Зачастую на производственных и фермерских объектах вместо стандартных батарей устанавливают радиаторы собственного производства, работающих по принципу регистра. Требуется выполнить расчет объема такого радиатора, состоящего из 5 труб и трех пар перемычек.

• Производим замер длины каждой трубы. В нашем случае они равны и составляют 2,2 метра, а длина каждой перемычки равна 0,15м.
• При возможности измеряем с торцевой стороны наружный диаметр, он равен 114мм. Используя таблицы стандартных значений, вычисляем, что толщина стенки для такой трубы равна 4,5мм.  С помощью гибкой линейки измеряем длину окружности трубы-перемычки, пусть она равняется 200мм, отсюда находим наружный диаметр, он равняется 32мм, далее аналогично по справочнику определяем толщину стенки, для данного диаметра она равна 3мм.
• Определяем внутренний диаметр труб:

Далее определяем площадь сечения обоих труб:

Определяем объём каждого вида, используя суммарную длину труб:

Вычисляем общий объём самодельного радиатора:

Для большей информативности переводим кубические миллиметры в литры, получаем V = 96 литров.

Возможные проблемы

Для начала давайте рассмотрим последствия неправильного расчета расширительного бака для закрытой системы отопления. Возможно, и у вас стоит непригодный резервуар для вашей системы, а вы об этом даже не подозреваете. В случае если объём бака был рассчитан правильно, в контуре всегда будет стабильное давление. Не имеет значения открытая у вас система, или закрытая, расчет объема расширительного бака для отопления обоих видов схож, так как принцип их работы приблизительно одинаковый. Суть в том, что вода в трубах выступает в роли теплоносителя.

То есть она разносит тепло по всему контуру и отдает его посредствам радиаторов, и стенок труб. Благодаря этому в помещении становится тепло. При этом количество воды всегда изменяется. После того, как она нагревается, ее становится больше, а после того, как остывает – меньше. Сдавить воду механическим путем невозможно, значит, нужно на время выводить ее излишки из контура. И обязательно в таких количествах, чтобы давление в системе всегда держалось на необходимом уровне, без перепадов. Вот мы и подошли к главному – это перепады давления.

Проведение расчетов

Следовательно, объем рассчитывается путем умножения площади внутреннего сечения трубы на ее длину.

Сечение трубопроводов чаще всего имеет форму круга, площадь которого равна произведению квадрата радиуса на число π = 3,14. Или, как вариант, произведению π на квадрат диаметра, поделенный на 4. Формула объема цилиндра (в нашем случае — воды) выглядит так:

Таким образом, объем воды в трубе равен произведению площади сечения на длину трубы в метрах. Полученная величина покажет количество воды в м3.

Рассмотрим, как рассчитать объем трубы не в кубометрах, а в литрах. Для расчета надо умножить ее объем на 1000, именно столько литров вмещает один кубометр. Можно сразу считать объем трубопровода в литрах, но для этого надо все измерения длины производить в дециметрах, площадь трубы также надо считать в квадратных дециметрах. Это неудобно и наверняка внесет путаницу, поэтому проще найти кубометры и умножить их на 1000. Посчитать объём трубы в м3 поможет рассмотренная формула или онлайн-калькулятор, которых много в сети Интернет. Все они действуют по единому принципу — в пустые графы надо внести свои данные, нажать кнопку, и система мгновенно выдаст правильный результат.

Площадь поперечного сечения

S = 0,785 × D2

При этом ситуация будет выглядеть несколько сложнее, чем это представляется поначалу. Дело в том, что для расчета нужен внутренний диаметр, который измеряется обычным штангенциркулем. Как найти объем жидкости, если неизвестна толщина стенок трубы, а доступен только наружный диаметр.

Если возможности измерить внутренний диаметр нет, то приходится либо использовать предполагаемое значение, либо делать два (или более) расчета, из которых выбирать наиболее подходящее значение.

Толщина стенок может составлять один или два миллиметра, для изделий большого диаметра толщина может быть до 5 мм. При большой длине объем трубопровода с толстыми стенками значительно отличается от объема тонкостенных труб. В некоторых ситуациях важно найти точное значение, например, рассчитывая количество теплоносителя в системе теплого пола, отопительном контуре дома

Для тех, кто затрудняется, как посчитать площадь трубы, создан онлайн-калькулятор (и не один). Его легко отыскать в сети Интернет и, подставляя в окошечки программы собственные данные, легко и быстро получить необходимые значения.

Сколько жидкости в системе

Рассмотрим, как посчитать количество воды или иной жидкости во всей системе. Самый простой вариант — вычислить площадь сечения и умножить ее на суммарную длину трубопровода. Однако систем, состоящих из одних только труб, не бывает. Кроме того, трубопроводы тоже разные, что способно изменить искомое значение в большую или меньшую сторону.

• трубопроводы;
• радиаторы, конвекторы или иные нагревательные приборы;
• задвижки, шаровые краны, прочая запорная аппаратура.

Если речь идет о системе частного дома, то в расчет придется принимать дополнительные элементы:

• котел отопления;
• расширительный бак;
• система теплого пола (если она есть);
• коллектор отопления, регулировочный узел;
• фитинги, переходники и прочие дополнительные элементы.

Таким образом рассчитывается вместимость всех участков трубопроводов. Внутреннюю емкость фитингов можно найти в сети или вычислить самостоятельно.

Для узлов регулировки, коллекторов и прочих приборов данные указываются в документации: техническом паспорте, руководстве пользователя или иных сопроводительных документах. Объем всей системы является суммой габаритов всех ее элементов.

Внутренний объем

Существенно облегчает расчет расчет объема воды в 1 метре трубы таблица, приведенная ниже. Она содержит параметры трубопроводов и объемы 1 и 10 погонных метров. Значения приведены именно в литрах, поскольку большинство проблем возникает именно на стадии перевода кубометров в литры. Вместо того, чтобы мучиться с калькулятором и считать количество воды в 1 погонном метре, таблица сразу выдает нужное значение, необходимо лишь измерить внутренний диаметр. Если это сделать невозможно, система собрана и уже функционирует, то можно вычесть из имеющегося диаметра 2 или 4 мм и найти необходимое значение.

Из таблицы можно получить данные о всех существующих типоразмерах труб с внутренним диаметром от 4 до 1000 мм. Это самые распространенные варианты, а другие вряд ли могут понадобиться. Данные достаточно точны, и могут обеспечить вполне качественный подсчет параметров системы или отдельной трубы.

Расчет расширительного бака для закрытых систем отопления

Как произвести расчет объёма расширительной емкости для закрытой системы отопления.

Современные системы отопления представляют собой замкнутый контур, герметичную конструкцию заполненную жидкостью, которая изолирована от попадания воздуха, а значит, менее подвержена окислению.

При увеличении объёма жидкости в закрытой системе, в связи с увеличением температуры теплоносителя, может повыситься давление, способное нарушить целостность элементов системы. В таких случаях устанавливается герметичный расширительный бак (мембранный или экспанзомат), который используется в закрытых контурах отопления с целью компенсации температурных расширений.

Экспанзомат конструктивно представляет собой герметичную емкость, со встроенной внутрь эластичной мембраной или мешком, разделяющей бак на две полости: одна из которых, при увеличении давления, наполняется теплоносителем, а другая – воздухом или азотом.

В одной из частей компенсатора расположен ниппель для подкачки насосом и замера давления газа, а в другой – резьбовой штуцер для присоединения к контуру отопления.

Почему лучше посчитать объем самостоятельно

Конечно, можно также обратиться к консультантам того магазина, в котором вы собираетесь покупать емкость. Как имеющиеся в наличии, представлены в стандартных размерах: 5, 10, 15, 20, 25, 70, 100 литров и т. д. Но в этих скупых цифрах таится подвох. Они весьма примерные. Во-первых, про какой объем идет речь: ведь для аквариума он есть фактический и полезный, который несколько меньше (как правило, до самого края аквариум не заполняют, на крышке расположены лампы, а на дно аквариума укладывают около пяти сантиметров грунта, располагают коряги, камни, растения). Измерения можно провести по внешней и по внутренней стенке, что может существенно отразиться на объеме — стекло способно достигать двухсантиметровой толщины.

Правила заполнения бензобака

О том, сколько литров осталось в баке Киа Рио, извещает стрелка показания уровня топлива на приборной консоли в автомобиле. Если она приближается к нулю, это свидетельствует о том, что нужно пополнить бак. В некоторых автомобилях об этом может уведомить бортовой компьютер. Он не только покажет, сколько литров бензина в баке Киа Рио 3, но и рассчитает расстояние, на которое его хватит. Если на панели приборов уже загорелась сигнальная лампочка, значит, уровень топлива критически низок. В этом случае нужно срочно найти автозаправочную станцию.

Если двигатель все-таки заглох, это может быть чревато перегревом бензонасоса инжекторного автомобиля и, как следствие, снижением его ресурса. Чтобы избежать порчи насоса и судорожной беготни в поисках бензина, рекомендуется всегда иметь в запасе около 10 литров и исключить езду «на лампочке».

Перед наполнением надо определить, какой бензин заливать.

После того как автовладелец подъехал к колонке АЗС со стороны расположения топливного бака, нужно заглушить мотор и открыть люк нажатием на рычажок или вручную. Открутить пробку и вставить в горловину пистолет с нужным бензином. Залить нужное количество бензина и аккуратно вытащить пистолет, чтобы все остатки со шланга попали в бак, а не на лакокрасочное покрытие авто.

При заправке автомобиля следует помнить несколько основных правил:

1. Ни в коем случае не светить в бензобак зажигалкой.
2. Не забыть вытащить заправочный пистолет и повесить его на место.
3. Обязательно закрыть бак после заправки топливом.

Как узнать объём прямоугольной тары

В сфере строительства все показатели объёма приведены к конкретным величинам. Расчёты могут проводиться в литрах или дм3, но чаще всего для определения количества того или иного материала используются кубические метры. Как рассчитать кубатуру самых простых прямоугольных ёмкостей опишем дальше на конкретном примере.

Для работы нам понадобится тара, строительная рулетка и блокнот с ручкой или карандашом для проведения вычислений. Из курса геометрии известно, что объём подобных тел вычисляется умножением длины, ширины и высоты изделия. Формула расчётов сводится к следующему

V=a*b*c, где a, b и с – стороны тары.

Например, длина нашего изделия равняется 150 сантиметрам, ширина 80 сантиметрам, высота 50 сантиметров. Для правильного подсчёта кубатуры указанные величины переводим в метры и проводим необходимые расчёты V=1,5*0,8*0,5=0,6м3.

Как работает расширительный бак мембранного типа

Основная разновидность современных систем обогрева — принудительное отопление с расширительным баком мембранного типа. Он отличается от обычной герметичной емкости наличием резиновой прослойки, отделяющей жидкостную часть от воздушной.

Когда система полностью заполнена, жидкость в баке достигает верхнего уровня мембраны. Во время нагрева теплоноситель начинает расширяться и, преодолевая сопротивление мембраны и воздуха, поднимается к верхнему уровню бака до тех пор, пока давление сжатого воздуха и давление теплоносителя не уравняются. Если давление антифриза значительно превысит допустимые значения, то сработает предохранительный клапан системы безопасности.

При расчете расширительного бака для отопления закрытого типа в коэффициент расширения вносится поправка, связанная с использованием антифриза. Он увеличивает свой объем примерно на 15 % больше воды.

Виды сечений труб.

Для прокладки водопровода или канализации в строительстве применяют трубы различных форм и сечений. Для классического водопровода могут использоваться круглые, квадратные, прямоугольные, треугольные, эллипсовидные и прочие трубы. Для канализации используют трубы круглой, полукруглой, эллиптической, полуэллиптической, яйцевидной, прямоугольной, трапецеидальной и прочих форм и сечений.

Наибольшей популярностью пользуются трубы с круглой формой поперечного сечения. Изготовление таких труб малозатратно, они обладают хорошими техническими характеристиками, а также рядом отличных технических и эксплуатационных качеств.

Для расчета веса трубы, либо длины трубы вы можете воспользоваться трубным калькулятором.

Виды сечений трубопровода могут быть различными:

Далее представлены формы поперечных сечений самотечных труб и каналов, такие как:

• а) – Круглое,
• б) – Полукруглое,
• в) – Шатровое,
• г) – Банкетное,
• д) – Яйце­видное (овондальное),
• е) – Эллиптическое,
• ж) – Полукруглое с прямыми вставками;
• э) – Яйцевидное перевернутое,
• и) – Лотковое,
• к) – Пятиуголь­ное,
• л) – Прямоугольное,
• м) – Трапецеидальное

Расчет сечения трубопровода.

Формула площади поперечного сечения трубы будет зависеть от того, какова форма этого сечения. Для расчета сечения трубопровода необходимо вычислить площадь круга с диаметром, который равен наружному диаметру трубы, после чего вычесть толщину ее стенок.

Площадь круга рассчитывается по формуле: S = Pi*(R^2) или S=Pi*(D/2-N)^2,

• R – радиус круга, равный половине ее внутреннего диаметра;
• S — искомое значение;
• Pi — число «пи», которое обычно округляют до 3,14.
• D и N- наружный диаметр и толщина стенки трубы.

В качестве примера производим расчет площади внутреннего сечения круглого трубопровода с внутренним диаметром, в 100 мм.

Радиус, данной трубы, будет составлять 50 мм, или 0,05 м.

Площадь трубы будет равна 3,14 х 0,05^2 = 0,00785 м2.

Внимание: рассчитывая проходимость самотечных трубопроводов (например, бытовой канализации) принимайте в расчет не полное, а так называемое живое сечение потока, которое ограничено средним уровнем воды

• а) – полное сечение,
• б) – живое сечение потока в частично заполненной трубе,
• в) – живое сечение потока в лотке.

Все необходимые данные о внутреннем диаметре ВГП труб, которые применяются при монтаже внутренних коммуникаций, можно найти в ГОСТ 3262-75, по которому эти трубы изготавливаются.

Особенности труб с различными сечениями.

Трубы круглого сечения очень просто очищаются от образовавшегося осадка гидравлическим способом с использованием шаров и цилиндров

По мере того увеличения диаметра трубы круглого сечения, давление грунта и временной внешней нагрузки стремительно увеличиваются. Для уменьшения усилия в стенках труб, своду придают полуэллиптическое сечение.

Иногда может использоваться яйцевидная форма сечения, труба такого сечения способна высокие статические и динамические нагрузки, но такая трубы имеет и недостатки: для монтажа труб с таким сечением необходима большая высота канала и глубина заложения, чем для труб круглого сечения при одинаковой пропускной способности.

Кроме этого, в трубах эллиптического сечения намного быстрее образуется осадок, который отлаживается на стенках. В тех местах, где присутствуют плывуны и грунт очень влажный, могут использоваться трубы лотковой формы. Это позволяет прокладывать канализационные сети на меньшей глубине.

Дополнительные рекомендации

В отличие от устаревших открытых гидроаккумуляторов, которые уже почти не используются, современные расширительные баки закрытого типа можно монтировать в любых частях систем отопления, а не только в их самых высоких точках. В этом заключается значительное преимущество таких мембранных компенсаторов давления. При этом, небольшие бачки объемом 20 — 25 л устанавливают, зачастую, вместе с циркуляционным насосом, мощностью, приблизительно, 1,2 кВт. А более крупные емкости, вмещающие 20 — 60 л, объединяют с нагнетателями жидкости мощностью до 2,0 кВт. Обязательное использование циркуляционных насосов в современных системах отопления обусловлено тем, что создаваемая ими принудительная циркуляция позволяет сделать такую сеть значительно более эффективной, по сравнению с сетями с естественной циркуляцией.

Кроме того, на рынке присутствуют и компенсирующие устройства больших объемов на 100 — 200 л. Такие изделия, кроме своего прямого назначения, способны выполнять функцию накопительных резервуаров для нагретой воды. Хотя, использовать их в таком качестве можно только в случае отключения основного источника горячего водоснабжения на относительно короткий срок. Как было упомянуто выше, стандартные типоразмеры тепловых расширительных емкостей могут быть абсолютно разными. Поэтому среди них встречаются даже модели с настолько большими габаритами, которые не проходят в обычные дверные проемы. В этом случае одну огромную емкость стоит заменить на несколько менее крупных. Самое главное, чтобы их суммарный объем равнялся расчетному. Тогда система отопления будет находиться в безопасности от перепадов давления расширяющегося теплоносителя.

• При использовании радиаторов – 10,5 л теплоносителя;
• При использовании конвекторов – 7 л теплоносителя;
• При использовании теплых полов – 17 л теплоносителя.

• Объема жидкости в системе – чем он больше, тем крупнее должны быть габариты гидроаккумулятора;
• Температуры жидкости – чем сильнее она нагревается, тем вместительней должна быть расширительная емкость;
• Давления в системе – чем выше его максимально допустимый уровень, тем меньше должен быть объем бака.

• 4 % х 1,1 = 4,4 % – если количество этиленгликоля составляет 10 % от общего объема теплоносителя;
• 4 % х 1,2 = 4,8 % – если количество этиленгликоля составляет 20 %;
• 4 % х 1,3 = 5,2 % – если количество этиленгликоля составляет 30 %, и далее по аналогии.

• VL – общая емкость отопительной системы, включающая объем котла, всех тепловых аккумуляторов (конвекторов, радиаторов и не только), а также вместимость трубопроводов;
• Е – коэффициент расширения используемой рабочей жидкости (теплоносителя);
• D – эффективность расширительного бака (мембранного типа).

Подключение к системе отопления

Подготовленную схему напрямую подключаем к системе отопления. С точки зрения безопасности надо помнить о том, что твердотопливный котел в отдельные моменты может давать чрезмерно высокую температуру. В накопительной бочке может содержаться вода температурой 90-100 градусов. Для стандартных домашних радиаторов отопления это слишком много. Можно сильно обжечься при случайном прикосновении. По этой причине требуется добавить в схему еще один смесительный клапан. Он будет подмешивать в контур остывшую воду.

Если в доме устроены теплые полы, существует возможность подключить их в контур радиаторов для подачи обратки. Потребуется установить еще один насос. Подсоединение пойдет на смесительный узел. По причине высокой температуры воду из нагретого теплообменника забирают не напрямую, а через предохранительный смесительный клапан. Эта деталь устанавливается, чтобы при работе с системой и ее проверке не ошпариться горячим паром.

На следующем этапе подключаем линию рециркуляции теплоносителя в системе через специальный насос. Расставляем в контуре обратные клапаны в соответствии со схемой. На этом полный комплект функциональных элементов завершен, перейдем к арматуре.

Перед котлами требуется поставить еще один фильтр. Затем в высших точках системы монтируем дополнительно автоматические воздухоотводчики. Далее обеспечиваем слив и наполнение системы. Для этого расставляем шаровые краны так, чтобы в дальнейшем выполнять техосмотр и ремонт оборудования, не сливая теплоноситель из контура. Краны нужны для:

• расширительного бака;
• котлов;
• насоса.

В том случае, когда на котлах отсутствуют штатные термометры, их устанавливают дополнительно. Также потребуются два контрольных термометра, расположенные на буферной емкости. Они облегчат контроль работы системы и ее наладку.

Внутренний объем

Существенно облегчает расчет расчет объема воды в 1 метре трубы таблица, приведенная ниже. Она содержит параметры трубопроводов и объемы 1 и 10 погонных метров. Значения приведены именно в литрах, поскольку большинство проблем возникает именно на стадии перевода кубометров в литры. Вместо того, чтобы мучиться с калькулятором и считать количество воды в 1 погонном метре, таблица сразу выдает нужное значение, необходимо лишь измерить внутренний диаметр. Если это сделать невозможно, система собрана и уже функционирует, то можно вычесть из имеющегося диаметра 2 или 4 мм и найти необходимое значение.

Из таблицы можно получить данные о всех существующих типоразмерах труб с внутренним диаметром от 4 до 1000 мм. Это самые распространенные варианты, а другие вряд ли могут понадобиться. Данные достаточно точны, и могут обеспечить вполне качественный подсчет параметров системы или отдельной трубы.

Расчет веса стальной трубы при мощи формул

Довольно часто возникает потребность расчёта веса стального трубопроката, который собственно заключатся в расчёте веса одного погонного метра трубы.

В данной статье мы поможем сделать эти вычисления и узнать, вес трубы в зависимости от её характеристик.

Для расчёта веса трубы можно использовать несколько вариантов, одним из них является специальная таблица веса стальных труб, другим ГОСТ веса труб, а так же расчёт по специальным формулам.

Сегодня мы рассмотрим последний вариант, а именно расчёт веса трубы по формулам.

Данные формулы практически не отличаются по своим результатам, и вполне подходят для расчёта веса стального трубопроката.

Сразу стоит сказать, что имеющиеся две формулы расчёта массы трубы, не ограничиваются, какими то видами стальных труб, это могут быть и газовые и электросварочные трубы, расчёт их веса неизменен и результат будет верным (в пределах этих формул).

Зная формулы и необходимости расчёта веса стального металлопроката, в зависимости от его характеристик вы можете использовать одну из предложенных формул.

Теперь давайте перейдём непосредственно к формулам.

Первая формула по расчёту веса стального металлопроката:

Мп = ((Ду – Тс)/40,5)*Тс.

Ду – собственно диаметр стальной трубы, который измеряется в миллиметрах,

Тс – это толщина стенки стальной трубы, мера измерения миллиметры,

Мп – вес погонного метра трубы.

Теперь перейдём ко второй формуле расчёта веса труб из стали:

Вот собственно вторая наша формула: Мп = (Ду – Тс)*Тс*0,0246615,

Ду – диаметр стальной трубы, измеряемый в миллиметрах,

Тс – толщина стенки трубы из стали, единицы измерения миллиметры,

Мп – итоговый результат, как и в прошлой формуле, представляет собой вес одного погонного метра стальной трубы.

Как видите в данных формулах нет ничего сложного, для их использования и вычисления веса труб не требуется особых знаний и умений, достаточно знать формулы и иметь под ругой калькулятор.

Расчет веса стальной трубы при мощи формул Расчёт веста труб из стали с помощью специальных формул