Теплоотдача радиаторов отопления — делаем расчет

Способ подключения

Не все понимают, что разводка труб системы отопления и правильное подключение влияют на качество и эффективность теплоотдачи. Разберем этот факт подробнее.

Существует 4 способа подключения радиатора:

• Боковое. Этот вариант чаще всего используют в городских квартирах многоэтажных домов. Квартир в мире больше, чем частных домов, поэтому производители используют такой тип подключения как номинальный способ определения теплоотдачи радиаторов. Для его расчета используется коэффициент 1,0.
• Диагональное. Идеальное подключение, потому что теплоноситель проходит по всему прибору, равномерно распределяя тепло по его объему. Обычно этот вид используется, если в радиаторе более 12 секций. При расчете используется повышающий коэффициент 1,1–1,2.
• Нижнее. В этом случае трубы подачи и обратки подсоединяются снизу радиатора. Обычно такой вариант используется при скрытой проводке труб. В этом виде подключения есть один минус — теплопотери 10%.
• Однотрубное. Это, по сути, нижнее подключение. Обычно его используют в системе разводки труб ленинградка. И здесь без теплопотерь не обошлось, правда, они в несколько раз больше — 30–40%.

Теплопроводность

В большинстве случаев виды теплообмена тесно связаны и проходят одновременно. Конвекция всегда дополняется теплопроводностью, так как при движении объема среды всегда имеется взаимодействие частиц с разными температурами. Такой процесс имеет название конвективного теплообмена. 

Примером такого типа теплообмена является остывание горячего чая, налитого в холодную металлическую кружку. Отдача тепла может сопровождаться его излучением, тогда в переносе теплоты участвуют все три вида: теплопроводность, конвекция, тепловое излучение.

Рассмотрим более подробно теплопроводность.

Этот вид теплообмена присущ твердым телам, но присутствует так же в жидкостях и газах. В твердых телах теплопроводность является основным видом теплообмена и напрямую зависима от природы вещества, его плотности, химического состава, влажности, температуры.

Разные тела и вещества имеют разную теплопроводность. Количественным показателем теплопроводности служит коэффициент теплопроводности, он обозначается буквой λ (лямбда). Чем выше плотность, влажность и температура тела, тем больше λ.

Проведение тепла происходит за счет взаимодействий между частицами. Конечной целью процесса будет выравнивание внутренней температуры по всему телу. Теплопроводность жидкостей меньше, чем у твердых тел, у газов – меньше, чем у жидкостей. Причиной является большое расстояние между молекулами в жидкостях, особенно в газах. 

Низкая теплопроводность воздуха издавна используется при изготовлении двойных оконных рам. Теплопроводность воздуха гораздо ниже теплопроводности стекла. Воздушная прослойка межу стеклами защищает от зимней стужи.

Плохая теплопроводность, появившаяся в процессе эволюции в качестве защиты от критических температур, у живых организмов. Шерсть, пух, волосы, жир обладают очень низкой теплопроводностью. Именно поэтому мы не мерзнем зимой в теплых носках, песцы могут спать на снегу, а моржи выживают в условиях Арктики за счет жировой прослойки.

В таблице приведены примеры материалов, веществ и сред с наименьшей и наибольшей теплопроводностью.

Таблица 1

Исходя из данных, приведенных в таблице, можно сделать некоторые выводы:

1. В вакууме тепло не проводится. Передача тепла в вакууме может происходить с помощью излучения. Таким способом тепло Солнца доходит до нашей планеты.

2. Материал с наивысшей теплопроводностью называется графен, который активно используется в наноэлектронике.

3. Металлы тоже достаточно теплопроводные. Известно, как быстро нагревается металлическая ложка в горячем супе.

4. Строительные материалы обладают низкой теплопроводностью, что и обуславливает их использование для возведения теплых и надежных жилищ.

С понятием теплопроводности тесно связано понятие теплоемкости.

Теплоемкостью называют количество тепла, которое поглотило тело (вещество), чтобы его температура повысилась на 1 градус. Действительно, для повышения температуры металлического стержня на 1 градус, необходимо, чтобы он обладал теплопроводностью для равномерного нагревания всего объёма.

Знания о теплопроводности веществ и материалов необходимы в строительстве, промышленности, быту. Степень теплопроводности материала обуславливает его применение в той или иной сфере. Разработка и поиск новых веществ с уникальными теплоизоляционными свойствами – важнейшая задача современной науки.

Рассчитываем отдачу для 1 м. изделия

Посчитать теплоотдачу 1 м. трубы, выполненной из стали, просто. У нас есть формула, осталось подставить значения.

Q = 0,047*10*60 = 28 Вт.

• К = 0.047, коэффициент теплоотдачи;
• F = 10 м 2 , площадь трубы;
• dT = 60° С, температурный напор.

Об этом стоит помнить

Хотите сделать систему отопления грамотно? Не стоит подбирать трубы на глазок. Расчёты теплоотдачи помогут оптимизировать траты на строительство. При этом можно получить хорошую отопительную систему, которая прослужит долгие годы.

Теплопроводность стали достаточно высока – это закон физики, и спорить с ним нельзя. Зато можно обратить это свойство металла на пользу. Именно такая теплоотдача позволяет использовать сталь в производстве различных приспособлений для обогрева помещений.

Зависимость теплоотдачи радиатора от температуры теплоносителя

Паспортная тепловая мощность одной секции радиатора рассчитана для стандартных значений температуры теплоносителя на входе (90С) и выходе (70 С) прибора отопления. Эти условия относятся к централизованным сетям теплоснабжения.

В автономных системах отопления частных домов температурный перепад может быть иным. В этом случае теплоотдача 1 секции может существенно отличаться от значений, заявленных производителем. Тепловая мощность отопительного прибора находится в прямой пропорциональной зависимости от температуры теплоносителя в подающем патрубке. Чем она больше, тем больше теплоотдача батареи и наоборот, чем меньше нагрев теплоносителя, тем меньше становится тепловая мощность радиатора.

Чтобы исключить неожиданные скачки температурного режима, применяют терморегуляторы, которые врезают в трубопровод на входе в радиатор. Термоголовки бывают ручной регулировки, полуавтоматические и автоматические, управляемые в онлайн режиме.

ЧТО ТАКОЕ ФАКТИЧЕСКАЯ ТЕПЛООТДАЧА РАДИАТОРОВ ОТОПЛЕНИЯ

Watch this video on YouTube

Потери тепла

Не менее часто высокий коэффициент теплопроводности стальной трубы приходится рассматривать как негативный фактор. Когда тепло нужно с минимальными потерями доставить в конечную точку к потребителю, проводимость стали следует уменьшать. Такая необходимость возникает на магистральных трубопроводах и теплотрассах, проложенных на поверхности.

Для снижения в изолирующую оболочку из минеральной ваты или пенополистирола, используют фольгированную теплоизоляцию, экранирующую инфракрасный спектр излучения. Также можно взять стальные трубы, утепленные несколькими слоями вспененного полиэтилена еще на производстве.

Для определения эффективности применяемой изоляции делают стандартный расчет стальной трубы через коэффициент теплоотдачи. Но результат умножается на КПД изолирующего материала. Разница между двумя промежуточными итогами покажет, насколько эффективно сохраняется температура теплоносителя внутри трубы. Если цифра получается неудовлетворительной, толщину изолирующей скорлупы следует увеличить или подобрать материал с меньшей теплопроводностью.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

В быту к теплопотерям и снижению эффективности стальных труб отопления приводит использование декоративных ширм или завешивание приборов, как в случае с полотенцесушителем. Нежелательна и установка такого оборудования в нишах стен. Сами трубы в этих потерях не виноваты, поскольку они исправно нагревают окружающий воздух и предметы, а вот на что тратится это тепло – вопрос уже к хозяевам.

Расчёт теплоотдачи трубы требуется при проектировании отопления, и нужен, чтобы понять, какой объём тепла потребуется, чтобы прогреть помещения и, сколько времени на это уйдёт. Если монтаж производится не по типовым проектам, то такой расчёт необходим.

Теплообмен

Что же такое теплообмен? К чему все эти мучения с потением или, наоборот, что приятного в мурашках на коже?

Теплообмен — это перенос тепла от более нагретого тела к менее нагретому. Такой процесс всегда имеет одно направление и необратим. То есть перенос тепла от нагретого утюга к брюкам возможен, а вот брюки нагретому утюгу передать тепло не смогут. Процесс теплообмена по своему принципу похож на поведение жидкости в сообщающихся сосудах: жидкость будет перетекать из одного сосуда в другой до тех пор, пока уровень жидкостей в двух сообщающихся сосудах не станет одинаковым. Так и тепло передается от более нагретого тела к менее нагретому до тех пор, пока их температура не станет одинаковой.

Способы повышения теплоотдачи

Указанные в техпаспорте характеристики конвекторов являются таковыми при соблюдении идеальных условий, параметры теплоотдачи радиаторов отопления в таблице также соответствуют этому. К сожалению, на бытовом уровне это невозможно.

Реально тепловой поток радиатора немного ниже, также происходит потеря тепла благодаря множеству факторов. И среди них тот, что стандартные параметры указаны для входящей температуры чистой воды порядка семидесяти градусов по Цельсию, а на самом деле до потребителя доходит уже загрязненный поток 50-60 градусов теплоты.

Чтобы увеличить параметр теплоотдачи, специалисты советуют:

Утепление. Чтобы в помещении сохранялось больше тепла, необходимо утеплить его. В квартирах и домах это можно сделать как снаружи, так и изнутри. Для этих целей используют специальные пенопластовые панели: двух-пятисантиметровой толщины для наружной отделки, полусантиметровой – для внутренней. Также необходимо утеплить и крышу.
Установка отражателя. Отражающий материал (обычно им служит пенопропилен фольгированный с одной стороны) закрепляется на стене за радиатором и служит для отражения инфракрасного излучения, чем повышается теплоотдача радиаторов отопления (в таблице выше приведены данные по этому параметру).
Герметичность. Сквозняки в помещении значительно снижают количество теплого воздуха

Утепление будет гораздо эффективнее, если уделить внимание окнам и дверям, обеспечив только санкционированное поступление воздушных масс.

В любом случае, какой бы вид радиаторов ни устанавливался, нужно внимательно изучить характеристики приборов и пригласить для их монтажа специалиста.

Что делать если нужен очень точный расчет?

К сожалению, далеко не каждая квартира может считаться стандартной. Еще в большей степени это относится к частным жилым домам. Возникает вопрос: как рассчитать количество радиаторов отопления с учетом индивидуальных условий их эксплуатации? Для это понадобится учесть множество различных факторов.

При расчете количества секций отопления нужно учесть высоту потолка, количество и размеры окон, наличие утепления стен и т.п.

Особенность этого метода состоит в том, что при вычислении необходимого количества тепла используется ряд коэффициентов, учитывающих особенности конкретного помещения, способные повлиять на его способность сохранять или отдавать тепловую энергию. Формула для расчетов выглядит так:

КТ = 100Вт/кв.м. * П * К1 * К2 * К3 * К4 * К5 * К6 * К7. где

КТ — количество тепла, необходимого для конкретного помещения; П — площадь комнаты, кв.м.; К1 — коэффициент, учитывающий остекление оконных проемов:

• для окон с обычным двойным остеклением — 1,27;
• для окон с двойным стеклопакетом — 1,0;
• для окон с тройным стеклопакетом — 0,85.

К2 — коэффициент теплоизоляции стен:

• низкая степень теплоизоляции — 1,27;
• хорошая теплоизоляция (кладка в два кирпича или слой утеплителя) — 1,0;
• высокая степень теплоизоляции — 0,85.

К3 — соотношение площади окон и пола в помещении:

К4 — коэффициент, позволяющий учесть среднюю температуру воздуха в самую холодную неделю года:

• для -35 градусов — 1,5;
• для -25 градусов — 1,3;
• для -20 градусов — 1,1;
• для -15 градусов — 0,9;
• для -10 градусов — 0,7.

К5 — корректирует потребность в тепле с учетом количества наружных стен:

К6 — учет типа помещения, которое расположено выше:

• холодный чердак — 1,0;
• отапливаемый чердак — 0,9;
• отапливаемое жилое помещение — 0,8

К7 — коэффициент, учитывающий высоту потолков:

Такой расчет количества радиаторов отопления включает практически все нюансы и базируется на довольно точном определении потребности помещения в тепловой энергии.

Остается полученный результат разделить на значение теплоотдачи одной секции радиатора и полученный результат округлить до целого числа.

Некоторые производители предлагают более простой способ получить ответ. На их сайтах можно найти удобный калькулятор, специально предназначенный для того, чтобы сделать данные вычисления. Чтобы воспользоваться программой, нужно ввести необходимые значения в соответствующие поля, после чего будет выдан точный результат. Или же можно воспользоваться специальным софтом.

Когда получали квартиру не задумывались о том, какие у нас радиаторы и подходят ли они к нашему дому. Но со временем потребовалась замена и тут уже стали подходить с научной точки зрения. Так как мощности старых радиаторов явно не хватало. После всех вычислений пришли к выводу, что 12 достаточно. Но нужно еще учесть вот какой момент — если ТЕЦ плохо выполняет свою работу и батареи чуть теплые, то тут уже никакое количество вас не спасет.

Последняя формула для более точного расчета понравилась, но не понятен коэффициент К2. Как определить степень теплоизоляции стен? Например, стена толщиной 375мм из пеноблока «ГРАС», это низкая или средняя степень? А если добавить снаружи стены 100мм плотного строительного пенопласта, это будет высокая, или все еще средняя?

Ок, последняя формула добротная вроде бы, окна учитываются, но а если в помещении еще и дверь есть наружная? А если это гараж в котором 3 окна 800*600 + дверь 205*85 + гаражные секционные ворота толщиной 45мм размерами 3000*2400?

Если делать для себя — я бы увеличил кол-во секций и поставил бы регулятор. И вуаля — мы уже значительно в меньшей степени зависим от прихотей ТЭЦ.

Главная » Отопление » Как рассчитать количество секций радиатора

Стальные радиаторы

Отопительные приборы из стали представлены на рынке в широком ассортименте. Конструктивно они подразделяются на панельные и трубчатые.

В первом случае панель крепится на стене или на полу. Каждая часть представляет собой две сваренные пластины с циркулирующим между ними теплоносителем. Все элементы соединяются точечной сваркой. Такая конструкция существенно повышает теплоотдачу. Для увеличения этого показателя соединяют несколько панелей вместе, но в этом случае батарея становится очень тяжелой – радиатор из трех панелей по весу приравнивается к чугунному.

Во втором случае конструкция представляет собой нижние и верхние коллекторы, соединенные друг с другом вертикальными трубками. Один такой элемент может содержать максимум шесть трубок. Для увеличения поверхности радиатора могут соединяться вместе несколько секций.

Оба типа представляют собой долговечные, с хорошей теплоотдачей отопительные приборы.

В дизайнерских целях трубчатые стальные радиаторы могут выпускаться в виде перегородок, лестничных перил, зеркальных рам.

Таблица теплоотдачи стальных радиаторов отопления размещена далее в статье.

Характеристики стальных труб для отопления, расчет веса и теплоотдачи

Стальные водогазопроводные трубы являются самым популярным металлопрокатом широкого применения. Кроме использования для прокладки коммуникаций в соответствии с названием, они успешно выполняют функции отопительных приборов. Из труб вгп изготавливают гладкие и ребристые регистры разной конфигурации, которые по эффективности теплоотдачи не уступают современным радиаторам. Они прекрасно подходят для транспортировки теплоносителя в системах с естественной циркуляцией, при этом попутно участвуя в обогреве помещений

Устанавливая стальные водогазопроводные трубы для отопления, очень важно знать их основные характеристики. В первую очередь к ним относятся вес и коэффициент теплоотдачи

Тщательно выполнив предварительные расчеты, вы убережете себя от неожиданных сложностей при монтаже и обеспечите требуемый эффект при эксплуатации.

Роль механизмов регуляции теплообмена

Внутренняя температура тела человека поддерживается за счет теплопродукции — производства тепла в ходе обмена веществ и мышечной деятельности. Здоровый организм не замечает эту температуру, но даже небольшое — в половину градуса — ее изменение является поводом для того, чтобы забраться в постель, потребовать тишины, глинтвейна и оплаченного больничного листа.

Но не менее важна для человека и температура среды его обитания.

Голый человек способен продолжительно и эффективно функционировать лишь в довольно узком диапазоне температур окружающей среды — в районе 27 ºС. Если температура окружающей среды поднимается выше 27 градусов, возникает риск гипертермии (перегрева). В таких случаях система терморегуляции человека увеличивает теплоотдачу за счет испарения влаги, вырабатываемой потовыми железами. Кроме этого осуществляется перераспределение кровотока от внутренних органов к внешней поверхности тела.

И наоборот, когда температура окружающей среды заметно и продолжительно опускается ниже 27 градусов, организм включает механизмы терморегуляции, которые уменьшают потери тепла и увеличивают теплопродукцию.

К таким механизмам относятся:

• Дрожание — быстрое непроизвольное сокращение мышц, в процессе которого выделяется тепло для согрева внутренних органов.

• Отток крови от внешней, охлажденной поверхности тела. Такой отток не позволяет крови отдавать тепло, необходимое для работы внутренних органов. Этот эффект проявляется, в частности, как замерзание пальцев рук и ног.

• Гусиная кожа — мурашки, которые вызываются напряжением микромыщц, отвечающих за положение волосков на коже. У человека это наследие предков является классическим атавизмом, но у наших прародителей эти мышцы поднимали шерсть, увеличивая высоту волосяного покрова. Это удерживало воздух у кожи, который как теплоизолятор уменьшал тепловые потери.

Однако возможности терморегуляции не безграничны, и при дальнейшем устойчивом понижении температуры среды возникает риск различных нарушений в функционировании организма, развиваются симптомы гипотермии (переохлаждения), появляется дискомфорт, чувство «замерзания». Поэтому когда температурные условия выходят за определенные границы, собственных возможностей организма становится недостаточно, и человеку требуется посторонняя помощь. Одним из главных помощников человека в обеспечении температурного комфорта является одежда. Как именно она помогает, читайте в материале «Кто согревает теплую одежду».

Как рассчитать количество секций радиатора отопления

Чтобы теплоотдача и нагревательная эффективность была должного уровня, при расчете размера радиаторов нужно учесть нормативы их установки, а отнюдь не опираться на размеры оконных проемов, под которыми они устанавливаются.

На теплоотдачу влияет не ее размер, а мощность каждой отдельной секции, которые собраны в один радиатор. Поэтому лучшим вариантом будет разместить несколько небольших батарей, распределив их по комнате, нежели одну большую. Это можно объяснить тем, что тепло будет поступать в помещение из разных точек и равномерно прогревать его.

Каждое отдельное помещение имеет свою площадь и объем, от этих параметров и будет зависеть расчет количества секций, устанавливаемых в нем.

Расчет на основании площади помещения

Чтобы правильно рассчитать это количество на определенную комнату, нужно знать некоторые правила:

Узнать нужную мощность для обогрева помещения можно, умножив на 100 Вт размер его площади (в квадратных метрах), при этом:

• На 20% увеличивают мощность радиатора в том случае, если две стены помещения выходят на улицу, и в нем находится одно окно — это может быть торцевая комната.
• На 30% придется увеличить мощность, если комната имеет те же характеристики, как в предыдущем случае, но в ней устроено два окна.
• Если же окно или окна комнаты выходят на северо-восток или север, а значит, в ней бывает минимальное количество солнечного света, мощность нужно увеличить еще на 10%.
• Устанавливаемый радиатор в нишу под окном, имеет сниженную теплоотдачу, в этом случае придется увеличить мощность еще на 5%.

Ниша снизит энергоотдачу радиатора на 5 %

Если радиатор закрывается экраном в эстетических целях, то снижается теплоотдача на 15%, и ее также нужно восполнить, увеличив мощность на эту величину.

Экраны на радиаторах — это красиво, но они заберут до 15% мощности

Удельная мощность секции радиатора обязательно указывается в паспорте, который производитель прилагает к изделию.

Зная эти требования, можно рассчитать необходимое количество секций, разделив полученное суммарное значение требуемой тепловой мощности с учетом всех указанных компенсирующих поправок, на удельную теплоотдачу одной секции батареи.

Полученный результат расчетов округляется до целого числа, но только в большую сторону. Допустим, получилось восемь секций. И тут, возвращаясь к вышесказанному, нужно отметить, что для лучшего обогрева и распределения тепла, радиатор можно разделить на две части, по четыре секции каждая, которые устанавливают в разных местах помещения.

Каждое помещение просчитывается отдельно

Нужно отметить, что такие расчеты подходят для определения количества секций для помещений, оснащенных центральным отоплением, теплоноситель в котором имеет температуру не больше 70 градусов.

Этот расчет считается достаточно точным, но можно произвести расчет и по-другому.

Расчет количества секций в радиаторах, исходя из объема помещения

Стандартом считается соотношение тепловой мощности в 41 Вт на 1 куб. метр объема помещения, при условии нахождения в нем одной двери, окна и внешней стены.

Чтобы результат был виден наглядно, для примера можно рассчитать нужное количество батарей для комнаты площадью 16 кв. м.и потолком, высотой 2,5 метра:

16 × 2,5= 40 куб.м.

Далее нужно найти значение тепловой мощности, это делается следующим образом

41 × 40=1640 Вт.

 Зная теплоотдачу одной секции (ее указывают в паспорте), можно без труда определить количество батарей. Например, теплоотдача равна 170 Вт, и идет следующий расчет:

 1640 / 170 = 9,6.

После округления получается цифра 10 — это и будет нужное количество секций отопительных элементов на комнату.

Существуют также некоторые особенности:

• Если комната соединяется с соседним помещением проемом, не имеющим двери, то необходимо считать общую площадь двух комнат, только тогда будет выявлена точное количество батарей для эффективности отопления.
• Если теплоноситель имеет температуру ниже 70 градусов, количество секций в батареи придется пропорционально увеличить.
• При установленных в комнате стеклопакетах, значительно снижаются тепловые потери, поэтому и количество секций в каждом радиаторе может быть меньше.
• Если в помещениях установлены старые чугунные батареи, которые вполне справлялись с созданием нужного микроклимата, но есть планы поменять их на какие-то современные, то посчитать, сколько их понадобится, будет очень просто.Одна чугунная секция имеет постоянную теплоотдачу в 150 Вт. Поэтому количество установленных чугунных секций нужно умножить на 150, а полученное число делится на теплоотдачу, указанную на секции новых батарей.

Коэффициенты

Чтобы выполнить расчет теплоотдачи регистров из гладких труб, соответствующий коэффициент выбирают из ряда значений для конкретного температурного напора (Δt).

Таблица теплоотдачи стальных труб

Приведенные цифры даны для труб с толщиной стенок от 3 мм и выше.

Полотенцесушитель в ванную из нержавейки, хоть и относится к рассмотренным гладким трубам, придется рассчитывать через другой коэффициент из-за разницы между черной и нержавеющей сталью. При тепловом напоре Δt = 70-80 °С для труб разного диаметра принимают такие значения:

Следует учитывать, что сушка для полотенец в ванную, если это не старая часть отопительной системы, как правило, изготавливается из двух типоразмеров труб. Поэтому для змеевика и соединительных перемычек меньшего диаметра коэффициент k выбирается отдельно.

Какую систему вам бы ни пришлось обсчитывать, напольный водяной полотенцесушитель или регистры отопительного прибора, вам понадобится еще один коэффициент. Он позволит привести полученный результат в единицах Ккал/ч к привычному виду Вт/ч. Для этого Q умножают на 1,163.

СНиП 2.04.01-85 требует, чтобы стальной полотенцесушитель имел теплоотдачу не меньше 100 Вт на единицу площади помещения (1 м2) и минимум 40 Вт на 1 м3 ванной. Поэтому после перевода теплоотдачи в соответствующие единицы измерения, можно определить, для комнат каких размеров подходит выбранная конструкция сушки.