Сколько тепла выделяет труба отопления

Сколько выделяется тепла трубами? Расчет теплоизоляции труб. Расчет регистров отопления.

У многих сантехников рано или поздно возникает один интересный вопрос:

На такой вопрос нет внятного ответа! В интернете и в учебниках по теплотехнике тоже нет нормального объяснения!

Я решил проделать свое расследование и раскрыть тайну расчетов теплопотерь трубопровода! Также объясню, как рассчитать теплоизояцию трубопровода.

Чтобы это понять рассмотрим регистровые отопительные приборы.

Регистровый отопительный прибор

На их основе были разработаны расчеты тепловыделения (теплоотодачи). То есть когда-то давно были произведены специальные опыты для получения тепла от трубы. Данный метод расчетов был придуман для того чтобы рассчитать теплопотери трубы при естественной циркуляции. Как известно раньше система отопления с естественной циркуляцией была простой трубой проложенной по периметру наружных стен дома.

Система отопления с естественной циркуляцией

В этой статье я для Вас открою методы расчетов потерь тепла трубами, для передачи тепла. Таким методом Вы сможете рассчитать даже плинтусную систему отопления. Это когда отопительным прибором является трубопровод, расположенный вдоль стены отапливаемого помещения.

Как проводились опыты по расчету теплопотерь трубы?

Использовались гладкотрубные отопительные приборы (Одиночная и одна над другой):

Подбирался определенный диаметр трубы. Через трубу производился расход теплоносителя. Полученные данные о тепловой энергии заносились в таблицу для каждого диаметра.

Для расчетов был придуман специальный параметр: ЭКМ

ЭКМ — это эквивалентный квадратный метр.

Существует понятие — площадь поверхности отопительного прибора , которая контактирует с воздухом. Данная поверхность измеряется в квадратных метрах. Но данный параметр является не удобным для расчетов мощности отопительного прибора. Так как существует нелинейный график теплопотерь при разной температуре. И поэтому на помощь приходит другое понятие: Эквивалентный квадратный метр . Данная величина хороша тем, что она найдена опытным путем.

Расшифровка ЭКМ. Эквивалентный квадратный метр

Эквивалентный Квадратный Метр (ЭКМ) — это единица измерения предназначенная указать тепловые потери отопительного прибора относимого к площади поверхности отопительного прибора. Но площадь эта не является реальной площадью отопительного прибора. Это условная площадь поверхности отопительного прибора.

1 ЭКМ = Площадь нагревательного прибора, которая за 1 час времени отдает 435 ккалорий тепла при разности температур: Средняя температура теплоносителя — температура воздуха = 64,5 градусов Цельсия при расходе воды 17,4 кг/час. По схеме движения теплоносителя сверху вниз. Далее расход в расчеты влиять не будет!

Разность 64,5 градусов найдена таким образом: ((95 + 70)/2)-18=64,5

Откуда 95 градусов на подаче, 70 градусов на обратке. 18 градусов — температура в помещения. Средняя температура теплоносителя минус 18 градусов = 64,5

435 ккалорий = 506 Вт, 1 калория = 0,001163 Вт.

435000 калорий/час = 506 Вт/час

1 ЭКМ = 506 Вт при условии, что разность температур теплоносителя и воздуха равна 64,5 градусов Цельсия.

Нужно отопить помещение с теплопотерями 2000 Вт. Трубу использовать в один ряд горизонтально вдоль периметра помещения длиной 18 метров. Труба стальная. Температура воздуха в помещении 20 градусов. Рассчитать какой диаметр трубы применить к данному помещению?

Длина трубы = 5+4+5+4=18 м.

То есть средняя температура теплоносителя будет: 20+64,5=84,5 градусов

Подача: 89,5 градусов

Обратка: 79,5 градусов

Мы примем тот факт, что температура поверхности трубы равна температуре теплоносителя. Для практических примеров систем водяного отопления очень даже подходит. Термическое сопротивление стальной трубы очень мало и обычно может не включаться в расчет.

P.S. Мелочи будите считать, когда будите защищать докторскую диссертацию!

Находим ЭКМ для теплопотерь помещения 2000 Вт

2000 Вт делим на количество метров трубы 18 м. получается 111 Вт на метр трубы.

435 ккалорий = 506 Вт, поэтому 111Вт/м делим на 506Вт, получается 0,219 ЭКМ.

Ответ: ЭКМ = 0,219

Согласно задаче: один ряд. Сверяясь по таблице, нам подходит наружный диаметр трубы 50мм.

Если нам необходимо уменьшить температуру теплоносителя. То есть уменьшить разницу температур, то на помощь приходит такая таблица:

Зависимость теплоотдачи от температурного напора.

Давайте примем, что температура теплоносителя или поверхности трубы будет равна 60 градусов, тогда разница температур будет равна: 60-20=40 градусов.

При температурном напоре в 40 градусов, получается 270 кКалорий. ЭКМ = 0,26

Поэтому, 0,26*270=70,2 кКалорий

Ответ: Диаметр 50 не подходит для температурного напора в 40 градусов.

Чтобы найти диаметр необходимо выполнить следующее:

1. Находим кКалории при температурном напоре в 40 градусов = 270

2. 270*1,163 = 314 Вт

3. 2000 Вт делим на 18 метров = 111 Вт

4. 111 / 314 = 0,35 ЭКМ

5. Сверяемся по таблице, подходит 70мм

Ответ: Труба с диаметром 70мм.

Существует другой расчет.

Выбираем 50 трубу

Температурный напор 40 градусов умножаем на 2 кКал/градус = 80 ккалорий/час * 0,9 = 72 ккалор/час

Теплоотдача 1 м. стальной трубы

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.

Для каких систем нужен расчёт?

Коэффициент теплоотдачи считается для тёплого пола. Всё реже эта система делается из стальных труб, но если в качестве теплоносителей выбраны изделия из этого материала, то произвести расчёт необходимо. Змеевик – ещё одна система, при монтаже которой необходимо учесть коэффициент отдачи тепла.

Радиатор из стальных труб

Регистры – представлены в виде толстых труб, соединённых перемычками. Теплоотдача 1 метра такой конструкции в среднем – 550 Вт. Диаметр же колеблется в пределах от 32 до 219 мм. Сваривается конструкция так, чтобы не было взаимного подогрева элементов. Тогда теплоотдача увеличивается. Если грамотно собрать регистры, то можно получить хороший прибор обогрева помещения – надёжный и долговечный.

Как оптимизировать теплоотдачу стальной трубы?

В процессе проектирования перед специалистами встаёт вопрос, как уменьшить или увеличить теплоотдачу 1 м. стальной трубы. Для увеличения требуется изменить инфракрасное излучение в большую сторону. Делается это посредством краски. Красный цвет повышает теплоотдачу. Лучше, если краска матовая.

Другой подход – установить оребрение. Оно монтируется снаружи. Это позволит увеличить площадь теплоотдачи.

В каких же случаях требуется параметр уменьшить? Необходимость возникает при оптимизации участка трубопровода, расположенного вне жилой зоны. Тогда специалисты рекомендуют утеплить участок – изолировать его от внешней среды. Делается это посредством пенопласта, специальных оболочек, которые производятся из особого вспененного полиэтилена. Нередко используется и минеральная вата.

Производим расчёт

Формула, по которой считается теплоотдача следующая:

• К – коэффициент теплопроводности стали;
• Q – коэффициент теплоотдачи, Вт;
• F – площадь участка трубы, для которого производится расчёт, м 2 dT – величина напора температуры (сумма первичной и конечной температур с учётом комнатной температуры), ° C.

Коэффициент теплопроводности K выбирается с учётом площади изделия. Зависит его величина и от количества ниток, проложенных в помещениях. В среднем величина коэффициента лежит в пределах 8-12,5.

dT называется также температурным напором. Чтобы параметр высчитать, нужно сложить температуру, которая была на выходе из котла, с температурой, которая зафиксирована на входе в котёл. Полученное значение умножается на 0,5 (или делится на 2). Из этого значения вычитается комнатная температура.

Если стальная труба изолирована, то полученное значение умножается на КПД теплоизоляционного материала. Он отражает процент тепла, который был отдан при прохождении теплоносителя.

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.

Расчет теплоотдачи стальной трубы и способы ее увеличения

Как известно, стальные трубы обладают высокой теплоотдачей, в некоторых случаях это дает положительный результат, но достаточно часто является и причиной возникновения многих трудностей. Поэтому, монтируя различные системы, приходится сталкиваться с необходимостью выполнить расчет теплоотдачи трубы.

В каких случаях необходим расчет?

Если быть точным, то расчет теплоотдачи выполняется только для одной цели, он позволяет определить, какое количество тепла выделяется с поверхности трубы.

Но необходимы такие данные в двух противоположных случаях:

• Расчет эффективности отопления. В данном случае определяется необходимый диаметр элементов отопительной системы для получения требуемой температуры в помещении.
• Расчет теплопотерь выполняется для выбора наиболее эффективных материалов для утепления коммуникаций.

Расчет теплоотдачи стальных труб в обоих случаях выполняется по одной методике.

Методика расчета

Формула определения теплоотдачи достаточно проста, но стоит учитывать то, что она дает приблизительные результаты. Существует множество нюансов, оказывающих свое влияние. Поэтому, если вам необходимы точные данные, какая теплоотдача именно при ваших условиях, лучше обратиться к специалисту.

Q=K x F x ∆t,

где: Q – теплоотдача, Ккал/ч

K – коэффициент теплопроводности стальной трубы, Ккал/(кв м х ч х 0 С)

F – площадь нагреваемой поверхности труб, кв м

∆t – тепловой напор, 0 С

Коэффициент теплопроводности зависит не только от материала, из которого изготовлены трубы.

Большую роль играют и следующие данные:

• Диаметр
• Количество ниток (линий) обогревательного устройства
• Тепловой напор изделия

Он, в свою очередь, определяется по целому ряду сложных формул, поэтому проще пользоваться специальными таблицами, в которых имеются средние данные.

Так для стальных труб он может варьироваться от 8 до 12,5.

Площадь поверхности определяется по простейшим формулам из школьного курса геометрии, так для трубы круглого сечения она равняется площади цилиндра:

F = П х d x l,

d – диаметр трубы

Тепловой напор определяется по следующей формуле:

где: t_п – температура теплоносителя на входе, градусов

t_о – температура теплоносителя на выходе, градусов

t_в – температура в помещении, градусов

Если вас интересует теоретическая теплоотдача стальной трубы, то согласно СНиП применяются следующие значения теплового напора:

Следовательно, тепловой напор ∆t = 55 градусов.

Если вы будете выполнять расчет для трубы, которая имеет теплоизоляцию, то полученный результат необходимо будет умножить коэффициент полезного действия утеплителя.

Пример расчета

В качестве примера рассчитаем, сколько тепла отдает стальная труба с такими параметрами – диаметр 25 мм, длина 1 метр. Расчет делаем теоретический, следовательно, тепловой напор 55 градусов, труба не утеплена.

Определяем площадь поверхности:

F = 3,14 х 0,025 х 1 = 0,0785 кв м

Из таблицы выбираем значение коэффициента теплопроводности. Для регистра в одну нитку, с диаметром меньшим 40 мм, при тепловом напоре 55 градусов, имеем К = 11,5.

Q = 11,5 х 0,0785 х 55 = 49,65 Ккал/ч

Как видите, в теории все достаточно просто, но практика значительно отличается от теории. Поэтому самостоятельно выполнять подобные расчеты можно только в самых простых случаях.

Как увеличить теплоотдачу?

Благодаря имеющемуся соотношению объема трубы к площади ее поверхности, достаточно часто возникает необходимость увеличить ее способность отдавать тепло. Это требуется для наиболее эффективного отопления помещений.

О том, как увеличить теплоотдачу трубы, известно уже давно, на практике применяли и применяют следующие способы.

Пример эффективного увеличения теплоотдачи – конвектор, применявшийся в системах отопления еще в советские времена. Он представлял собой согнутую трубу (U-образная форма) с наваренными перпендикулярно ей пластинами. Данный метод называется оребрение, он применяется и в современных отопительных устройствах.

Неплохой результат дает и окраска излучающих тепло поверхностей матовой черной краской. Конечно это не слишком хороший вариант с точки зрения дизайнера, но он существенно повышает инфракрасное излучение прибора.

Обеспечить более высокую теплоотдачу системы отопления можно было путем увеличения площади поверхности нагревательных элементов.

Раньше это достигалось несколькими способами:

• Увеличение длины труб. Простой пример – обычный полотенцесушитель, коэффициент теплоотдачи трубы, конечно, не меняется, более эффективный обогрев получали именно за счет увеличения длины.
• Еще один способ повышения эффективности отопления — применение регистров. Они представляют собой несколько параллельных линий труб, отдача тепла и в этом случае достигалась за счет увеличения рабочей площади устройства. Конечно, сравнивать теплоотдачу регистра и современных отопительных приборов нельзя, но в недавнем прошлом подобная конструкция во многих случаях становилась единственно возможной.

Появление новых материалов дало возможность использовать другие способы повышения эффективности отопления. Самый популярный — теплый водяной пол, правда, в последнее время стальные трубы в этой сфере не применяются, появились более современные материалы, но принцип тот же.

Существенное увеличение длины греющих элементов позволяет получить эффективное отопление.

Сейчас для монтажа систем водяного теплого пола, в основном, применяют металлопластик и другие виды полимерных труб.

При использовании металлопластиковых труб не стоит забывать о том, что не следует замуровывать в стяжку фитинги, особенно компрессионные. Лучше всего, если вся линия будет проложена целой трубой.

В связи с тем, что теплоотдача трубы стальной все-таки ограничена, все чаще стали применяться другие материалы, например алюминий. Радиаторы из него обладают высоким коэффициентом теплоотдачи.

Утепление труб

Если в отапливаемых помещениях все делается для того, чтобы взять от трубы как можно больше тепла, то в магистральных линиях существует совершенно противоположная потребность — снизить теплоотдачу по максимуму.

Для этого применяется утепление труб.

Рынок материалов для этих целей достаточно обширен, поэтому проблем с выбором утеплителя не возникает никаких. Кроме наиболее дешевых стекловолоконных утеплителей, применяют базальтовую вату, пенополиуретан, пенополистирол.

Наиболее эффективно теплоотдача труб стальных может быть снижена в заводских условиях. Выпуск труб со слоем утеплителя и полиэтилена постоянно увеличивается, на сегодняшний день монтаж магистралей отопления из таких материалов является одним из лучших способов снижения теплопотерь.

Как видите, знание фактической теплоотдачи необходимо для решения многих технических проблем, связанных с сооружением систем горячего водоснабжения и отопления. Поэтому при проектировке данных систем обязательно выполняйте подобные расчеты, а еще лучше доверьте это специалисту.