Радиаторы отопления стальные расчет теплоотдачи. Как считается теплоотдача чугунного радиатора отопления

Основная задача батарей - эффективный обогрев помещения. Ключевой характеристикой качественной работы отопительной системы является теплоотдача, которая выражает объем передаваемого тепла за какое-то количество времени. Теплоотдача радиаторов отопления зависит от многих нюансов, в подробностях которых разберемся ниже.

Теплоотдача - ключевая характеристика качественной работы отопительной системы

Что нужно зноть о теплоотдаче

Мощность радиатора, тепловой потолок, тепловая мощность - все эти понятия идентичны тепловой отдаче, единицей измерения которой является Ватт. Иногда тепловой потолок также меряется в калориях. Данную величину можно трансформировать в пересчет на Ватты: 1 Вт равен примерно 860 калориям в час.

Тепловая передача производится в результате нескольких процессов:

тепловой обмен;
конвекция;
излучение.

В батарее осуществляются все три способа передачи тепла, но их конкретные пропорции разнятся в зависимости от вида отопительного оборудования. К радиаторам могут относиться устройства, у которых не менее четверти тепла выделяется в виде прямого излучения. Однако нужно заменить, что на сегодняшний день границы этого требования несколько стерлись, поскольку радиаторами стали называть и конвекторные устройства.

Расчет нужной тепловой отдачи

Выбор батарей должен базироваться на максимально корректных вычислениях необходимой мощности. С одной стороны - лишние секции ни к чему, но с другой - недостаток мощности приведет к невозможности добиться желанной температуры.

На эффективность отопления влияют особенности помещения. Среди них:

площадь комнаты;
высота потолка;
местонахождение помещения (на углу или нет);
этаж;
количество внешних стен и окон;
характеристики установленных окон;
наличие утеплителя на внешних стенах;
присутствие в помещении дополнительных источников тепла;
наличие чердачного помещения и качество его утепления.

Существует несколько методик подсчета нужно мощности системы отопления. Самый простой способ строится на учете количества окон и стен, граничащих с улицей. Подсчет делается таким образом:

Самый простой способ подсчета мощности системы отопления - подсчет количества окон и стен, граничащих с улицей

в стандартной ситуации (одно окно, одна внешняя стенка) понадобится 1 кВт тепловой мощности на каждые 10 квадратных метров помещения;
если в помещении два окна или две наружные стенки, применяется поправочный коэффициент - 1,3 (иными словами, на каждые 10 квадратных метров необходимо 1,3 кВт тепловой мощности).

Следующий способ чуть сложнее, но он позволяет получить более точные показатели необходимой мощности, так как одним из используемых параметров являются высота помещения.

Для вычисления используется формула:

Мощность = площадь помещения x высота комнаты x 41 (согласно нормативам - минимальная мощность на кубометр помещения).

Полученный результат - требуемая тепловая мощность. Чтобы определить количество нужных секций, делим этот результат на тепловую отдачу одной секции (указано в техпаспорте батареи).

Совет! В результате вычислений может получиться дробное число. В этом случае число нужно округлить в большую сторону.

Теплоотдача и материал батареи

С точки зрения конструкционных материалов существует четыре основных вида радиаторов: чугунные, стальные, алюминиевые и биметаллические. В каждом случае теплоотдача отличается.

Чугунные батареи

Такие радиаторы характеризуются незначительной поверхностью тепловой отдачи, а также невысокой теплопроводностью. Теплоотдача чугунных радиаторов осуществляется, прежде всего, излучением и лишь пятая ее часть выпадает на конвекцию.

Каждая секция чугунной батареи имеет номинальную мощность в 180 Вт. Хотя такие показатели достигаются только в условиях лабораторных испытаний. Если же речь о системах центрального отопления, теплоноситель лишь изредка разогревается выше 80 градусов, причем часть тепловой энергии теряется еще на пути следования к радиатору. В результате, реальная теплоотдача фиксируется на уровне 50-60 Вт.

Стальные батареи

Радиаторы из стали состоят из одной или нескольких панелей, между которыми имеются так называемые ребра, выступающие в качестве конвектора. Тепловая отдача стальных устройств лишь немного выше, чему у чугунных. Поэтому их основным достоинством является невысокий вес и более эстетичный дизайн.

Если температура теплоносителя снижается, тепловая отдача стальной батареи резко падает. В связи с этим реальные характеристики радиатора могут сильно отличаться от указанных компанией-производителем.

У теплоотдачи алюминиевых радиаторов более высокие показатели по сравнению со стальными и чугунными устройствами (до 200 Вт на каждую секцию). Однако имеется ограничитель использования алюминия в отопительной системе - склонность к коррозии. Алюминий очень чувствителен к качеству теплоносителя, поэтому устанавливать такие радиаторы лучше в частных домах.

Биметаллические батареи

По эффективности тепловой отдачи этот тип радиаторов не хуже алюминиевых. В некоторых случаях она превышает 200 Вт. При этом биметаллические устройства не столь чувствительны к качеству теплоносителя. Недостаток этих приборов - высокая стоимость.

Зависимость тепловой отдачи от типа подключения

Характеристика батареи зависят не только от температурного режима теплоносителя и конструкционного материала, но и от типа подключения устройства к отопительной системе:

прямое одностороннее подключение - наиболее эффективный, эталонный тип подключения;
диагональное подключение - используется для снижения потерь тепла, если в батарее более 12 секций;
нижнее подключение, при котором теряется до 10% энергии - применяется для соединения с отопительной системой в стяжке пола;
однотрубное подключение - самое невыгодное, потери тепла колеблются в рамках 30-45%.

Варианты повышения теплоотдачи

Существует несколько способов для повышения тепловой отдачи:

Радиатор должен быть чистым, поэтому нуждается в систематической влажной уборке.
Слишком толстый слой краски на чугунной батарее нарушает теплообмен. Поэтому при окрашивании нужно применять особые краски с пониженным сопротивлением теплопередаче.
Прежде чем наносить краску на бывшую в употреблении батарею, нужно тщательно удалить старую краску. Для покраски лучше применять темную эмаль, наносимую в два слоя. Темные цвета позволяют увеличить мощность обогрева приблизительно на 10%. Светлые же поверхности обычно выглядят эффектнее, но не так эффективны для целей обогрева.

Батарея должна быть корректно установлена: без наклона, на правильном расстоянии от стенки и пола.
Радиатор не должен прикрываться декоративными решетками или шторами.
Во внутренней части устройства не должно быть засоров, мешающих циркуляции теплоносителя.
Повышают теплоотдачу экраны с фольгой, которые можно установить на стенку за батареей.
Причиной снижения температуры могут быть слишком закрученные вентили. Причем попытки их провернуть могут не увенчаться успехом из-за возникших на резьбе образований. В этом случае нужно позвать сантехника.
Если во время отопительного сезона выяснилось, что какой-то сегмент радиатора холодный, речь идет о нарушении движения теплоносителя из-за накопления посторонних образований внизу устройства. Избавиться от проблемы может аккуратное постукивание по прибору. Также можно включить рядом электрическую плиту или электрообогреватель. При нагревании воды в батарее, инициируется вихревое движение, которое может сдвинуть с места отложения ржавчины или мусора.
Температура может понизиться также из-за ремонтных работ у соседей, если они сделали стояк более узким при монтаже «теплых полов» или стали отапливать дополнительные помещения, что снизило напор в системе.

Итак, факторы хорошей теплоотдачи радиаторов: модель и материал устройства, тип подключения, правильный расчет количества секций, учет особенностей помещения, соблюдения правил эксплуатации оборудования. Чтобы добиться максимальной теплоотдачи, необходимо учесть все указанные параметры. Наградой за это будет тепло и комфорт в помещении.

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.

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:

Q = K х F х ∆ t

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:

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 метров эта зависимость выглядит следующим образом:

S х 100 Вт / ∆T

S – площадь комнаты;
∆T – теплоотдача секции отопительного прибора.

Для помещений с высотой потолков > 3 м расчёты проводят по формуле

S х h х 40 / ∆T

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:

32,4 х 41 = 1,328,4 кВт.

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.

Для обогрева помещения важно то, с какой скоростью в помещение подается тепло. Так как в традиционных системах водяного отопления за передачу тепла отвечают радиаторы, то от того, насколько эффективно справляются с поставленной задачей и зависит климат в помещениях. Эффективность передачи тепла характеризуется таким параметром, как теплоотдача или тепловая мощность. В случае с радиатором она показывает, какое количество тепла в час данное устройство может передать воздуху при определенных условиях. Под условиями понимают заданную температуру теплоносителя, скорость его движения и определенный тип подключения. На заводах теплоотдача отопительных приборов определяется в процессе испытания на стендах, потом она усредняется и заносится в паспорт.

Насколько отопительный прибор будет эффективно отдавать тепло, зависит от многих факторов. Это и материал, из которого он сделан, и его форма, и то, как движется внутри теплоноситель и какова поверхность теплоотдачи. Немного подробнее обо всех этих факторах расскажем ниже.

Как зависит теплоотдача от материала

Радиаторы отопления делают из металлов не случайно. Они имеют лучшее сочетание характеристик, главная из которых — коэффициент теплопередачи. В таблице приведены данные для некоторых металлов.

Как видим, для изготовления радиаторов используют далеко не самые лучшие по теплопроводности металлы, но радиатор из серебра, это слишком… Редко используют и медь, и все по той же причине: это очень дорого. Некоторые умельцы делают самодельные радиаторы из медных труб. В этом случае денег требуется меньше, но эксплуатация таких отопительных приборов проблематична: медь довольно капризный материал и работает не со всякой средой, она очень пластична и легко повреждается, химически активна и вступает в реакции окисления. Так что тут еще большое внимание придется уделить водоподготовке и защите от механических воздействий.

А вот следующий металл — алюминий — используется уже довольно широко. Хоть теплоотдача алюминия практически в два раза ниже, чем меди, но, по сравнению с другими металлами, она достаточно высока. Алюминий легкий, быстро нагревается и эффективно передает тепло. Но и он далеко не идеален: химически активен, потому использоваться с незамерзающими жидкостями не может. К тому же он конфликтует с другими металлами в системе: начинается коррозия, и металлы быстро разрушаются. И хотя теплоотдача алюминия самая высокая — 170-210 ват/секцию — устанавливаться они могут не в любой системе.

Данные по тепловой мощности всех радиаторов приведены усредненные. Причем для высокотемпературного режима работы (90 o C на подаче, 70 o C на обратке, для поддержания в помещении 20 o C). Также имеются в виду радиаторы с осевым расстоянием 50 см. Теплоотдача при других размерах и условиях будет другой.

Для обитателей квартир многоэтажных домов ест еще один вариант, но от вас тут почти ничего не зависит: теплоотдача у вас может снизиться из-за переделки системы отопления у соседей сверху. В домах старой постройки разводка отопления практически повсеместно однотрубная с верхней подачей. И если в вашей квартире стояк вверху стал еле теплым, кто-то над вами этому поспособствовал. В этом случае вам имеет смысл обратиться в управляющую кампанию. Они проверят состояние стояка и выяснят причину понижения теплоотдачи.

Итоги

Теплоотдача радиаторов зависит от материала, из которого он изготовлен, формы секции или панели, от наличия и количества дополнительных ребер, улучшающих конвекцию. Также большое значение имеют способ подключения и установки.