Стальные радиаторы отопления: расчет мощности панельных приборов, пластин и регистров

Эта статья расскажет уважаемому читателю о том, как рассчитать мощность радиатора отопления. О возможных схемах расчетов написано немало, поэтому сегодня мы сосредоточим свое внимание на сравнительно малораспространенных отопительных приборах — стальных радиаторах.

Одна из разновидностей стальных радиаторов — трубчатый прибор.

Виды приборов

Нам предстоит изучить схемы расчетов для четырех видов стальных отопительных приборов:

• Пластинчатого радиатора. Он представляет собой два соединенных сваркой или пайкой профилированных стальных листа. Ходы между ними используются для циркуляции теплоносителя;

Радиаторные пластины запомнились мне как самые ненадежные приборы. Сочетание черной стали с небольшой толщиной стенок приводило с появлению свищей в них даже раньше заявленного производителем семилетнего срока службы.

С точки зрения надежности — лютый ужас.

• Панельного радиатора. Он выглядит как два соединенных вместе пластинчатых прибора с оребрением, дополнительно увеличивающим теплоотдачу, между ними;

Панельный радиатор в разрезе.

• Секционного радиатора;
• Регистра — цельносварного прибора из нескольких труб с заглушенными торцами, соединенных в замкнутый контур перемычками. Изготовленные своими руками регистры востребованы для обогрева гаражей, складов, мастерских и прочих нежилых помещений.

Отопление гаража стальным регистром.

Что считаем

Нам предстоит вычислить:

1. Затраты тепла на комнату известных размеров;
2. Фактическую мощность стальных радиаторов в зависимости от параметров отопительной системы. Согласитесь, что одна и та же батарея будет отдавать очень разное количество энергии при температуре 50 и 90 градусов.

Чем ниже температура прибора, тем меньше тепла он отдает дому.

Схемы и примеры

Помещение

Простейшая схема расчета потребности в тепле в зависимости от площади помещения была заложена еще в СНиПы полувековой давности. На один квадрат площади полагалось выделить тепловую мощность в сто ватт. Скажем, на комнату размером 4х5 метров положено 4*5*0,1=2 киловатта тепла.

Увы, простые расчеты далеко не всегда дают точный результат.

Расчет по площади пренебрегает рядом дополнительных параметров:

• Высота потолка далеко не всегда равна стандартным в 60-е годы 2,5 метрам. В сталинках типичны трехметровые потолки, а в новостройках — высотой 2,7-2,8 метра. Очевидно, что с увеличением объема помещения вырастет и необходимая для его обогрева мощность;

Для домов сталинской постройки типична высота потолка в 3 метра.

• Требования к утеплению новых зданий сильно изменились за последние десятилетия. Согласно СНиП 23-02-2003, наружные стены жилых домов должны утепляться минеральной ватой или пенопластом. Лучшее утепление означает меньшие теплопотери;
• Остекление тоже вносит свою лепту в тепловой баланс здания. Через тройной стеклопакет с энергосберегающим стеклом будет теряться явно меньшее количество тепла, чем через остекление в одну нитку;

Энергосберегающее остекление сводит к минимуму потери тепла через окна.

• Наконец, в разных климатических зонах потери тепла опять-таки будут различаться. Физика, камрады: при неизменной теплопроводности ограждающей конструкции поток тепла через нее будет прямо пропорционален разности температур по обе ее стороны.

В Якутии потребность в тепле на единицу площади вдвое выше, чем в Астрахани.

Именно поэтому для получения точного результата используется несколько усложненная формула: Q=V*Dt*k/860.

Переменные в ней (слева направо):

1. Мощность (КВт);
2. Отапливаемый объем (м3);
3. Разница температур снаружи и внутри дома;
4. Коэффициент утепления.

Разница температур рассчитывается как разность санитарных норм для жилых помещений (18 — 22 градуса в зависимости от зимних температур и расположения комнаты в центре или в торце дома) и температуры самых холодных пяти дней в году.

В первом столбце — температура самых холодных пятидневок для некоторых городов России.

Подобрать коэффициент утепления поможет таблица:

Давайте воспользуемся этой формулой для подбора тепловой мощности системы отопления частного дома со следующими параметрами:

• Размер по фундаменту — 8х8 метров;
• Один этаж;
• Стены имеют наружное утепление;
• Окна — тройные стеклопакеты;
• Высота потолков — 2,6 метра;
• В доме поддерживается температура +22С;
• Температура самой холодной зимней пятидневки — -15С.

Я описал реальный дом, стоящий по соседству с моим.

Итак:

1. Коэффициент k возьмем равным 0,8;
2. Dt = 22 — -15=37;
3. Объем дома равен 8*8*2,6=166,4 м3;
4. Подставляем значения в формулу: Q=166,4*37*0,8/860=5,7 киловатта.

6-киловаттный котел полностью перекроет потребность дома в тепле.

Радиатор

Для всех приборов фабричного изготовления производитель указывает два параметра:

• Тепловую мощность;
• Тепловой напор, при котором радиатор способен отдать эту мощность.

Мощность радиаторов Kermi указана для теплового напора в 70 градусов.

Тепловым напором называют разницу температур между воздухом в отапливаемом помещении и теплоносителем. В абсолютном большинстве случаев изготовители указывают мощность для максимального напора в 70 градусов. Скажем, при комнатной температуре +20 для достижения паспортной мощности радиатор нужно нагреть до 90С.

Я намеренно упрощаю формулировку. На практике тепловой напор вычисляется сложнее из-за неравномерности нагрева воздуха и прибора.

На практике напор в 70 градусов — скорее исключение, чем правило:

• В системе центрального отопления теплоноситель нагрет до 90С только на подаче и только в верхней зоне температурного графика (то есть в пик холодов). Чем теплее на улице — тем холоднее батареи;
• На автономном отоплении вообще типичны безопасные для пластиковых и металлопластиковых труб 70С на подаче и 50 на обратном трубопроводе.

Автономное отопление. На подаче — 65 градусов.

Именно поэтому расчет мощности радиаторов отопления заводского производства (не только стальных, но и любых других) выполняют по формуле Q=A*Dt*k. В ней:

Но позвольте, как рассчитать площадь поверхности стальных панельных радиаторов, если оребрение между пластинами недоступно для измерения? И откуда взять значение коэффициента теплопередачи?

Изящество предлагаемой схемы расчета именно в том, что эти параметры не нужно искать. Их произведение (A*k) равно результату деления заявленной производителем мощности на тепловой напор, при котором прибор отдаст эту мощность.

Давайте выполним расчет радиаторов отопления для следующих условий:

• Пластинчатый радиатор имеет заявленную мощность в 700 ватт при тепловом напоре 70 градусов (90С/20С);

Благодаря небольшой площади поверхности пластины не могут похвастаться высокой теплоотдачей.

• Фактическая температура воздуха в комнате должна составлять 25 градусов;
• Теплоноситель будет нагрет до 60С.

Приступим:

1. Произведение площади и коэффициента теплопередачи равно 700/70=10;
2. Реальный тепловой напор при заданных условиях будет равен 60-25=35 градусов;
3. 10*35=350. Именно такой будет мощность стальных пластин в описанных условиях.

Как рассчитать количество секций секционного прибора? Все очень просто: нужно потребность в тепле разделить на мощность одной секции, пересчитанную для реальных условий эксплуатации по описанной абзацем выше схеме.

На фото — секционный стальной радиатор.

Особый случай

Среди прочих отопительных приборов я упомянул регистры, или трубчатые радиаторы. При неказистом внешнем виде их делает очень привлекательными невысокая цена.

Самостоятельно сваренный регистр обходится владельцу в цену труб и электродов.

Поскольку регистр обычно варится в кустарных условиях, о каких-то паспортных значениях мощности речь не идет. Как выполнить расчет радиаторов этого типа?

Вот инструкция:

Тепловой поток от одной горизонтальной секции вычисляется по формуле Q=3,14*D*L*k*Dt. В ней Q-мощность (Вт), D и L — диаметр и длина секции (в единицах СИ — метрах), k — коэффициент теплопередачи (для круглой стальной трубы он равен 11,63 Вт/м2*С), а Dt — наш старый знакомый, тепловой напор.

Как-то так.

В многосекционном регистре фактическое значение Dt для верхних секций уменьшается, поскольку они находятся в восходящем теплом потоке воздуха. Поэтому для них вводится дополнительный коэффициент 0,9.

Давайте сопроводим знакомство с формулой очередным примером. Дано: 6 секций длиной 4 метра и внешним диаметром 108 мм.

Подчеркиваю: нам нужен внешний диаметр, а не условный проход, примерно равный внутреннему диаметру. Эти значения различаются на удвоенную толщину стенки.

Регистр будет работать при температуре воды 75 градусов, и прогревать помещение до 22С. Подставляем данные в формулу: для первой секции мощность равна 3,14*0,108*4*11,63*(75-22)=836 ватт.

Мощность второй и остальных секций составит 836*0,9=752 ватта. Суммарная мощность прибора — 836+752*5=4600 (с округлением) ватт.

План Б: простой расчет регистра по площади. Данные верны для потребности в тепле 100 Вт/м2.

Заключение

Надеюсь, что мои рекомендации помогут читателю в расчете сбалансированного и эффективного отопления. Я буду признателен за ваши комментарии. Дополнительную информацию вашему вниманию предложит видео в этой статье. Успехов, камрады!