Расчет радиаторов отопления

Опубликовано 09 Мар 2014
Рубрика: Теплотехника | 20 комментариев



Расчет радиаторов отопления«У вас  теплые батареи?» или «У вас горячие радиаторы отопления?» — такие вопросы мы задаем соседям, если у нас прохладно в квартире, в кабинете, в производственном помещении. Все разнообразные приборы отопления в народе, обычно, называют батареями или радиаторами отопления.

Под эти термины попадают панельные и секционные радиаторы, ребристые трубы, регистры из гладких труб, разнообразные конвекторы и даже иногда относительно экзотические потолочные излучатели.

В статье, которую вы читаете, будет представлена небольшая программа в MS Excel, позволяющая выполнить тепловой расчет радиаторов отопления и конвекторов.

Радиатор МС 140-108Радиатор отопления – это прибор, который нагревает воздух и предметы в помещении посредством радиационного излучения и конвективного теплообмена, передавая при этом тепловую энергию от горячего теплоносителя (чаще всего от воды) через свои стенки.

Конвектор КСК 20Конвектор передает тепловую энергию в окружающее  его пространство исключительно (на 95%) путем конвективного теплообмена – нагрева горячими стенками воздушных струй.

Доля тепла, передаваемая конвекцией (оставшаяся часть, соответственно, — инфракрасным излучением) для некоторых типов приборов отопления приведена ниже:

Чугунные радиаторы (батареи) – 25…35%

Алюминиевые секционные радиаторы – 50…60%

Панельные стальные радиаторы – 65…75%

Конвекторы – 90…98%

Какой тип приборов отопления лучше однозначно сказать нельзя. У всех есть недостатки. Однако возросшее качество проектирования и изготовления конвекторов позволяет этому типу приборов в последнее время постоянно увеличивать свою долю рынка.

За последние лет пять мне довелось участвовать в выборе и проектировании систем отопления для большого торгового комплекса (4 этажа, более 30 тысяч квадратных метров) и для производственного цеха (500 квадратных метров). И там и там, в качестве приборов отопления по критерию «цена / качество / эффективность» были применены конвекторы, которые существенно «переиграли» конкурентные варианты (в том числе и вариант воздушного отопления). Практика последующей эксплуатации подтвердила правильность выбранного решения – конвекторы прекрасно отапливают объекты!

Как и большинство расчетов в теплотехнике предлагаемый расчет радиаторов отопления будет приблизительным. «Приблизительность» заключается в том, что на фактическую теплоотдачу приборов влияют десяток факторов, часть из которых в «точных» расчетах учитываются коэффициентами, определенными в практических опытах, а часть факторов из-за малой значимости и вовсе игнорируются.

Предложенный ниже расчет радиаторов отопления учитывает 90…95% факторов при выполнении ряда условий:

1. Атмосферное давление в месте эксплуатации приборов должно быть около 760 миллиметров ртутного столба. Для высокогорных местностей необходимо вводить дополнительную поправку при «точных» расчетах.

2. Подача воды в прибор не должна быть «снизу – вверх»! Подача может быть любой, предпочтительнее — «сверху – вниз». В противном случае около 15…20% тепла не дополучите.

3. Монтаж радиатора должен обеспечивать свободное движение воздуха вдоль его поверхностей в вертикальном направлении. Расстояние от пола до низа прибора и от верха прибора до подоконника или верха установочной ниши стены желательно должны быть не менее 100 миллиметров.

Предлагаемый далее расчет в Excel, можно выполнить и в программе OOo Calc из пакета Open Office.

О цветах ячеек листа Excel, которые применены в статьях этого блога, следует прочесть на странице «О блоге».



Расчет радиаторов отопления и конвекторов в Excel.

Исходные данные:

1. Тип выбранного отопительного прибора записываем

в объединенные ячейки C3D3E3: Радиатор МС-140-108

2. Количество последовательно включенных приборов (секций) N в шт. вводим

в ячейку D4: 10

Следующие 5 параметров берем из технических характеристик завода изготовителя приборов.

3. Номинальный тепловой поток прибора (секции) Qн  в Вт заносим

в ячейку D5: 185

4. Номинальный температурный напор прибора (секции) dtн в °C заносим

в ячейку D6: 70

5. Номинальный расход воды через прибор (секцию) Gн в кг/час вписываем

в ячейку D7: 360

6. Показатель нелинейности теплоотдачи от температуры n записываем

в ячейку D8: 0,30

7. Показатель нелинейности теплоотдачи от расхода p записываем

в ячейку D9: 0,02

Следующие 3 параметра задаем исходя из предполагаемой реальности последующей эксплуатации. Они зависят от источника теплоснабжения и типа помещения.

8. Температуру воды на «подаче» tп в °C заносим

в ячейку D10: 85

9. Температуру воды на «обратке» tо в °C заносим

в ячейку D11: 60

10. Температуру воздуха в помещении tв в °C вписываем

в ячейку D12: 18

Расчет в Excel радиаторов отопления МС-140-108

Результаты расчетов:

11. Номинальный тепловой поток N приборов (секций) ΣQн в КВт вычисляем

в ячейке D14: =D4*D5/1000 =1,850

ΣQн=N*Qн/1000

12. Температурный напор dt в °C определяем

в ячейке D15: =(D10+D11)/2-D12 =54,5

dt=(tп+tо)/2- tв

13. Расчетный оптимальный расход воды G в кг/час рассчитываем

в ячейке D16: =((0,86*D14*1000*((D15/D6)^(D8+1))*(1/D7)^D9)/(D10-D11))^(1/(1-D9)) =44

G=((0,86*ΣQн*1000*((dt/dtн)(n+1))*(1/Gн)p)/(tпtо)(1/(1- p))

14. Расчетную теплоотдачу N приборов (секций) отопления Q в КВт вычисляем

в ячейке D17: =D14*((D15/D6)^(D8+1))*(D16/D7)^D9 =1,281

Q=ΣQн*((dt/dtн)(n+1))*(G/Gн)p

и делаем проверку

в ячейке D18: =D16/0,86*(D10-D11)/1000 =1,281

Q=G/0,86*(tпtо)/1000

15. Долю реальной теплоотдачи N приборов от номинального теплового потока в % определяем

в ячейке D19: =D17/D14*100 =69

=Q/ΣQн*100

На этом расчет в Excel радиатора отопления МС 140-108, стоящего из 10 секций завершен.

Выполним аналогичный расчет в Excel конвектора КСК 20-2,083ПС.

Расчет в Excel конвекторов КСК 20-2,083ПС

Выводы.

При температурном графике теплоносителя 85/60 °C теплоотдача регистров отопления и конвекторов составляет лишь 60…70% от номинальной мощности — то есть от той, про которую вам скажет продавец. Это важно понимать и учитывать при покупке приборов отопления!!!

Расчет радиаторов отопления МС-140-108 из 10 секций и конвекторов КСК 20-2,083ПС показал близость их тепловых мощностей при равных расходах теплоносителя и при одинаковых температурных условиях. Но цена конвектора сегодня около 2100 рублей, а нового радиатора — более 3800 рублей.

При сопоставимых размерах (длина: 1076/1080 мм; высота: 400/588 мм; глубина: 156/140 мм) конвектор весит 25...27 кг, а радиатор – около 76 кг. Объем конвектора – 1,5 л. Объем чугунного радиатора – около 15 л. Чугунные радиаторы – более инерционные приборы. Но у конвекторов тепловая мощность падает более резко при низких температурах теплоносителя (обратите внимание в расчетах на долю реальной теплоотдачи у радиатора и конвектора).

Выбор остается всегда за нами в зависимости от условий применения, предыдущего опыта и в силу привычек и приверженностей.

Уважаемые читатели, пишите комментарии! Ваши мысли, замечания и предложения всегда интересны коллегам и автору!!!

Прошу уважающих труд автора  скачивать файл после подписки на анонсы статей!

Не забывайте подтверждать подписку кликом по ссылке в письме, которое тут же придет к вам на указанную почту (может прийти в папку «Спам»)!!!

Ссылка на скачивание файла: raschet-radiatorov-otopleniya (xls 25,0KB).

Другие статьи автора блога

На главную


Введите Ваш e-mail:

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

20 комментариев на «Расчет радиаторов отопления»

  1. Николай Грузин 26 Апр 2014 21:35

    Добрый, самый добрый день. Мне случайно по рассылке попался Ваш материал из физики-науки, раздела теплотехники. Просмотрел и удивился! Кто так считает?? И только в этой статье узнал — проектировщик! Когда все материалы абсолютно чистые: заводской чистоты. А как считать тепло батареи, которой 20 лет не делали промывку и в которой на внутренних стенках наверное 3-4-5 мм осевшего шлама!! И потому 9-ти секционная чугунная батарея в первой секции (со стороны подачи) имеет температуру 37 градусов, а последняя — 9-я секция 32 градуса! Во до какой жизни довел нас долбаный капитализм!!

  2. Александр Воробьев 26 Апр 2014 23:54

    ???!!! Ничего не понял. Чему вы удивились? Как считает? Кто проектировщик? И при чем капитализм?

    Что-то не видел чтобы при социализме мыли до самозабвения радиаторы...

  3. Юрий 27 Июл 2014 08:52

    Здравствуйте!

    Вот вы пишите «Радиатор отопления – это прибор, который нагревает воздух и предметы в помещении посредством радиационного излучения»

    Как то сразу Чернобылем повеяло...тьфу три раза.

    Это что...шутка такая?

  4. Александр Воробьев 27 Июл 2014 09:59

    Нет, не шутка. Имеется в виду радиационный нагрев инфракрасным излучением.

  5. Сергей Х 30 Мар 2015 23:06

    Александр, здравствуйте! Спасибо, Вам не просто за полезные расчеты, но и за демонстрацию возможностей excel. Не знал о некоторых функциях и взял их на вооружение, теперь такой вопрос. Вашу программу для гидравлического расчета из соседнего поста, я использовал как основу для решения своей задачи. В ней, вместо расчетного параметра теплопотерь здания Q для вычисления расхода теплоносителя «G» в графе «D4», я использовал показатели теплоотдачи реальных приборов водяного отопления по вашей текущей программе. Я сделал так потому, что в моем расчете здание существующее(жилой 2-х этажный дом), батареи уже навешаны и меняться не будут кроме труб, схема присоединения открытая, зависимая нерегулируемая элеваторная. Разброс КПД радиаторов составил от 50 до 80% для различных температур, что меня немного смущает. Ну и сам вопрос, как Вы считаете, в моем случае не является ли ошибкой использовать в гидравлическом расчете для расчет расхода «G», именно теплоотдачу радиаторов отопления, а не расчетные показатели теплопотерь здания ?? (Кстати теплоотдача батарей выше расчетного значения теплопотерь здания)

  6. Александр Воробьев 31 Мар 2015 20:58

    Добрый день Сергей!

    Сколько воды потечет через прибор отопления НЕ ЗАВИСИТ ни от теплопотерь здания, ни от теплоотдачи радиаторов!!! Зависит от гидравлических сопротивлений элементов системы и характеристики насоса или параметров давления на входе и выходе.

    Вот когда Вы рассчитаете гидравлику существующей системы, тогда узнаете сколько теплоносителя через какой прибор течет. Зная это — определите сколько тепла отдает реально каждый прибор. А потом сравните с теплопотерями конкретных помещений и узнаете много интересного.

    Если теплоотдача батарей выше теплопотерь здания, значит внутри поднимется температура до значения, при котором система «здание / окружающее пространство» придет в сбалансированное состояние (потери = приходу). Если станет слишком жарко (обязательно станет), значит придется снижать температуру теплоносителя на входе (элеватор, подмешивание обратки в подачу) и/или снижать расход (прикрывать). Менять расход — плохо. Вся гидравлика непредсказуемо разбалансируется (изменятся реальные расходы по веткам и приборам). Где-то будут мерзнуть, где-то изнемогать от жары. Но зачем покупать и монтировать лишние приборы отопления, тратить деньги, а потом с этим бороться?!

  7. Сергей Х 01 Апр 2015 16:26

    Вы конечно правы, Александр, расход в системе должен быть постоянен при качественном регулировании тепла в здании. Начал я проверять свои формулы в таблице и увидел позорную вещь)) Оказывается при подстановке в графы различных значений из температурного графика отопления у меня перерасчитывался расход и соответственно менялись потери давления, исправил и все встало на свои места. А по цифрам у меня получилось так. Расчетные теплопотери здания 35КВатт, теплоотдача радиаторов при 180 Ватт для биметалла — 43 КВатт, а реальная теплоотдача по вашей табличке получилась 28,5 КВатт, так что выходит 20% недогрев, но это можно поправить подмесом обратки так думаю.

  8. Александр Воробьев 01 Апр 2015 19:49

    Сергей, недогрев подмесом обратки не поправится, а только усугубится!

  9. Сергей Х 02 Апр 2015 15:01

    Имел ввиду, Александр, не уменьшение температуры подачи, наоборот, я неясно выразился, при регулировании подмесом температуры в сторону ее увеличения, КПД теплоотдачи растет, правда незначительно, удалось до 9% недогрева выйти при увеличении подачи на 5 градусов, но это ведь при -31 на улице, что у нас бывает редко. А в режимах до -25 все стабильно в системе. Забыл упомянуть, что элеватор будет меняться на насос с двухходовым. Однако нарастить батареи все же проще и дешевле чем мудрить с подмесами либо поднимать расход теплоносителя с пересчетом гидравлики. Что скажете?

  10. Александр Воробьев 02 Апр 2015 18:36

    Ничего не понял из первой части Вашего комментария...

    Нарастить батареи правильнее, но не всегда проще и тем более не всегда дешевле. В каждой конкретной ситуации нужно взвесить все плюсы и минусы и после этого принять единственно правильное решение.

  11. Борис Кузнецов 17 Янв 2016 17:27

    Расчёты в программе Excel мне лично близки и понятны. Как можно получить исходники этих файлов?

    (wltt-teplotehnika.ru)

  12. Александр Воробьев 17 Янв 2016 18:04

    Борис, ссылки на скачивание исходников трудно не увидеть при внимательном чтении статей.

  13. Николай 18 Мар 2016 16:23

    А вот как можно рассчитать время нагрева определённого объёма воздуха источником известной мощности , методом замкнутой циркуляции ( например тепловой пушкой ). Формула мне известна : T (сек)=(M (кг)*(t2-t1))/ W (кВт)......Удельная теплоёмкость воздуха тут сокращается с коэффициентом перевода Вт в кВт...Ведь при нагреве циркуляцией , t1 — постоянно приближается к t2 ( сужается разность температур ), сокращается время достижения t2. Т.е. реальное время Т будет меньше чем найденное по формуле...Интересно на сколько меньше ? Наверное тут без дифференцирования никак ? А как именно это сделать ?

  14. Николай 18 Мар 2016 16:28

    Подскажите пожалуйста алгоритм расчёта......

  15. Николай 18 Мар 2016 16:30

    Да , теплопотерями можно пренебречь.........Допустим их нет вообще.........за короткий отрезок времени........

  16. Александр Воробьев 19 Мар 2016 11:25

    Николай, считайте по приведенной формуле. Ничего дифференцировать и интегрировать в данном случае не нужно. Чтобы убедиться в правоте моих слов, разбейте интервал t2-t1 на несколько (хоть через градус), а потом сложите.

    А вообще нужно в такие моменты уметь абстрагироваться:

    Есть изолированная среда, её нужно нагреть на dt. Мощность внешнего источника постоянна и известна...

  17. Николай 19 Мар 2016 15:44

    Дело в том что , конечно при разбиении на интервалы сумма отрезков времени должна быть равна целому промежутку времени......но в моей формуле учитывается изменение массы воздуха по уравнению Менделеева-Клайперона...И получается что время всё же сжимается , но не значительно...какие то секунды...А значит и голову морочить не стоит........) Не пришла мне в голову сразу идея о разбиении.......Спасибо за наведение на мысль !

  18. Николай 21 Мар 2016 15:43

    Да , не прав я был с ускорением нагрева.........

  19. Лариса 04 Июл 2016 16:42

    Добрый день, Александр! Мне понравились ваши расчёты: подача материала, оформление, содержание...

    Стала я проверять расчёты радиатора и конвектора — расхождения. По радиатору: у Вас 44 кг/час расход воды, у меня — 38 кг/час, соответственно и разница в расчётной теплоотдаче.

    По конвектору: у Вас 45 кг/час расход воды, у меня — 27 кг/час.

    Исходные все Ваши...

    С уважением, Колесова Л.Н.

  20. Александр Воробьев 04 Июл 2016 17:52

    Лариса, добрый день.

    Не нахожу у себя ошибку. Пришлите, пожалуйста, Ваши расчеты расходов, которые дали 38 и 27 кг/час.

Ваш отзыв







  • Посетители: 657 649

  • Подписчики: 3 416