Формула для расчета теплоотдачи радиатора отопления

Теплоотдача радиатора — показатель, который обозначает количество тепла, переданного радиатором помещению в единицу времени. Измеряется она в Ваттах (Вт). Также в интернете можно встретить другие названия этого показателя: тепловая мощность, мощность, тепловой поток. В качестве единицы измерения теплоотдачи можно встретить также кал/час, их можно перевести в Ватты и наоборот по зависимости: 1 Вт = 859,8452279 кал/ч.

Передача тепла помещению происходит двумя процессами: излучением и конвекцией. Конструкция современных отопительных приборов разработана так, чтобы, комбинируя оба процесса, достичь максимальной теплоотдачи.

Тепловая мощность радиаторов зависит кроме его конструкции от трех величин: температуры теплоносителя на входе радиатора, на выходе и температуры воздуха в помещении. Температурный напор (&#916t, K) представляет разность температуры радиатора и помещения. Температура радиатора берется как средняя между температурами на входе и выходе из радиатора. Т.о., простая формула температурного напора следующая:

Эта формула широко используется как для расчетов, так и в справочной литературе. Но расчет температуры радиатора как среднеарифметическое значение не отражает действительной температуры радиатора. Более точное значение можно получить, пользуясь логарифмической зависимостью, тогда логарифмическая формула температурного напора будет выглядеть так:

В технической документации производителей радиаторов можно встретить значения теплоотдачи, полученные по трем основным методам испытаний: по стандартам EN-442, DIN 4704 и НИИСТ. EN 442 — общеевропейский стандарт, на который ориентируются все производители отопительных приборов. Испытания проходят при температурном режиме 75/65/20 в кабине, где охлаждаются потолок, пол и стены кроме противоположной радиатору. В соответствии со стандартом DIN 4704 отопительный прибор испытывается при режиме 90/70/20 и охлаждаются все ограждающие конструкции. По НИИСТ температурный напор составляет 70 o C, не охлаждаются стена напротив радиатора и пол, радиатор отделен от стены теплоизолирующим экраном. Теплоотдача, полученная по разным стандартам может отличаться на 1-8%.

Если в системе отопления используется иной температурный режим, то теплоотдачу отопительных приборов нужно пересчитать. Это можно сделать по формуле пересчета теплоотдачи:

Показатель n характеризует конструкцию радиатора. Чем выше этот показатель, тем значительнее падает теплоотдача при низкотемпературных режимах отопления, и, наоборот, быстрее возрастает при высоких температурах теплоносителя.

Онлайн калькулятор для пересчета теплоотдачи стальных панельных радиаторов

В данной он-лайн программе учитывается влияние на теплоотдачу радиаторы таких факторов: атмосферное давление (влияет на теплоотдачу до 4%), способ подключения радиатора (влияет на теплоотдачу до 22%). Также программа позволяет пересчитывать фактическую теплоотдачу радиатора в зависимости от температурного напора и расхода теплоносителя, однако, для этой цели лучше пользоваться технической документацией производителя. Программу же можно использовать для дешевых и малоизвестных марок радиаторов, по которым недостаточно данных.

Тепловая мощность радиатора, Вт при &#916t= o C

Сравнение радиаторов отопления по теплоотдаче

Реальная теплоотдача радиаторов отопления различных типов часто обсуждается на строительных форумах. Участники спорят, какие батареи лучше по тепловым характеристикам – чугунные, алюминиевые или стальные панели. Чтобы прояснить данный вопрос, предлагается выполнить расчет мощности разных отопительных приборов и провести сравнение радиаторов по теплоотдаче.

Как правильно рассчитывается реальная теплоотдача батарей

Первым делом изучите технический паспорт батареи. В нем вы точно найдете интересующие параметры — тепловую мощность одной секции либо целого панельного радиатора определенного типоразмера. Не спешите восхищаться отличными показателями алюминиевых или биметаллических обогревателей, указанная в паспорте цифра — не окончательная и требует корректировки, для чего и нужно сделать расчет теплоотдачи.

Ошибочное суждение: мощность алюминиевых радиаторов самая высокая, ведь теплоотдача меди и алюминия – самая лучшая среди металлов. Теплопроводность алюминия действительно высока, но процесс теплообмена зависит от многих факторов. Нюанс второй: отопительные приборы делают из силумина – алюминиевого сплава с кремнием, чьи показатели заметно ниже.

Прописанная в паспорте отопительного прибора теплоотдача соответствует истине, когда разница между средней температурой теплоносителя (tподачи + tобратки)/2 и воздуха помещения равна 70 °С. Величина зовется температурным напором, обозначается Δt. Расчетная формула:

Подставим известное значение температурного напора и получим такое уравнение:

(tподачи + tобратки)/2 — tвоздуха = 70 °С

Справка. В документации изделий от различных фирм параметр Δt может обозначаться по-разному: dt, DT, а иногда просто пишется «при разнице температур 70 °С».

Какую теплоотдачу мы получим, если в документации на биметаллический радиатор написано: тепловая мощность одной секции равна 200 Вт при DT = 70 °С? Разобраться поможет та же формула, в нее подставляем значение комнатной температуры +22 °С и ведем расчет в обратном порядке:

(tподачи + tобратки) = (70 + 22) х 2 = 184 °С

Зная, что разность температур в подающем и обратном трубопроводах не должна превышать 20 °С, определяем их значения следующим образом:

• tподачи = 184/2 + 10 = 102 °С;
• tобратки = 184/2 – 10 = 82 °С.

Теперь видно, что 1 секция биметаллического радиатора из примера отдаст 200 Вт теплоты при условии, что вода в подающем трубопроводе нагреется до 102 °С, а температура воздуха в комнате – до +22 °С.

Первое условие невыполнимо, поскольку современные бытовые котлы нагреваются до 80 °С (максимум). Значит, радиаторная секция никогда не отдаст заявленные 200 Вт тепла. Да и температура теплоносителя в системе частного дома редко поднимается выше 70 °С, тогда DT = 38 °С, а не 70 градусов. То есть, реальная теплоотдача прибора вдвое ниже паспортной.

Порядок расчета теплоотдачи

Итак, реальная мощность батареи отопления гораздо меньше заявленной, но для ее подбора надо понимать, насколько. Для этого есть простой способ: применение понижающего коэффициента к паспортному значению тепловой мощности обогревателя. Ниже представлена таблица коэффициентов, на которые умножается заявленная теплоотдача радиатора в зависимости от настоящей величины DT:

Алгоритм расчета настоящей теплоотдачи отопительных приборов для ваших индивидуальных условий такой:

1. Определить, какая должна быть температура в доме и воды в системе.
2. Подставить эти значения в формулу и рассчитать свой температурный напор Δt.
3. Найти в таблице коэффициент, соответствующий найденному DT.
4. Умножить на него паспортную величину теплоотдачи батареи.
5. Подсчитать число секций либо целых отопительных приборов для обогрева комнаты.

В приведенном примере тепловая мощность 1 секции биметаллического радиатора составит 200 Вт х 0.48 = 96 Вт. На обогрев помещения площадью 10 м² пойдет приблизительно 1000 Вт теплоты или 1000/96 = 10.4 ≈ 11 секций (округление делаем в большую сторону).

Представленная таблица и расчет теплоотдачи батарей надо использовать, когда в документации указана Δt, равная 70 °С. Но бывает, что фирмы–производители дают мощность радиатора для других условий, например, при Δt = 50 °С. Тогда пользоваться коэффициентами нельзя, проще набрать требуемое количество секций по паспортной характеристике, только взять их число с полуторным запасом.

Справка. Многие производители указывают значения теплоотдачи при таких условиях эксплуатации: tподачи = 90 °С, tобратки = 70 °С, tвоздуха = 20 °С, что как раз соответствует Δt = 50 °С.

Сравнение по тепловой мощности

Если вы внимательно изучили предыдущий раздел, то должны понимать, что на теплоотдачу очень влияют температуры воздуха и теплоносителя, а эти параметры мало зависят от самого радиатора. Но есть и третий фактор — площадь поверхности теплообмена, здесь конструкция и форма изделия играет большую роль. Четко сравнить стальной панельный обогреватель с чугунной батареей не выйдет, их поверхности слишком разные.

Трудновато сравнивать отдачу теплоты плоскими панелями и ребристыми поверхностями сложной конфигурации

Четвертый фактор, влияющий на теплоотдачу, — это материал, из коего изготовлен отопительный прибор. Сравните сами: 5 секций алюминиевого радиатора GLOBAL VOX высотой 600 мм отдадут 635 Вт при DT = 50 °С. Чугунная ретро батарея DIANA (GURATEC) на 5 секций такой же высоты передаст в комнату только 530 Вт при аналогичных условиях (Δt = 50 °С). Эти данные опубликованы на официальных сайтах производителей.

Примечание. Мощностные характеристики алюминиевых и биметаллических обогревателей мало отличаются, сравнивать их нет смысла.

Можно попытаться провести сравнение алюминия со стальным панельным радиатором, взяв ближайший типоразмер, подходящий по габаритам. Длина батареи из 5 алюминиевых секций GLOBAL высотой 600 мм составит примерно 400 мм, что соответствует стальной панели KERMI 600 х 400.

В таблице указана тепловая производительность 1 секции из алюминия и биметалла в зависимости от размеров и разницы температур Δt

Если даже взять трехрядную стальную панель (тип 30), получим 572 Вт при Δt = 50 °С против 635 Вт у 5-секционного алюминия. Еще учтите, что радиатор GLOBAL VOX гораздо тоньше, глубина прибора составляет 95 мм, а панели KERMI – почти 160 мм. То есть, высокая теплоотдача алюминиевых секций позволяет уменьшить габариты обогревателя.

В индивидуальной системе отопления частного дома батареи одинаковой мощности, сделанные из различных металлов, работать будут по-разному. Поэтому и сравнение довольно предсказуемо:

1. Биметаллические и алюминиевые изделия быстро прогреваются и остывают. Отдавая больше теплоты за промежуток времени, они сильнее охлаждают воду, возвращаемую в систему.
2. Стальные панельные радиаторы занимают среднюю позицию, так как передают тепло не настолько интенсивно. Зато они дешевле и проще в монтаже.
3. Самые инертные и дорогие – это обогреватели из чугуна, им присущ долгий разогрев и остывание, из-за чего возникает небольшое запаздывание при автоматическом регулировании расхода теплоносителя термостатическими головками.

Вывод простой: неважно, из какого материала изготовлен радиатор. Главное, правильно подобрать батарею по мощности и дизайну, который устроит пользователя. А вообще, для сравнения не помешает ознакомиться со всеми нюансами работы того или иного прибора, а также где какой лучше устанавливать.

Сравнение по другим характеристикам

Об одной особенности работы батарей – инертности – уже упоминалось выше. Но чтобы сравнение радиаторов отопления выглядело объективным, кроме теплоотдачи следует учесть и другие важные параметры:

• рабочее и максимальное давление теплоносителя;
• количество вмещаемой воды;
• масса.

Ограничение по рабочему давлению определяет, можно ли устанавливать отопительный прибор в многоэтажных зданиях, где высота подъема воды сетевыми насосами может достигать сотни метров. Параметр не играет роли для частных домов, где давление в системе невысокое, максимум 3 Бар.

Сравнение по вместительности радиаторов может дать представление об общем количестве воды в сети, которое придется нагревать. Ну а масса изделия важна при выборе места установки и способа крепления батареи.

В качестве примера ниже показана сравнительная таблица характеристик различных радиаторов отопления одинакового размера:

Примечание. В таблице за 1 единицу принят отопительный прибор из 5 секций, кроме стального, представляющего собой единую панель.

Заключение

Если провести сравнение изделий широкого круга производителей, то все равно выяснится, что по теплоотдаче и другим характеристикам первое место прочно удерживают алюминиевые радиаторы. Биметаллические выигрывают по рабочему давлению, но стоят дороже, покупать их не всегда целесообразно. Стальные батареи – это скорее бюджетный вариант, а вот чугунные, наоборот, — для ценителей. Если не учитывать цену советских чугунных «гармошек» МС140, то ретро радиаторы – самые дорогие из всех существующих.

Как рассчитать тепловую мощность радиаторов для системы отопления

До того, как вы узнаете достаточно простой и надежный способ просчета тепловой мощности радиаторов отопления следует напомнить, что тепловая мощность радиатора – это компенсация тепловых потерь помещения.

Итак, в идеале расчет имеет простейший вид: На каждые 10 кв. м. обогреваемой площади необходимо 1 кВт теплоотдачи радиатора отопления. Однако, разные помещения по разному утеплены и имеют разные теплопотери, поэтому как и в случае с подбором мощности твердотопливного котла необходимо использовать коэффициенты.

В том случае, когда дом хорошо утеплен обычно используют коэффициент 1,15. То есть мощность радиаторов отопления должна быть выше идеальных (10 м.кв. — 1 кВт) на 15%.

Если же дом утеплен плохо, то я рекомендую использовать коэффициент 1.30. Это даст небольшой запас мощности и возможность в некоторых случаях использовать низкотемпературный режим отопления.

Тут стоит уточнить: существует три режима систем отопления помещений. Низкотемпературный (температура теплоносителя в радиаторах отопления 45 — 55 градусов), Среднетемпературный (температура теплоносителя в радиаторах отопления 55 — 70 градусов) и Высокотемпературный (температура теплоносителя в радиаторах отопления 70 — 90 градусов).

Все дальнейшие расчеты необходимо осуществлять четко понимая на кокой режим будет рассчитана ваша система отопления. Для регулировки температуры в контурах отопления используются различные методы, сейчас не об этом, но если вам интересно то подробнее можно прочитать тут.

Перейдем к радиаторам. Для корректного расчета тепловой мощности системы отопления нам необходимо несколько параметров указанных в технических паспортах радиаторов. Первый параметр это мощность в киловаттах. Некоторые производители указывают мощность в виде протока теплоносителя в литрах. (для справки 1 л. — 1 кВт). Второй параметр это расчетный перепад температуры — 90/70 или 55/45. Это значит следующее: Радиатор отопления выдает заявленную производителем мощность при охлаждении в нем теплоносителя с 90 до 70 градусов. Для простоты восприятия скажу, что для того, что бы выбранный радиатор отопления выдавал приблизительно заявленную мощность средняя температура в системе отопления вашего дома должна быть 80 градусов. Если температура теплоносителя будет ниже, то необходимой теплоотдачи не будет. Однако следует отметить, что маркировка радиатора отопления 90/70 совсем не означает, что он используется только в высокотемпературных системах отопления, его можно использовать в любых, необходимо просто пересчитать ту мощность, которую он выдаст.

Как это сделать: мощность теплоотдачи радиатора отопления рассчитывается по формуле:

Q=K x A x ΔT

Q — мощность радиатора (Вт)

K — коэффициент теплоотдачи (Вт/м.кв С)

A — площадь теплопередающей поверхности в м. кв.

ΔT — температурный напор (если показатель 90/70 то ΔT — 80, если 70/50 то ΔT — 60 и т. д. среднее арифметическое)

Как пользоваться формулой:

Q — мощность радиатора и ΔT — температурный напор указаны в паспорте радиатора. Имея эти два показателя мы вычисляем оставшиеся неизвестные K и А. Причем, для дальнейших расчетов нужны они будут только в виде единого показателя, рассчитывать теплоотдающую площадь радиатора как и его коэффициент теплоотдачи в отдельности сейчас совершенно не за чем. Далее, имея необходимые составляющие формулы можно легко вычислить мощность радиатора при разных температурных системах отопления.

Пример:

Имеем комнату площадью 20 кв. м., плохо утепленного дома. Рассчитываем на то, что температура теплоносителя будет приблизительно 50 градусов (как в доброй половине квартир наших домов).

Для справки — большинство производителей указывают в техпаспортах радиаторов отопления температурный напор равный (90/70), так что пересчитывать мощность радиаторов приходится часто.

1. 20 кв.м. — 2 кВт х ( коэффициент 1.3) = 2.6 кВт ( 2600 Вт) Необходимых для обогрева комнаты.

2. Выбираем понравившийся вам внешне радиатор отопления. Данные радиатора Мощность (Q) = 1940 Вт. Температурный напор ΔT (90/70) = 80.

3. Подставляем в формулу:

K x A = 1940 / 80

Имеем: 24.25 х 80 = 1940

4. Подставляем 50 градусов вместо 80

24.25 х 50 = 1212,5

5. И понимаем, что для обогрева площади в 20 кв. м. необходимо чуть больше двух таких радиаторов отопления.

1212,5 Вт. + 1212,5 Вт. = 2425 Вт. при необходимых 2600 Вт.

6. Идем подбирать другие радиаторы.

Поправки на варианты подключения радиаторов.

От метода подключения радиаторов отопления то же завит их теплоотдача. Ниже приведена таблица коэффициентов, которые следует учитывать при проектировании системы отопления. Не лишне будет напомнить, что направление движения теплоносителя в данном случае имеет огромную роль. Особенно это будет полезно тем, кто монтирует систему отопления в доме самостоятельно, профи в этом редко ошибаются.

Справка: Некоторые модели современных радиаторов при том, что внешне имеют нижнее подключение (так называемые «бинокли») на самом деле используют схему подачи теплоносителя сверху вниз посредством внутренних коммутационных каналов.

Секционных, наборных радиаторов с таким внутренним перенаправлением потока теплоносителя — не бывает.

Поправки на размещение радиаторов.

От того в каком месте и как размещен радиатор отопления то же зависит его теплоотдача. Как правило радиатор размещают под оконными проемами. В идеале ширина самого радиатора должна соответствовать ширине окна. Делается это для того, что бы создать тепловую завесу перед источником охлаждения и увеличить конвекцию воздуха в помещении. (Радиатор размещенный под окном прогреет комнату намного быстрее, чем если бы он был размещен в любом другом месте.)

Ниже представлена таблица коэффициентов для внесения поправки в расчеты необходимой тепловой мощности радиаторов отопления.

Пример:

Если к нашему предыдущему примеру (представим себе, что мы подобрали радиаторы отопления под необходимую мощность 2.6 кВт) добавить вводные о том, что подключение к радиаторам было выполнено только снизу, а сами они утоплены под подоконник, то имеем следующие поправки.

2.6 кВт х 0.88 х 1.05 = 2.40 кВт

Вывод: из за нерационального подключения теряем 200 Вт тепловой мощности, а значит необходимо снова возвращаться и искать радиаторы помощнее.

Благодаря этим не хитрым методам вы легко сможете просчитать необходимую тепловую мощность радиаторов в систему отопления вашего дома