Грамотно устроенная отопительная система обеспечит жилье необходимой температурой и во всех комнатах в любую погоду будет комфортно. Но, чтобы передать тепло воздушному пространству жилых помещений, нужно знать необходимое количество батарей, ведь верно?
Выяснить это поможет расчет радиаторов отопления, основанный на вычислениях тепловой мощности, требуемой от устанавливаемых нагревательных приборов.
Вы никогда не делали таких вычислений и боитесь ошибиться? Мы поможем разобраться с формулами — в статье рассмотрен подробный алгоритм расчета, разобраны значения отдельных коэффициентов, используемых в процессе вычислений.
Чтобы вам было проще разобраться в тонкостях расчета, мы подобрали тематические фотоматериалы и полезные видеоролики, поясняющие принцип вычисления мощности отопительных приборов.
Упрощенный расчет компенсации теплопотерь
Любые вычисления базируются на определенных принципах. 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.
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 м² 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.
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.
В конце статьи дается информация по характеристикам разборных радиаторов из разных материалов, и рассматривается порядок вычислений необходимого количества секций и самих батарей на базе основного расчета.
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 — R = 1,0. 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 минимальный.
- Окно выходит на запад — R = 1,0 или R = 1,05 (для районов с коротким зимним днем). 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.
- Комната ориентирована на восток — R = 1,1. Восходящее зимнее светило вряд ли успеет как следует извне подогреть такое помещение. Для мощности батарей потребуются дополнительные Ватты. Соответственно добавляем к расчету ощутимую поправку в 10%.
- За окном находится только север — R = 1,1 или R = 1,15 (не ошибется житель северных широт, который возьмет дополнительно 15%). Зимой такое помещение прямых солнечных лучей не видит совсем. Поэтому рекомендуется вычисления требуемой от радиаторов тепловой отдачи также скорректировать на 10% в большую сторону.
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).
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 является типовым случаем. Здесь с коэффициентом все просто — 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. Для трех уличных стен — K = 1,3.
- Наличие у помещения четырех внешних стен также добавляет 10% — K = 1,4.
В зависимости от особенностей помещения, для которого выполняется расчет, предстоит взять соответствующий коэффициент.
Зависимость радиаторов от теплоизоляции
Снизить бюджет на обогрев внутреннего пространства позволяет грамотно и надежно изолированное от зимней стужи жилье, причем существенно.
Степени утепления уличных стен подчиняется коэффициент «U», уменьшающий или увеличивающий расчетную тепловую мощность нагревательных приборов:
- U = 1,0 — для стандартных внешних стен.
- U = 0,85 — если утепление уличных стен производилось по специальному расчету.
- U = 1,27 — если внешние стены недостаточно холодоустойчивы.
Стандартными считаются стены из соответствующих климату материалов и толщины. А также уменьшенной толщины, но с оштукатуренной наружной поверхностью или с поверхностной наружной теплоизоляцией.
Если разрешает площадь помещения, то можно произвести утепление стен изнутри. А оградить стены от холода снаружи способ найдется всегда.
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».
Рассмотрим значения этого коэффициента для различных климатических условий:
- T = 1,0 до -20 °С.
- T = 0,9 для зим с морозцем до -15 °С
- T = 0,7 – до -10 °С.
- T = 1,1 для морозов до -25 °С,
- T = 1,3 – до -35 °С,
- T = 1,5 – ниже -35 °С.
Как видим из перечня, приведенного выше, нормальной считается зимняя погода до -20 °С. Для районов с таким наименьшим холодом берут значение, равное 1.
Для более теплых регионов этот расчетный коэффициент понизит общий результат вычислений. А вот для областей сурового климата требуемое от отопительных приборов количество теплоэнергии возрастет.
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 берут значение коэффициента, равное 1.
Рассмотрим зависимость коэффициента Н от высоты потолков:
- H = 1,0 — для потолков в 2,7 метра высотой.
- H = 1,05 — для помещения высотой до 3 метров.
- H = 1,1 — для комнаты с потолком до 3,5 метра.
- H = 1,15 – до 4 метров.
- H = 1,2 — потребность в тепле для более высокого помещения.
Как видим, для комнат с высокими потолками в расчет следует добавлять по 5% на каждые полметра высоты, начиная с 3,5 м.
По закону природы теплый нагретый воздух устремляется вверх. Чтобы перемешать весь его объем отопительным приборам придется потрудиться как следует.
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:
- W = 1,0 — если наверху расположен, например, неотапливаемый неутепленный чердак.
- W = 0,9 — для неотапливаемого, но утепленного чердака или другого утепленного помещения сверху.
- W = 0,8 — если этажом выше комната отапливаемая.
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 коэффициент равен 1.
Рассмотрим другие варианты применения коэффициента:
- G = 1,0 — рама с однокамерным стеклопакетом.
- G = 0,85 — если рама оснащена двух- или трехкамерным стеклопакетом.
- G = 1,27 — если у окна старая деревянная рама.
Так, если в доме старые рамы, то потери тепла будут значительными. Поэтому потребуются более мощные батареи. В идеале такие рамы желательно заменить, ведь это дополнительные расходы на отопление.
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.
Нормой является итог деления площади оконных проемов на площадь комнаты равный от 0,2 до 0,3.
Приведем основные значения коэффициента Х для различных ситуаций:
- X = 1,0 — при соотношении от 0,2 до 0,3.
- X = 0,9 — для отношения площадей от 0,1 до 0,2.
- X = 0,8 — при соотношении до 0,1.
- 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 значение коэффициента равно 1.
Рассмотрим типичные ситуации размещения радиаторов:
- Y = 1,0 — сразу под подоконником.
- Y = 0,9 — если батарея оказывается вдруг полностью открытой со всех сторон.
- 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.
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».
Приведем значения этого показателя для различных ситуаций:
- Z = 1,0 — включение радиатора в общую цепь отопительной системы приемом «по диагонали», что является самым оправданным.
- Z = 1,03 — другой, самый распространенный из-за малой протяженности подводки, вариант присоединения «с боковой стороны».
- Z = 1,13 — третий метод «снизу с двух сторон». Благодаря пластиковым трубам, это он быстро прижился в новом строительстве, несмотря на гораздо меньшую эффективность.
- Z = 1,28 — еще один, очень низкоэффективный способ «снизу с одной стороны». Он заслуживает рассмотрения только потому, что некоторые конструкции радиаторов снабжаются готовыми узлами с подключением к одной точке труб и подачи, и обратки.
Увеличить коэффициент полезного действия отопительных приборов помогут вмонтированные в них воздухоотводчики, которые своевременно спасут систему от «завоздушивания».
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 — q = 160 Ватт (удельная мощность одной чугунной секции). Радиаторы из этого металла подойдут для любой системы отопления.
- Сталь — q = 85 Ватт. Стальные трубчатые радиаторы могут работать в самых жестких условиях эксплуатации. Их секции красивы в своем металлическом блеске, но имеют наименьшую теплоотдачу.
- Алюминий — q = 200 Ватт. 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.
- Биметалл — q = 180 Ватт. Внутренности биметаллических радиаторов 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.
Приведенные значения q довольно условны и применяются для предварительного расчета. Более точные цифры содержатся в паспортах приобретаемых отопительных приборов.
Расчет количества секций радиаторов
Разборные радиаторы из любого материала хороши тем, что для достижения их расчетной тепловой мощности можно добавлять или убавлять отдельные секции.
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.
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, производители не держатся за определенные стандарты. При желании поставить такие батареи, следует подходить к вопросу индивидуально.
Также можете воспользоваться нашим бесплатным онлайн калькулятором для расчета количества секций:
Повышение эффективности теплоотдачи
При обогреве радиатором внутреннего воздуха помещения происходит также интенсивный нагрев внешней стены в области за батареей. Это ведет к дополнительным неоправданным потерям тепла.
Предлагается для повышения эффективности теплоотдачи радиатора отгораживать отопительный прибор от наружной стены теплоотражающим экраном.
Рынок предлагает множество современных изоляционных материалов с отражающей тепло фольгированной поверхностью. Фольга защищает согретый батареей теплый воздух от контакта с холодной стеной и направляет его внутрь комнаты.
Для правильной работы границы установленного отражателя должны превышать габариты радиатора и с каждой стороны на 2-3 см выступать. Промежуток между отопительным прибором и поверхностью тепловой защиты следует оставлять величиной 3-5 см.
Для изготовления теплоотражающего экрана можно посоветовать изоспан, пенофол, алюфом. Из приобретенного рулона вырезается прямоугольник необходимых размеров и закрепляется на стене в месте установки радиатора.
Рекомендуется отделять лист изоляции от внешней стены небольшой воздушной прослойкой, например, с помощью тонкой пластиковой решетки.
Если отражатель стыкуется из нескольких частей изоляционного материала, места соединений со стороны фольги необходимо проклеивать металлизированной клейкой лентой.
Выводы и полезное видео по теме
Небольшие фильмы представят практическое воплощение некоторых инженерных советов в быту. В следующем ролике можно увидеть практический пример расчета радиаторов отопления:
Изменение количества секций радиаторов рассмотрено в этом видео:
Следующий ролик поведает о том, как монтировать отражатель под батарею:
Приобретенные навыки расчёта тепловой мощности разных видов радиаторов отопления помогут домашнему мастеру в грамотном устройстве отопительной системы. А домашние хозяйки смогут проконтролировать правильность процесса установки батарей сторонними специалистами.
Вы занимались самостоятельным расчетом мощности батарей отопления для своего дома? Или столкнулись с проблемами, возникшими в результате монтажа маломощных отопительных приборов? Расскажите о своем опыте нашим читателям — оставляйте, пожалуйста, комментарии ниже.