Изчисляване на отоплителни радиатори: как да изчислите необходимото количество и мощност на батериите

Правилно изградена отоплителна система ще осигури на жилището необходимата температура и във всички стаи при всяко време ще бъде комфортно. Но за да се предаде топлина на въздушното пространство на жилищните помещения, трябва да знаете необходимия брой батерии, нали?

Да разберете това ще ви помогне изчисляването на радиаторите за отопление, основано на пресмятания на топлинна мощност, изисквана от инсталираните нагревателни уреди.

Никога ли не сте правили такива изчисления и се страхувате да не сгрешите? Ние ще ви помогнем да разберете формулите – в статията е разгледан подробен алгоритъм за изчисление, анализирани са стойностите на отделните коефициенти, използвани в процеса на пресмятания.

За да ви е по-лесно да разберете тънкостите на изчислението, ние подбрахме тематични фотоматериали и полезни видеоклипове, които обясняват принципа на изчисляване на мощността на отоплителните уреди.

Опростено изчисление на компенсацията на топлинните загуби

Всякакви изчисления се основават на определени принципи. В основата на изчисленията на необходимата топлинна мощност на батериите стои разбирането, че добре работещите нагревателни уреди трябва напълно да компенсират загубите на топлина, които възникват при тяхната работа поради особеностите на отопляваните помещения.

За жилищни стаи, намиращи се в добре изолирана къща, разположена от своя страна в умерен климатичен пояс, в някои случаи ще подхожда опростено изчисление за компенсиране на топлинните загуби.

За такива помещения изчисленията се основават на нормативна мощност 41 W, необходима за отопление на 1 куб.м жилищно пространство.

За да бъде излъчваната от отоплителните уреди топлинна енергия насочена именно към отопление на помещенията, трябва да се изолират стените, таваните, прозорците и подовете.

Формулата за определяне на топлинната мощност на радиаторите, необходима за поддържане на оптимални условия за обитаване в помещението, е следната:

Q = 41 х V,

където V е обемът на отопляваната стая в кубични метри.

Полученият четирицифрен резултат може да се изрази в киловати, като го съкратите от изчислението, че 1 kW = 1000 W.

Подробна формула за изчисляване на топлинната мощност

При подробните изчисления на количеството и размерите на отоплителните батерии е прието да се изхожда от относителната мощност 100 W, необходима за нормално отопление на 1 m² от някое нормативно помещение.

Формулата за определяне на изискваната от отоплителните уреди топлинна мощност е следната:

Q = ( 100 x S ) x R x K x U x T x H x W x G x X x Y x Z

Множителят S в изчисленията не е нищо друго освен площта на отопляемото помещение, изразена в квадратни метри.

Останалите букви са различни корекционни коефициенти, без които изчислението ще бъде ограничено.

Основното при топлинните изчисления е да се помни поговорката „Топлината не чупи кости“ и да не се страхувате да сгрешите в посока на по-голяма стойност.

Но дори допълнителните изчислителни параметри не винаги могат да отразят цялата специфика на едно или друго помещение. Препоръчително е при съмнения в изчисленията да се дава предпочитание на показатели с по-големи стойности.

По-лесно е после да се намали температурата на радиаторите с помощта на терморегулиращи устройства, отколкото да замръзвате при недостиг на тяхната топлинна мощност.

По-нататък подробно се разглежда всеки от участващите във формулата за изчисляване на топлинната мощност на батериите коефициенти.

В края на статията се дава информация за характеристиките на разглобяеми радиатори от различни материали и се разглежда редът на изчисленията на необходимото количество секции и самите батерии на базата на основното изчисление.

Ориентация на стаите според посоките на света

Дори и в най-студените дни слънчевата енергия все пак влияе върху термичното равновесие вътре в жилището.

От ориентацията на стаите в една или друга посока зависи коефициентът „R“ от формулата за изчисляване на топлинната мощност.

1. Стая с прозорец на юг – R = 1,0. През светлата част на деня тя ще получава максимална допълнителна външна топлина в сравнение с другите помещения. Такава ориентация се приема за базова и допълнителният параметър в този случай е минимален.
2. Прозорецът гледа на запад – R = 1,0 или R = 1,05 (за райони с кратък зимен ден). Тази стая също ще успее да получи своя доза слънчева светлина. Слънцето, макар и да надникне там към вечерта, все пак разположението на такова помещение е по-изгодно от източното и северното.
3. Стаята е ориентирана на изток – R = 1,1. Изгряващото зимно слънце едва ли ще успее добре да затопли отвън такова помещение. За мощността на радиаторите ще са необходими допълнителни ватове. Съответно добавяме към изчислението осезаема корекция от 10%.
4. Зад прозореца е само север – R = 1,1 или R = 1,15 (няма да сгреши жител на северните ширини, който ще вземе допълнително 15%). През зимата такова помещение изобщо не вижда пряка слънчева светлина. Затова се препоръчва изчисленията на необходимата топлинна мощност от радиаторите също да се коригират с 10% нагоре.

Ако в района на пребиваване преобладават ветрове от определена посока, препоръчително е за стаите с наветрени страни да се увеличи R с до 20% в зависимост от силата на вятъра (х1,1÷1,2), а за помещения със стени, успоредни на студените течения, да се повиши стойността на R с 10% (х1,1).

Помещенията, ориентирани с прозорци на север и изток, както и стаите от наветрената страна, ще се нуждаят от по-мощно отопление

Отчитане влиянието на външните стени

Освен стената с вградените в нея прозорци, другите стени на стаята също могат да имат контакт с външния студ.

Външните стени на помещението определят коефициента „K“ от формулата за изчисляване на топлинната мощност на радиаторите:

• Наличието на една външна стена в помещението е типичен случай. Тук с коефициента всичко е просто – K = 1,0.
• Две външни стени ще изискват за отопление на стаята с 20% повече топлина – K = 1,2.
• Всяка следваща външна стена добавя към изчисленията по 10% от необходимата топлинна мощност. За три външни стени – K = 1,3.
• Наличието на четири външни стени в помещението също добавя 10% – K = 1,4.

В зависимост от особеностите на помещението, за което се извършва изчислението, трябва да се вземе съответният коефициент.

Зависимост на радиаторите от топлоизолацията

Грамотно и надеждно изолираното от зимния студ жилище позволява значително да се намали бюджетът за отопление на вътрешното пространство.

На степента на изолация на външните стени съответства коефициентът «U», който намалява или увеличава изчислената топлинна мощност на отоплителните уреди:

• U = 1,0 – за стандартни външни стени.
• U = 0,85 – ако изолацията на външните стени е извършена по специално изчисление.
• U = 1,27 – ако външните стени не са достатъчно студоустойчиви.

За стандартни се смятат стени от подходящи за климата материали и дебелина. Както и с намалена дебелина, но с измазана външна повърхност или с повърхностна външна топлоизолация.

Ако площта на помещението позволява, може да се извърши изолация на стените отвътре. А начин да се предпазят стените от студа отвън винаги ще се намери.

Добре изолираната по специално изчисление ъглова стая ще даде значителен процент икономия на разходите за отопление на цялата жилищна площ на апартамента.

Климат – важен фактор за аритметиката

Различните климатични зони имат различни показатели за минимално ниските външни температури.

При изчисляване на мощността на топлоотдаване на радиаторите, за отчитане на температурните разлики е предвиден коефициент «T».

Нека разгледаме стойностите на този коефициент за различни климатични условия:

• T = 1,0 до -20 °С.
• T = 0,9 за зими с мраз до -15 °С
• T = 0,7 – до -10 °С.
• T = 1,1 за мразове до -25 °С,
• T = 1,3 – до -35 °С,
• T = 1,5 – под -35 °С.

Както виждаме от списъка по-горе, за нормално се смята зимно време до -20 °С. За райони с такъв най-нисък студ се взема стойност, равна на 1.

За по-топли региони този изчислителен коефициент ще намали общия резултат от изчисленията. А за области със суров климат необходимото количество топлинна енергия от отоплителните уреди ще се увеличи.

Особености на пресмятане на високи помещения

Разбираемо е, че от две стаи с еднаква площ повече топлина ще изисква тази, чийто таван е по-висок. Коефициентът «H» помага да се отчете в изчисленията на топлинната мощност поправката за обема на отопляемото пространство.

В началото на статията беше споменато за някакво нормативно помещение. За такова се смята стая с таван на ниво 2,7 метра и по-ниско. За нея се взема стойност на коефициента, равна на 1.

Нека разгледаме зависимостта на коефициента Н от височината на таваните:

• H = 1,0 – за тавани с височина 2,7 метра.
• H = 1,05 – за помещение с височина до 3 метра.
• H = 1,1 – за стая с таван до 3,5 метра.
• H = 1,15 – до 4 метра.
• H = 1,2 – нужда от топлина за по-високо помещение.

Както виждаме, за стаи с високи тавани в изчислението трябва да се добавят по 5% на всеки половин метър височина, започвайки от 3,5 м.

По закон на природата топлият нагрят въздух се устремява нагоре. За да се смеси целият му обем, отоплителните уреди трябва да се потрудят както трябва.

При еднаква площ на помещенията, стая с по-голям обем може да изисква допълнително количество радиатори, свързани към отоплителната система.

Изчислителна роля на тавана и пода

Към намаляване на топлинната мощност на батериите водят не само добре изолираните външни стени. Таванът, който се допира до топлото помещение, също позволява да се минимизират загубите при отопление на стаята.

Коефициентът «W» във формулата за изчисление е именно за да предвиди това:

• W = 1,0 – ако отгоре се намира, например, неотопляем неизолиран таван.
• W = 0,9 – за неотопляем, но изолиран таван или друго изолирано помещение отгоре.
• W = 0,8 – ако етажът по-горе е отопляема стая.

Показателят W може да се коригира към увеличение за помещения на първия етаж, ако се намират върху земя, над неотопляемо мазе или сутеренно пространство. Тогава цифрите ще бъдат така: под изолиран +20% (х1,2); под неизолиран +40% (х1,4).

Качество на дограмата – гаранция за топлина

Прозорците – някога слабо място в топлоизолацията на жилищното пространство. Съвременните рамки със стъклопакети позволиха значително да се подобри защитата на стаите от външния студ.

Степента на качество на прозорците във формулата за изчисление на топлинната мощност описва коефициентът «G».

За основа на изчислението е взета стандартна рамка с еднокамерен стъклопакет, чийто коефициент е равен на 1.

Разгледайте други варианти на приложение на коефициента:

• G = 1,0 – рамка с еднокамерен стъклопакет.
• G = 0,85 – ако рамката е оборудвана с дву- или трикамерен стъклопакет.
• G = 1,27 – ако прозорецът е с стара дървена рамка.

Така, ако в къщата има стари рамки, то загубите на топлина ще бъдат значителни. Затова ще са необходими по-мощни батерии. В идеалния случай такива рамки е желателно да се сменят, тъй като това са допълнителни разходи за отопление.

Размерът на прозореца има значение

Следвайки логиката, може да се твърди, че колкото по-голям е броят на прозорците в стаята и колкото по-обширен е техният изглед, толкова по-чувствителни са загубите на топлина през тях. Коефициентът «X» от формулата за изчисление на топлинната мощност, изисквана от батериите, именно отразява това.

В стая с огромни прозорци и радиаторите трябва да бъдат с брой секции, съответстващ на размера и качеството на рамките.

Нормата е резултатът от деленето на площта на прозоречните отвори на площта на помещението, който трябва да бъде между 0,2 и 0,3.

Ето основните стойности на коефициента X за различни ситуации:

• X = 1,0 – при съотношение от 0,2 до 0,3.
• X = 0,9 – за съотношение на площите от 0,1 до 0,2.
• X = 0,8 – при съотношение до 0,1.
• X = 1,1 – ако съотношението на площите е от 0,3 до 0,4.
• X = 1,2 – когато то е от 0,4 до 0,5.

Ако площта на прозоречните отвори (например в помещения с панорамни прозорци) излиза извън предложените съотношения, разумно е да добавяте допълнително по 10% към стойността на X при нарастване на съотношението на площите с 0,1.

Намиращата се в стаята врата, която през зимата редовно се използва за излизане на открит балкон или лоджия, внася свои корекции в топлинния баланс. За такова помещение ще бъде правилно да увеличите X още с 30% (х1,3).

Загубите на топлинна енергия лесно се компенсират чрез компактна инсталация под балконския вход на канален воден или електрически конвектор.

Влияние на затвореността на батерията

Разбира се, по-добре отдава топлина този радиатор, който е по-малко ограден от различни изкуствени и естествени препятствия. За този случай формулата за изчисляване на неговата топлинна мощност е разширена с коефициент „Y“, който отчита условията на работа на радиатора.

Най-разпространеното място за разполагане на отоплителните уреди е под перваза на прозореца. При такова им положение стойността на коефициента е 1.

Нека разгледаме типичните ситуации за разполагане на радиаторите:

• Y = 1,0 – непосредствено под перваза на прозореца.
• Y = 0,9 – ако радиаторът е напълно открит от всички страни.
• Y = 1,07 – когато радиаторът е засенчен от хоризонтален издатък на стената.
• Y = 1,12 – ако радиаторът, разположен под перваза на прозореца, е покрит с фронтален кожух.
• Y = 1,2 – когато отоплителният уред е заграден от всички страни.

Изместените дълги плътни пердета също са причина за изстудяване в стаята.

Съвременният дизайн на отоплителните радиатори позволява да ги използвате без никакви декоративни покрития – по този начин се осигурява максимална топлоотдаване.

Ефективност на свързване на радиаторите

От начина на свързване на радиатора към вътрешната отоплителна инсталация на стаята пряко зависи ефективността на неговата работа. Често собствениците на жилища жертват този показател в името на красотата на помещението. Формулата за изчисляване на необходимата топлинна мощност отчита всичко това чрез коефициент Z.

Ето стойностите на този показател за различни ситуации:

• Z = 1,0 – включване на радиатора в общата верига на отоплителната система чрез метода «по диагонал», което е най-оправдано.
• Z = 1,03 – друг, най-разпространеният поради малката дължина на захранващата линия, вариант на свързване отстрани.
• Z = 1,13 – трети метод „отдолу от две страни“. Благодарение на пластмасовите тръби, той бързо се наложи в новото строителство, въпреки много по-малката ефективност.
• Z = 1,28 – още един, много нискоефективен начин „отдолу от една страна“. Той заслужава внимание само защото някои конструкции на радиатори се доставят с готови възли с свързване към една точка на тръбите както на подаването, така и на връщането.

Да се увеличи коефициентът на полезно действие на отоплителните уреди ще помогнат вградените в тях въздухоотводчици, които своевременно ще спасят системата от „завъздушаване“.

Преди да скриете отоплителните тръби в пода, прилагайки малоефективни свързвания на батериите, си струва да си спомните за стените и тавана.

Принципът на работа на всеки воден отоплителен уред се основава на физичните свойства на горещата течност да се издига нагоре, а след охлаждане да се придвижва надолу.

Поради това настоятелно не се препоръчва да се използват присъединявания на отоплителните системи към радиатори, при които тръбата за подаване се оказва отдолу, а тази за връщане – отгоре.

Практически пример за изчисляване на топлинната мощност

Изходни данни:

1. Ъглова стая без балкон на втория етаж на двуетажна шлакоблокова измазана къща в безветрен район на Западен Сибир.
2. Дължина на стаята 5,30 м Х ширина 4,30 м = площ 22,79 кв.м.
3. Ширина на прозореца 1,30 м Х височина 1,70 м = площ 2,21 кв.м.
4. Височина на помещението = 2,95 м.

Последователност на изчислението:

По-долу се дава описание на изчисляването на броя секции на радиаторите и необходимия брой батерии. То се основава на получените резултати за топлинните мощности, като се вземат предвид размерите на предполагаемите места за монтаж на отоплителните уреди.

Независимо от резултатите, се препоръчва в ъгловите стаи да се оборудват с радиатори не само нишите под прозорците. Батериите трябва да се поставят до „слепите“ външни стени или близо до ъглите, които са подложени на най-голямо замръзване под въздействието на външния студ.

Специфична топлинна мощност на секциите на батериите

Още преди извършване на общото изчисление на необходимата топлоотдаване на отоплителните уреди, е необходимо да се реши от какъв материал ще бъдат монтирани разглобяемите батерии в помещенията.

Изборът трябва да се основава на характеристиките на отоплителната система (вътрешно налягане, температура на топлоносителя). При това не бива да забравяте за силно различаващата се цена на закупуваните изделия.

За това как правилно да се изчисли необходимото количество различни радиатори за отопление, ще стане дума по-нататък.

При топлоносител от 70 °C стандартните 500-милиметрови секции на радиатори от разнородни материали притежават нееднаква специфична топлинна мощност „q“.

1. Чугун – q = 160 вата (специфична мощност на една чугунена секция). Радиаторите от този метал ще подхождат за всяка отоплителна система.
2. Стомана – q = 85 вата. Стоманените тръбни радиатори могат да работят при най-тежки условия на експлоатация. Техните секции са красиви със своя метален блясък, но имат най-ниска топлоотдача.
3. Алуминий – q = 200 вата. Леките, естетични алуминиеви радиатори трябва да се инсталират само в автономни отоплителни системи, в които налягането е под 7 атмосфери. Но по топлоотдаване техните секции нямат равни.
4. Биметал – q = 180 вата. Вътрешностите на биметалните радиатори са изработени от стомана, а топлоотвеждащата повърхност е от алуминий. Тези радиатори ще издържат на всякакви режими на налягане и температура. Специфичната топлинна мощност на секциите от биметал също е на висота.

Посочените стойности на q са доста условни и се използват за предварително изчисление. По-точни цифри се съдържат в паспортите на закупуваните отоплителни уреди.

Изчисляване на броя секции на радиаторите

Разглобяемите радиатори от всякакъв материал са добри с това, че за постигане на тяхната изчислена топлинна мощност могат да се добавят или премахват отделни секции.

За определяне на необходимото количество „N“ секции на радиатори от избрания материал се придържат към формулата:

N = Q / q,

Където:

• Q = предварително изчислената необходима топлинна мощност на уредите за отопление на помещението,
• q = специфичната топлинна мощност на отделна секция от предвидените за монтаж радиатори.

След като се изчисли общият необходим брой секции на радиаторите в помещението, трябва да се разбере колко общо радиатора трябва да се инсталират. Това изчисление се основава на сравнение на габаритите на предвидените места за монтаж на отоплителни уреди и размерите на радиаторите, като се вземе предвид подвеждането.

Елементите на батерията се свързват с нипели с разнонасочена външна резба с помощта на радиаторен ключ, като едновременно в съединенията се поставят уплътнения.

За предварителни изчисления можете да се въоръжите с данни за ширината на секциите на различни радиатори:

• чугунени = 93 мм,
• алуминиеви = 80 мм,
• биметални = 82 мм.

При производството на разглобяеми радиатори от стоманени тръби, производителите не се придържат към определени стандарти. Ако желаете да поставите такива батерии, трябва да подходите към въпроса индивидуално.

Също така можете да използвате нашия безплатен онлайн калкулатор за изчисляване на броя секции:

Повишаване на ефективността на топлоотдаване

При отоплението на вътрешния въздух в помещението от радиатора става и интензивно нагряване на външната стена в областта зад батерията. Това води до допълнителни неоправдани загуби на топлина.

За повишаване на ефективността на топлоотдаване на радиатора се предлага отоплителният уред да се отдели от външната стена с топлоотразяващ екран.

Пазарът предлага множество съвременни изолационни материали с топлоотразяваща фолиева повърхност. Фолиото предпазва затопления от батерията топъл въздух от контакт със студената стена и го насочва навътре в стаята.

За правилна работа границите на монтирания отражател трябва да надвишават размерите на радиатора и от всяка страна да излизат с 2-3 см. Разстоянието между отоплителния уред и повърхността на топлинната защита трябва да се остави с големина 3-5 см.

За изработка на топлоотразяващ екран може да се препоръча изоспан, пенофол, алюфом. От закупеното руло се изрязва правоъгълник с необходимите размери и се закрепва на стената на мястото на монтиране на радиатора.

Най-добре е да фиксирате екрана, който отразява топлината на отоплителния уред, на стената със силиконово лепило или посредством течни пирони.

Препоръчва се да се отделя изолационният лист от външната стена с малка въздушна прослойка, например с помощта на тънка пластмасова решетка.

Ако отражателят е съставен от няколко части изолационен материал, местата на съединенията от страната на фолиото трябва да се залепят с метализирана лепяща лента.

Изводи и полезно видео по темата

Малки филми представят практическото въплъщение на някои инженерни съвети в бита. В следващото видео можете да видите практически пример за изчисляване на отоплителни радиатори:

Промяната на броя на секциите на радиаторите е разгледана в това видео:

Следващото видео ще разкаже за това как да монтирате отражател под батерията:

Придобитите умения за изчисляване на топлинната мощност на различни видове отоплителни радиатори ще помогнат на домашния майстор в правилното изграждане на отоплителната система. А домакините ще могат да контролират правилността на процеса на монтаж на батериите от външни специалисти.

Занимали ли сте се самостоятелно с изчисляването на мощността на отоплителните батерии за вашия дом? Или сте се сблъсквали с проблеми, възникнали в резултат на монтаж на маломощни отоплителни уреди? Разкажете за своя опит на нашите читатели – оставете, моля, коментари по-долу.