Розрахунок потужності радіаторів для опалення приватного будинку

Припустимо, ви підібрали опалювальні прилади за типом і дизайном. Наступний крок – розрахунок радіаторів опалення для кожної кімнати приватного будинку. Мета – визначити теплову потужність та кількість секцій (чи розмір панелей). Задля цього можна скористатися онлайн-калькулятором будь-якого будівельного порталу. Але результати обчислень бажано перевірити ще раз, щоб не розплачуватися за помилки пізніше. Пропонуємо розрахувати тепловіддачу батарей опалення вручну, перевіреним і надійним способом.

Вихідні дані для обчислень

Розрахунок теплової потужності батарей виконується для кожної кімнати окремо, залежно від числа зовнішніх стін, вікон та наявності вхідних дверей з вулиці. Щоб правильно розрахувати показники тепловіддачі радіаторів опалення, дайте відповідь на 3 питання:

1. Скільки тепла потрібно для обігріву житлової кімнати.
2. Яку температуру повітря планується підтримувати у конкретному приміщенні.
3. Яка середня температура води в опалювальній системі квартири або приватного будинку.

Примітка. Якщо у котеджі змонтована однотрубна розводка, доведеться робити поправку на охолодження теплоносія – додавати секції до останніх радіаторів.

Як розрахувати потрібну кількість теплової енергії різними способами, ми розповіли у окремому матеріалі під назвою «Розрахунок навантаження на опалювальну систему». Тут наведемо 2 спрощених методики обчислень: за площею і об’ємом приміщення.

Найпоширеніший спосіб – виміряти опалювану площу та виділити на квадратний метр 100 Вт теплоти, інакше – 1 кВт на 10 м². Ми пропонуємо уточнити методику, врахувавши кількість світлових прорізів і зовнішніх стін:

• для кімнат з 1 вікном чи вхідними дверима і однією зовнішньою стінкою залишити 100 Вт тепла на метр квадратний площі;
• кутове приміщення (2 зовнішніх огородження) з 1 віконним отвором – рахувати 120 Вт/м²;
• те саме, з 2 світловими отворами – 130 Вт/м².

Важлива умова. Розрахунок дає більш-менш правильні результати при висоті стелі до 3 м, якщо оселя збудована у північних регіонах чи в центрі України. На півдні застосовується понижуючий коефіцієнт 0.7–0.8.

Якщо перекриття будинку вище за 3 метри (наприклад, коридор зі сходами в двоповерховому будинку), витрату тепла правильніше рахувати за кубатурою:

• кімната з 1 вікном/дверима назовні та єдиною зовнішньою стіною – 35 Вт/м³;
• приміщення оточене іншими кімнатами, не має вікон, або знаходиться на сонячній стороні – 35 Вт/м³;
• кутова кімната з 1 віконним отвором – 40 Вт/м³;
• те саме, з двома вікнами – 45 Вт/м³.

На друге питання відповісти простіше: комфортна для проживання температура лежить у діапазоні 20…23 °C. Нагрівати повітря сильніше неекономічно, слабкіше – холодно. Середнє значення для розрахунків складає плюс 22 градуси.

У оптимальному режимі роботи котел має гріти теплоносій до 60–70 °C. Виняток – теплі чи занадто холодні дні, коли температуру води доводиться знижувати або, навпаки, збільшувати. Кількість таких діб невелика, тому середня розрахункова температура системи приймається рівною +65 ° C.

Паспортна і реальна тепловіддача радіатора

Параметри будь-якого опалювального приладу вказуються у його технічному паспорті. Зазвичай виробники заявляють потужність 1 стандартної секції з міжосьовим розміром 500 мм у межах 170…200 ватт. Характеристики алюмінієвих і біметалічних радіаторів приблизно однакові.

Проблема в тому, що паспортний показник тепловіддачі не можна тупо використовувати для підбору числа секцій. Згідно нормативам, фірма-виробник зобов’язана вказувати потужність батареї при таких умовах експлуатації:

• теплоносій рухається через радіатор зверху вниз (діагональне чи бокове підключення);
• температурний напір становить 70 градусів;
• витрата води, що протікає через прилад, дорівнює 360 кг/год.

Довідка. Тепловий напір – це різниця між середньою температурою мережної води і повітря у приміщенні. Позначається ΔT, DT або dt, обчислюється за формулою:

Пояснімо суть проблеми, для цього підставимо до формули відомі значення ΔT = 70 °C і температури приміщення – плюс 20 °C, зробимо зворотний розрахунок:

1. tподачі + tзворот = (ΔT + tповітря) х 2 = (70 + 20) х 2 = 180 °C.
2. Розрахункова різниця температур теплоносія між прямим та зворотним трубопроводом має становити 20 градусів. Значить, вода у котлі повинна нагрітися до 100 °C, зворотна – охолонути до 80 °C.
3. Температурний режим роботи 100/80 °C недоступний побутовим опалювальним установкам, максимальний нагрів досягає 80 градусів. До того ж, підтримувати високу температуру теплоносія економічно невигідно (згадайте, ми взяли середній показник 65 °C).

Висновок. У реальних умовах батарея віддасть набагато менше теплоти, ніж прописано в інструкції по експлуатації. Причина: менше значення ΔT – різниці температур води і навколишнього повітря. За нашими вихідними даними, показник ΔT дорівнює 130 / 2 — 22 = 43 градуси, майже вдвічі нижче від заявленої норми.

Визначаємо число секцій алюмінієвої батареї

Перерахувати параметри опалювального приладу під конкретні умови непросто. Формула теплової потужності та алгоритм обчислень, який використовують інженери-проектувальники, занадто складний для звичайних домовласників, необізнаних в теплотехніці.

Пропонуємо виконати розрахунок кількості секцій радіаторів опалення більш доступним методом, що дає мінімальну похибку:

1. Зберіть вихідні дані, вказані у першому розділі публікації, – дізнайтеся необхідну кількість теплоти, температуру повітря і теплоносія.
2. Розрахуйте реальний температурний напір DT, користуючись наведеною вище формулою.
3. При виборі певного типу батарей відкрийте технічний паспорт, знайдіть показник тепловіддачі 1 секції при DT = 70 градусів.
4. Нижче представлена таблиця коефіцієнтів перерахунку опалювальної потужності радіаторних секцій. Знайдіть показник, що відповідає реальному DT, і помножте його на величину паспортної тепловіддачі – отримаєте потужність 1 ребра при ваших експлуатаційних умовах.

Дізнавшись справжнє значення теплового потоку, неважко з’ясувати число ребер батареї, необхідне для обігріву кімнати. Розділіть потрібну кількість теплоти на віддачу 1 секції. Для ясності наведемо приклад розрахунку:

1. Візьмемо кутову кімнату з двома світлопрозорими конструкціями (вікнами) площею 15.75 м², висота стелі – 280 см (зображена на фрагменті креслення). Питомі витрати теплоти на обігрів – 130 Вт/м², загальна потреба складе 130 х 15.75 = 2048 Вт.
2. Величину теплового напору ми з’ясували у попередньому розділі, DT = 43 °C.
3. Підбираємо низенькі алюмінієві радіатори GLOBAL VOX 350 (міжосьова відстань – 350 мм). За документацією виробника тепловіддача 1 ребра складає 145 Вт (DT = 70 °C).
4. Знаходимо в таблиці коефіцієнт, що відповідає DT = 43 °C, K = 0.53.
5. Множимо паспортну потужність на коефіцієнт і знаходимо реальну віддачу 1 секції: 0.53 х 145 = 76.85 Вт.
6. Розраховуємо кількість алюмінієвих ребер на приміщення: 2048 / 76.85 ≈ 26.65, округляємо в більшу сторону, отримуємо 27 штук.

Тепер розподіляємо секції по кімнаті. Якщо розміри вікон однакові, ділимо 28 навпіл та розміщуємо під кожним отвором радіатор на 14 ребер. В іншому випадку число секцій батареї підбирається пропорційно ширині вікон (можна приблизно). Аналогічним чином перераховується тепловіддача біметалевих і чавунних радіаторів.

Порада. Якщо ви добре володієте персональним комп’ютером, користуйтеся розрахунковою програмою італійського бренду GLOBAL на офіційному ресурсі виробника.

Багато відомих фірм, у тому числі GLOBAL, прописують в документації тепловіддачу своїх приладів для різних температурних умов (DT = 60 °C, DT = 50 °C), приклад наведений у таблиці. Якщо ваш реальний ΔT = 50 градусів, сміливо користуйтеся зазначеними характеристиками без жодного перерахунку.

Розрахунок розміру сталевого радіатора

Конструкція панельних приладів відрізняється від секційних. Батареї виготовляються із штампованих сталевих листів 1…1.2 мм завтовшки, заздалегідь обрізаних під необхідний розмір. Щоб підібрати радіатор необхідної потужності, треба з’ясувати тепловіддачу 1 метра довжини звареної з листів панелі.

Пропонуємо скористатися найпростішої методикою, заснованою на технічних даних кращого німецького виробника панельних радіаторів Kermi. Суть способу: штамповані батареї уніфіковані, типи виробів відрізняються між собою кількістю нагрівальних панелей і теплообмінних ребер. Класифікація радіаторів виглядає так:

• тип 10 – однопанельний прилад без додаткових ребер;
• тип 11 – 1 панель + 1 лист гофрованого металу;
• тип 12 – дві панелі плюс 1 гофрований лист;
• тип 20 – батарея на 2 нагрівальних пластини, конвекційні ребра не передбачені;
• тип 22 – двопанельний радіатор з 2 листами, що збільшують площу теплообміну.

Примітка. Також існують обігрівачі типу 33 (3 панелі + 3 ребра). Вони менш поширені, оскільки відрізняються за товщиною, масивністю і ціною. Найбільш «ходова» модель – тип 22.

Отже, панельні штамповані прилади будь-якого бренду відрізняються тільки монтажними габаритами. Розрахунок радіаторів опалення зводиться до вибору відповідного типу, потім за висотою і тепловіддачею панелі обчислюється довжина батареї для конкретного приміщення. Алгоритм наступний:

1. Визначте вихідні дані, перераховані на початку статті.
2. Виберіть тип і висоту опалювального приладу. Найбільш поширені варіанти – вироби 30, 40 і 50 см заввишки, тип 22.
3. Скористайтеся наведеною таблицею, де вказана тепловіддача q (Вт/1 м. п.) радіаторів Kermi різних типів і розмірів залежно від умов експлуатації. Почніть з лівого стовпчика – відшукайте відповідну температуру кімнати, потім – теплоносія, далі висоту і тип батареї. У клітинці на перетині рядка і стовпчика знайдете потужність 1 метра радіатора.
4. Кількість теплоти, яка потрібна для обігріву, розділіть на величину q – дізнаєтеся метраж радіатора заданої висоти.
5. За каталогом підберіть прилад водяного опалення відповідної довжини. За необхідністю (наприклад, якщо батарея вийшла надто довгою) розбийте цей розмір на 2–3 окремі прилади.

Приклад розрахунку. Визначимо габарити сталевого радіатора для тієї ж кімнати 15.75 м²: тепловтрати – 2048 Вт, температура повітря – 22 градуси, теплоносія – 65 °C. Візьмемо стандартні батареї висотою 500 мм, тип 22. У таблиці знаходимо q = 1461 Вт, з’ясовуємо загальну довжину панелі 2048 / 1461 = 1.4 м. З каталогу будь-якого виробника вибираємо найближчий більший варіант – обігрівач довжиною 1.5 м або 2 прилади по 0.7 м.

Порада. Наша інструкція на 100% вірна для виробів компанії Kermi. При покупці радіаторів іншого бренду (особливо, китайського) довжину панелі варто приймати з запасом 10–15%.

Опалювальні прилади однотрубних систем

Важлива особливість горизонтальної «ленінградки» – поступове зниження температури в основній магістралі через підмішування охолодженого батареями теплоносія. Якщо 1 кільцева лінія обслуговує більше 5 приладів, різниця на початку і в кінці головної труби може досягати 15 °C. Тоді останні радіатори грітимуть значно гірше.

Щоб дальні батареї передавали у приміщення потрібну кількість тепла, при розрахунку опалювальної потужності зробіть наступні поправки:

1. Перші 4 радіатори підбирайте згідно з вищенаведеними інструкціями.
2. Потужність 5-го приладу збільште на 10%.
3. До розрахункової тепловіддачі кожної наступної батареї додайте ще 10 відсотків.

Пояснення. Потужність 6-го радіатора підвищується на 20%, сьомого – на 30 і так далі. Навіщо нарощувати останні батареї однотрубної «ленінградки», докладно розповість експерт на відео:

Наостанок кілька уточнень

Прилади опалення можуть працювати в різних умовах, під’єднуватися за різними схемами. Ці фактори впливають на тепловіддачу батарей під час експлуатації. Визначаючи потужність кімнатних радіаторів, врахуйте декілька рекомендацій:

1. Якщо батарея під’єднується до трубопроводів за різнобічною нижньою схемою, ефективність обігріву погіршується. Додайте до розрахункового показника потужності приладів 10%.
2. У комбінованих системах (радіаторна мережа + тепла водяна підлога) конвекційні прилади відіграють допоміжну роль. Основне опалювальне навантаження несуть підлогові контури. Але розрахункову тепловіддачу радіаторів занижувати не слід, за потреби батареї мають повністю замінити теплу підлогу.
3. Домовласники нерідко закривають обігрівачі декоративними екранами, навіть зашивають гіпсокартоном, лишаючи конвекційні щілини. В такому випадку повністю втрачається інфрачервоне тепло, що виділяється нагрітою поверхнею приладу. Відповідно, потужність батареї доведеться збільшити мінімум на 40%.
4. Не встановлюйте 1–3 радіаторних секції, навіть якщо за розрахунком вийшла така кількість. Щоб отримати задовільний обігрівальний прилад, треба стикувати мінімум 4 ребра.
5. Незамерзаючі рідини поступаються звичайній воді за теплоємністю, різниця становить приблизно 15%. Використовуючи антифриз, наростіть теплообмінну площу батарей на 10% (збільшуйте кількість секцій радіаторів або розміри панелей).

При розрахунку радіаторів опалення пам’ятайте просте правило: чим нижча температура води в лінії подачі, тим більша площа теплообмінної поверхні потрібна для обігріву кімнат. Правильно підбирайте котельне обладнання та монтуйте системи, щоб не доводилося вирішувати проблеми шляхом нарощування батарейних секцій.