Calculul radiatoarelor de încălzire: cum să calculați cantitatea necesară și puterea bateriilor

Un sistem de încălzire bine proiectat va asigura locuinței temperatura necesară și confortul în toate încăperile, indiferent de vreme. Dar, pentru a transmite căldura spațiului aerian al camerelor de locuit, trebuie să cunoașteți numărul necesar de baterii, nu-i așa?

Pentru a afla acest lucru, vă va ajuta calculul radiatoarelor de încălzire, bazat pe calculele puterii termice necesare de la aparatele de încălzire instalate.

Nu ați făcut niciodată astfel de calcule și vă temeți să greșiți? Vă vom ajuta să înțelegeți formulele – în articol este prezentat un algoritm detaliat de calcul, sunt explicate valorile coeficienților individuali utilizați în procesul de calcul.

Pentru a vă fi mai ușor să înțelegeți subtilitățile calculului, am selectat materiale foto tematice și videoclipuri utile care explică principiul calculării puterii aparatelor de încălzire.

Calcul simplificat al compensării pierderilor de căldură

Orice calcul se bazează pe anumite principii. La baza calculelor privind puterea termică necesară a bateriilor se află înțelegerea că aparatele de încălzire care funcționează bine trebuie să compenseze complet pierderile de căldură care apar în timpul funcționării lor din cauza particularităților încăperilor încălzite.

Pentru camerele de locuit situate într-o casă bine izolată, situată la rândul său într-o zonă climatică temperată, în unele cazuri este suficient un calcul simplificat al compensării pierderilor de căldură.

Pentru astfel de încăperi, calculele se bazează pe puterea normativă de 41 W, necesară pentru încălzirea a 1 metru cub de spațiu locuibil.

Pentru ca energia termică emisă de aparatele de încălzire să fie direcționată exact spre încălzirea încăperilor, este necesar să se izoleze pereții, podurile, ferestrele și podelele.

Formula pentru determinarea puterii termice a radiatoarelor, necesară pentru menținerea condițiilor optime de locuit în încăpere, este următoarea:

Q = 41 x V,

unde V – volumul camerei încălzite în metri cubi.

Rezultatul obținut de patru cifre poate fi exprimat în kilowați, simplificându-l pe baza calculului 1 kW = 1000 W.

Formula detaliată pentru calcularea puterii termice

La calcularea detaliată a numărului și dimensiunilor radiatoarelor de încălzire, se pornește de la puterea relativă de 100 W necesară pentru încălzirea normală a 1 m² dintr-o încăpere standard.

Formula pentru determinarea puterii termice necesare de la aparatele de încălzire este următoarea:

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

Factorul S din calcule nu este altceva decât suprafața încăperii încălzite, exprimată în metri pătrați.

Celelalte litere reprezintă diverși factori de corecție, fără de care calculul va fi limitat.

Principalul lucru în calculele termice este să rețineți zicala “căldura nu strică oasele” și să nu vă temeți să greșiți în plus

Dar chiar și parametrii suplimentari de calcul nu pot reflecta întotdeauna toată specificitatea unei încăperi. Se recomandă, în cazul îndoielilor în calcule, să se acorde preferință indicatorilor cu valori mai mari.

Este mai ușor să reduceți ulterior temperatura radiatoarelor cu ajutorul dispozitivelor de termoreglare, decât să înghețați din cauza lipsei puterii lor termice.

În continuare, se analizează detaliat fiecare dintre coeficienții care participă la formula de calcul a puterii termice a radiatoarelor.

La sfârșitul articolului sunt oferite informații despre caracteristicile radiatoarelor demontabile din diferite materiale și se examinează ordinea de calcul a numărului necesar de secțiuni și a radiatoarelor în sine pe baza calculului de bază.

Orientarea camerelor față de punctele cardinale

Chiar și în cele mai geroase zile, energia solară influențează echilibrul termic din interiorul locuinței.

De orientarea camerelor într-o direcție sau alta depinde coeficientul «R» al formulei de calcul al puterii termice.

1. Camera cu fereastră spre sud – R = 1,0. Pe parcursul zilei, aceasta va primi căldura externă suplimentară maximă în comparație cu alte încăperi. O astfel de orientare este considerată de bază, iar parametrul suplimentar în acest caz este minim.
2. Fereastra este orientată spre vest – R = 1,0 sau R = 1,05 (pentru zonele cu zi scurtă de iarnă). Această cameră va reuși, de asemenea, să își primească porția de lumină solară. Deși soarele va ajunge acolo spre seară, totuși orientarea unei astfel de camere este mai avantajoasă decât cea estică și nordică.
3. Camera este orientată spre est – R = 1,1. Soarele de iarnă în răsărit cu greu va reuși să încălzească corespunzător din exterior o astfel de încăpere. Pentru puterea radiatoarelor vor fi necesari wați suplimentari. În consecință, adăugăm la calcul o corecție semnificativă de 10%.
4. În afara ferestrei se află doar nordul – R = 1,1 sau R = 1,15 (nu va greși locuitorul latitudinilor nordice care va lua suplimentar 15%). Iarna, o astfel de încăpere nu vede deloc razele solare directe. Prin urmare, se recomandă ca și calculele puterii termice necesare de la radiatoare să fie corectate cu 10% în plus.

Dacă în zona de reședință predomină vânturile dintr-o anumită direcție, este de dorit ca pentru camerele cu laturile expuse vântului să se realizeze o creștere a R cu până la 20% în funcție de puterea brizei (x1,1÷1,2), iar pentru încăperile cu pereți paraleli cu curenții reci, să se majoreze valoarea lui R cu 10% (x1,1).

Încăperilor orientate cu ferestrele spre nord și est, precum și camerelor de pe partea expusă vântului, le va fi necesară o încălzire mai puternică.

Luarea în considerare a influenței pereților exteriori

În afară de peretele cu fereastra sau ferestrele încorporate, ceilalți pereți ai camerei pot avea, de asemenea, contact cu frigul exterior.

Pereții exteriori ai încăperii determină coeficientul «K» al formulei de calcul a puterii termice a radiatoarelor:

• Prezența unui singur perete exterior la o încăpere este un caz tipic. Aici, cu coeficientul totul este simplu – K = 1,0.
• Doi pereți exteriori vor necesita pentru încălzirea camerei cu 20% mai multă căldură – K = 1,2.
• Fiecare perete exterior suplimentar adaugă la calcule câte 10% din transferul termic necesar. Pentru trei pereți exteriori – K = 1,3.
• Prezența a patru pereți exteriori la o încăpere adaugă de asemenea 10% – K = 1,4.

În funcție de particularitățile încăperii pentru care se efectuează calculul, va trebui să se ia coeficientul corespunzător.

Dependența radiatoarelor de izolația termică

O locuință izolată corespunzător și sigur de frigul iernii permite reducerea bugetului pentru încălzirea spațiului interior, și încă semnificativ.

Gradul de izolare a pereților exteriori este supus coeficientului «U», care micșorează sau mărește puterea termică de calcul a aparatelor de încălzire:

• U = 1,0 – pentru pereții exteriori standard.
• U = 0,85 – dacă izolarea pereților exteriori s-a făcut conform unui calcul special.
• U = 1,27 – dacă pereții exteriori nu sunt suficient de rezistenți la frig.

Sunt considerate standard pereții din materiale și grosimi corespunzătoare climatului. De asemenea, cei cu grosime redusă, dar cu suprafața exterioară tencuită sau cu izolație termică exterioară de suprafață.

Dacă suprafața încăperii o permite, se poate realiza izolarea pereților din interior. Iar o modalitate de a proteja pereții de frig din exterior se găsește întotdeauna.

O cameră de colț bine izolată conform unui calcul special va oferi un procent semnificativ de economie la costurile de încălzire a întregii suprafețe locuibile a apartamentului

Clima – un factor important al aritmeticii

Diferitele zone climatice au indicatori diferiți ai temperaturilor exterioare minime scăzute.

La calculul puterii de degajare termică a radiatoarelor, pentru a ține cont de diferențele de temperatură, este prevăzut coeficientul «T».

Să examinăm valorile acestui coeficient pentru diferite condiții climatice:

• T = 1,0 până la -20 °C.
• T = 0,9 pentru ierni cu ger până la -15 °C
• T = 0,7 – până la -10 °C.
• T = 1,1 pentru geruri până la -25 °C,
• T = 1,3 – până la -35 °C,
• T = 1,5 – sub -35 °C.

După cum vedem din lista de mai sus, vremea de iarnă până la -20 °C este considerată normală. Pentru zonele cu un astfel de frig minim, se ia valoarea egală cu 1.

Pentru regiunile mai calde, acest coeficient de calcul va reduce rezultatul general al calculelor. În schimb, pentru zonele cu climă aspră, cantitatea de energie termică necesară de la aparatele de încălzire va crește.

Particularitățile calculării încăperilor înalte

Este clar că dintre două camere cu aceeași suprafață, cea cu tavanul mai înalt va necesita mai multă căldură. Coeficientul «H» ajută să se ia în considerare în calculele puterii termice corecția pentru volumul spațiului încălzit.

La începutul articolului s-a menționat o anumită încăpere normativă. Se consideră astfel o cameră cu tavanul la nivelul de 2,7 metri și mai jos. Pentru aceasta se ia valoarea coeficientului egală cu 1.

Să examinăm dependența coeficientului H de înălțimea tavanelor:

• H = 1,0 – pentru tavane cu înălțimea de 2,7 metri.
• H = 1,05 – pentru încăperi cu înălțimea de până la 3 metri.
• H = 1,1 – pentru camera cu tavan de până la 3,5 metri.
• H = 1,15 – până la 4 metri.
• H = 1,2 – nevoia de căldură pentru o încăpere mai înaltă.

După cum putem vedea, pentru camerele cu tavane înalte, în calcul trebuie adăugat câte 5% pentru fiecare jumătate de metru de înălțime, începând de la 3,5 m.

Conform legii naturii, aerul cald încălzit se îndreaptă în sus. Pentru a amesteca întregul său volum, aparatele de încălzire vor trebui să muncească din greu.

La aceeași suprafață a încăperilor, o cameră cu un volum mai mare poate necesita un număr suplimentar de radiatoare conectate la sistemul de încălzire.

Rolul calculat al tavanului și podelei

La reducerea puterii termice a bateriilor contribuie nu numai pereții exteriori bine izolați. Tavanul care este în contact cu o încăpere încălzită permite, de asemenea, minimizarea pierderilor la încălzirea camerei.

Coeficientul «W» din formula de calcul este tocmai pentru a prevedea acest lucru:

• W = 1,0 – dacă deasupra se află, de exemplu, o mansardă neîncălzită și neizolată.
• W = 0,9 – pentru o mansardă neîncălzită, dar izolată, sau altă încăpere izolată de deasupra.
• W = 0,8 – dacă la etajul de deasupra camera este încălzită.

Indicatorul W poate fi ajustat în sensul creșterii pentru încăperile de la parter, dacă acestea se află pe sol, deasupra unui subsol neîncălzit sau a unui spațiu de subsol. Atunci cifrele vor fi următoarele: podea izolată +20% (x1,2); podea neizolată +40% (x1,4).

Calitatea ramelor – garanția căldurii

Ferestrele – cândva un punct slab în izolarea termică a spațiului locuibil. Ramele moderne cu geamuri termopan au permis îmbunătățirea semnificativă a protecției camerelor împotriva frigului exterior.

Gradul de calitate al ferestrelor în formula de calcul a puterii termice este descris de coeficientul «G».

Ca bază de calcul este luată o ramă standard cu geam termopan simplu (cu o singură cameră), al cărei coeficient este 1.

Să examinăm alte variante de aplicare a coeficientului:

• G = 1,0 – ramă cu geam termopan simplu.
• G = 0,85 – dacă rama este prevăzută cu geam termopan dublu sau triplu.
• G = 1,27 – dacă fereastra are o ramă veche din lemn.

Astfel, dacă în casă sunt rame vechi, pierderile de căldură vor fi semnificative. Prin urmare, vor fi necesare baterii mai puternice. În mod ideal, astfel de rame ar fi bine să fie înlocuite, deoarece altfel costurile de încălzire sunt suplimentare.

Mărimea ferestrei contează

Urmând logica, se poate afirma că, cu cât numărul ferestrelor într-o cameră este mai mare și cu cât suprafața lor este mai extinsă, cu atât pierderile de căldură prin ele sunt mai sensibile. Coeficientul «X» din formula de calcul a puterii termice necesare de la baterii tocmai reflectă acest lucru.

Într-o cameră cu ferestre uriașe, și radiatoarele trebuie să fie dintr-un număr de secțiuni corespunzător dimensiunii și calității ramelor.

Norma este rezultatul împărțirii suprafeței golurilor de ferestre la suprafața camerei, egal cu intervalul de la 0,2 la 0,3.

Să prezentăm valorile principale ale coeficientului X pentru diferite situații:

• X = 1,0 – pentru raportul de la 0,2 la 0,3.
• X = 0,9 – pentru raportul suprafețelor de la 0,1 la 0,2.
• X = 0,8 – pentru raportul de până la 0,1.
• X = 1,1 – dacă raportul suprafețelor este între 0,3 și 0,4.
• X = 1,2 – când acesta este între 0,4 și 0,5.

Dacă însă suprafața golurilor de ferestre (de exemplu, în încăperi cu ferestre panoramice) depășește limitele raporturilor propuse, este rezonabil să adăugați încă 10% la valoarea lui X pentru fiecare creștere a raportului suprafețelor cu 0,1.

Ușa aflată în cameră, care iarna este folosită regulat pentru a ieși pe balconul deschis sau pe logie, aduce propriile corecții în balanța termică. Pentru o astfel de încăpere, va fi corect să măriți X încă cu 30% (x1,3).

Pierderile de energie termică sunt ușor compensate prin instalarea compactă a unui convector cu apă sau electric de canal sub intrarea de pe balcon.

Influența gradului de acoperire a bateriei

Desigur, căldura va fi disipată mai bine de acel radiator care este mai puțin obstrucționat de diverse obstacole artificiale și naturale. Pentru acest caz, formula de calcul a puterii sale termice este extinsă prin coeficientul «Y», care ia în considerare condițiile de funcționare ale radiatorului.

Cel mai frecvent loc de amplasare a aparatelor de încălzire este sub pervaz. În această poziție, valoarea coeficientului este 1.

Să analizăm situațiile tipice de amplasare a radiatoarelor:

• Y = 1,0 – direct sub pervaz.
• Y = 0,9 – dacă radiatorul este complet deschis din toate părțile.
• Y = 1,07 – când radiatorul este acoperit de o proeminență orizontală a peretelui
• Y = 1,12 – dacă radiatorul amplasat sub pervaz este acoperit cu o carcasă frontală.
• Y = 1,2 – când aparatul de încălzire este obstrucționat din toate părțile.

Perdelele lungi și dese trase devin, de asemenea, o cauză de răcire în cameră.

Designul modern al radiatoarelor de încălzire permite utilizarea lor fără nicio acoperire decorativă – asigurându-se astfel o disipare maximă a căldurii.

Eficiența conectării radiatoarelor

De modul de conectare a radiatorului la rețeaua de încălzire interioară depinde direct eficiența funcționării sale. Adesea, proprietarii locuinței sacrifică acest indicator de dragul esteticii încăperii. Formula de calcul a puterii termice necesare ține cont de toate acestea prin coeficientul «Z».

Să prezentăm valorile acestui indicator pentru diferite situații:

• Z = 1,0 – includerea radiatorului în circuitul general al sistemului de încălzire prin metoda «diagonală», care este cea mai justificată.
• Z = 1,03 – o altă variantă de conectare, cea mai răspândită datorită lungimii reduse a conductelor, «din lateral».
• Z = 1,13 – a treia metodă «de jos din ambele părți». Datorită țevilor din plastic, acesta s-a impus rapid în construcțiile noi, în ciuda eficienței mult mai mici.
• Z = 1,28 – încă o metodă, cu eficiență foarte scăzută «de jos dintr-o singură parte». Acesta merită luat în considerare doar pentru că unele modele de radiatoare sunt prevăzute cu ansambluri gata făcute cu conectare la un singur punct al țevilor, atât pentru tur, cât și pentru retur.

Dezaeratoarele încorporate în aparatele de încălzire contribuie la creșterea randamentului acestora, deoarece elimină aerul la timp, protejând sistemul de aerisire (formarea de bule de aer).

Înainte de a ascunde țevile de încălzire în podea, folosind conexiuni ineficiente ale bateriilor, merită să vă amintiți de pereți și de tavan.

Principiul de funcționare al oricărui aparat de încălzire cu apă se bazează pe proprietățile fizice ale lichidului fierbinte de a se ridica în sus și, după răcire, de a coborî în jos.

Prin urmare, nu se recomandă insistent utilizarea conexiunilor sistemelor de încălzire la radiatoare la care conducta de tur se află în partea de jos, iar cea de retur în partea de sus.

Exemplu practic de calcul al puterii termice

Date inițiale:

1. Cameră de colț fără balcon, la etajul al doilea al unei case din blocuri de zgură tencuite, cu două etaje, într-o zonă fără vânt din Siberia de Vest.
2. Lungimea camerei 5,30 m X lățimea 4,30 m = suprafața 22,79 mp.
3. Lățimea ferestrei 1,30 m X înălțimea 1,70 m = suprafața 2,21 mp.
4. Înălțimea încăperii = 2,95 m.

Secvența de calcul:

Mai jos este prezentată descrierea calculului numărului de secțiuni ale radiatoarelor și a numărului necesar de baterii. Acesta se bazează pe rezultatele obținute ale puterilor termice, ținând cont de dimensiunile locurilor de instalare preconizate ale aparatelor de încălzire.

Indiferent de rezultate, se recomandă ca în camerele de colț să fie echipate cu radiatoare nu numai nișele de sub ferestre. Bateriile trebuie instalate lângă pereții exteriori «orbi» sau lângă colțurile care sunt cel mai mult expuse înghețului sub influența frigului exterior.

Puterea termică specifică a secțiunilor bateriilor

Înainte de a efectua calculul general al transferului de căldură necesar al aparatelor de încălzire, este necesar să se decidă din ce material vor fi instalate bateriile secționale în încăperi.

Alegerea trebuie să se bazeze pe caracteristicile sistemului de încălzire (presiunea internă, temperatura agentului termic). În același timp, nu trebuie uitat de costul foarte diferit al produselor achiziționate.

Despre cum să calculați corect cantitatea necesară de baterii de încălzire, vom vorbi în continuare.

Cu un agent termic la 70 °C, secțiunile standard de 500 mm ale radiatoarelor din materiale eterogene au o putere termică specifică inegală «q».

1. Fontă – q = 160 Wați (puterea specifică a unei secțiuni de fontă). Radiatoarele din acest metal sunt potrivite pentru orice sistem de încălzire.
2. Oțel – q = 85 Wați. Radiatoarele tubulare din oțel pot funcționa în cele mai dure condiții de operare. Secțiunile lor sunt frumoase prin strălucirea metalică, dar au cea mai mică emisie de căldură.
3. Aluminiu – q = 200 Wați. Ușoare, estetice radiatoare din aluminiu trebuie instalate numai în sisteme de încălzire autonome, în care presiunea este mai mică de 7 atmosfere. Dar în ceea ce privește emisia de căldură, secțiunile lor nu au egal.
4. Bimetal – q = 180 Wați. Interiorul radiatorarelor bimetalice este fabricat din oțel, iar suprafața de disipare a căldurii – din aluminiu. Aceste baterii vor rezista la orice regimuri de presiune și temperatură. Puterea termică specifică a secțiunilor din bimetal este, de asemenea, la înălțime.

Valorile q prezentate sunt destul de aproximative și sunt utilizate pentru un calcul preliminar. Cifrele mai precise se găsesc în fișele tehnice ale aparatelor de încălzire achiziționate.

Calculul numărului de secțiuni ale radiatoarelor

Radiatoarele demontabile din orice material sunt bune prin faptul că, pentru a atinge puterea termică calculată, se pot adăuga sau elimina secțiuni individuale.

Pentru a determina numărul necesar «N» de secțiuni ale bateriilor din materialul ales, se respectă formula:

N = Q / q,

Unde:

• Q = puterea termică necesară calculată anterior a dispozitivelor pentru încălzirea camerei,
• q = puterea termică specifică a unei secțiuni individuale a bateriilor prevăzute pentru instalare.

După ce ați calculat numărul total necesar de secțiuni de radiatoare în cameră, trebuie să înțelegeți câte baterii trebuie instalate în total. Acest calcul se bazează pe compararea dimensiunilor locurilor de instalare preconizate ale aparatelor de încălzire cu dimensiunile bateriilor, ținând cont de racorduri.

Elementele bateriei se conectează cu nipluri cu filet exterior în sensuri opuse, folosind o cheie de radiator, iar în îmbinări se montează garnituri.

Pentru calcule preliminare, vă puteți baza pe datele privind lățimea secțiunilor diferitelor radiatoare:

• din fontă = 93 mm,
• din aluminiu = 80 mm,
• bimetalice = 82 mm.

La fabricarea radiatoarelor demontabile din țevi de oțel, producătorii nu respectă standarde fixe. Dacă doriți să instalați astfel de baterii, trebuie să abordați problema individual.

De asemenea, puteți utiliza calculatorul nostru online gratuit pentru calcularea numărului de secțiuni:

Creșterea eficienței transferului de căldură

La încălzirea aerului interior cu radiatorul, are loc și încălzirea intensă a peretelui exterior din spatele bateriei. Aceasta duce la pierderi suplimentare nejustificate de căldură.

Se recomandă, pentru creșterea eficienței transferului de căldură, să separați radiatorul de peretele exterior cu un ecran termoreflector.

Piața oferă o mulțime de materiale izolatoare moderne cu suprafață folie reflectorizantă. Folie protejează aerul cald încălzit de baterie de contactul cu peretele rece și îl direcționează în interiorul camerei.

Pentru o funcționare corectă, marginile ecranului instalat trebuie să depășească dimensiunile radiatorului cu 2-3 cm pe fiecare parte. Distanța dintre radiator și suprafața de protecție termică trebuie să fie de 3-5 cm.

Pentru fabricarea unui ecran termoreflector, puteți recomanda izospan, penofol, alufom. Dintr-un rulou achiziționat se decupează un dreptunghi de dimensiunile necesare și se fixează pe perete în locul de instalare a radiatorului.

Fixarea ecranului care reflectă căldura radiatorului pe perete se face cel mai bine cu adeziv siliconic sau cu cuie lichide.

Se recomandă separarea foii de izolație de peretele exterior printr-un mic strat de aer, de exemplu, cu ajutorul unei plase subțiri de plastic.

Dacă ecranul este format din mai multe bucăți de material izolator, îmbinările pe partea de folie trebuie lipite cu bandă adezivă metalizată.

Concluzii și material video util pe această temă

Filmele scurte prezintă implementarea practică a unor sfaturi inginerești în viața de zi cu zi. În următorul videoclip puteți vedea un exemplu practic de calcul al radiatoarelor de încălzire:

Modificarea numărului de secțiuni ale radiatoarelor este prezentată în acest videoclip:

Următorul videoclip va arăta cum să montați ecranul sub baterie:

Abilitățile dobândite de calcul al puterii termice a diferitelor tipuri de radiatoare de încălzire îl vor ajuta pe meșterul casnic în amenajarea corectă a sistemului de încălzire. Iar gospodinele vor putea verifica corectitudinea procesului de instalare a bateriilor de către specialiști externi.

Ați calculat singur puterea bateriilor de încălzire pentru casa dumneavoastră? Sau v-ați confruntat cu probleme apărute în urma montării unor aparate de încălzire cu putere mică? Povestiți experiența dumneavoastră cititorilor noștri – lăsați, vă rog, comentarii mai jos.