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.

Таблица теплоотдачи биметаллических радиаторов отопления

О том, что биметаллические радиаторы отопления являются наиболее дорогими из всех возможных конструкций водяных обогревателей, в том числе алюминиевых, стальных и чугунных, знают не понаслышке все, кому доводилось заниматься ремонтом и заменой домашних батарей. В качестве подтверждения высокой эффективности биметалла обычно приводят условную таблицу теплоотдачи биметаллических радиаторов отопления со ссылками на теплопроводность металлов, и даже на практические измерения температуры воздуха в комнате. Так ли эффективно устройство биметаллического радиатора?

Что представляет собой биметаллический радиатор

По сути, биметаллический обогреватель представляет собой смешанную конструкцию, воплотившую преимущества стальных и алюминиевых систем отопления. Устройство радиатора основывается на следующих элементах:

• Обогреватель состоит из двух корпусов – внутреннего стального и наружного алюминиевого;
• За счет внутренней оболочки из стали биметаллический корпус не боится агрессивной горячей воды, выдерживает высокое давление и обеспечивает высокую прочность соединения отдельных секций радиатора в одну батарею;
• Алюминиевый корпус лучше всего передает и рассеивает поток тепла в воздухе, не боится коррозии наружной поверхности.

В качестве подтверждения высокой теплоотдачи биметаллического корпуса можно использовать сравнительную таблицу. Среди ближайших конкурентов – радиаторов из чугуна ЧГ, стали ТС, алюминия АА и АЛ, биметаллический радиатор БМ обладает одним из наилучших показателей теплоотдачи, высоким рабочим давлением и коррозионной стойкостью.

В реальности дела обстоят еще хуже, большинство производителей указывает величину теплоотдачи в виде значения тепловой мощности в час для одной секции. То есть, на упаковке может быть указано, что теплоотдача биметаллической секции радиатора составляет 200 Вт.

Делается это вынужденно, данные приводят не к единице площади или перепаду температур в один градус, для того чтобы упростить восприятие покупателем конкретных технических характеристик теплоотдачи радиатора, одновременно сделав маленькую рекламу.

Насколько выгоден биметаллический радиатор

Нередко для подтверждения высокой теплоотдачи биметаллических радиаторов приводят табличные сведения, приведенные ниже.

Такого рода сведения нередко используются магазинами и рекламой в качестве достоверных данных о теплоотдаче различных систем водяного отопления. О том, что теплоотдача биметаллической секции выше стальной или чугунной конструкции, хорошо известно и без справочных данных, остается только проверить, насколько радиатор из биметалла лучше алюминия. Неужели разница может достигать почти 40%?

Ниже в таблице приведены данные о теплоотдаче на основании практических измерений приборов конкретных моделей радиаторов, в том числе биметаллических, алюминиевых и чугунных систем.

Как видно из таблицы, теплоотдача между самыми крайними позициями радиаторов одного производителя, например, алюминиевого Rifar Alum -183 Вт/м∙К и биметаллического Rifar Base — 204 Вт/м∙К, составляет не более 10%, в остальных случаях разница еще меньше.

От чего зависит теплоотдача радиатора

Прежде чем попытаться оценить и сравнить реальную эффективность биметаллических радиаторов, стоит напомнить, от чего зависит тепловая мощность конкретной отопительной системы:

• Тепловой напор радиатора. Чем выше разница между средней температурой поверхности радиатора и температурой воздуха, тем интенсивнее тепловой поток, передающийся в воздух помещения;
• Теплопроводностью материала радиатора. Чем выше теплопроводность, тем меньше разница между температурой теплоносителя и наружной стенкой радиатора;
• Размерами корпуса;
• Температурой и давлением теплоносителя.

Первый критерий – тепловой напор, рассчитывается, как разность между полусуммой (Т_вх+Т_вых)/2 и температурой воздуха в помещении, Т_вх и Т_вых – температуры воды на входе и выходе из радиатора. Существует даже поправочный коэффициент, уточняющий теплоотдачу радиатора при расчете мощности системы отопления для комнаты.

Таблица поправочного коэффициента говорит, что заявленные в паспорте величины теплоотдачи биметаллического обогревателя, равно как и алюминиевого, будут соответствовать действительности только в течение первого часа работы отопления, К=1 при перепаде температуры в 70 о С, что возможно только в холодном помещении. Теплоноситель редко нагревают выше 85 о С, значит, максимальную теплоотдачу можно получить только при температуре воздуха в комнате Т=15 о С, либо при использовании специальных видов теплоносителя.

Второй критерий — теплопроводность материала радиаторной стенки. Здесь радиатор из биметалла проигрывает алюминиевому варианту. Устройство биметаллической секции отопления, приведенной на схеме, показывает, что стенка обогревателя состоит из двух слоев — стали и алюминия.

Даже при одинаковой толщине стенки биметаллический корпус в одинаковых условиях не может иметь теплоотдачу выше, чем изготовленный из алюминия.

Размеры обоих типов теплообменников примерно одинаковы и рассчитаны на установку в пространстве под подоконником. Стоит отметить, что конструкция корпусов из биметалла и алюминия имеет значительно большую площадь поверхности, чем у чугунной или стальной модели. Поэтому величина теплоотдачи может отличаться сильнее, чем простой расчет на основании теплотехнических свойств металлов – теплопроводности и теплоемкости.

Остается разобраться с температурой и давлением теплоносителя.

Оптимальные условия эксплуатации для обогревателей из биметалла

Устройство и схемы биметаллических и алюминиевых систем во многом похожи. Внутри корпуса секции изготовлен главный канал, по которому движется разогретый теплоноситель. Форма и размеры канала соответствуют сечению подводящей трубы, а значит, жидкость не испытывает дополнительных завихрений и локальных мест перегрева.

Если посмотреть на данные в таблице, то становится ясно, что оба типа радиаторных конструкций проектируются в расчете на высокое давление и, главное, — высокую температуру теплоносителя. В этом случае преимущества теплообменника из биметалла очевидны. Во-первых, увеличивается разность температур, вместо стандартных 70 о С значение теплового напора может легко достигать 100 о С. Например, давление и температура теплоносителя на входе систему отопления высотного дома составляет 15-18 Бар и 105-110 о С, а для паровых систем и 120 о С. Соответственно, поправочный коэффициент эффективности теплоотдачи возрастает до 1,1-1,2, а это почти 20%.

Во-вторых, чем выше давление теплоносителя, тем выше коэффициент теплопередачи и теплоотдачи от жидкости к металлу. Значение теплоотдачи за счет повышения давления может возрастать на 5-7%. В итоге, суммируя все условия, может оказаться, что обогреватель из биметалла идеально подходит для отопления высотных зданий.

Несмотря на то, что производители дают примерно одинаковый срок службы для обоих типов теплообменников, на практике при повышенном давлении и температуре отопления способен работать длительное время только биметалл. Горячая вода даже при наличии присадок и защитного покрытия действует на алюминий разрушительно. Другое дело — сталь с легирующими добавками марганца и никеля, ее срок службы может составлять до 15лет.

Заключение

Высокую теплоотдачу на биметаллическом нагревателе можно получить не только при высоком давлении. Для обоих типов радиаторов, даже для чугунных и стальных конструкций, можно увеличить теплоотдачу минимум на 20%, если использовать в домашних котельных в качестве теплоносителя не воду, а специальные типы тосола или антифриза. Давление не изменится, так и останется 3-4 атм., а температура на выходе из котла увеличится почти до 95-97 о С, что даст прибавку в теплоотдаче на 15-20%. Кроме того, тосол обеспечит хорошую сохранность алюминиевых, чугунных, стальных труб и теплообменников.