Правильный подсчет избавит от жары или холода! Расчет теплоотдачи чугунных радиаторов отопления по таблице

Системы отопления создаются с целью поддержания комфортных условий для проживания или выполнения различных видов работ. В отопительный период компенсируют теплопотери с помощью нагревательных приборов.

Они бывают чугунные, алюминиевые и биметаллические. Подвод теплоносителя выполняется по трубам. Несмотря на интересный дизайн и свойства алюминиевых и биметаллических батарей, многие останавливают выбор на чугунных радиаторах.

Эффективность работы чугунного радиатора в системе отопления

При расчете системы отопления для помещения определяют необходимую площадь поверхности радиатора, принимаемого для установки.

Фото 1. Чугунный радиатор отопления. Прибор украшен декоративной ковкой, подходит к современному интерьеру.

Производители предлагают разные типы устройств, которые отличаются по:

• виду используемого материала (чугун, сталь, алюминий и другие металлы и сплавы);
• особенностям конструкции;
• типоразмерам;
• наличию вспомогательных приспособлений.

Чугунные радиаторы стандартизированы еще в середине прошлого века, но и сейчас производители предлагают различные новшества в конструкции.

Факторы, влияющие на теплоотдачу чугунной батареи

При установке радиатора свободно у стены теплоотдача максимальна (Фото 2). Вокруг поверхности нагревательного прибора формируется свободный конвективный поток, который осуществляет перенос теплоты от поверхности (t_пр — температура стенки прибора, °С) к воздуху (t_в — температура воздуха, °С) внутри помещения.

Фото 2. Схема установки чугунных радиаторов. Всего указано четыре варианта расположения приборов.

Установка нагревателя под подоконной доской и небольшим расстоянием между ними несколько понижает скорость свободной конвекции.

При монтаже чугунного радиатора в нише стены теплоотдача несколько снижается, так как уменьшается интенсивность свободного конвективного потока из-за возникающих сопротивлений.

Важно! Увеличение расстояния между нижней кромкой ниши и радиатором увеличивает теплоотдачу.

При установке нагревательного прибора внутри декоративного шкафа теплоотдача еще ниже, сам шкаф и оградительные сетки оказывают заметное сопротивление движению потоку воздуха. Поэтому в расчетах вносят значения поправочных коэффициентов β₁. Они учитывают снижение эффективности конвективного теплообмена между поверхностью радиатора и внутренним воздухом.

На стенах для отражения теплового потока внутрь помещения помещают вспененный полиэтилен с алюминиевой фольгой (фольгированный полиэтилен).

Применение такого приспособления сокращает потери теплоты в зоне расположения нагревательного прибора.

В таблице 1 показаны значения коэффициента, характеризующего способ монтажа чугунного радиатора у стены.

Таблица 1

Значения коэффициента, характеризующего способ монтажа прибора у стены:

Способ установки радиатора у стены	Значение коэффициента β1
	фольгированный полиэтилен отсутствует	фольгированный полиэтилен имеется
Свободно у стены (Фото 2. а)	1,00	0,97
Перекрыт подоконной доской на расстоянии А ≥ 100 мм (Фото 2. б)	1,02	0,98
Перекрыт подоконной доской на расстоянии А = 40…100 мм (Фото 2. б)	1,05	1,01
В нише, расстояние от прибора до нижнего края ниши А ≥ 100 мм (Фото 2. в)	1,07	1,02
В нише, расстояние от прибора до нижнего края ниши А = 40…100 мм (Фото 2. в)	1,11	1,08
В деревянном шкафу (Фото 2. г) со щелями в верхней доске шириной А = 150 мм и щелью снизу	1,25	1,15
В деревянном шкафу (Фото 2. г) со щелями в верхней доске шириной А = 180 мм и щелью снизу	1,19	1,10
В деревянном шкафу (Фото 2. г) со щелями в верхней доске шириной А = 220 мм и щелью снизу	1,13	1,09

Дополнительное влияние оказывают способы прокладки трубопроводов. Открытая прокладка увеличивает поступление теплоты внутрь помещения, закрытая не оказывает заметного влияния на добавочное теплопоступление. Коэффициент β2 оценивает способ прокладки трубопроводов и вид системы подвода теплоносителя. При использовании однотрубной системы открытым способом прокладки β2 = 1,04, при двухтрубной системе — β2 =1,05.

Методика расчета поверхности нагревательного прибора

Поверхность чугунного радиатора определяют по формуле:

где Ф_пр — теплоотдача от чугунного радиатора, Вт;

Ф_тр — теплоотдача от подводящих труб, Вт;

k_пр — коэффициент, характеризующий теплопередачу от теплоносителя к воздуху внутри помещения, Вт/(м 2 *°С).

Тепловой поток от труб, проложенных открыто внутри помещения, рассчитывается по формуле:

где F_тр = πdl — площадь поверхности участка трубы, м 2 ;

d — диаметр участка трубы, м;

l — длина участка трубы, м;

t_тр — среднее значение температуры теплоносителя в трубе, °С;

k_тр — коэффициент теплопередачи от теплоносителя к воздуху, Вт/(м 2 *°С);

η — коэффициент, учитывающий расположение трубы в пространстве (у вертикальных труб η = 0,5; у горизонтальных — η = 1,0) .

После определения площади поверхности нагревательного прибора рассчитывается число секций. Применяется формула:

где f_секц — площадь поверхности секции чугунного радиатора определенной марки, м 2 (табл. 2).

Таблица 2

Основные сведения о чугунных радиаторах:

Фото 3. Таблица, в которой приведены размеры, площадь поверхности и масса различных марок чугунных радиаторов.

В помещениях с большой площадью часто возникает необходимость в установке не одной батареи, а нескольких. В этом случае ориентируются на наличие окон. Батареи размещают под окнами. Тогда количество секций в одной чугунной батарее будет:

где n_ок — количество окон.

Понятие о температурном напоре

При расчете берутся средние значения температур теплоносителя и воздуха внутри помещения. Для разных схем отопления эти значения могут варьироваться в довольно больших пределах. При монтаже однотрубной системы отопления (для жилых домов небольшой площади) Δt (температурный напор, Δt = t_прi — t_в , °C ) на каждом i-том приборе будет снижаться.

Часто уменьшение значения Δt принимают пропорциональным числу секций чугунных радиаторов, использованных в системе. Считается, что каждая секция чугунного радиатора моделей М-140 (М-140-АО) снижает температуру теплоносителя на t_сн = 0,25…0,38 °С. Радиаторы моделей РД-90, В-85 понижают температуру на t_сн = 0,19…0,28 °С. Поэтому для каждой отдельной батареи рассчитывают снижение температуры теплоносителя в виде:

где t₁ — температура теплоносителя на выходе из котла, °С;

n_{секц i} — количество секций до расчетной батареи при однотрубной системе отопления.

Соответственно, температурный напор в i-той батарее определится:

Для двухтрубных систем на изменение температуры теплоносителя в каждой батарее влияет падение температуры в подводящих трубопроводах. Для небольших зданий эти потери незначительны. Поэтому в расчетах ими часто пренебрегают. Полагают, что температурный напор определяется в виде:

где t₂ — температура в обратном трубопроводе, °С.

Внимание! От величины температурного напора Δt зависит коэффициент теплопередачи k_пр (табл. 3).

Таблица 3

Значения коэффициента теплопередачи для чугунных радиаторов:

Фото 4. Таблица, в которой указаны коэффициенты теплопередачи чугунных радиаторов отопления различных марок.

Регулирование температуры теплоносителя на выходе из котла

В течение отопительного сезона наружная температура только на несколько дней опускается до критических значений. Поэтому возникает необходимость регулирования параметров теплоносителя на выходе из котла. Понизив это значение, понижают величину температурного напора Δt.

Расчетным путем установить значение для каждого случая бывает сложно. Поэтому составляют специальные таблицы, в которых предлагается корректировать температуру t₁ в зависимости от внешних условий.

Важно! Для каждого конкретного здания, а также системы отопления экспериментально составляется таблица для желательного значения температуры теплоносителя на выходе из котла t1.

Таблицей пользуются, ориентируясь на прогноз погоды на ближайшие часы или дни. Это позволяет сократить общий расход топлива в отопительный период.

Условия эксплуатации зданий и систем отопления в них зависят ещё от ряда факторов.

Поэтому устанавливают датчики температуры внутри помещения. Они связаны с котлами.

Наличие такой связи помогает поддерживать комфортные условия в каждой комнате.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается, как увеличить отдачу тепла у чугунных радиаторов отопления.

Оптимизация тепловой мощности

Грамотная установка чугунного радиатора в помещении позволяет обеспечить лучшие условия для теплообмена между теплоносителем в системе отопления и воздухом внутри помещения.

​

Оптимизация системы отопления, выполненная грамотным подбором нагревательных приборов и условиями эксплуатации, позволяет поддерживать внутри помещений комфортные условия для проживания и других видов деятельности.

Использование систем управления работой котла позволяет стабилизировать температуру внутри каждого помещения при различных внешних условиях.

Как рассчитать теплоотдачу радиаторов из чугуна

Чтобы знать, способен ли чугунный радиатор нагреть помещение до нужной температуры, нужно вычислить его теплоотдачу и количество тепла.

Показатель теплоотдачи

Он указывает на то, сколько тепла может отдать одна секция чугунной батареи за время, в течение которого температура входящей воды уменьшается до температуры выходной воды. Производители всегда указывают этот показатель в технической документации. Например, они отмечают, что теплоотдачей радиатора М-140 является 155 Вт/м². При этом температура воды на входе составляет 90 °С, а на выходе – 70 °С. Теплоотдача таких приборов отопления – 80-160 Вт/м².

На практике теплоотдача радиатора М-140 меньше, поскольку подать воду с температурой 90 °С могут только очень мощные паровые котлы. В частных домах владельцы обычно устанавливают менее мощные котлы. Поэтому, если не проводить перерасчет теплоотдачи радиатора отопления в соответствии с конкретной ситуацией, в помещении с новой батареей может стать прохладно.

На общую теплоотдачу радиатора отопления влияют:

1. Коэффициент теплопередачи.
2. Площадь нагревательной поверхности.
3. Температурный напор.
4. Потери тепла воды или другого теплоносителя во время перемещения по трубам.
5. Форма устройства.

Последний фактор влияет на площадь нагревательной поверхности. Его влияние можно увидеть на радиаторах советских времен. Их форма такова, что в одной секции отдается тепло только 0,23 м².

Современные чугунные радиаторы отопления имеют большую теплоотдачу. Это благодаря иной форме секций. Например, современное устройство отопления 1К60П-500 имеет вдвое меньший от М-140 вес, а также секции с меньшей площадью нагрева. Она составляет 0,116 м². Мощность измеряется 70 Вт. Однако отдача тепла больше потому, что форма каждого ребра секции напоминает длинный широкий прямоугольник. Более широкой стороной он «смотрит» внутрь помещения и на прилегающую стену. Благодаря такой особенности батарея превращается в нагревательную, способную дать широкий поток тепла, панель. Такой возможностью ребристые батареи не обладают.

Расчет теплоотдачи

Он будет проводиться на основе модели М-140-АО. Она имеет следующие параметры:

1. Определенная производителем теплоотдача – 175 Вт/м².
2. Площадь нагрева – 0,299 м².

Формула расчета теплоотдачи такова:

Q = K x F x Δ t, где

K – коэффициент теплопередачи,

F – площадь нагревательной поверхности,

Δ t – температурный напор (измеряется °С).

Формула определения температурного напора такова:

Δ t = 0,5 х ( (tвх. + tвых.) – tвн.), где

tвх. – температура теплоносителя на входе,

tвых. – температура теплоносителя на выходе,

tвн. – желаемая температура воздуха помещения.

В примере будет учитываться, что обычный котел подает воду температурой меньше 90 °С. Пусть теплоноситель будет нагреваться до температуры 70 °С, а на выходе его температурой будет 50 °С. Температура воздуха в помещении должна составлять 21 °С.

В таком случае Δ t = 0,5 х ((70 + 50) – 21) = 49,5. Округлив, Δ t будет составлять 50 °С. Далее надо смотреть на специальную таблицу, в которой указаны значения теплового напора и соответствующих коэффициентов теплопередачи.В ней тепловой напор и коэффициент теплопередачи высоких радиаторов соотносятся так:

Смотря на эти соотношения, видно, что К = 7,0.

В результате общая теплоотдача секции будет такой:

Q = 7,0 x 0,299 x 50 = 104,65 Вт.

Конечной теплоотдачей будет 104,65 х 1,3 = 136,05 Вт/м². Окончательный результат не похож на заявленную производителем цифру из-за подачи более холодного теплоносителя. Поэтому нужно определять рабочие параметры своей отопительной системы.

Если этот показатель составляет 60, то размер устройства должен составлять 0,5 х 0,52 м. Если он становится вдвое меньше, то высота и ширина батареи должны быть 0,5 и 1,32 м соответственно.

Дополнительные факторы, влияющие на теплоотдачу

На этот показатель также влияет:

1. Тип подключения.
2. Особенности размещения.

Радиатор можно подключить следующими способами:

Диагональное подключение является наиболее эффективным. Оно заключается в подключении входной трубы к патрубку, размещенному вверху устройства отопления, и подключению выходной трубы к патрубку, находящемуся внизу противоположного конца. Благодаря этому теплоноситель сможет легко заполнить все секции и отдать тепло каждой частице радиатора отопления. При этом не нужно создавать очень большое давление для движения воды или другой нагретой жидкости.Боковое подключение предусматривает подключение труб к одной и той же секции. Входной патрубок размещается вверху, выходной – внизу. Это приводит к плохому прогреванию последних ребер. Согласно статистике потери тепла составляют 7%.

Нижняя схема подключения приводит к 20-% потерям. Минимизировать потери теплопередачи в двух последних схемах подключения к устройству отопления можно с помощью принудительной циркуляции нагретой жидкости. Небольшого давления хватит для полного прогрева всех секций.

Потеря теплоотдачи может быть и такой:

• 7-10% – в случае превышения допустимого расстояния между устройством и подоконником. Оно должно составлять 10-15 см;
• 5% – в случае уменьшения расстояния между стеной и батареей. Оптимальная величина – 3-5 см;
• 7% – в ситуации несоблюдения расстояния между полом и радиатором. Оно должно составлять 10-15 см.