Расчет радиаторов отопления
В основу расчетов требуемой тепловой мощности батарей закладывается понимание того, что хорошо работающие нагревательные приборы должны полностью компенсировать потери тепла, возникающие при их работе из-за особенностей отапливаемых помещений.
Для жилых комнат, находящихся в хорошо утепленном доме, расположенном, в свою очередь, в умеренном климатическом поясе, в некоторых случаях подойдет упрощенный расчет компенсации тепловых утечек. Для таких помещений вычисления основываются на нормативной мощности 41 Вт, требующейся для обогрева 1 куб.м. жилого пространства.
Чтобы излучаемая отопительными приборами тепловая энергия была направлена именно на обогрев помещений, нужно утеплять стены, чердаки, окна и полы
Формула для определения тепловой мощности радиаторов, необходимой для поддержания в помещении оптимальных условий проживания такова: Q = 41 х V где V – объем отапливаемой комнаты в кубических метрах. Полученный четырехзначный результат можно выразить в киловаттах, сократив его из расчета 1 кВт = 1000 Вт.
Подробная формула вычисления тепловой мощности При подробных расчетах количества и размеров батарей отопления принято отталкиваться от относительной мощности 100 Вт, нужной для нормального обогрева 1 м3 некоего нормативного помещения. Формула для определения требуемой от отопительных приборов тепловой мощности такова: Q = ( 100 x S ) x R x K x U x T x H x W x G x X x Y x Z Множитель S в вычислениях не что иное, как площадь отапливаемого помещения, выраженная в квадратных метрах. Остальные буквы – это различные поправочные коэффициенты, без которых расчет будет ограниченным.
Главное при тепловых вычислениях помнить поговорку «жар костей не ломит» и не бояться ошибиться в большую сторону Но даже добавочные расчетные параметры не всегда могут отразить всю специфику того или другого помещения.
Рекомендуется при сомнениях в подсчетах отдавать предпочтение показателям с большими значениями. Легче потом снизить температуру радиаторов с помощью терморегулирующих приборов, чем замерзать при недостатке их тепловой мощности. Далее подробно разбирается каждый из участвующих в формуле расчета тепловой мощности батарей коэффициентов
Упрощенный метод расчета мощности радиаторов, необходимых для нормального обогрева комнаты, предполагает, что на каждые 10 м3 нужно доставить 1 кВт тепла. Ориентация комнат по сторонам света И в самые морозные дни энергия солнца все же влияет на тепловое равновесие внутри жилища.
От направленности комнат в ту или иную сторону зависит коэффициент «R» формулы расчета тепловой мощности. Комната с окном на юг. В течение светового дня она будет получать максимальное добавочное внешнее тепло по сравнению с другими помещениями.
Такая ориентация принимается за базовую, и добавочный параметр в данном случае: R = 1,0. Окно – на запад. Эта комната тоже успеет получить свою порцию солнечного света. Солнце хоть и заглянет туда ближе к вечеру, но все же расположение такого помещение более выгодное, чем восточное и северное: R = 1,0 (для районов с коротким зимним днем можно здесь принять R = 1,05). Комната ориентирована на восток. Восходящее зимнее светило вряд ли успеет как следует извне подогреть такое помещение.
Для мощности батарей потребуются дополнительные Ватты. Добавляем к расчету ощутимую поправку в 10%: R = 1,1. За окном – только север. Зимой такое помещение прямых солнечных лучей не видит совсем.
Рекомендуется вычисления требуемой от радиаторов тепловой отдачи также скорректировать на 10% в большую сторону: R = 1,1 (не ошибется житель северных широт, который примет R = 1,15).
Если в районе проживания преобладают ветры определенного направления, желательно для комнат с наветренными сторонами произвести увеличение R еще до 20% в зависимости от силы дуновения (х1,1?1,2), а для помещений со стенами, параллельными холодным потокам, приподнять значение R на 10% (х1,1). Помещениям, ориентированным окнами на север и восток, а также комнатам с наветренной стороны потребуется более мощное отопление
Учет влияния внешних стен Кроме стены со встроенным в него окном или окнами, другие стены комнаты также могут иметь контакт с уличным холодом.
Внешние стены помещения определяют коэффициент «K» расчетной формулы тепловой мощности радиаторов. Наличие у помещения одной уличной стены – случай типовой: K = 1,0.
Две внешних стены запросят для обогрева комнаты на 20% больше тепла: K = 1,2. Каждая следующая наружная стена добавляет вычислениям по 10 % требуемой теплоотдачи: K = 1,3 – три уличные стены, K = 1,4 – четыре внешние стены. Зависимость радиаторов от теплоизоляции Снизить бюджет на обогрев внутреннего пространства позволяет грамотно и надежно изолированное от зимней стужи жилье, причем существенно.
Степени утепленности уличных стен подчиняется коэффициент «U», уменьшающий или увеличивающий расчетную тепловую мощность нагревательных приборов. U = 1,0 для стандартных внешних стен. Таковыми считаются стены: — из соответствующих климату материалов и толщины, — уменьшенной толщины, но с оштукатуренной наружной поверхностью, — уменьшенной толщины, но с поверхностной наружной теплоизоляцией.
Если утепление уличных стен производилось по специальному расчету, тогда: U = 0,85. Но, а если внешние стены недостаточно холодоустойчивы, здесь: U = 1,27. Если разрешает площадь помещения, утепление стен можно произвести изнутри. А оградить стены от холода снаружи способ найдется всегда. Хорошо утепленная по спецрасчету угловая комната даст значительный процент экономии затрат на отопление всей жилой площади квартиры Климат – важный фактор арифметики Разные климатические зоны имеют различные показатели минимально низких уличных температур.
При расчете мощности теплоотдачи радиаторов для учета температурных отличий предусмотрен коэффициент «T». Нормальной считается зимняя погода до -20°С. Для районов с таким наименьшим холодом: T = 1,0. Для более теплых регионов этот расчетный коэффициент понизит общий результат вычислений: T = 0,9 для зим с морозцем до -15°С, T = 0,7 – до -10°С.
Для областей сурового климата требуемое от отопительных приборов количество теплоэнергии возрастет: T = 1,1 для морозов до -25°С, T = 1,3 – до -35°С, T = 1,5 – ниже -35°С. Особенности обсчета высоких помещений Понятно, что из двух комнат с одинаковой площадью больше тепла потребуется той, у которой потолок выше. Учесть в вычислениях тепловой мощности поправку на объем отапливаемого пространства помогает коэффициент «H». В начале статьи было упомянуто про некое нормативное помещение.
Таковым считается комната с потолком на уровне 2,7 метра и ниже. Для нее: H = 1,0. Для помещения высотой до 3 метров уже актуально: H = 1,05, Далее в расчет будет добавляться по 5% на каждые полметра высоты: H = 1,1 для комнаты с потолком до 3,5 метра, H = 1,15 – до 4 метров. Если вдруг понадобится рассчитать потребность в тепле для более высокого помещения, то берется: H = 1,2. По закону природы теплый нагретый воздух устремляется вверх. Чтобы перемешать весь его объем отопительным приборам придется потрудиться как следует.
При одинаковой площади помещений комната большего объема может потребовать добавочного количества радиаторов, подключаемых к системе отопления Расчетная роль потолка и пола
К уменьшению тепловой мощности батарей ведут не только хорошо изолированные внешние стены. Соприкасающийся с теплым помещением потолок также позволяет минимизировать потери при обогреве комнаты.
Коэффициент «W» в формуле расчета как раз для того, чтобы предусмотреть это. Если наверху расположен, например, неотапливаемый неутепленный чердак, то: W = 1,0. Для неотапливаемого, но утепленного чердака или другого утепленного помещения сверху: W = 0,9. Но, а если этажом выше комната отапливаемая, тогда: W = 0,8. Показатель W можно поправлять в сторону увеличения для помещений первого этажа, если они располагаются на грунте, над неотапливаемым подвалом или цокольным пространством. Тогда цифры будут такие: пол утеплен +20% (х1,2); пол не утеплен +40% (х1,4). Качество рам – залог тепла Окна – когда-то слабое место в теплоизоляции жилого пространства. Современные рамы со стеклопакетами позволили существенно улучшить защиту комнат от уличного холода.
Степень качества окон в формуле подсчета тепловой мощности описывает коэффициент «G». За основу расчета взята стандартная рама с однокамерным стеклопакетом, у которой: G = 1,0. Если рама оснащена двух- или трехкамерным стеклопакетом, то: G = 0,85. Но, а если у окна старая деревянная рама, тогда: G = 1,27. Размер окна имеет значение Следуя логике, можно утверждать, что чем больше количество окон в комнате и чем обширней их обзор, тем чувствительней утечки тепла через них. Коэффициент «X» из формулы расчета тепловой мощности, требующегося от батарей, как раз отражает это.
В комнате с огромными окнами и радиаторы должны быть из соответствующего размеру и качеству рам количества секций Нормой является итог деления площади оконных проемов на площадь комнаты равный от 0,2 до 0,3. При этом результате: X = 1,0.
Если вдруг окна занимают еще меньше места, тогда: X = 0,9 для отношения площадей от 0,1 до 0,2, X = 0,8 при соотношении до 0,1. При окнах размерами более нормы: X = 1,1, если отношение площадей от 0,3 до 0,4, X = 1,2, когда оно от 0,4 до 0,5. Если же метраж оконных проемов (например, в помещениях с панорамными окнами) выходит за рамки предложенных соотношений, разумно добавлять к значению X еще по 10% при росте отношения площадей на 0,1.
Находящаяся в комнате дверь, которой зимой регулярно пользуются для выхода на открытый балкон или лоджию, вносит свои поправки в баланс тепла. Для такого помещения будет правильным увеличить X еще на 30% (х1,3). Потери тепловой энергии легко компенсируются компактной установкой под балконным входом канального водяного или электрического конвектора.
Влияние закрытости батареи Конечно же, лучше отдаст тепло тот радиатор, который меньше огражден различными искусственными и естественными препятствиями. На этот случай формула расчета его тепловой мощности расширена за счет коэффициента «Y», учитывающего условия работы батареи.
Самое распространенное место расположения отопительных приборов – под подоконником. При таком их положении: Y = 1,0. Если же батарея оказывается вдруг полностью открытой со всех сторон, это: Y = 0,9. В остальных вариантах: Y = 1,07, когда радиатор заслонен горизонтальным выступом стены, Y = 1,12, если расположенная под подоконником батарея прикрыта фронтальным кожухом, Y = 1,2, когда отопительный прибор загражден со всех сторон. Сдвинутые длинные плотные шторы также становятся причиной похолодания в комнате.
Современный дизайн батарей отопления позволяет эксплуатировать их безо всяких декоративных прикрытий – тем самым обеспечивается максимальная теплоотдача Эффективность подключения радиаторов От способа присоединения радиатора к внутрикомнатной отопительной разводке напрямую зависит эффективность его работы. Часто хозяева жилья жертвуют этим показателем в угоду красоте помещения. Формула расчета требуемой тепловой мощности учитывает все это через коэффициент «Z».
Включение радиатора в общую цепь отопительной системы приемом «по диагонали» является самым оправданным. Для него принимается: Z = 1,0. Другой, самый распространенный из-за малой протяженности подводки, вариант присоединения «с боковой стороны». Здесь: Z = 1,03. Третий метод «снизу с двух сторон». Благодаря пластиковым трубам, это он быстро прижился в новом строительстве, несмотря на гораздо меньшую эффективность: Z = 1,13.
Еще один, очень низкоэффективный способ «снизу с одной стороны», заслуживает рассмотрения только потому, что некоторые конструкции радиаторов снабжаются готовыми узлами с подключением к одной точке труб и подачи, и обратки. Его параметр: Z = 1,28. Увеличить коэффициент полезного действия отопительных приборов помогут вмонтированные в них воздухоотводчики, которые своевременно спасут систему от «завоздушивания». Прежде, чем спрятать трубы отопления в пол, применяя малоэффективные подключения батарей, стоит вспомнить про стены и потолок Принцип работы любого водяного отопительного прибора опирается на физические свойства горячей жидкости подниматься вверх, а после охлаждения перемещаться вниз. Поэтому настоятельно не рекомендуется использовать присоединения систем отопления к радиаторам, при которых труба подачи оказывается внизу, а обратки – вверху.
Практический пример расчета тепловой мощности Исходные данные: Угловая комната без балкона на втором этаже двухэтажного шлакоблочного оштукатуренного дома в безветренном районе Западной Сибири. Длина комнаты 5,30 м Х ширина 4,30 м = площадь 22,79 кв.м. Ширина окна 1,30 м Х высота 1,70 м = площадь 2,21 кв.м. Высота помещения = 2,95 м. Последовательность расчета: Площадь комнаты в кв.м.: S = 22,79. Ориентация окна – на юг: R = 1,0. Количество внешних стен – две: K = 1,2. Утепленность внешних стен – стандартная: U = 1,0. Минимальная температура – до -35°C: T = 1,3. Высота помещения – до 3 м: H = 1,05. Помещение наверху – неутепленный чердак: W = 1,0. Рамы – однокамерный стеклопакет: G = 1,0. Соотношение площадей окна и комнаты – до 0,1: X = 0,8. Положение радиатора – под подоконником: Y = 1,0. Подключение радиатора – по диагонали: Z = 1,0. ——————————————————————————— Итого (не забыть умножить на 100): Q = 2 986 Ватт. Ниже приводится описание расчета количества секций радиаторов и требуемого числа батарей. Он основывается на полученных результатах тепловых мощностей с учетом габаритов предполагаемых мест установки отопительных приборов.
Независимо от итогов, рекомендуется в угловых комнатах оснащать радиаторами не только подоконные ниши.
Батареи следует устанавливать у «слепых» внешних стен или возле углов, которые подвергаются наибольшему промерзанию под воздействием уличного холода. Удельная тепловая мощность секций батарей Еще до выполнения общего расчета требуемой теплоотдачи отопительных приборов, необходимо решить, разборные батареи из какого материала будут устанавливаться в помещениях. Выбор должен основываться на характеристиках системы отопления (внутреннее давление, температура теплоносителя).
При этом не стоит забывать о сильно разнящейся стоимости покупаемых изделий. О том, как правильно рассчитать нужное количество различных батарей для отопления, и пойдет речь дальше. При теплоносителе в 70°С стандартные 500-миллиметровые секции радиаторов из разнородных материалов обладают неодинаковой удельной тепловой мощностью «q».
Чугун. Радиаторы из этого металла подойдут для любой системы отопления.
Удельная мощность одной чугунной секции: q = 160 Ватт.
Сталь. Стальные трубчатые радиаторы могут работать в самых жестких условиях эксплуатации. Их секции красивы в своем металлическом блеске, но имеют наименьшую теплоотдачу: q = 85 Ватт. Алюминий. Легкие, эстетичные алюминиевые радиаторы надо устанавливать лишь в автономные отопительные системы, в которых давление меньше 7 атмосфер. Но по отдаче тепла их секциям нет равных: q = 200 Ватт.
Биметалл. Внутренности радиаторов из такого материала сделаны из стали, а теплоотводящая поверхность – из алюминия. Эти батареи выдержат всякие режимы давлений и температур.
Удельная тепловая мощность секций из биметалла тоже на высоте: q = 180 Ватт. Приведенные значения q довольно условны и применяются для предварительного расчета. Более точные цифры содержатся в паспортах приобретаемых отопительных приборов.
Для определения нужного количества «N» секций батарей из выбранного материала придерживаются формулы: N = Q / q – где: Q = рассчитанная ранее требуемая тепловая мощность устройств для обогрева комнаты, q = мощность тепловая удельная отдельной секции предполагаемых для установки батарей.
Вычислив общее необходимое число секций радиаторов в помещении, надо понять, сколько всего батарей нужно установить. Этот расчет основывается на сравнении габаритов предполагаемых мест установки отопительных приборов и размеров батарей с учетом подводки. Элементы батареи соединяются ниппелями с разнонаправленной наружной резьбой при помощи радиаторного ключа, одновременно в стыки устанавливаются прокладки Для предварительных подсчетов можно вооружиться данными о ширине секций разных радиаторов: чугунных = 93 мм, алюминиевых = 80 мм, биметаллических = 82 мм. При изготовлении разборных радиаторов из стальных труб