Как рассчитать тепловую мощность конвекторов, обогревателей и прочих отопительных приборов

Факторы, влияющие на потребность в тепле

Тепловая мощность зависит от площади помещения, климата региона, степени утепления здания

К основным факторам, определяющим потребность в тепловой энергии для помещения, относят:

• полный объем нагреваемых пространств;
• тип и качество утеплительного материала;
• климатическая зона, в которой располагается здание.

От объема помещения зависит количество воздушного пространства, нуждающегося в обогреве. Чем объемнее отапливаемое помещение, тем больше тепла потребуется для поддержания нужного микроклимата. При одинаковой высоте потолков (порядка 2,5 метров) обычно применяется упрощенный расчет, при котором за основу берется площадь комнаты.

О качестве утепления судят по способам теплоизоляции стен, а также по площади и комплекту окон и дверей. Учитывается также вид остекления – простой и тройной стеклопакет различны по тепловым потерям. Влияние климатического фактора сказывается при прочих равных условиях и учитывается как разность температур на улице и в комнате, где установлен котел.

Для прибора (батареи отопления)

Степень теплопроводности металлов – из некоторых изготавливают радиаторы

При рассмотрении факторов, влияющих на мощность нагрева радиаторов отопления, выделяются три основных:

• показатель, соответствующий разнице нагрева теплоносителя и окружающей воздушной среды – с его повышением увеличивается тепловая мощность;
• площадь поверхности, отдающей тепло;
• теплопроводность используемого материала.

В этом случае наблюдается та же линейная зависимость: с увеличением поверхности батареи возрастает и величина тепловой отдачи. По этой причине многие современные отопительные радиаторы дополняются специальными алюминиевыми ребрами, повышающими общую теплоотдачу.

Какая система отопления частного дома лучше и почему

Автономная отопительная система для частного дома конструктивно представляет собой котел, радиаторы и замкнутый круговой трубопровод, по которому движется теплоноситель (кроме воздушного). По типу теплоносителя различают следующие виды отопления:

Котлы различаются по виду топлива. Можно долго рассуждать о том, какое отопление выбрать для частного дома, перебирать варианты и находить в каждом свои преимущества и недостатки. Чтобы представить информацию более наглядно и подвести итоги, предлагаем рассмотреть сравнительную таблицу.

Эффективность нагревателей

Мощность — это физическое определение скорости передачи или потребления энергии. Она равна отношению количества работы за определённый промежуток времени к этому периоду. Нагревательные устройства характеризуются по расходу электричества в киловаттах.

Для сопоставления энергий различного рода введена формула тепловой мощности: N = Q / Δ t, где:

1. Q — количество теплоты в джоулях;
2. Δ t — интервал времени выделения энергии в секундах;
3. размерность полученной величины Дж / с = Вт.

В этом видео вы узнаете, как рассчитать количество теплоты:

Для оценки эффективности работы нагревателей используют коэффициент, указывающий на количество израсходованного по назначению тепла — КПД. Определяется показатель делением полезной энергии на затраченную, является безразмерной единицей и выражается в процентах. По отношению к разным частям, составляющим окружающую среду, КПД нагревателя имеет неравные значения. Если оценивать чайник как нагреватель воды, его эффективность составит 90%, а при использовании его в качестве отопителя комнаты коэффициент возрастает до 99%.

Объяснение этому простое: из-за теплообмена с окружением часть температуры рассеивается и теряется. Количество утраченной энергии зависит от проводимости материалов и других факторов. Можно рассчитать теоретически мощность тепловых потерь по формуле P = λ × S Δ T / h. Здесь λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м × К); S — площадь участка теплообмена, м²; Δ T — перепад температур на контролируемой поверхности, град. С; h — толщина изолирующего слоя, м.

Расчет мощности батарей отопления по площади

В основе расчета по площади лежат санитарные нормы и правила, которые указывают на то, что на каждые 10 м² площади должно приходиться 100 ватт тепловой мощности. Применяемый при расчете тепловой коэффициент будет отличаться в зависимости от климатических особенностей местности. Так, для южных районов России он равен 0,7-0,9, для Якутии и Чукотки – 2,0, для Дальнего Востока – 1,6.

Подобный подход к получению необходимой мощности радиаторов имеет погрешности, определяемые рядом факторов, таких как наличие панорамного остекления, расположение квартиры внутри дома и высота потолков.

Пример: площадь комнаты в 12 м² умножаем на 100 Вт и коэффициент района 0,7. Полученный результат – 840 ватт. Исходя из мощности одной секции 180 ватт, потребуется 840/180=4,66 секции, что при округлении дает пять. При расчете тепловой мощности и количества батарей специалисты рекомендуют делать 30% запас.

Определение понятия тепловой мощности

Тепловая мощность оборудования напрямую зависит от количества потребляемой энергии котлом Под мощностью тепловыделения понимается количество теплоты, образующееся при преобразовании исходного носителя в энергию обогрева. Этот показатель отличен по величине для разных видов энергоносителей и рассчитывается для каждого из них индивидуально. Для газовых котлов он зависит от объема природного или сжиженного газа, подводимого к горелке в единицу времени.

При рассмотрении электрических аналогов этот параметр напрямую связан с мощностью электроэнергии, потребляемой агрегатом от сети 220 или 380 Вольт и его тепловым КПД. Соотношение тепловых и электрических мощностей задается специальными формулами, переводящими одно значение в другое.

Как обозначается мощность: единицы измерения

В таблице выше вы увидели обозначение в ваттах, и читая инструкции к бытовой технике, можно заметить, что среди характеристик прибора обязательно указано количество ватт. Это единица измерения механической мощности, используемая в международной системе СИ. Она обозначается буквой W или Вт.

Измерение мощности в ваттах было принято в честь шотландского ученого Джеймса Уатта — изобретателя паровой машины. Он стал одним из родоначальников английской промышленной революции.

В физике принято следующее обозначение мощности: 1 Вт = 1 Дж / 1с.

Это значит, что за 1 ватт принята мощность, необходимая для совершения работы в 1 джоуль за 1 секунду.

В каких единицах еще измеряется мощность? Ученые-астрофизики измеряют ее в эргах в секунду (эрг/сек), а в автомобилестроении до сих пор можно услышать о лошадиных силах.

Интересно, что автором этой последней единицы измерения стал все тот же шотландец Джеймс Уатт. На одной из пивоварен, где он проводил свои исследования, хозяин накачивал воду для производства с помощью лошадей. И Уатт выяснил, что 1 лошадь за секунду поднимает около 75 кг воды на высоту 1 метр. Вот так и появилось измерение в лошадиных силах. Правда, сегодня такое обозначение мощности в физике считается устаревшим.

Одна лошадиная сила — это мощность, необходимая для поднятия груза в 75 кг за 1 секунду на 1 метр.

Популярные модели

Master BLP 33M

Продукция американского бренда, известного с 1954 года. Master Climate Solutions — международная компания, которая занимается производством теплового и вентиляционного оборудования, признанная брендом №1 во всем мире. С 2007 года продукция для европейского рынка выпускаются в Италии.

Эта модель подходит для средних и больших помещений. Мощность регулируется, минимальная — 18 кВт, максимальная — 33 кВт.

Цилиндрический корпус способствует формированию воздушного потока. Размеры 600x250x360 мм, вес 8 кг. Для удобства переноски есть ручка. Предусмотрены системы безопасности и встроенный термостат. Корпус хорошо теплоизолирован и не перегревается. Модель отличается прочностью, долгим сроком работы и простотой технического обслуживания.

Remington REM 15KW

Этот бренд является подразделением компании Master Climate Solutions Group. Производство размещается в Польше и специализируется на изготовлении теплового оборудования для новичков.

Мощность модели Remington REM15KW — 15 кВт, регулировки нет. Подходит для небольших и средних помещений. Габариты 490Х210х300 мм, вес 5,9 кг. Корпус в форме цилиндра, также есть ручка. Розжиг с использованием пьезоэлемента.

Разработана система безопасности. Подача газа прекращается, если пропало напряжение, оборудование перегрелось, опрокинулось или наклонилось.

Ballu BHG-20

Модель выпускается международной компанией, основанной в Нидерландах. Производство размещается в разных странах, в основном на Востоке. Оборудование для отечественного рынка выпускают в России.

Газовая пушка имеет цилиндрический корпус с антикоррозийным покрытием. Мощность регулируется от 9,5 до 17 кВт. Оборудована защитой от перегрева и контролем наличия пламени. Есть ручка для переноса. В комплект входят газовый шланг и редуктор. Размеры 445x190x290 мм, вес 5,4 кг.

Fubag Brise 10

Эта немецкая компания начала работу более 40 лет назад. Открыто 19 заводов в разных странах, в основном в Германии и Швейцарии.

Мощность пушки — 10,9 кВт, используется в небольших комнатах. Это компактное устройство: размеры 345х210х340 мм, вес 4,2 кг. Безопасность при эксплуатации обеспечивается термостатомом, термопарой, системой контроля пламени и электромагнитным клапаном. Корпус покрыт экологичной краской (без содержания свинца).

ПрофТепло КГ-38

Эта газовая пушка — продукция отечественного производителя. Компания «Профтепло» уже больше 10 лет занимается тепловым оборудованием.

Мощность модели — 38 кВт. Она крупнее предыдущих: размеры 605х330х525, вес 12,6 кг. Есть ручка и подставка-опора, благодаря которой оборудование более устойчиво. Используется только в больших помещениях. Есть защита от перегрева.

Ресанта ТГП-15000

Это латвийский бренд, отличающийся хорошим соотношением цены и качества. «Ресанта» — неоднократный призёр международного конкурса «Лучшее электрооборудование» (2008 — 2013 годы). Производство размещается в Китае.

Мощность модели ТГП-15000 — 15-18 кВт. Есть ручка и подставка на колёсах. Клапан газа имеет температурный датчик. При перегреве подача прекращается. Размеры 520х220х340 мм, вес 5,8 кг.

ЗУБР ТПГ-33000

Ещё одна модель от российского производителя. «Зубр ОВК» выпускает строительные инструменты и оборудование широкого спектра, находится на рынке более 20 лет.

Пушка ТПГ-33000 имеет мощность до 33 кВ. Размеры 615x250x315 мм, вес 7,6 кг. При перегреве оборудование выключается. На корпусе есть ручка. В комплект входит армированный шланг и редуктор.

Расчет тепловой мощности: формула

Рассмотрим формулу и приведем примеры, как произвести расчет для зданий с разным коэффициентом рассеивания.

Vx(дельта)TxK= ккал/ч (тепловая мощность), где:

• Первый показатель «V» – объем рассчитываемого помещения;
• Дельта «Т» – разница температур – это та величина, которая показывает насколько градусов внутри помещения теплее, чем снаружи;
• «К» – коэффициент рассеивания (его еще называют «коэффициент пропускания тепла»). Величина берется из таблицы. Обычно цифра колеблется от 4 до 0,6.

Примерные величины коэффициента рассеивания для упрощенного расчёта

• Если это неутепленный металлопрофиль или доска то «К» будет = 3 – 4 единицы.
• Одинарная кирпичная кладка и минимальное утепление – «К» = от 2 до 3-ёх.
• Стена в два кирпича, стандартное перекрытие, окна и
• двери – «К» = от 1 до 2.
• Самый теплый вариант. Стеклопакеты, кирпичные стены с двойным утеплителем и т. п. – «К» = 0,6 – 0,9.

Более точный расчет можно произвести, высчитывая точные размеры отличающихся по свойствам поверхностей дома в м2 (окна, двери и т. д.), производя расчёт для них отдельно и складывая получившиеся показатели.

Обогреватель или камин

Наряду с электрическими обогревателями на рынке представлен широкий ассортимент каминов, которые во многих случаях бывают столь же экономными в использовании, но стоят значительно дороже.

Принцип действия камина отличается от обычного прибора – благодаря широкой поверхности нагревательного устройства происходит подача сразу большого количества тепла, поэтому сам эффект начинает ощущаться заметно быстрее.

Обычно нагревательный элемент оснащается термовентиляторами и стеклянными излучателями, что увеличивает общую мощность системы. Таким образом, свои плюсы у камина есть:

• обогрев равномерный, быстрый и мягкий (лучи рассредоточиваются по всем объему, а не фокусируются на узкой полосе);
• камин смотрится исключительно хорошо в дизайне квартиры – по сути, он становится основным центром притяжения в комнате;
• в отличие от обычного камина обслуживание электрического гораздо проще – не нужны уголь и дрова, нет необходимости создавать шахту и чистить ее;
• наконец, языки пламени можно включить и без подогрева – получается своеобразный релакс не выходя из дома.

Существуют разные виды электрокаминов:

1. Напольные, которые удобно переносить по всей квартире, и к тому же они гармонично впишутся в любой дизайн.

Настенные имеют корпус толщиной до 15 см, поэтому вмонтировать их можно в любую стену. Существуют также модели с немного выпуклой лицевой панелью – как кинескоп старых телевизоров.

Наконец, встраиваемые камины – это капитальная конструкция, которая монтируется в стену. Как правило, их используют в загородных домах.

Единственный существенный недостаток камина по сравнению с обогревателями – его дорогая цена. Однако если хочется не просто приобрести прибор для отопления, но и создать настоящую уютную атмосферу в условиях городской квартиры или загородного дома, то камин – это самый подходящий вариант с точки зрения действительно комфортного досуга.

В таблице приводится обзор некоторых популярных электрокаминов и их технических характеристик.

название модели	технические характеристики	цена, руб
Scarlett SC-2055		4500
RealFlame Moonblaze		16000
NEWBURRY CASTLE		36000
RealFlame FIRESPACE 25		24000

Расчёт мощности

Методика вычисления заключается в подборе аппарата с такими параметрами, чтобы на выходе температура воздуха соответствовала нормативным значениям, а запас мощности позволял бесперебойно работать при пиковых нагрузках, но при этом не страдала кратность и скорость воздухообмена. Проектировщик начинает рассчитывать мощность только после получения всех исходных данных:

• Объёма воздуха, проходящего через аппарат за единицу времени. Измеряется соответственно кг/ч или м 3 /ч.
• Температуры приточки. Берётся минимальное значение для зимнего периода.
• Требуемой по нормам или индивидуальным пожеланиям заказчика температуре воздуха на выходе.
• Максимальной температуре, до которой может нагреться тепловой носитель.

Правила вычислений

Теплотехнический расчёт канального нагревателя начинается с определения двух параметров: первый — площадь поперечного сечения тепловой установки; второй – мощность, необходимая для нагрева поверхности заданного размера.

Площадь вычисляется по формуле:

Aф = Lp / 3600×(ϑρ), где

L – максимальное значение приточки для поддержки параметров вытяжки, м 3 /ч; Р – нормативная плотность воздуха, кг/м 3 ; Θρ – скорость движения воздуха на каждом участке, определяемая из аэродинамического расчета.

Полученное значение подставляется в таблицу, где указаны возможные варианты сечения калориферов, значения округляется в большую сторону.

Формула скорости воздушных масс, необходимая для подбора площади нагревательного элемента, следующая:

ϑρ = Lρ / 3600×Аф.факт

На следующем этапе определяется объем тепловой энергии, необходимый для прогрева приточки:

Q = 0.278×Gc× (tп – tн), где

Q – объём тепловой энергии, Вт; G – расчётный показатель расхода воздуха, кг/ч; с – удельная теплоёмкость, в данном случае берётся 1.005 кДж/кг °С; tп – температура приточки, °С; tн – температура воздуха на входе.

Расход воздуха G = Lρн. Это связанно с местом установки вентилятора. Он находится до калорифера, а, следовательно, используется нормативное значение плотности воздушных масс снаружи помещения.

Далее вычисляются затраты горячей воды на отдачу тепла холодному:

Gw = Q / cw×(tг – t0), где

cw – тепловая ёмкость воды, кДж/кг °С; tг – температура теплоносителя (воды), 0 С; t0 – расчётная температура воды в обратном трубопроводе, 0 С.

Теплоемкость жидкости можно узнать из справочной литературы. Параметры теплового носителя зависят от параметров среды.

Зная Gw, можно вычислить скорость движения воды по трубам:

w = Gw / 3600×ρw×Aф, где

Aф – размер сечения теплообменника, м²; ρw – плотность воды при средней температуре теплового носителя, 0 С.

Рассчитать скорость движения теплоносителя можно по формуле, указанной выше. Она справедлива для простой системы последовательного подключения нагревательных элементов. В случае использования параллельной схемы, толщина трубопровода увеличится в два или более раз, а средняя скорость движения уменьшится.

Кроме подбора калорифера выполняется расчёт тепловых потерь по укрупнённым показателям. Основная формула:

q – тепловая характеристика объекта, Вт/(м 3 ּ о С); V – объём объекта по внешней стороне ограждающих конструкций, м 3 ; (t_п-t_н) – разность температуры основных помещений, о С.

Расчёт поверхности нагрева

Основная формула площади нагревательной поверхности канального устройства:

Amp = 1.2Q / K× (tср.т – tср.в), где

К – коэффициент передачи тепла от калорифера холодному воздуху, Вт/(м°С); tср.т – средний показатель температуры теплового носителя, 0 С; tср.в – средний показатель температуры приточки, 0 С; число 1,2 – коэффициент запас. Вводится в связи с остыванием воздуховодов.

На последнем этапе определяется, сколько тепла может выдать канальный нагреватель:

Qфакт = К× (tср.т – tср.в)×Nфакт×Ak

Особенность методики для паровых нагревателей

Принцип вычислений не меняется. Отличие только в способе определения расхода теплового носителя для нагрева холодного воздуха:

r – тепловая энергия, получаемая в процессе конденсации пара.

Количество электроэнергии кВт·ч и стоимость нагрева воды.

Калькулятор высчитает время нагрева воды в накопительных водонагревателях в зависимости от ёмкости бака, мощности ТЭНов, температуры нагрева и температуры входящей воды.

Вы можете указать КПД накопительного водонагревателя (обычно 95-99%).

Калькулятор взят с сайта: http://nagrev24.ru/voda

Электроэнергия преобразуется в тепло и КПД зависит от материала нагревательного элемента (от потерь электроэнергии в нем и от теплопроводности), от площади соприкосновения элемента с водой, переходных сопротивлениях контактов и потерь в шнуре электропитания. На каждом этапе теряется некоторая часть энергии. В зависимости от типа прибора, КПД находится в пределах 95-99%.

Чем эффективнее теплоизоляционные свойства материала, отделяющего внутренний бак от окружающей среды, и толще его слой, тем экономичнее водонагреватель. Современные бойлеры гарантируют снижение температуры воды не более 0,25 — 0,5 градуса в час и расход электроэнергии менее 1 кВт/ч в сутки в дежурном режиме.

Наиболее оптимальным температурным режимом работы водонагревателя 55-60°С. Это снижает электропотребление на поддержания температуры горячей воды, уменьшает образование накипи, обеспечивает более щадящий режим для внутреннего бака.

Калькулятор расчета мощности тэна для нагрева воды

Предложенный калькулятор, исходя из емкости бака водонагревателя, начальной и конечной (требуемой) температуры воды и времени нагрева позволяет выполнить расчет необходимой электрической мощности ТЭНа с достаточной степенью точности, на которую влияет конструктивные особенности ТЭНа и фактическое напряжение электросети.

При напряжении в сети ниже Uраб нагревателя (например, в результате падения напряжения в линии) очевидно, что его работа будет менее эффективна и снижение температуры греющей поверхности увеличит длительность нагрева воды до требуемой температуры.

Результат расчета не означает, что обязательного использования ТЭНа такого номинала: полученная мощность может быть набрана несколькими параллельно соединенными нагревательными элементами.

Обратите внимание, что расчет производится без учета возможных потерь тепла электроводонагревателей в окружающую среду, возникающих ввиду самых разных факторов, начиная от конструкции бойлера и заканчивая состоянием (наличием) теплоизоляции

Факторы

Для помещения

1. Что влияет на потребность квартиры, комнаты или дома в тепле?

При расчетах учитываются:

Объем. От него зависит количество воздуха, нуждающегося в нагреве;

Чем объемнее помещение, тем больше тепла нужно для поддержания постоянной температуры в нем.

• Качество утепления. Оно зависит от теплоизоляции стен, площади и количества дверей и окон, а также от структуры остекления окон. Скажем, одинарное остекление и тройной стеклопакет будут сильно различаться по количеству теплопотерь;
• Климатическая зона. При неизменных качестве утепления и объеме помещения разность температур между улицей и комнатой будет линейно связана с количеством теряющегося через стены и перекрытия тепла. При неизменных +20 в доме потребность дома в тепле в Ялте при температуре 0С и в Якутске при -40 будет различаться ровно втрое.

Зима в Якутске.

Для прибора

1. Чем определяется тепловая мощность радиаторов отопления?

Здесь действует три фактора:

• Дельта температур — перепад между теплоносителем и окружающей средой. Чем он больше, тем выше мощность;
• Площадь поверхности. И здесь тоже наблюдается линейная зависимость между параметрами: чем больше площадь при неизменной температуре, тем больше тепла она отдает окружающей среде за счет прямого контакта с воздухом и инфракрасного излучения;

Оребрение увеличивает поверхность теплообмена с воздухом.

Теплопроводность материала прибора. Оно играет особенно важную роль при большой площади оребрения: чем выше теплопроводность, тем более высокую температуру будут иметь края ребер, тем сильнее они нагреют контактирующий с ними воздух.

Похожие записи:

Обеспыливание бетонного пола: антипыль, пропитки и грунтовка Мини-камеры: особенности, виды и критерии подбора Гидравлический пресс: применение, как сделать своими руками Септик для дачи: как сделать установку своими руками Пустотелые бетонные блоки: виды, характеристики, применение Приточно-вытяжня вентиляция: принцип работы, устройство, расчет мощности системы