Расчет теплоотдачи радиаторов отопления по площади

Задача любой системы отопления является эффективная передача энергии от теплоносителя (горячей воды) в помещение. Обогрев одними трубами неэффективен, так как они имеют малую площадь нагреваемой поверхности. Для этого используют специальные элементы системы отопления – радиаторы.

Радиаторы предназначены для повышения теплопередачи накопившейся в системе тепловой энергии в помещение. Они представляют собой секционную или монолитную конструкцию, внутри которой циркулирует теплоноситель. Радиаторы подключаются последовательно или параллельно в системе отопления.

Содержание

1. Основные характеристики радиатора отопления:
2. Что такое теплоотдача и чем она определяется
3. Самостоятельный расчет теплоотдачи
4. Дополнительные факторы, влияющие на теплоотдачу

Основные характеристики радиатора отопления:

• Материал изготовления.
• Тип конструкции.
• Габаритные размеры (кол-во секций).
• Теплоотдача.

Последнее является существенным показателем, так как определяет фактическое количество энергии, передаваемое от поверхности радиатора в комнату.

Что такое теплоотдача и чем она определяется

Теплоотдача — это процесс передачи тепловой энергии от нагретого тела (радиатора) во внешнее пространство (помещение). Данный показатель измеряется в Вт. От чего же зависит теплоотдача?

[box type=»success» ]Основная задача радиаторов отопления – передача тепловой энергии от системы отопления в квартиру. Эффективность определяется теплопроводностью материала, т.е. тепловыми потерями.[/box]

Теплопроводность – это показатель, определяющий тепловые потери энергии, проходящей через материал определенного объема за 1 мин. Измеряется в Вт/(м*К).

В таблице 1 показаны коэффициенты теплопроводности для основных материалов изготовления радиаторов.

Материал	Теплопроводность, Вт/(м*К)
Сталь	58
Алюминий	230
Чугун	50
Медь	380

Чем выше этот показатель, тем меньше тепловых потерь будет при передаче энергии от теплоносителя в помещение. Как видно, лучший материал для изготовления радиаторов – это медь. Но из-за высокой стоимости и технологической сложности изготовления они менее всего популярны. Чаще используют стальные или алюминиевые модели. Нередко применение в конструкции сочетание вышеописанных элементов.

Каждый из производителей указывает мощность теплоотдачи для своих изделий. Она напрямую зависит от температуры воды в системе отопления на начальном (выход из котла) и конечном (ввод обратки в котел) отрезке и температуры в помещении. Определяется по формуле:

Пример:

Практически все производители указывают величину перепада температуры в системе 90/70. Именно для этой величины определена теплоотдача в паспорте радиатора. Но если система высокоэффективная и теплоноситель не имеет большую тепловую разницу на входе и выходе?

Самостоятельный расчет теплоотдачи

Для проведения расчета теплоотдачи(Q) необходимо знать следующие параметры:

1. ΔT – температурный напор системы.
2. Коэффициент теплопроводности радиатора (k).
3. Площадь секций (S).

Расчет мощности проводится по формуле:

Возьмем в качестве примера систему с эффективным нагревом теплоносителя и для комнатной температуры 22°С:

Далее, рассчитываем мощность теплоотдачи радиатора по показателям:

• Материал изготовления – сталь (k=52 Вт/(м*К).
• Площадь – 1,125*0,57= 0,64 м².

При этом необходимо учитывать и потери тепла в помещении, способ подключения радиаторов и место их установки.

Дополнительные факторы, влияющие на теплоотдачу

Помимо физических свойств радиаторов существуют и внешние показатели, которые могут существенным образом влиять на его КПД.

Первое, на что необходимо обратить внимание- это способы подключения радиаторов. На рисунке 1 показаны варианты подсоединения труб отопления и % потери энергии при этом.

Способы подключения радиаторов

Как видно из рисунка, оптимальным является 1-й способ подключения, когда подводящий патрубок находится в верхней части радиатора, а выводящий -в нижней, на другой стороне системы. Но не всегда такой способ возможно сделать по факту, так как многое зависит от разводки отопительного трубопровода.

Так же существенное влияние оказывает и место установки радиатора относительно оконной конструкции. На рис. 2 показаны, как изменится теплоотдача в зависимости от монтажа.

 

Изменение теплоотдачи радиаторов (k)

При максимальной изоляции радиаторов происходит сохранение их теплоотдачи, так как энергия в результате отражения от дополнительных поверхностей частично возвращается на поверхность радиатора. Но при этом понижается эффективность нагрева помещения. При планировании монтажа следует соблюсти «золотую середину». Для средних комнат (15-20 м²) предпочтителен открытый монтаж, с таким расчетом, чтобы подоконник закрывал радиатор на 2/3.

Выбор мощности радиатора зависит от характеристик помещения и отопительной системы. Применяя комплексный анализ и систему расчета можно подобрать оптимальный размер и мощность отопительного прибора. И тогда, даже при низких температурах на улице, в доме сохранится тепло и уют.

Расчет теплоотдачи радиатора отопления | ГрейПей

Расчет теплоотдачи радиатора отопления – один из основных этапов разработки схемы комплекса автономного отопления. Также данные расчеты проводят перед заменой батарей в квартирах многоэтажных домов с центральным отоплением. Материал статьи дает обзор основных методов определения требуемой тепловой мощности батарей.

Для определения требуемой теплоотдачи радиаторов водяного отопления применяют 3 методики:

1. Расчет по площади отапливаемого помещения;
2. Расчет по объему помещения;
3. Тепловой расчет.

Сначала следует сказать о тепловом расчете – этот метод является наиболее корректным способом определения теплоотдачи радиаторов. Методика учитывает все показатели отапливаемых помещений – характеристики материалов, климатическую зону расположения объекта, ветровую ориентацию и нагрузку, другие параметры.

Погрешность теплового расчета минимальна – величина тепловых потерь определяется с высокой точностью. Но методика довольно сложна – не каждый сможет правильно провести расчеты. Существуют программы для проведения расчетов – но и они не отличаются простотой.

 Поэтому чаще всего тепловые расчеты производят специалисты с опытом. Определять потребности в тепле на базе этих расчетов рекомендуется владельцам помещений, вложивших средства в качественную теплоизоляцию здания. Это поможет сэкономить средства и не купить лишние секции радиаторов.

Другие методы расчета теплоотдачи радиаторов более просты и доступны для каждого обывателя. Первый способ – по площади – производится для помещений со средними характеристиками тепловой изоляции и высотой комнат не более 2,7 метра. В расчете используется удельный показатель количества тепла, равный 80 – 100 Вт/м².

Пример 1. Требуется рассчитать теплоотдачу радиаторов для комнаты площадью 18 квадратных метров. Теплоотдача будет равна 18 х 90 = 1620 Вт.

Далее можно определить число секций в батарее – для этого полученную величину делят на единичную мощность секции. Если взять секцию из алюминия (высота радиатора – 500 мм), то ее средняя мощность составляет величину около 200 Вт. Тогда число секций в радиаторе будет равно 1620/200 = 8,1. Число секций всегда округляют в большую сторону – итог: требуется алюминиевый радиатор из 9 секций общей мощностью 1800 Вт.

Расчет по объему во многом аналогичен расчету по площади, производится он для помещений с высотой потолка более 2,7 метра. Удельный показатель требуемого тепла в этом случае принимается из диапазона 35 – 40 Вт/м³.

Пример 2. Для помещения той же площади (18 кв.метров), но с высотой потолка 3,1 метра требуемая величина тепла составит 18х3,1х37,5 = 2092,5 Вт. Число секций в этом случае будет равно 2092,5/200 = 10,46 = 11 штук.

Как увеличить теплоотдачу батарей отопления? Чтобы увеличить эффективность работы радиаторов, на стену за задней поверхностью устанавливают теплоизолирующий экран с отражающим слоем. Он направляет тепло, затрачиваемое на прогрев стены, внутрь помещения. Кроме того, для нормальной работы радиаторов при их монтаже должны соблюдаться нормативные расстояния от батареи до пола, стен, подоконников.

Зачастую после общего расчета (по площади или по объему) производятся корректирующие расчеты, учитывающие температурный режим работы системы отопления.

Рекомендуем прочитать:

(Просмотров 218 , 1 сегодня)

Автор adminОпубликовано 3 декабря, 20189 апреля, 2019Рубрики Радиаторы водяного отопления

OpenStax College Physics Solution, глава 14, задача 58 (задачи и упражнения)

Chapter 14 question:

1PE2PE3PE4PE5PE6PE7PE8PE9PE10PE11PE12PE13PE14PE15PE16PE17PE18PE19PE20PE21PE22PE23PE24PE25PE26PE27PE28PE29PE30PE31PE32PE33PE34PE35PE36PE37PE38PE39PE40PE41PE42PE43PE44PE45PE46PE47PE48PE49PE50PE51PE52PE53PE54PE55PE56PE57PE58PE59PE60PE61PE62PE63PE64PE65PE66PE67PE68PE69PE70PE71PE72PE73PE74PE75PE76PE77PE78PE792$ поверхность область. (b) Является ли это значительной долей теплопередачи автомобильного двигателя? Чтобы ответить на этот вопрос, предположим, что мощность составляет 200 л.с., а КПД автомобильных двигателей равен 25%.

Вопрос от OpenStax находится под лицензией СС BY 4.0.

Окончательный ответ

1. $-543\textrm{W}$
2. Только около 0,12% тепла передается от радиатора излучением. Большая часть тепла передается за счет теплопроводности холодному воздуху, продуваемому вентилятором через радиатор.

Видеорешение

Зарегистрируйтесь, чтобы просмотреть видеорешение!

Начать бесплатную неделю

Trustpilot

Рейтинг

ПлохоНе так уж плохоСреднеХорошоОчень хорошо

1 голос с рейтингом 2

Скриншоты калькулятора

Стенограмма видео

Это ответы по физике в колледже с Шоном Дычко. Автомобильный радиатор имеет температуру 110 градусов по Цельсию, которую мы переводим в кельвины, добавляя 273,15. Он излучает излучение в окружающую среду, чтобы рассеять некоторое количество тепла, которое имеет температуру 50,0 градусов по Цельсию, то есть под капотом, другими словами, 50,0 градусов по Цельсию. Коэффициент излучения радиатора 0,750, площадь 1,20 кв. Итак, часть (а) спрашивает нас, какова скорость передачи тепла излучением? Итак, это будет постоянная Стефана-Больцмана, умноженная на коэффициент излучения, умноженный на площадь, умноженный на температуру окружающей среды в степени 4 минус температура радиатора в степени 4. Таким образом, коэффициент излучения 5,67 умножить на 10 минус 8 умножить на 0,750. умножить на 1,20 квадратных метра площади умножить на 323,15 Кельвина в 4-й степени минус 383,15 Кельвина в 4-й степени, и это дает скорость теплопередачи минус 543 Вт – отрицательный знак, указывающий на то, что радиатор отдает тепло в окружающую среду, как это и предполагалось. делать. В части (b) нас просят выяснить, какая часть общей тепловой энергии, производимой двигателем, рассеивается за счет теплопередачи излучением от радиатора? Таким образом, эффективность двигателя — это выходная мощность, деленная на потребляемую мощность, а выходная мощность — это номинальная мощность двигателя в лошадиных силах — 200 лошадиных сил, — и мы можем найти общий уровень потребления энергии двигателем, решив для

P в , поэтому мы умножаем обе части на P в , делим на эффективность. Таким образом, потребляемая мощность — это выходная мощность, деленная на КПД, то есть 200 лошадиных сил, деленные на 0,25, что составляет 800 лошадиных сил. Что мы действительно хотим знать, так это скорость производства тепла двигателем, так что это будет разница между общей скоростью потребляемой энергии, 800 лошадиных сил, за вычетом мощности, которая полезно вырабатывается в виде механической мощности, которая составляет 200 лошадиных сил, и так что разница составляет 600 лошадиных сил и, таким образом, это скорость производства тепла. И мы конвертируем это в ватты, умножая на 746 ватт на лошадиную силу, так что 4,476 умножить на 10 на 5 ватт. Итак, мы выясним, какова доля радиационного теплопереноса в виде доли от общего производства тепла, и, таким образом, 546 ватт, разделенные на 4,476, умноженные на 10 до 5 ватт, составляют 0,00122. Таким образом, только 0,12 процента тепла, выделяемого двигателем, передается от радиатора излучением. Большая часть тепла передается от радиатора теплопроводностью к холодному воздуху, который продувается через радиатор вентилятором.

Solutions for problems in chapter 14

1PE2PE3PE4PE5PE6PE7PE8PE9PE10PE11PE12PE13PE14PE15PE16PE17PE18PE19PE20PE21PE22PE23PE24PE25PE26PE27PE28PE29PE30PE31PE32PE33PE34PE35PE36PE37PE38PE39PE40PE41PE42PE43PE44PE45PE46PE47PE48PE49PE50PE51PE52PE53PE54PE55PE56PE57PE58PE59PE60PE61PE62PE63PE64PE65PE66PE67PE68PE69PE70PE71PE72PE73PE74PE75PE76PE77PE78PE79PE

Как рассчитать теплопередачу

••• valeriopardi/iStock/Getty Images

Обновлено 24 апреля 2017 г.

Бретт Смит

Когда вы чувствуете тепло, вы, по сути, ощущаете передачу тепловой энергии от чего-то горячего к чему-то более холодному, т. е. к вашему телу. Когда вы чувствуете что-то холодное, вы ощущаете передачу тепловой энергии в другом направлении: из вашего тела во что-то более холодное. Такой вид теплопередачи называется теплопроводностью. Другой основной тип теплопередачи, происходящий на Земле, — это теплопередача между жидкостями, известная как конвекция.

Расчет теплопередачи за счет теплопроводности 92, Thot = 100 градусов Цельсия, Tcold = 50 градусов Цельсия и d = 2 метра, тогда q = (50*10(100–50))/2.

2, Tsurface = 100 градусов Цельсия и Tfluid = 50 градусов Цельсия, то ваше уравнение можно записать как q = 50 * 10 (100–50).

Рассчитать разницу температур. В этом примере вычисление будет следующим: 100 градусов Цельсия – 50 градусов Цельсия = 50 градусов Цельсия, в результате чего q = 50*10(50).

Затем умножьте теплопроводность на площадь поверхности, чтобы получить q = 500(50).

Наконец, умножьте это произведение на разницу температур, оставив скорость передачи энергии в ваттах. В этом примере q = 25 000 Вт.

Вещи, которые вам понадобятся

• Как для теплопроводности, так и для конвекции:
• Теплопроводность (k), естественная теплопроводность материала или жидкости при нагревании или охлаждении.
• Площадь (A), определяемая как площадь поперечного сечения, через которую передается тепло.
• Только для проводимости:
• Температурный градиент проводимости (Thot–Tcold), определяемый как разность температур в направлении потока энергии из горячей области в холодную.