Формулы расчёта радиаторов отопления для нужной площади

Правильно построенная система отопления создаёт комфортные условия нахождения в доме, квартире или любом другом типе помещения. Основной её элемент — батарея или, как часто её называют, радиатор отопления. При самостоятельном конструировании системы важно не только подобрать изделие по техническим характеристикам, но и провести расчёт радиаторов отопления. Только в этом случае система будет эффективной и сбалансированной.

Устройство отопительных систем

В любой системе отопления, использующей в качестве теплоносителя воду, всегда применяются два основных элемента — трубы и радиаторы. Нагрев помещения происходит следующим образом: нагретая вода по трубам подаётся под давлением или самотёком в систему водопровода. В этой системе установлены батареи, заполняемые водой. Заполнив радиатор, вода попадает в трубу, ведущую её обратно к месту нагрева. Там снова подогревается до нужной температуры и заново направляется в батарею. То есть движение теплоносителя происходит по кругу.

Для достижения наибольшей эффективности батареи располагаются согласно разработанным правилам. Размещать их общепринято в местах поступления холодного воздуха, поэтому их монтируют под подоконниками.

В результате холодный воздух быстрее смешивается с тёплым, исходящим от радиатора, и меньше возникает разнотемпературных зон.

При монтаже следует соблюдать следующие рекомендации:

• батарея располагается строго в середине под оконным проёмом;
• ширина радиатора должна составлять не меньше 70% от ширины окна;
• расстояние от батареи до низа подоконника или верха специального углубления составляет не менее 15 см;
• высота радиатора над уровнем пола должна превышать 10 см;
• радиаторные секции не следует закрывать декоративными решётками и другими предметами.

  

Установка широкого отопительного устройства образует тепловую завесу, но превышать расчётное количество секций радиатора нежелательно, чтобы не терять мощность батареи. Поэтому, если окно широкое, следует подбирать нагревательное устройство таким образом, чтобы оно было вытянутой формы, или ставить несколько радиаторов.

Если закрывать нагреватели какими-либо предметами, то это может понизить эффективность теплоотдачи системы.

Связано это с увеличением пылеобразования из-за повышенной скорости движения воздуха и искусственной преграды для тёплых потоков.

Как рассчитать диаметр отопительных труб. вы увидите в этом видео:

Типы нагревательных приборов

Батареи используются для передачи тепла от нагретой воды окружающему пространству. Принцип действия изделий основан на применении в качестве нагревателей материалов, которые способны отбирать энергию у теплоносителя и передавать её в виде излучения тепла. Поэтому одна из главных характеристик радиатора — эффективность передачи.

Кроме используемого материала, на эту характеристику влияют и конструктивные особенности изделий. Они должны учитывать, что тёплый воздух из-за своего разряженного состояния легче холодного. Проходя через радиатор отопления, он нагревается и поднимается, втягивая за собой порцию холодного воздуха, которая также нагреется.

Перед тем как рассчитать количество радиаторов на комнату, следует определиться с типом батареи.

Существует несколько вариантов, отличающихся внешним видом, формой секций и материалом, используемым для создания изделия. Современные батареи в зависимости от материала, применяемого для их изготовления, делятся на следующие типы:

• чугунные;
• алюминиевые;
• стальные;
• биметаллические;
• медные;
• пластиковые.

Кроме теплоотдачи, немаловажный параметр — способность радиаторов выдерживать нужное давление, создаваемое в системе отопления. Так, при отоплении многоэтажного дома считается нормой давление порядка 8−9,5 атмосфер. Но когда контур построен неправильно, оно может снизиться до 5 атмосфер. Для двухэтажных зданий оптимальным показателем считается значение 1,5−2 атмосферы. Это же значение приемлемо для частных домовладений.

Если батарея будет рассчитана на меньшее давление и в контуре возникнет гидравлический удар, то её просто разорвёт со всеми вытекающими последствиями. Поэтому чаще всего предпочтение отдаётся чугунным, алюминиевым и биметаллическим конструкциям.

Изделия из чугуна

Чугунные радиаторы по своему виду напоминают гармонь. Их отличает простота конструкции и аккуратность. Сегодня они пользуются особой популярностью у дизайнеров при создании ретростиля. Батареи из чугуна отличаются низкой теплопроводностью: чтобы прогреть радиатор до +45°С, температура носителя должна быть около +70…+80°С. Устройства крепятся на усиленные кронштейны или устанавливаются на специальных ножках.

Батареи этого типа набираются из секций, которые соединяются между собой с помощью ключа. Места присоединения частей тщательно герметизируются паронитовыми или резиновыми прокладками. Как правило, одна секция современного радиатора обладает тепловой мощностью порядка 140 Вт (против 170 Вт советского образца). В одной секции помещается около одного литра воды.

Преимущества чугуна в том, что он не подвержен коррозии, поэтому его можно использовать с водой любого качества.

Срок службы устройства составляет около 35 лет. Специальный уход за таким типом батареи не нужен. Чугунные батареи долго нагреваются, но при этом и долго остывают. Они спокойно переносят давление в 12 атмосфер. В среднем одна секция может обогреть от 0,66 м² до 1,45 м² площади.

Алюминиевый обогреватель

Существует два способа изготовления алюминиевых батарей — литьё и экструзия. Первого типа устройства делаются в виде цельной детали, а второго — секционной. Литые батареи рассчитаны для использования при давлении в 16−20 атмосфер, а экструзионные — от 10 до 40 атмосфер. Предпочтение отдаётся литым радиаторам из-за большей надёжности.

Теплоотдача батареи, по заявлению производителей, может достигать 200 Вт при температуре носителя +70°C. Практически же при нагреве теплоносителя до +50°C алюминиевая секция размером 100 х 600 х 80 мм обогревает около 1,2 м³, что соответствует теплоотдаче, равной 120 Вт. Объём одной секции занимает около 500 мл.

Следует отметить, что такие обогреватели чувствительны к качеству теплоносителя и быстро загрязняются с риском газообразований. При их установке обязательно предусматривается система очистки воды.

В последнее время на рынке появляются алюминиевые модели, в которых применяется анодно-оксидированная обработка. Это позволяет практически исключить появление кислородной коррозии.

Биметаллические конструкции

Биметаллические радиаторы собираются из стальных труб и алюминиевых панелей. За счёт использования алюминия характеризуются высокой теплоотдачей. Такого типа батареи прочные, срок их службы составляет порядка 20 лет. При температуре теплоносителя +70°C средняя теплоотдача составляет 170−190 Вт. Такое устройство выдерживает давление до 35 атмосфер.

Биметаллические радиаторы выпускаются с разным межосевым расстоянием: 20, 30, 35, 50, 80 см. Это позволяет встраивать их в различные формы ниш, даже в полностью квадратные. Секции можно набирать в любом количестве, при этом они полностью идентичны слева и справа.

Для защиты от коррозии внутренние трубы покрываются полимерами. Они не подвержены электрохимической коррозии. Таким радиаторам не страшны гидроудары и высокие температуры. Поэтому биметаллические радиаторы — это изделия с наилучшей производительностью, обеспечиваемой алюминиевым кожухом, они прочны, долговечны и устойчивы из-за внутренней стальной конструкции.

Единственный их недостаток — высокая цена.

Простой расчёт

Если с типом применяемых батарей все решено, то можно приступать к определению оптимального числа батарей и их секций. Для этого надо измерить площадь помещения, в котором планируется установка радиаторов, и узнать мощность одной секции батареи, планируемой к установке. Её значение берётся из паспорта на изделие. После чего нужное количество батарей на комнату рассчитать будет совсем несложно.

Расчёт объёма комнаты выполняется по формуле: V = S *H, м³, где:

• S — площадь помещения (ширина умноженная на длину), м².
• H — высота комнаты, м.

Считается, что для обогрева 1 м² необходимо обеспечить тепловую мощность 100 Вт в час. Это правило применялось в советское время для комнат с высотой потолка 2,5−2,7 м и не учитывало толщину и тип перегородок в здании, число окон и дверей, климатическую зону.

Чтобы рассчитать количество секций радиатора на комнату, необходимо просто поделить полученную мощность на мощность одной секции батареи:

K = Q1 / Q2, где:

• K — количество секций, шт.
• Q1 — необходимая тепловая мощность, Вт.
• Q2 — теплоотдача одной секции, Вт.

Например, для комнаты площадью 20 м² с двумя окнами и высотой потолка 2,7 метра понадобится 2 кВт мощности в час. Поэтому при использовании биметаллического радиатора с мощностью секции 170 Вт понадобится их количество, равное: K= 2000 Вт / 170 Вт = 11,7. То есть на всю площадь нужно 12 секций батарей. Так как радиаторы располагаются под окнами, в зависимости от их количества и определяют число батарей. Для рассматриваемого случая будет необходимо приобрести 2 батареи по 6 секций в каждой.

Но если высота помещения отличается от 2,7 м, то тогда количество секций следует выяснять с учётом объёма. Для этого вводится коэффициент, равный 41 Вт тепловой мощности на 1 м² в случае панельного дома и 34 Вт — если дом кирпичный. Вычисление проводят по формуле: P = V* k, где:

• P — вычисляемая мощность, Вт.
• V — объём комнаты, м³.
• k — коэффициент тепловой мощности, Вт.

Вычисление с учётом коэффициентов

Чтобы точно рассчитать радиаторы отопления по площади помещения, нужно учитывать ряд параметров. За основу расчёта всё так же принимается правило необходимости 100 Вт на 1 м² площади, но формула с учётом коэффициентов будет уже выглядеть другим образом:

Q = S * 100 * K1 * K2 * K3 * K4 * K5 * K6* K7 * K8 * K9, где:

1. K1 — количество наружных стен. Добавляя этот параметр в формулу, учитывается, что чем больше стен граничат с внешней средой, тем больше происходит теплопотерь. Так, для одной стены он берётся равный единице, для двух — 1,2, трёх — 1,3, четырёх — 1,4.
2. K2 — местонахождение относительно сторон света. Существуют так называемые холодные стороны — северная и восточная, которые практически не согреваются солнцем. Если наружные стены располагаются относительно севера и востока, то коэффициент берётся равный 1,1.
3. K3 — утепление. Учитывает толщину стен и материал, из которого они изготовлены. Если внешние стены не утеплены, коэффициент равен 1,27.
4. K4 — особенности региона. Для вычисления его значения берётся средняя температура самого холодного месяца в регионе. Если она составляет -35°C и ниже, K4 = 1,5, когда температура находится в интервале от -25°C до -35°C, K4 = 1,3, не ниже -15°C — K4 = 0,9, больше -10°C — K4 = 0,7.
5. K5 — высота помещения. Если потолок до 3 метров, K5 берётся равным 1,05. От 3,1 до 3,5 — K5 = 1,1, если 3,6−4,0 м, K5 = 1,15, а больше 4,1 м — K5 = 1,2.
6. K6 учитывает теплопотери через потолок. Если помещение сверху неотапливаемое, то коэффициент принимается равный единице. В случае, если оно утеплено, K6 = 0,9, отапливаемое — K6 = 0,8.
7. K7 — оконные проёмы. При установленном однокамерном пакете K7 берётся равным единице, при двухкамерном — 0,85. Если же в проёмах установлены рамы с двумя стёклами, K7 = 0,85.
8. K8 учитывает схему подключения радиатора. Так, этот коэффициент может меняться от одного до 1,28. Наилучшее подключение — диагональное, в котором теплоноситель подаётся сверху и обратка подключена снизу, а худшее — одностороннее.
9. K9 учитывает степень открытости. Самое лучшее положение, когда батарея расположена на стене, тогда коэффициент принимается равный 0,9. Если она закрыта сверху и с фронта декоративной решёткой, K7 = 1,2, только сверху — K7 = 1,0.

Подставив все значения, в ответе получают тепловую мощность, необходимую для обогрева помещения с учётом многих факторов. А далее расчёт секций и количества батарей делается по аналогии с простым вычислением.