Электрические радиаторы отопления — расчет мощности и другие особенности

Электрический радиатор Евромаш

Как только приходит зима в наши края, то сразу же возникает большое количество проблем, которые связаны системой отопления, с теплотрассами, холодными батареями в доме и т.д.

Тепловые сети во многом определяют уровень уюта и комфорта в наших домах в зимнее время года. В настоящее время существует достойная альтернатива системам отопления — электрическая отопительная система.

Главные элемент такого способа обогрева помещения заключается в установке электрических радиаторов отопления. Она отличается хорошим качеством обогрева комнат, простотой, как в использовании, также и в монтаже.

Но одно из главных качеств, которое особо ценится в наше время – экономичность, потому что и установка системы и энергия, необходимая для ее функционирования, значительно ниже по сравнению с другими видами систем отопления.

Монтаж системы не требует дополнительной установки соединительных труб, узлов, а также котельного оборудования. Все очень просто и компактно, а также экономично, потому что в зависимости от времени суток и от температуры за окном, можно самостоятельно регулировать температуру обогрева помещения.

Классификация: типы радиаторов и принцип их работы

Основные элементы обогревателя

Радиатор направлен на прогревание воздуха, путем конвекции или излучения тепла, за счет чего в воздухе идет постоянные теплообмен.

Большое количество современных электрических радиаторов можно разделить на несколько основных типов:

• конвекторы;
• масляные радиаторы;
• тепловые пушки;
• тепловентиляторы.

Главная особенность, которая присутствует в радиаторах отопления электрического типа, заключается в наличии нескольких элементов, которые взаимодействуют между друг другом.

Электроды, которые представлены в виде медных и оцинкованных пластин, располагаются в электролите. Когда электрический ток проходит по элементу, происходит повышение его температуры.

Тепло передается минеральному маслу, которое используется в качестве жидкого теплоносителя. Масло – отличное решение, потому что он способно за короткие сроки нагреть батареи до высокой температуры.

Причем температура кипения его намного выше, чем у воды. Специальная контролирующая система следит за тем, чтобы теплоноситель не перегревался.

Кстати: Электрические обогреватели могут работать, как стационарно, так и локально, т.е. использовать их можно на каком-то определенном участке помещения.

Для изготовления корпуса батарей используется материал, который устойчив к ржавчине.

В большинстве случаев — это алюминий. Затем его покрывают оксидной пленкой, которая надежно сохраняет трубу от коррозии не только внутри, но и снаружи.

Это качество дает возможность использовать батареи в помещениях, с высоким уровнем влажности воздуха. Благодаря быстрому нагреву стен системы, само строение также быстро нагревается. При этом лишняя влага испаряется, оставляя сухую и теплую поверхность.

Помните: Управление температурой нагрева можно осуществлять только при помощи специального регулятора. Он обычно расположен на самой батарее. Также можно на общем вводе задать необходимую температуру.

В настоящее время стали пользоваться популярность программированные модели нагревателей, которые поддерживают, как температуру нагреваемого воздуха, так и саму наружную поверхности прибора.

Специальные термодатчики осуществляют контроль за этим. Благодаря использованию программного обеспечения значительно снижается уровень электрических затрат на обогрев помещения в зимнее время года.

При отсутствии людей в помещении уровень обогрева снижается, при понижении температуры воздуха, наоборот, увеличивается.

Расчет необходимой мощности

Таблица приблизительных мощностей

Можно привести отличный пример, при этом не углубляясь в сложности расчета. Расчитаем мощность для комфортных условий проживания в холодное время года.

Для комнаты, площадь которой составляет 20 квадратных метров, объемом 52 кубических метра, расход тепловой мощности будет находиться в пределах 1,5-1,63 кВт.

Если в комнате находятся старые оконные конструкции, которые, как всем известно, славятся хорошими сквозняками, то потребляемая тепловая мощность несколько увеличится до

2,2 – 2,5 кВт. Электрический обогрев – это хороший метод для помещения, которое утеплено, имеет качественные пластиковые окна. При этом 30 Вт – величина мощности, которая необходима для обогрева одной единицы жилого помещения, суммарная же величина равна 1,6 кВт. Этот пример ярко показывает, что разница большая.

Конвекторы имеют возможность монтажа непосредственно на стену, как и обычные радиаторы, которые работают посредством водного обогрева.

Главным образом на величину, которая была вычислена ранее, оказывает большое влияние то, какой способ отопления будет выбран в каждом конкретном случае.

Важно: Для того, чтобы вычислить общую мощность всех электрических обогревателей, необходимо, в первую очередь, брать в расчет их коэффициент полезного действия, который обычно указывает производителем в паспорте изделия.

В данном случае коэффициент полезного действия составляет 97% — что является высоким показателем. Достигается это за счет того, что оборудование в процессе деятельности полностью превращает энергию электрического тока в тепловой поток. Из этого можно сделать вывод о том, что площадь теплового излучения, которая принадлежит батарее, никаким образом не влияет на тепловую потерю.

Если же производить действительно точные расчет, то необходимо учитывать разнообразные факторы, которые оказывают прямое влияние на процесс потери тепла, которое возможно в здании, отапливаемом при помощи электрического оборудования.

Выбор того или иного типа батарей полностью зависит от таких факторов, как:

1. Кубические метры отапливаемого помещения,
2. Теплоизоляционные характеристики материалов, которые являются конструктивными поверхностями здания.
3. Наличие каких-либо неплотностей в поверхностях, которые представляют собой самые главные потери тепла.
4. Температура в здании, когда начнется отопительный сезон.
5. Соответствует ли оборудование всем нормам качества, его сертификация.
6. Наличие способов защиты оборудования от перегрева.
7. Наличие заземления.
8. Напряжение питания
9. Наличие надежной защиты от перепадов мощностей в сети.

Преимущества использования батарей этого вида

Оснащение радиатора с электронным управлением

Отопление, которое работает посредством электричества, имеет большое количество преимуществ, главные из которых заключаются в следующем:

1. Системы отопления, которые включают в себя несколько секций, гарантируют большой объем нагрева помещения за короткие сроки. Монтаж такой системы отопления довольно прост и не требует больших финансовых затрат.
2. Система отопления обеспечивает хороший микроклимат, который благоприятен для человека. Закрытый тип системы не сушит воздух и не создает никаких причин для его загрязнения.
3. Компактность электрических батарей очевидна. Они небольшие по размерам, имеют простую конструкцию, которая легко и быстро устанавливается на необходимое место, не требуют дополнительного оборудования и особых навыков в установке.
4. В процессе работы в расход идет только экологически чистый материал. Нет никаких продуктов горения, которые бы могли создавать угрозу возникновения пожара и задымленности в помещении.
5. Уровень шума при работе – минимальный.
6. Безопасность с точки зрения электричества. Нет продуктов горения – нет опасности.
7. Уникальная система строения система. В случае, если один из отсеков всей системы выйдет из строя, система будет продолжать работать в том же режиме. Можно в короткие сроки провести замену поврежденного отсека, без отключения всей системы в целом.
8. Система устанавливается под оконными блоками, что исключает теплопотери в случае оконных неплотностей.
9. В случае какой-либо аварии теплосетей, это отличный выход, особенно в морозный период.
10. Отличный вариант обогрева помещений, в которых по технике безопасности запрещено использовать другие виды отопления.
11. Для каждого помещения в индивидуальном порядке можно выбрать количество секций в системе отопления. Это позволяет как можно точнее рассчитать уровень отопления для каждой комнаты в зависимости от её площади.
12. Тепловые обогреватели, которые работают благодаря специальному программному обеспечению, будут необходимой вещью в тех домах, где существует определенное ограничение на питающую сеть. Такая программа способна сама регулировать уровень напряжение, без ручного управления, т.е. человек никакого участие в регулировке не принимает.
13. Внешний вид. Благодаря тому, что радиаторы имеют небольшие размеры и привлекательный внешний вид, они не выделяются из общего интерьера помещения, а становятся его частью.
14. — При эффективном отоплении, часть лишнего тепла будет компенсироваться за чет дверей, окон, неплотностях, которые могут возникнуть в данных конструкциях, в стенах здания и т.д.
15. Для работы электрических радиаторов необходим универсальный источник питания, в котором напряжение составляет 220 В.

Также, необходимо акцентировать внимание еще на одном довольно серьезном и важном моменте. Система отопления должна быть выбрана еще на стадии проектирования самого здания.

Учитывать при выборе необходимо множество факторов, один из которых – это компенсация теплопотери через неплотности в конструкции.

Для того, чтобы была гарантия качественного и надежного оборудования, лучше остановить свой выбор на известном производителе с хорошей репутацией.

Как рассчитать мощность отопительных батарей для частного дома

Допустим, вы подобрали отопительные приборы по типу и дизайну. Следующий шаг – расчет радиаторов отопления для каждой комнаты частного дома, включающий определение тепловой мощности и количества секций (или размера панелей). Простейший вариант – воспользоваться онлайн-калькулятором любого строительного портала. Но результаты вычислений желательно перепроверить, иначе за ошибки придется расплачиваться позже. Предлагаем рассчитать теплоотдачу батарей отопления вручную, проверенным и удобным способом.

Исходные данные для вычислений

Расчет тепловой мощности батарей выполняется для каждого помещения отдельно, в зависимости от числа внешних стен, окон и наличия входной двери с улицы. Чтобы правильно рассчитать показатели теплоотдачи радиаторов отопления, ответьте на 3 вопроса:

1. Сколько тепла необходимо на обогрев жилой комнаты.
2. Какую температуру воздуха планируется поддерживать в конкретном помещении.
3. Средняя температура воды в отопительной системе квартиры либо частного дома.

Примечание. Если в коттедже смонтирована однотрубная разводка, придется делать поправку на остывание теплоносителя — добавлять секции к последним радиаторам.

Ответ на первый вопрос — как рассчитать потребное количество тепловой энергии различными способами, дается в отдельном руководстве – расчет нагрузки на отопительную систему. Приведем 2 упрощенных методики вычислений: по площади и объему комнаты.

Распространенный способ — измерить обогреваемую площадь и выделить на квадратный метр 100 Вт теплоты, иначе — 1 кВт на 10 м². Мы предлагаем уточнить методику – учесть количество световых проемов и наружных стен:

• для комнат с 1 окном или входной дверью и одной внешней стенкой оставить 100 Вт тепла на метр квадратный;
• угловое помещение (2 наружных ограждения) с 1 оконным проемом – считать 120 Вт/м²;
• то же, 2 световых проема – 130 Вт/м².

Важное условие. Расчет дает более-менее правильные результаты при высоте потолков до 3 м, здание построено в средней полосе умеренного климата. Для северных регионов применяется повышающий коэффициент 1.5…2.0, южных – понижающий 0.7—0.8.

При высоте перекрытия более 3 метров (например, коридор с лестницей в двухэтажном доме) расход тепла правильнее считать по кубатуре:

• комната с 1 окном (внешней дверью) и единственной наружной стеной – 35 Вт/м³;
• помещение окружено другими комнатами, не имеет окон, либо находится на солнечной стороне – 35 Вт/м³;
• угловая комната с 1 оконным проемом – 40 Вт/м³;
• то же, с двумя окнами – 45 Вт/м³.

На второй вопрос ответить проще: комфортная для проживания температура лежит в диапазоне 20…23 °C. Нагревать воздух сильнее неэкономично, слабее – холодно. Среднее значение для расчетов – плюс 22 градуса.

Оптимальный режим работы котла подразумевает нагрев теплоносителя до 60—70 °C. Исключение – теплые либо слишком холодные сутки, когда температуру воды приходится снижать или, наоборот, увеличивать. Количество таких дней невелико, поэтому средняя расчетная температура системы принимается равной +65 °C.

В комнатах с высокими потолками считаем расход теплоты по объему

Паспортная и реальная теплоотдача радиатора

Параметры любого отопительного прибора указываются в техническом паспорте. Обычно производители заявляют мощность 1 стандартной секции межосевым размером 500 мм в пределах 170…200 ватт. Характеристики алюминиевых и биметаллических радиаторов примерно одинаковы.

Фокус в том, что паспортный показатель теплоотдачи нельзя тупо использовать для подбора числа секций. Согласно п. 3.5 ГОСТ 31311-2005, фирма-изготовитель обязана указывать мощность батареи при следующих условиях эксплуатации:

• теплоноситель движется через радиатор сверху вниз (диагональное либо боковое подключение);
• температурный напор составляет 70 градусов;
• расход воды, протекающей через прибор, равен 360 кг/час.

Справка. Тепловой напор – разница между средней температурой сетевой воды и воздуха помещения. Обозначается ΔT, DT или dt, вычисляется по формуле:

Поясним суть проблемы, для этого подставим в формулу известные значения ΔT = 70 °C и температуры помещения – плюс 20 °C, произведем обратный расчет:

1. tподачи + tобратки = (ΔT + tвоздуха) х 2 = (70 + 20) х 2 = 180 °C.
2. Согласно нормативам, расчетная разница температур теплоносителя между подающей и обратной линией должна составлять 20 градусов. Значит, идущую от котла воду нужно нагреть до 100 °C, обратная остынет до 80 °C.
3. Режим работы 100/80 °C недоступен бытовым отопительным установкам, максимальный нагрев составляет 80 градусов. Вдобавок поддерживать указанную температуру теплоносителя невыгодно экономически (вспомните, мы взяли средний показатель 65 °C).

Вывод. В реальных условиях батарея отдаст гораздо меньше теплоты, нежели прописано в инструкции по эксплуатации. Причина – меньшее значение ΔT – разницы температур воды и окружающего воздуха. По нашим исходным данным, показатель ΔT равен 130 / 2 — 22 = 43 градуса, почти вдвое ниже заявленной нормы.

Определяем число секций алюминиевой батареи

Пересчитать параметры отопительного прибора под конкретные условия непросто. Формула тепловой мощности и алгоритм вычислений, используемый инженерами–проектировщиками, слишком сложен для обычных домовладельцев, несведущих в теплотехнике.

Предлагаем выполнить расчет количества секций радиаторов отопления более доступным методом, дающим минимальную погрешность:

1. Соберите исходные данные, перечисленные в первом разделе настоящей публикации, — узнайте необходимое для обогрева количество теплоты, температуру воздуха и теплоносителя.
2. Рассчитайте реальный температурный напор DT, пользуясь приведенной выше формулой.
3. При выборе определенного типа батарей откройте технический паспорт и отыщите показатель теплоотдачи 1 секции при DT = 70 градусов.
4. Ниже представлена таблица готовых коэффициентов пересчета отопительной мощности радиаторных секций. Найдите показатель, соответствующий реальному DT, и умножьте его на величину паспортной теплоотдачи – получите мощность 1 ребра при ваших эксплуатационных условиях.

Зная настоящий тепловой поток, нетрудно выяснить число ребер батареи, требуемое для обогрева комнаты. Разделите нужное количество теплоты на отдачу 1 секции. Для ясности приведем пример расчета:

1. Возьмем угловую комнату с двумя светопрозрачными конструкциями (окнами) площадью 15.75 м², высота потолков – 280 см (показана на фрагменте чертежа). Удельные затраты теплоты на обогрев – 130 Вт/м², общая потребность составит 130 х 15.75 = 2048 Вт.
2. Величину теплового напора мы выяснили в предыдущем разделе, DT = 43 °C.
3. Подбираем низенькие алюминиевые радиаторы GLOBAL VOX 350 (межосевое расстояние – 350 мм). Согласно документации изделия, теплоотдача 1 ребра составляет 145 Вт (DT = 70 °C).
4. Находим в таблице коэффициент, соответствующий DT = 43 °C, K = 0.53.
5. Умножаем паспортную мощность на коэффициент и находим реальную отдачу 1 секции: 0.53 х 145 = 76.85 Вт.
6. Рассчитываем количество алюминиевых ребер на помещение: 2048 / 76.85 ≈ 26.65, округляем в бо́льшую сторону и получаем 27 штук.

Остается распределить секции по комнате. Если размеры окон одинаковы, делим 28 пополам и размещаем под каждым проемом радиатор на 14 ребер. В противном случае число секций батареи подбирается пропорционально ширине окон (можно приблизительно). Аналогичным образом пересчитывается теплоотдача биметаллических и чугунных радиаторов.

Схема расстановки батарей — приборы лучше размещать под окнами либо возле холодной наружной стены

Совет. Если вы владеете персональным компьютером, проще использовать расчетную программу итальянского бренда GLOBAL, размещенную на официальном ресурсе производителя.

Многие известные фирмы, в том числе GLOBAL, прописывают в документации теплоотдачу своих приборов для разных температурных условий (DT = 60 °C, DT = 50 °C), пример показан в таблице. Если ваш реальный ΔT = 50 градусов, смело пользуйтесь указанными характеристиками безо всякого перерасчета.

Расчет размера стального радиатора

Конструкция панельных приборов отличается от секционных. Батареи делаются из штампованных стальных листов толщиной 1…1.2 мм, заранее обрезанных в нужный размер. Чтобы подобрать радиатор требуемой мощности, нужно выяснить теплоотдачу 1 метра длины сваренной из листов панели.

Предлагаем воспользоваться простейшей методикой, основанной на технических данных серьезного немецкого производителя панельных водяных радиаторов Kermi. В чем суть: штампованные батареи унифицированы, типы изделий отличаются между собой количеством греющих панелей и теплообменных оребрений. Классификация радиаторов выглядит так:

• тип 10 – однопанельный прибор без дополнительных ребер;
• тип 11 – 1 панель + 1 лист гофрированного металла;
• тип 12 – две панели плюс 1 лист оребрения;
• тип 20 – батарея на 2 греющих пластины, конвекционное оребрение не предусмотрено;
• тип 22 – двухпанельный радиатор с 2 листами, увеличивающими площадь теплообмена.

Эскизы стальных обогревателей различных типов — вид сверху

Примечание. Также существуют обогреватели типа 33 (3 панели + 3 ребра), но подобные изделия менее востребованы ввиду повышенной толщины и цены. Самая «ходовая» модель – тип 22.

Итак, панельные штампованные приборы любого бренда отличаются только монтажными габаритами. Расчет радиаторов отопления сводится к выбору подходящего типа, затем по высоте и теплоотдаче вычисляется длина батареи для конкретного помещения. Алгоритм следующий:

1. Определите исходные данные, перечисленные в начале статьи.
2. Выберите тип и высоту отопительного прибора. Самый распространенные варианты – изделия высотой 30, 40 и 50 см, тип 22.
3. Воспользуйтесь представленной таблицей, где указана теплоотдача q (Вт/1 м. п.) радиаторов Kermi разных типов и размеров в зависимости от условий эксплуатации. Начните с левого столбца – отыщите соответствующую температуру комнаты, потом – теплоносителя, дальше высоту и тип батареи. В ячейке на пересечении строки и столбца найдете мощность 1 метра радиатора.
4. Количество энергии, нужной для обогрева, разделите на величину q – узнаете метраж радиатора заданной высоты.
5. По каталогу подберите прибор водяного отопления соответствующей длины. При необходимости (например, батарея вышла чересчур длинной) разбейте этот размер на 2—3 прибора.

Пример расчета. Определим габариты стального радиатора для той же комнаты 15.75 м²: теплопотери — 2048 Вт, температура воздуха – 22 градуса, теплоносителя – 65 °C. Возьмем стандартные батареи высотой 500 мм, тип 22. По таблице находим q = 1461 Вт, выясняем общую длину панели 2048 / 1461 = 1.4 м. Из каталога любого производителя выбираем ближайший больший вариант – обогреватель длиной 1.5 м либо 2 прибора по 0.7 м.

Окончание первой таблицы — теплопередача 1 м длины радиаторов «Керми»

Совет. Наша инструкция на 100% верна для изделий компании Kermi. При покупке радиаторов другого бренда (особенно, китайского) длину панели стоит принимать с запасом 10—15%.

Отопительные приборы однотрубных систем

Важная особенность горизонтальной «ленинградки» — постепенное снижение температуры в основной магистрали из-за подмеса охлажденного батареями теплоносителя. Если 1 кольцевая линия обслуживает более 5 приборов, разница в начале и конце раздающей трубы может достигать 15 °C. Результат – последние радиаторы выделяют меньше теплоты.

Однотрубная схема закрытого типа — все обогреватели подключены к 1 трубе

Чтобы дальние батареи передавали помещению нужное количество энергии, при расчете отопительной мощности сделайте следующие поправки:

1. Первые 4 радиатора подбирайте согласно вышеприведенным инструкциям.
2. Мощность 5-го прибора увеличьте на 10%.
3. К расчетной теплоотдаче каждой последующей батареи прибавляйте еще 10 процентов.

Пояснение. Мощность 6-го радиатора повышается на 20%, седьмого – на 30 и так далее. Зачем наращивать последние батареи однотрубной «ленинградки», подробно расскажет эксперт на видео:

Напоследок несколько уточнений

Приборы отопления могут работать в различных условиях, подключаться по разным схемам. Эти факторы оказывают влияние на теплоотдачу обогревателей в режиме эксплуатации. Определяя мощность комнатных радиаторов, учтите несколько рекомендаций:

1. Если батарея подключается к трубопроводам по разносторонней нижней схеме, эффективность обогрева ухудшается. Добавьте к расчетному показателю мощности приборов 10%.
2. В комбинированных системах (радиаторная сеть + теплые водяные полы) конвекционные приборы играют вспомогательную роль. Основную отопительную нагрузку несут напольные контуры. Но расчетную теплоотдачу радиаторов занижать не следует, при нужде батареи должны полностью заменить теплые полы.
3. Домовладельцы нередко закрывают обогреватели декоративными экранами, даже зашивают гипсокартоном, оставляя конвекционные щели. В данном случае полностью теряется инфракрасное тепло, выделяемое нагретой поверхностью прибора. Соответственно, мощность батареи придется увеличить минимум на 40%.
4. Не устанавливайте 1—3 радиаторных секции, даже если по расчету вышло такое количество. Чтобы получить нормальный обогревательный прибор, нужно смонтировать минимум 4 ребра.
5. Незамерзающие жидкости уступают обычной воде по теплоемкости, разница составляет примерно 15%. При использовании антифризов наращивайте теплообменную площадь батарей на 10% (увеличивайте количество секций радиаторов либо размеры панелей).

При расчете радиаторов отопления учитывайте простое правило: чем ниже температура воды в подающей линии, тем большая площадь теплообменной поверхности нужна для обогрева комнат. Правильно подбирайте котельное оборудование и монтируйте системы, чтобы не приходилось решать проблемы путем наращивания батарейных секций.