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 считается теплоотдача чугунного радиатора отопления?

Один из основных параметров прибора для обогрева помещений – его теплоотдача. Но не менее важны при монтаже отопительной системы и такие показатели, как теплоёмкость и тепловая инертность материала, из которого изготовлены радиаторы. Чугунные радиаторы, которые используются в основном в централизованных системах отопления многоэтажных зданий, имеют высокую тепловую мощность, но при этом они достаточно компактны, выдерживают высокое давление теплоносителя и не боятся ржавчины. Массивность чугуна и большой объём теплоносителя в каждой секции (секция МС 140 массой 7,5 кг содержит 4,2 л воды) обеспечивает чугунным радиаторам большую теплоёмкость, чем у отопительных батарей из других материалов, поэтому температура в помещении поднимается и снижается постепенно. Так, теплоотдача чугунного радиатора МС 140 гораздо ниже, чем у современного алюминиевого или биметаллического радиатора, однако он гораздо дольше держит тепло.

Декоративный чугунный радиатор Богемия в стиле ретро

Как выбирать чугунный радиатор

На какие рабочие характеристики радиатора нужно обращать внимание, выбирая радиаторы? В первую очередь это:

• рабочее давление;
• рабочая температура в системе отопления, для которой рассчитана теплоотдача;
• теплоотдача;
• площадь теплоизлучающей поверхности;

Первый из этих показателей определяет давление теплоносителя (воды), которое выдерживает радиатор. Чем выше этажность здания, тем он должен быть прочнее. Второй обозначает, с какой температурой на радиатор подаётся теплоноситель и с какой он выходит из него для последующего нагрева. Так показатель 90/70 означает, что входящая в первую секцию батареи вода имеет температуру 90 град., а выходящая из последней ее секции – 70 град. Теплоотдача – это показатель, свидетельствующий о том, какое количество тепла отдает секция радиатора за то время, пока вода в нем остывает от температуры входа (например, 90 град.) до температуры выхода (например, 70 град.)

Отдельного внимания заслуживает форма приобретаемого радиатора. Не секрет, что предвзятое отношение к чугунным радиаторам вызвано тем, что при их упоминании многие люди вспоминают привычную с детства «чугунную гармошку» под окном. И действительно, привычные «ребристые батареи» имеют небольшую и неэффективную поверхность площади нагрева (отдачи тепла) – так для секции знакомого радиатора МС 140 этот показатель равен 0,23 кв.м.

Часть тепла входящего теплоносителя теряется «по дороге» из отопительного котла к батарее водяного отопления, ведь для таких систем применяются массивные подводящие трубы. К тому же для нагрева воды до расчётной температуры в 90 град. пригодны только паровые котлы большой мощности. Поэтому в частных домах отопительная система иногда работает в более низкотемпературном режиме.

Однако современные чугунные радиаторы и по внешнему виду, и, соответственно, по параметрам могут значительно отличаться от своих предшественников-«гармошек». Сохраняя все преимущества традиционных чугунных батарей, он лишены многих их недостатков. Так, радиатор минского производства 1К60П-500 собран из плоских пластин, каждая из которых имеет небольшую площадь нагрева (0,116 м) и невысокую мощность (70 Вт).

Однако радиатор, собранный из них, по сути, представляет собой нагревательную панель, которая (в отличие от ребристых батарей) даёт широкий направленный тепловой поток. Широкий выбор таких радиаторов предоставляют и другие производители.

Преимущество современных радиаторов из чугуна и в том, что многие модели позволяют собирать батареи нужной мощности из отдельных секций.

Радиаторы, продающиеся в сборке (например, Коннер, STI Бриз и некоторые другие) формируются из количества секций, рассчитанных на помещения различной площади исходя из инженерного расчёта нужной тепловой мощности на квадратный метр помещения.

К примеру, можно приобрести один радиатор из 4-6-8-12 секций или два радиатора по 4 (6, 8,секций).

Реальная теплоотдача секции радиатора

Как уже указывалось, мощность (теплоотдача) радиаторов обязательно указывается в их техническом паспорте. Но почему же спустя несколько недель после установки отопительной системы (а то и раньше) вдруг оказывается, что вроде бы и котёл греет как надо, и батареи установлены по всем правилам, а в доме холодно? Причин снижения реальной теплоотдачи радиаторов может быть несколько.

Чугунный радиатор Viadrus (Чехия)

Приведем показатели поверхности нагрева и заявленной теплоотдачи для наиболее распространённых моделей чугунных радиаторов. Эти цифры в дальнейшем понадобятся нам для примеров расчёта реальной мощности секции радиатора.

Тип радиатора	Поверхность нагрева, м2	Теплоотдача, Вт м2 (90/20°С)
М-140-АО	0,299	175
М-140-АО-300	0,17	108
М-140	0,254	155
М-90	0,2	130
РД-90с	0,203	137

Как уже сказано, при использовании таких радиаторов для средне-, низкотемпературных систем отопления (например, 55/45 или 70/55) теплоотдача чугунного радиатора отопления будет меньше заявленного в паспорте. Поэтому чтобы не ошибиться с количеством секций, его фактическую мощность нужно пересчитывать по формуле:

К — коэффициент теплопередачи;

F — площадь поверхности нагрева;

∆ t — температурный напор °С (0,5 х ( t _вх. + t_вых. ) — t_вн.);

t_вх – температура входящей в радиатор воды,

t_вых – температура воды на выходе из радиатора;

t_вн.- средняя температура воздуха в помещении.

При температуре входящего теплоносителя 90 гр., выходящего 70 гр., а температуры в комнате 20 гр.

∆ t = 0,5 х (90 + 70) – 20 = 60

Коэффициент К для наиболее распространённых чугунных радиаторов можно посмотреть здесь:

Тепловой напор	50-60	60-70	70-80	80-100
Коэффициент теплопередачи (К)
Радиаторы чугунные высокие	7.0	7.5	8.0	8.5
Радиаторы чугунные средние	6.2	6.4	6.6	6.8

Даже реальная теплоотдача одной секции среднего чугунного радиатора с площадью 0,299 кв. м (М-140-АО) при температуре входящей воды 90 гр., а выходящей — 70 гр будет отличаться от заявленной. Это происходит из-за теплопотерь в подводящих трубах, и по другим причинам (например, сниженный напор), предусмотреть которые в лабораторных условиях невозможно.

Итак, теплоотдача секции площадью 0,299 кв. м. при температуре 90/70 составит:

• 7 х 0,299 х 60 = 125,58 Вт

Учитывая, что теплоотдача всегда указывается с некоторым запасом, умножим эту цифру на 1,3 (этот коэффициент используется для большинства чугунных радиаторов) и получаем: 125,58 х 1,3 = 163, 254 Вт – в сравнении с заявленной 175 Вт.

Еще больше будет разницы в цифрах, если входящая в радиатор вода не нагревается выше 70 град. (а выходящий теплоноситель, соответственно, остывает до 60-50 град.), поэтому перед тем как покупать новые радиаторы, желательно узнать реальные тепловые параметры своей отопительной системы.

Как сэкономить на отоплении?

Первое правило разумной экономии – это запомнить, на чём экономить нив коем случае нельзя! Радиаторы всегда нужно брать с запасом, ведь снизить температуру в помещении можно с помощью уменьшения температуры воды в системе или с помощью запорных кранов. А вот если реальная теплоотдача окажется ниже заявленной производителем – в комнатах будет в лучшем случае прохладно. Кстати, неплохие по большинству параметров чугунные радиаторы Коннер в условиях реальной эксплуатации имеют теплоотдачу процентов на 20-25 ниже, чем указано в паспорте

Радиатор 1К60П-500 (Минск)

Как уже указывалось, теплоотдача может отличаться от заявленной и из-за того, что температура воды в отопительной системе гораздо ниже «стандартной», то есть той, при которой проводились заводские испытания, так как заявленная мощность излучения достижима лишь при лабораторных условиях. Представьте себе, что секция радиатора МС-140 (указана мощность 160 Вт) при температуре воды 60/50 град. (а больше «котёл не тянет»!) будет выдавать мощность не более 50 Вт. И если вы поверили техническому паспорту и решили поставить 5 отопительных секций, то вместо 800 Вт (160 х 5) вы получите всего 250.

Однако предусмотреть эту ситуацию и даже воспользоваться ею вполне возможно! Исходя из расчётов, приведённых выше, чем ниже ∆ t (то есть температура воды-теплоносителя), тем тем большей должна быть излучающая поверхность радиатора. Так при ∆ t 60 для излучения 1 кВт достаточно радиатора высотой 0,5 м х 0,520 м, а при ∆ t 30 — 0,5 м х 1,32 м.

«Традиционный» чугунный радиатор МС-140М2

Однако именно за счёт низкой температуры носителя и увеличения излучающей площади радиатора или количества секций можно снизить расходы на отопление.

Показатели, влияющие на расчёт количества секций

Подбирая радиатор для того или иного помещения, нужно учитывать технические особенности. К примеру, расчёт будет разным для угловой и не угловой комнаты, для помещения с разной высотой потолка и разным размером окон и т.д. Наиболее важные параметры, которые учитывают, определяя необходимую мощность радиатора, это:

• площадь вашего помещения;
• этаж;
• высота потолка (выше или ниже трёх метров);
• расположение (угловое или не угловое помещение, комната в частном доме);.
• будет ли батарея отопления основным отопительным прибором;
• есть в комнате камин, кондиционер.

Нужно учитывать и другие важные особенности. Сколько в помещении окон? Какого они размера, и какие это окна (деревянные; стеклопакеты на 1, 2 или 3 стекла)? Делалось ли дополнительное утепление стен и какое именно (внутреннее, внешнее)? В частном доме имеет значение наличие чердака и насколько он утеплён – и так далее.

Чугунные радиаторы Коннер (Китай)

Согласно СНИП на 1 кубометр помещения необходимо 41 Вт тепловой энергии. Учитывать можно и не объём, а площадь комнаты. На 10 кв.м стандартного помещения с одной дверью и одним окном, одной дверью и наружной стеной понадобится следующая тепловая мощность радиатора:

• 1 кВт для помещения с одним окном и наружной стеной;
• 1,2 кВт если в нём одно окно и две наружные стены (угловое помещение);
• 1,3 кВт для угловых помещений с двумя окнами.

Реально же один киловатт тепловой энергии обогревает:

• В помещениях домов из кирпича с толщиной стены в полтора-два кирпича, или из бруса и срубных домах (площадь окон и дверей до 15%; утепление стен, крыши и чердака) – 20-25 кв. м
• В угловых помещениях со стенами из бруса или кирпича не менее чем в один кирпич (площадь окон, дверей до 25% ; утепление) – 14-18 кв. м
• В помещениях панельных домов с внутренней облицовкой и теплоизолированной крышей (а также в комнатах утеплённой дачи) – 8-12 кв. м
• В «жилом вагончике» (деревянный или панельный домик с минимальным утеплением) – 5-7 кв. м.

Формулы расчёта мощности обогревателя для различных помещений

Формула расчета мощности обогревателя зависит от высоты потолка. Для помещений с высотой потолка 3 м расчёты проводят по формуле

• S – общая площадь комнаты;
• ∆T – теплоотдача одтельной секции батареи;
• h – высота потолка.

Эти несложные формулы помогут достаточно точно рассчитать необходимое количество секций обогревательного прибора. Перед тем как вводить данные в формулу, определите реальную теплоотдачу секции по формулам, приведенным ранее! Данный расчёт пригоден для средней температуры входящего теплоносителя 70˚ С. При иных показателях необходимо учитывать поправочный коэффициент.

Приведем примеры расчетов. Представим себе, что комната или нежилое помещение имеет размеры 3 х 4 м, высота потолка составляет 2,7 м (стандартная высота потолка в городских квартирах советской постройки). Определим объём комнаты:

• 3 х 4 х 2,7 = 32,4 кубометра.

Теперь вычислим тепловую мощность, необходимую для обогрева: умножаем объема комнаты на на показатель, необходимый для обогрева одного кубометра воздуха:

Зная реальную мощность отдельной секции радиатора, подберите необходимое количество секций, округляя его в сторону увеличения. Так, 5,3 округляется до 6, а 7,8 – до 8 секций. При расчёте обогрева смежных помещений, которые не разделены дверью (например, кухня, отделенная от гостиной аркой без двери) площади помещений суммируются. Для комнаты со стеклопакетом или утеплёнными стенами округлять можно в меньшую сторону (утепление и стеклопакеты снижают теплопотери на 15-20%), а в угловой комнате и помещениях на высоких этажах добавьте одну-две секции «про запас».

Почему не греет батарея?

Но иногда и мощность секций пересчитана на основе реальной температуры теплоносителя, и их количество рассчитано с учётом особенностей помещения и установлено с необходимым запасом… а в доме холодно! Почему так происходит? Какие для этого существуют причины? Можно ли такую ситуацию исправить?

Причиной снижения температуры может быть уменьшение напора воды из котельной или ремонт у соседей! Если во время ремонта сосед заузил стояк с горячей водой, установил у себя систему «тёплый пол», начал отапливать лоджию или застекленный балкон, на котором устроил зимний сад – напор горячей воды, входящей в ваши радиаторы, разумеется, снизится.

Но вполне возможно, что в комнате холодно потому, что вы установили чугунный радиатор неправильно. Обычно чугунную батарею устанавливают под окном, чтобы поднимающийся с ее поверхности тёплый воздух создавал перед оконным проёмом своего рода тепловую завесу. Однако тыльной своей стороной массивная батарея нагревает не воздух, а стену! Чтобы уменьшить теплопотери, приклейте на стену позади радиаторов отопления специальный отражающий экран. А можно и приобрести декоративные чугунные батареи в стиле ретро, которые не обязательно крепить на стену: их можно закреплять на значительном расстоянии от стен.