Как рассчитать тепловую мощность конвекторов, обогревателей и прочих отопительных приборов

Как рассчитывается реальная теплоотдача радиаторов отопления. Мощность одной секции алюминиевых, биметаллических и чугунных батарей. Сравнительная таблица.

Достаточно физики! Пора готовить!

Чугунную посуду рекомендуют для приготовления птицы, тушеных овощей и мяса, а также для приготовления плова.
В алюминиевых кастрюлях хорошо варить макароны, каши и овощи, а вот тушить мясо, готовить борщ и кислые щи в них не следует.
Не следует использовать алюминиевую и чугунную посуду для хранения готовой пищи, для соления и квашения, поскольку в ней пища окисляется и теряет свои вкусовые качества.

Таким образом, чтобы ответить на вопрос: “Что лучше: чугунная или алюминиевая посуда?”, нужно решить детскую задачку, про “Кто победит – кит или слон?”. Алюминиевая и чугунная посуда отличаются по большому перечню характеристик и просто не смогут друг друга заменить. Сложно приготовить в алюминиевой посуде вкусный плов, а в чугунной посуде – макароны по-флотски.

Что лучше: алюминий или чугун?

chugun-VS-alyuminiy_2020-04-09_17-33-13.jpg

Немного о физических свойствах металлов:

1. Теплопроводность — это способность вещества передавать тепло (энергию движущихся молекул) от одной части тела к другой. Чем выше значение теплопроводности, тем быстрее происходит нагрев металла.
Коэффициент теплопроводности алюминия = 200-220 Вт/м/К
Коэффициент теплопроводности чугуна = 50-70 Вт/м/К

2. Теплоемкость вещества — это количество теплоты поглощаемое веществом при нагревании на 1 градус. Чем больше значение теплоемкости, тем больше тепла запасает в себе 1 кг вещества.
Теплоемкость алюминия = 920 Дж/кг/К
Теплоемкость чугуна = 540 Дж/кг/К

3. Плотность вещества — это масса вещества приходящаяся на единицу объема. Чем больше значение плотности, тем тяжелее тело при равных размерах.
Плотность алюминия = 2700 кг/куб.м
Плотность чугуна = 7000 кг/куб.м

Судя по табличным данным чугун обладает значительно меньшей теплопроводностью, следовательно чугунная посуда нагревается медленнее алюминиевой. Сравнив остальные свойства металлов получим, что плотность чугуна больше в 2,5 раза, а теплоемкость меньше лишь в 1,7 раза. Таким образом, если взять два совершенно одинаковых (по форме и объему) казана из алюминия и чугуна и нагреть их до одинаковых температур, то чугунный казан будет остывать намного дольше (так как масса чугуна намного больше, теплопроводность намного меньше, а количество запасённого тепла чуть меньше, чем у алюминия).

Преимущества алюминия :

  • посуда имеет малый вес.
  • очень доступный и распространенный металл, поэтому цена на алюминиевую посуду ниже;
  • долговечна.

Преимущества чугуна:

  • чугунная посуда не тускнеет, не деформируется и не боится царапин;
  • при правильном обращении чугунная посуда практически вечна.

Недостатки алюминия :

  • из-за высокой теплопроводимости в ней легко пригорают продукты, а следы нагара трудно удаляются с ее поверхности;
  • тонкостенная алюминиевая посуда легко деформируется и теряет свой первоначальный привлекательный внешний вид;
  • посуда покрывается плёнкой оксида алюминия и начинает темнеть, но это не влияет на вкус пищи в процессе приготовления;
  • нельзя хранить пищу в алюминиевой посуде долгое время (> 3 часов), так как посуда окисляется и меняет вкус еды.

Недостатки чугуна:

  • склонность к ржавчине, поэтому после мойки ее следует тщательно вытирать или просушивать на плите, а затем смазывать маслом;
  • большой вес;
  • как и в алюминевой посуде нельзя хранить пищу долгое время (> 3 часов).

Калькуляторы по физике

Решение задач по физике, подготовка к ЭГЕ и ГИА, механика термодинамика и др. Калькуляторы по физике
  

Что означает и как рассчитывается показатель теплоотдачи радиаторов отопления

Теплоотдача — это показатель, который обозначает, какое количество тепла радиатор передает воздуху за единицу времени, при определенной температуре теплоносителя в нем (как правило, согласно ГОСТ – при 70°С). Также ее называют тепловой мощностью, измеряется она в Ваттах (Вт). Иногда в паспорте отопительного прибора можно встретить и обозначение «мощность теплового потока», единицами измерения которого являются кал/час: 1 Вт = 859,845 кал/час.

Учитывайте, что в характеристиках может быть указана теплоотдача как 1 секции прибора, так и радиатора в целом, если его продают комплектом из 4,6,8 или 10 секций. При мощности одной секции в 624 Вт, прибор из 4 секций будет иметь мощность 4*624= 2,496 кВт.

Нормы теплоотдачи для отопления помещения

Распределение температуры в помещении при отоплении радиаторамиТеплообмен настенного радиатора отопления.

Согласно практике для отопления помещения с высотой потолка не превышающей 3 метра, одной наружной стеной и одним окном, достаточно 1 кВт тепла на каждые 10 квадратных метров площади.

Для более точного расчета теплоотдачи радиаторов отопления необходимо сделать поправку на климатическую зону, в которой находится дом: для северных районов для комфортного отопления 10 м2 помещения необходимо 1,4-1,6 кВт мощности; для южных районов – 0,8-0,9 кВт. Для Московской области поправки не нужны. Однако как для Подмосковья, так и для других регионов рекомендуется оставлять запас мощности в 15% (умножив расчетные значения на 1,15).

Пример: помещение дома в Подмосковье имеет площадь 34 м2, соответственно, требует 34/10 * 1,15 = 3,91 кВт мощности. Если помещение с такой же площадью относится к дому в северном регионе страны, где теплопотери в виду климата значительно выше, для его комфортного обогрева понадобятся радиаторы с теплоотдачей  34/10 * 1,4 * 1,15 = 5,474 кВт.

Существуют и более профессиональные методы оценки, описанные далее, но для грубой оценки и удобства вполне достаточно и этого способа. Радиаторы могут оказаться чуть более мощными, чем минимальная норма, однако при этом качество отопительной системы лишь возрастет: будет возможна более точная настройка температуры и низкотемпературный режим отопления.

Полная формула точного расчета

Подробная формула позволяет учесть все возможные варианты потери тепла и особенности помещения.

Q = 1000 Вт/м2*S*k1*k2*k3…*k10,

  • где Q – показатель теплоотдачи;
  • S – общая площадь помещения;
  • k1-k10 – коэффициенты, учитывающие теплопотери и особенности установки радиаторов.

Показать значения коэффициентов k1-k10

k1 – к-во внешних стен в помещения (стен, граничащих с улицей):

  • одна – k1=1,0;
  • две – k1=1,2;
  • три – k1-1,3.

k2 – ориентация помещения (солнечная или теневая сторона):

  • север, северо-восток или восток – k2=1,1;
  • юг, юго-запад или запад – k2=1,0.

k3 – коэффициент теплоизоляции стен помещения:

  • простые, не утепленные стены – 1,17;
  • кладка в 2 кирпича или легкое утепление – 1,0;
  • высококачественная расчетная теплоизоляция – 0,85.

k4 – подробный учет климатических условий локации (уличная температура воздуха в самую холодную неделю зимы):

  • -35°С и менее – 1,4;
  • от -25°С до -34°С – 1,25;
  • от -20°С до -24°С – 1,2;
  • от -15°С до -19°С – 1,1;
  • от -10°С до -14°С – 0,9;
  • не холоднее, чем -10°С – 0,7.

k5 – коэффициент, учитывающий высоту потолка:

  • до 2,7 м – 1,0;
  • 2,8 — 3,0 м – 1,02;
  • 3,1 — 3,9 м – 1,08;
  • 4 м и более – 1,15.

k6 – коэффициент, учитывающий теплопотери потолка (что находится над потолком):

  • холодное, неотапливаемое помещение/чердак – 1,0;
  • утепленный чердак/мансарда – 0,9;
  • отапливаемое жилое помещение – 0,8.

k7 – учет теплопотерь окон (тип и к-во стеклопакетов):

  • Стеклопакетыобычные (в том числе и деревянные) двойные окна – 1,17;
  • окна с двойным стеклопакетом (2 воздушные камеры) – 1,0;
  • двойной стеклопакет с аргоновым заполнением или тройной стеклопакет (3 воздушные камеры) – 0,85.

k8 – учет суммарной площади остекления (суммарная площадь окон : площадь помещения):

  • менее 0,1 – k8 = 0,8;
  • 0,11-0,2 – k8 = 0,9;
  • 0,21-0,3 – k8 = 1,0;
  • 0,31-0,4 – k8 = 1,05;
  • 0,41-0,5 – k8 = 1,15.

k9 – учет способа подключения радиаторов:

  • диагональный, где подача сверху, обратка снизу – 1,0;
  • односторонний, где подача сверху, обратка снизу – 1,03;
  • двухсторонний нижний, где и подача, и обратка снизу – 1,1;
  • диагональный, где подача снизу, обратка сверху – 1,2;
  • односторонний, где подача снизу, обратка сверху – 1,28;
  • односторонний нижний, где и подача, и обратка снизу – 1,28.

k10 – учет расположения батареи и наличия экрана:

  • практически не прикрыт подоконником, не прикрыт экраном – 0,9;
  • прикрыт подоконником или выступом стены – 1,0;
  • прикрыт декоративным кожухом только снаружи – 1,05;
  • полностью закрыт экраном – 1,15.

После определения значений всех коэффициентов и подстановки их в формулу, можно посчитать максимально надежный уровень мощности радиаторов. Для большего удобства ниже находится калькулятор, где можно рассчитать те же самые значения быстро выбрав соответствующие исходные данные.

Калькулятор для быстрого и точного расчета

Тепловая мощность батарей

Расчет минимально необходимой мощности радиаторов отопления производится отдельно для каждого помещения дома. Введите исходные данные или выберите предложенные варианты и нажмите “Рассчитать”.

1. Установите значение площади помещения, м²

2. К-во внешних стен помещения

3. Внешние стены направлены на:

4. Степень теплоизоляции внешних стен

5. Уровень температуры в регионе в самую холодную неделю отопительного сезона

6. Высота потолка в расчетном помещении

7. Что находится над потолком?

8. Тип и к-во стеклопакетов

9. Отношение площади остекления к площади пола (К-во окон * высоту окна * ширину окна / площадь пола):

10. Выберите планируемый способ подключения радиаторов отопления

11. Планируемое расположение радиатора и наличие экрана

Служебн. (не учитывается)

Классификация радиаторов

Теплоотдача стальных радиаторов отопления таблица

В зависимости от материала изготовления радиаторы бывают:

Характеристики радиаторов будут зависеть от:

Теплопроводность металлов

Все изделия, используемые человеком, способны передавать и сохранять температуру прикасаемого к ним предмета или окружающей среды. Способность отдачи тепла одного тела другому зависит от вида материала, через который проходит процесс. Свойства металлов позволяют передавать тепло от одного предмета другому, с определенными изменениями, в зависимости от структуры и размера металлической конструкции. Теплопроводность металлов — один из параметров, определяющих их эксплуатационные возможности.

Чугунные батареи

Плюсы такой батареи – высокая инертность и хорошая теплоотдача радиаторов отопления, таблица приводит результат 80 – 150 Вт посекционное.

Такая батарея долго нагревается, но и долго отдает «впитанное» тепло. Но минусов у такого варианта тоже немало – большой вес, требование к хорошему уходу. Такие батареи не устойчивы к гидроударам. Плохое строение (высокая разница между проходным сечением стояка и батареи) приведет к быстрому загрязнению, вследствие медленного течения воды по радиатору.

Теплоотдача стальных радиаторов отопления таблица

Если сравнивать чугунные радиаторы с другими – видно, что они сильно отстают от других предложенных вариантов и становится трудно понять, почему их до сих пор применяют? Ответ прост – батареи из этого материала долговечны, устойчивы к коррозии. При правильном пользовании и должном уходе такие батареи прослужат много лет (25 – 100).

Технические характеристики чугунных батарей:

  • Макс. давление – 6 – 9 бар;
  • Мощность (тепловая) секции – 80 – 160 Вт ;
  • Макс. температура теплоносителя – 150 градусов по Цельсию.
  • Массу спрашивайте у продавца, в среднем одна секция – 7,5 кг.

Физика 7,8,9,10,11 класс, ЕГЭ, ГИА

Основная информация по курсу физики для обучения и подготовки в экзаменам, ГВЭ, ЕГЭ, ОГЭ, ГИА
Физика 7,8,9,10,11 класс, ЕГЭ, ГИА
  

Влияние размещения и способа подключения радиаторов на теплообмен

Лучшим местом размещения радиатора является место под световыми проемами, поскольку через окно, каким бы утепленным оно не было, происходят наибольшие потери тепла. Кроме того, горячий воздух от отопительного прибора создает тепловую завесу: холодный воздух от окна не распространяется по помещению, улучшается циркуляция.

Влияние размещения радиатора и наличия на нем экрана на теплоотдачуИзменение тепловой мощности радиатора в зависимости от размещения и наличия экрана.

Если вы решили скрыть радиаторы под экраны или декоративные панели, это приведет к потере мощности. Иногда к таким мерам прибегают, чтобы целенаправленно снизить силу теплового потока на 10-15%.

Влияние способа подключения радиатора на его теплоотдачуСнижение тепловой мощности при различных способах подключения.

Существенное влияние оказывает и способ подключения радиаторов:

  1. Двустороннее или одностороннее. Подвод труб с разных сторон помогает увеличить теплоотдачу батареи, при таком подключении мощность прибора соответствует заявленной максимальной. Однако конструктивно к радиаторам с менее, чем 20 секциями лучше подводить трубы с одной стороны.
  2. Верхнее или нижнее. Подача теплоносителя в верхнюю часть батареи, при отводе через нижнюю, оказывает минимальное влияние на теплопередачу. Подача снизу вверх снижает показатель на 20-22%.

Как продлить срок эксплуатации радиатора

  1. Не сливать теплоноситель.
  2. Поддерживать нейтральный pH теплоносителя.
  3. Избегать появления воздушных пробок в трубах.
  4. Установить фильтр для очистки теплоносителя от механических частиц.

Как корректировать предварительные показатели

Приблизительные значения обязательно нуждаются в уточнении. Для получения более точного результата потребуется учет всех факторов.

Каждый из них может провоцировать увеличение или уменьшение теплопотерь:

  • Материал для стен.
  • Эффективность теплоизоляции.
  • Площадь оконных блоков и тип остекления.
  • Число наружных стен.

Качественные калькуляторы оснащены специальными коэффициентами, учитывающими данные факторы. Все, что потребуется для более точного выравнивание предварительных показателей теплопотерь – умножить их на эти коэффициенты.

Таблица удельной теплоемкости твердых веществ

В таблице дана удельная теплоемкость твердых веществ: стройматериалов (песка, асфальта и т.д.), теплоизоляции различных типов и других распространенных материалов в интервале температуры от 0 до 50°С при нормальном атмосферном давлении.
Таблица удельной теплоемкости твердых веществ

Строительные, теплоизоляционные и другие материалы C, Дж/(кг·К)
АБС пластик 1300…2300
Аглопоритобетон и бетон на топливных (котельных) шлаках 840
Алмаз 502
Аргиллит 700…1000
Асбест волокнистый 1050
Асбестоцемент 1500
Асботекстолит 1670
Асбошифер 837
Асфальт 920…2100
Асфальтобетон 1680
Аэрогель (Aspen aerogels) 700
Базальт 850…920
Барит 461
Береза 1250
Бетон 710…1130
Битумоперлит 1130
Битумы нефтяные строительные и кровельные 1680
Бумага 1090…1500
Вата минеральная 920
Вата стеклянная 800
Вата хлопчатобумажная 1675
Вата шлаковая 750
Вермикулит 840
Вермикулитобетон 840
Винипласт 1000
Войлок шерстяной 1700
Воск 2930
Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат, газо- и пенозолобетон 840
Гетинакс 1400
Гипс формованный сухой 1050
Гипсокартон 950
Глина 750
Глина огнеупорная 800
Глинозем 700…840
Гнейс (облицовка) 880
Гравий (наполнитель) 850
Гравий керамзитовый 840
Гравий шунгизитовый 840
Гранит (облицовка) 880…920
Графит 708
Грунт влажный (почва) 2010
Грунт лунный 740
Грунт песчаный 900
Грунт сухой 850
Гудрон 1675
Диабаз 800…900
Динас 737
Доломит 600…1500
Дуб 2300
Железобетон 840
Железобетон набивной 840
Зола древесная 750
Известняк (облицовка) 850…920
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем 1680
Ил песчаный 1000…2100
Камень строительный 920
Капрон 2300
Карболит черный 1900
Картон гофрированный 1150
Картон облицовочный 2300
Картон плотный 1200
Картон строительный многослойный 2390
Каучук натуральный 1400
Кварц кристаллический 836
Кварцит 700…1300
Керамзит 750
Керамзитобетон и керамзитопенобетон 840
Кирпич динасовый 905
Кирпич карборундовый 700
Кирпич красный плотный 840…880
Кирпич магнезитовый 1055
Кирпич облицовочный 880
Кирпич огнеупорный полукислый 885
Кирпич силикатный 750…840
Кирпич строительный 800
Кирпич трепельный 710
Кирпич шамотный 930
Кладка «Поротон» 900
Кладка бутовая из камней средней плотности 880
Кладка газосиликатная 880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича 880
Кладка из керамического пустотного кирпича 880
Кладка из силикатного кирпича 880
Кладка из трепельного кирпича 880
Кладка из шлакового кирпича 880
Кокс порошкообразный 1210
Корунд 711
Краска масляная (эмаль) 650…2000
Кремний 714
Лава вулканическая 840
Латунь 400
Лед из тяжелой воды 2220
Лед при температуре 0°С 2150
Лед при температуре -100°С 1170
Лед при температуре -20°С 1950
Лед при температуре -60°С 1700
Линолеум 1470
Листы асбестоцементные плоские 840
Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) 840
Лузга подсолнечная 1500
Магнетит 586
Малахит 740
Маты и полосы из стекловолокна прошивные 840
Маты минераловатные прошивные и на синтетическом связующем 840
Мел 800…880
Миканит 250
Мипора 1420
Мрамор (облицовка) 880
Настил палубный 1100
Нафталин 1300
Нейлон 1600
Неопрен 1700
Пакля 2300
Парафин 2890
Паркет дубовый 1100
Паркет штучный 880
Паркет щитовой 880
Пемзобетон 840
Пенобетон 840
Пенопласт ПХВ-1 и ПВ-1 1260
Пенополистирол 1340
Пенополистирол «Пеноплекс» 1600
Пенополиуретан 1470
Пеностекло или газостекло 840
Пергамин 1680
Перекрытие армокерамическое с бетонным заполнением без штукатурки 850
Перекрытие из железобетонных элементов со штукатуркой 860
Перекрытие монолитное плоское железобетонное 840
Перлитобетон 840
Перлитопласт-бетон 1050
Перлитофосфогелевые изделия 1050
Песок для строительных работ 840
Песок речной мелкий 700…840
Песок речной мелкий (влажный) 2090
Песок сахарный 1260
Песок сухой 800
Пихта 2700
Пластмасса полиэфирная 1000…2300
Плита пробковая 1850
Плиты алебастровые 750
Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные (ДСП, ДВП) 2300
Плиты из гипса 840
Плиты из резольноформальдегидного пенопласта 1680
Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем 840
Плиты камышитовые 2300
Плиты льнокостричные изоляционные 2300
Плиты минераловатные повышенной жесткости 840
Плиты минераловатные полужесткие на крахмальном связующем 840
Плиты торфяные теплоизоляционные 2300
Плиты фибролитовые и арболит на портландцементе 2300
Покрытие ковровое 1100
Пол гипсовый бесшовный 800
Поливинилхлорид (ПВХ) 920…1200
Поликарбонат (дифлон) 1100…1120
Полиметилметакрилат 1200…1650
Полипропилен 1930
Полистирол УПП1, ППС 900
Полистиролбетон 1060
Полихлорвинил 1130…1200
Полихлортрифторэтилен 920
Полиэтилен высокой плотности 1900…2300
Полиэтилен низкой плотности 1700
Портландцемент 1130
Пробка 2050
Пробка гранулированная 1800
Раствор гипсовый затирочный 900
Раствор гипсоперлитовый 840
Раствор гипсоперлитовый поризованный 840
Раствор известково-песчаный 840
Раствор известковый 920
Раствор сложный (песок, известь, цемент) 840
Раствор цементно-перлитовый 840
Раствор цементно-песчаный 840
Раствор цементно-шлаковый 840
Резина мягкая 1380
Резина пористая 2050
Резина твердая обыкновенная 1350…1400
Рубероид 1500…1680
Сера 715
Сланец 700…1600
Слюда 880
Смола эпоксидная 800…1100
Снег лежалый при 0°С 2100
Снег свежевыпавший 2090
Сосна и ель 2300
Сосна смолистая 15% влажности 2700
Стекло зеркальное (зеркало) 780
Стекло кварцевое 890
Стекло лабораторное 840
Стекло обыкновенное, оконное 670
Стекло флинт 490
Стекловата 800
Стекловолокно 840
Стеклопластик 800
Стружка деревянная прессованая 1080
Текстолит 1470…1510
Толь 1680
Торф 1880
Торфоплиты 2100
Туф (облицовка) 750…880
Туфобетон 840
Уголь древесный 960
Уголь каменный 1310
Фанера клееная 2300…2500
Фарфор 750…1090
Фибролит (серый) 1670
Циркон 670
Шамот 825
Шифер 750
Шлак гранулированный 750
Шлак котельный 700…750
Шлакобетон 800
Шлакопемзобетон (термозитобетон) 840
Шлакопемзопено- и шлакопемзогазобетон 840
Штукатурка гипсовая 840
Штукатурка из полистирольного раствора 1200
Штукатурка известковая 950
Штукатурка известковая с каменной пылью 920
Штукатурка перлитовая 1130
Штукатурка фасадная с полимерными добавками 880
Шунгизитобетон 840
Щебень и песок из перлита вспученного 840
Щебень из доменного шлака, шлаковой пемзы и аглопорита 840
Эбонит 1430
Эковата 2300
Этрол 1500…1800
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...