Расчет мощности водяного конвектора отопления по площади помещения

Как рассчитать мощность конвектора отопления по площади

Введение

Подбор конвектора отопления по площади является одной из важнейших задач. Правильный подбор помогает исключить переплату за прибор, мощность которого может превышать тепловые потери и замерзание потребителей, если бы конвектор оказался с недостаточной тепловой мощностью.

Принцип расчета тепловой мощности конвектора

Самый простой способ рассчитать тепловую мощность водяного конвектора отопления – это определить площадь помещения, так на 10 м² потребуется 1000 Вт.

Немного сложнее это учитывать такие факторы как количество оконных проёмов, расположение и тип здания, где находится помещение, а именно:

Многоэтажный дом с угловой комнатой и одним окном – на 10 м² принимают 1,2 кВт тепловой мощности;
Многоэтажный дом с угловой комнатой и двумя окнами – на 10 м² принимают 1,3 кВт тепла;
В случае частных домов – на 10 м² от 1,2 до 1,5 кВт.

Самый сложный тип расчётов – с использованием формул, учётом этажности, инфильтраций, тепловой изоляции, типа стеклопакета, высоты потолков, теплового напора ∆Т, который получается по данным входа и выхода теплоносителя и температуре внутри помещения. Даже наличие штукатурки имеет значение. К таким способам чаще прибегают инженеры для расчёта теплопотерь здания или отдельно взятого помещения.

Точный расчёт тепловых потерь необходим для подбора всех приборов отопления, которые будут по проекту эти потери компенсировать.

Формула расчета мощности

Наиболее точная формула для расчёта мощности конвектора отопления приведена ниже:

Q_{пасп.мощ.приб}.=ΣQ_{сумм.тепл.пот.}/ k_{поп.темп.нап.} ,

где Q_{пасп.мощ.приб} – искомая тепловая мощность внутрипольного конвектора, Вт;

ΣQ_{сумм.тепл.пот} – сумма тепловых потерь, Вт;

k_{поп.темп.нап.} – поправочный коэффициент температурного напора, зависит от типа прибора отопления (конвектор или радиатор), также именуемый как «комплексный коэффициент приведения номинального условного теплового потока прибора к расчётным условиям».

Таблица расчетов

Приведённая выше формула подходит для расчёта помещений любых габаритов. Найти мощность конвектора на 20 м², 30 м² и любые другие получится, если потратить время и внимательно отнестись к поиску исходных данных. Так для удобства и большего понимания углублённого расчёта ниже представлены таблицы.

Они необходимы, чтобы посредством второстепенных формул, прийти к основной и получить искомую тепловую мощность водяного конвектора отопления.

В первой таблице сконцентрированы необходимые для формул исходные данные, которые находятся путём измерений или паспортных данных материалов, а также справочных материалов.

Описание	Обозначение	Ед. измерения
Температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0.92 (коэф.обеспеченности говорит о том, что только в 8% из 100 температуры в расчётный период времени могут опуститься ниже указанных)	t_0,92	°С
Комфортная температура в помещении	t_помещ	°С
Температурный режим (сюда входит и комфортная тем-ра в помещении и температура входа/выхода теплоносителя)	t_вх. / t_вых. / t_помещ	°С
Коэфф. сопр-ния. теплопередачи стеклопакета	R	(м²*°С)/Вт
Толщина стен	δ_ст	м
Толщина утеплителя	δ_утеп	м
Толщина штукатурки	δ_штук	м
Глубина установки внутрипольного конвектора	h_{уст.конв}	мм
Расчётная кратность воздухообмена (для комнат – 0.3, для помещений с каминами и подобных им – 0.8, для кухонь и санузлов – 1)	k_возд	-
Площадь помещения		м²
Высота потолков	H	м
Высота остекления	H_окна	м
Длина оконного проёма	L_окна	м
Площадь оконного проёма	S_окна	м2
Коэффициент теплопроводности стены	λ_ст	Вт/м*°С
Коэффициент теплопроводности утеплителя	λ_утеп	Вт/м*°С
Коэффициент теплопроводности штукатурки	λ_штук	Вт/м*°С
Площадь стены (нужно учитывать высоту стены, длину и промежутки под/над окном, если таковые имеются, т.е. нужна полная площадь за вычетом оконного проёма, если он есть)	S_ст	м²

Во второй таблице по подбору конвектора по объёму, площади помещения приведены формулы и производные коэффициенты. Расчёт которых в конечном счёте приводит к основной формуле тепловой мощности необходимого конвектора.

Описание	Формулы	Ед. измерения
∆t – разность темп-ры в помещении и расчётной темп-ры наружного воздуха (тем-ра наиболее холодной пятидневки)	∆t= t_помещ.- t_0,92	°С
Q_инф. – тепловые потери с инфильтрацией в помещении	Q_инф.= 0,33* k_возд.V_помещ.∆t	Вт
q_окна – удельный тепловой поток через оконный проём при ∆t	q_окна= ∆t/R	Вт/м²
Q_{окна.помещ.}– тепловые потери через оконный проём в помещении	Q_{окна.помещ.}= q_окна * S_окна	Вт
R_cт. – сумма термических сопротивлений отдельных слоёв ограждения (сумма деления толщины стены, утеплителя, штукатурки на соответствующие коэф. теплопроводности)	R_cт.= Σ δ_i/ λ_i	(м²*°С)/Вт
R₀ – сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции (где α₁=8.7 и α₂=23 принимаются по СНиП 2-3-79 и пр.редакциям)	R₀= 1/α₁+R_ст.+1/α₂	(м²*°С)/Вт
q_ст. – удельный тепловой поток через стены при ∆t	q_ст.= ∆t/R₀	Вт/м²
Q_{ст.помещ.} – тепловые потери через стену в помещении	Q_{ст.помещ.} = q_ст.* S_ст.	Вт
ΣQ_{сумм.тепл.пот.} – суммарные тепловые потери, в которые входят потери на инфильтрацию, через окно и через стены помещения	ΣQ_{сумм.тепл.пот.}= Q_инф.+ Q_{окна.помещ.}+ Q_{ст.помещ.}	Вт
∆T – температурный напор	∆T= (t_вх. + t_вых.) / 2 - t_помещ.	°С
k_{поп.темп.нап.}– поправочный коэффициент, в который включён показатель степени «n» – вычисляется экспериментально, но приблизительно для конвекторов отопления составляет 0,35 (у компании «Zolter», данный показатель «n» достигает 0,4); коэффициент «b» – учёт атмосферного давления в определённой местности, который для упрощения можно принять равный 1 и сократить	k_{поп.темп.нап.}=(∆T/70)⁽¹⁺ⁿ⁾ *b	-

Более подробно с научной точки зрения о расчётах и коэффициентах можно ознакомиться в справочнике под редакцией к.т.н И.Г. Староверова и инж. Ю.И. Шиллера «Внутренние санитарно-технические устройства 4-е издание, переработанное и дополненное».

Пример расчета

В качестве примера возьмём жилую комнату, в которой хотим разместить внутрипольный конвектор отопления, предположим, что она будет в квартире в городе Сочи. Тогда температура наиболее холодной пятидневки будет -3°С.

Допустим, что комфортная температура 22°С, температура входа теплоносителя 60°С, выхода (обратки) 50°С.

Кроме конвектора водяного отопления не будет других источников тепла. Окно имеет однокамерный энергосберегающий стеклопакет (4-16-4), тогда коэффициент сопротивления теплопередачи 0,53 (м²*°С)/Вт.

Сверху и снизу помещения отапливаемые, в ином случае их тоже нужно учесть. Стены состоят из керамзитобетонных блоков, толщиной 0,19 м, теплопроводностью 0,2 Вт/м*°С. Утеплителем служит минеральная вата с толщиной 0,1 м и теплопроводностью 0,045 Вт/м*°С. Штукатурка толщиной 0,02 м с теплопроводностью 0,21 Вт/м*°С.

Глубина установки конвектора 110 мм. Расчётная кратность воздухообмена в комнате 0,3.

Площадь жилой комнаты принимаем 11,1 м², а высота потолка 2,79 м. Тогда объём помещения будет 30,97 м³.

Высота остекления принимается равной 2,39 м, длиной 4,452 м. Тогда площадь окна будет 10,64 м². С учётом длины стены 1,87 м, высоты участков под и над окном в сумме 0,4 м, площадь стены сообщающейся с наружным воздухом будет 7 м².

Теперь возьмём вторую таблицу и, произведя расчёты, выясним, что разность температуры в помещении и на улице в расчётный период составляет 25°С.

Тепловые потери с инфильтрацией после расчёта 76,65 Вт.

Удельный тепловой поток через принятое окно 47,17 Вт/м². А тепловые потери через окно 501,9 Вт.

Сумма термических сопротивлений стены с учётом всех слоёв будет 3,27 (м²*°С)/Вт, а сопротивление теплопередачи с учётом прилегающих к стене с двух сторон воздушных слоёв будет 3,43 (м²*°С)/Вт.

Удельный тепловой поток через стену получится 7,3 Вт/м². Тогда с учётом площади стены получаем тепловые потери через стенку комнаты 51,07 Вт.

Суммарные тепловые потери по итогу сложения всех потерь 629,62 Вт. Температурный напор по данным входа и выхода теплоносителя получается 33°С.

Если покупатель хочет установить внутрипольный конвектор с естественной конвекцией, тогда прибор будет значительно шире и/или длиннее, чем при использовании вентиляторов в конвекторах с принудительной конвекцией.

Например, коэффициент поправки температурного напора при естественной конвекции после подставления в формулу будет 0,35, поскольку степенной показатель «n» в случае с конвекторами «Zolter» равен 0,4. Тогда номинальная мощность прибора при ∆T70 будет равняться 1804,26 Вт. Ищем ближайший больший конвектор на сайте компании «Zolter» при ∆T70, длиной не более 4.5 метров и глубиной до 110 мм. Подходит вариант ZN200.90.4300 с мощностью 1806 Вт.

Конвектор отопления встроенный в пол

Если есть желание приобрести внутрипольный конвектор с принудительной конвекцией, тогда стоит учесть изменение поправочного коэффициента при переводе с ∆T33 в ∆T70 даже при минимальных оборотах вращение вентиляторов. Степенной показатель «n» будет 0,1, а поправочный коэффициент по формуле 0,44. Тогда мощность паспортная должна быть близкой к 1439,87 Вт при ∆T70 и вращающихся вентиляторах. Лучше выбирать по средней скорости вращения, тогда если Вам будет жарко, можно снизить или вовсе остановить вентиляторы, а если будет холоднее расчётной температуры, тогда можно будет выставить максимум скорость вращения. Ближайшим и самым подходящим вариантом для примера будет модель ZV200.80.1700 со средней тепловой мощностью 1467 Вт при ∆T70.

Как рассчитать мощность конвектора по площади помещения