Теплоотдача батареи: на что влияет и как рассчитать

Теплоотдача батареи: на что влияет и как рассчитать

Таблица сравнения теплоотдачи радиаторов говорит, что эта характеристика напрямую зависит от габаритов батареи, и материала конструкции. Понятно, что главной функцией отопительных приборов является нагрев жилого помещения, а главной характеристикой в этом вопросе есть то, насколько конкретная модель справится с отоплением. Поэтому перед покупкой необходимо провести детальные расчеты теплоотдачи выбираемых радиаторов отопления.

Эта характеристика индивидуальна у каждого прибора отопления, причем зависит она и от вида подключения, и места его установки, а также других факторов. Людей интересует, какой радиатор лучше выбрать, где его расположить и как подключить. Обо всем этом рекомендуется узнать еще до покупки, чтобы правильно рассчитать возможности приборов, и чтобы в доме всегда было тепло и уютно.

При желании, точно определить тип и размеры радиатора отопления можно самостоятельно, без помощи специалистов. Для этого нужно вычислить необходимую мощность оборудования и площадь комнаты. Таким образом, получиться вычислить теплоотдачу, а значит, и повысить эффективность отопления.

Классификация отопительных приборов

В зависимости от материала, использованного для изготовления, радиаторы отопления могут быть:

• стальные;
• алюминиевые;
• биметаллические;
• чугунные.

Каждый из этих типов радиаторов имеет свои достоинства и недостатки, поэтому необходимо более подробно изучить их технические характеристики.

Чугунные батареи – отопительные приборы, проверенные временем

Основными достоинствами этих приборов является высокая инертность и достаточно неплохая теплоотдача. Чугунные батареи долго нагреваются и также долго способны отдавать накопленное тепло. Теплоотдача чугунных радиаторов, составляет 80-160 Вт на одну секцию.

Недостатков у этих приборов достаточно много, среди которых наиболее серьезными являются:

• большая разница между проходным сечением стояков и батарей, вследствие чего теплоноситель по радиаторам движется медленно, что приводит к их быстрому загрязнению;
• низкое сопротивление гидроударам, рабочее давление 9 кг/см2;
• большой вес;
• требовательность к регулярному уходу.

Алюминиевые радиаторы

Батареи из алюминиевых сплавов имеют массу достоинств. Они привлекательны, нетребовательны к регулярному уходу, лишены хрупкости, вследствие чего лучше противостоят гидроударам, чем их чугунные аналоги. Рабочее давление варьируется в зависимости от модели и может быть от 12 до 16 кг/см2. Еще одним неоспоримым достоинством алюминиевых батарей является проходное сечение, которое меньше или равно внутреннему диаметру стояков. Благодаря этому, теплоноситель движется внутри секций с большой скоростью, что делает практически невозможным отложение грязи внутри устройства.

Многие считают, что небольшое сечение радиаторов ведет к низкой теплоотдаче. Это утверждение неверно, так как теплоотдача алюминия выше, чем, к примеру, у чугуна, а малое сечение в батареях с лихвой компенсируется площадью оребрения радиатора. Согласно таблице, представленной ниже, теплоотдача алюминиевых радиаторов зависит от модели и может составлять от 138 до 210 Вт.

Но, несмотря на все достоинства, большинство специалистов не рекомендуют их для установки в квартиры, так как алюминиевые батареи могут не выдержать резких скачков давления при тестировании центрального отопления. Еще одним недостатком алюминиевых батарей является быстрое разрушение материала при использовании в паре с ним других металлов. Например, подключение к стоякам радиатора через латунные или медные сгоны может привести к окислению их внутренней поверхности.

Биметаллические отопительные приборы

Эти батареи лишены недостатков их чугунных и алюминиевых «конкурентов». Конструктивной особенностью таких радиаторов является наличие стального сердечника в алюминиевом оребрении радиатора. В результате такого «слияния» устройство может выдерживать колоссальное давление 16-100 кг/см2.

Инженерные расчеты показали, что теплоотдача биметаллического радиатора практически не отличается от алюминиевого, и может варьировать от 130 до 200 Вт.

Проходное сечение устройства, как правило, меньше, чем у стояков, поэтому биметаллические радиаторы практически не загрязняются.

Несмотря на сплошные достоинства, у этого изделия есть существенный недостаток – его высокая стоимость.

Стальные радиаторы

Стальные батареи прекрасно подходят для обогрева помещений, запитанных от автономной системы теплоснабжения. Тем не менее, такие радиаторы не лучший выбор для центрального отопления, так как могут не выдержать давления. Они достаточно легкие и устойчивые к коррозии, с высокой инерционностью и неплохими показателями теплоотдачи. Проходное сечение у них чаще всего меньше, чем у стандартных стояков, поэтому забиваются они крайне редко.

Среди недостатков можно выделить довольно низкое рабочее давления 6-8 кг/см2 и сопротивляемость гидроударам, до 13 кг/см2. Показатель теплоотдачи, у стальных батарей составляет 150 Вт на одну секцию.

В таблице представлены средние показатели теплоотдачи и рабочего давления для радиаторов отопления.

Причины погрешностей в расчетах по показателям теплопроводности

Теплоотдача отопительной батареи – важный критерий мощности или энергии тепла, получаемого за определенное количество времени. Этот показатель измеряется в Вт/м*К или кал/час (есть разночтения в техническом описании к моделям). Для перевода величин пользуются соотношением

1,0 Вт/м*К= 859,8452279 кал/ч.

Биметалл (с медью) и алюминий лидируют по показателям тепловой отдачи. Однако при сравнении нередко возникают разночтения, даже когда верно выполнены все расчеты.

Теплоотдача радиаторов отопления с учетом типа металла представлена в таблице 2.

Таблица 2

Сложнее всего не ошибиться в показателях теплоотдачи алюминиевого радиатора и моделей из биметалла. Эти погрешности легко объяснить другими показателями:

1. Теплоотдача зависит от конструктивной классификации модели (панельные, трубчатые и секционные), которые также отличаются межосевым расстоянием и степенью проходимости 1 кубометра теплоносителя за одинаковое время.
2. Батареи выпускаются не из обычного алюминия, а из силумина (сплав с добавлением кремния).
3. Степень контакта двух материалов в биметаллических конструкциях.
4. Биметаллические модели бывают двух типов – медь + алюминий или стальная оцинковка + силумин.

Обратите внимание! Полная теплоотдача просчитывается на полном разогреве батареи.

Некоторые модели обладают определенной инертностью при прогревании, которая наблюдается в начале отопительного сезона. Поэтому нельзя сопоставлять теплоотдачу чугунных и биметаллических радиаторов, проверяя нагрев прикосновением руки, пока они по-настоящему не «разгонятся».

Современные радиаторы прогреваются быстрее

Первых несколько часов уходит на прогревание всей системы и каждого радиатора в отдельности. Это время у каждой модели разное, многое зависит от засоренности отопительного контура. От советских чугунных «гармошек» не следует ожидать высокой тепловой отдачи. Они катастрофически засорены ржавчиной из труб, кальциевым и органическим осадком.

Сравнение характеристик по другим параметрам

Большое значение имеют конструкционные особенности радиаторов.

Из таблицы видно, что чугунная секция имеет почти такие же параметры теплоотдачи, как и алюминиевая. Это зависит от конструкции и от развитости теплопередающей поверхности.

Сравнение по другим характеристикам

Об одной особенности работы батарей – инертности – уже упоминалось выше. Но чтобы сравнение радиаторов отопления выглядело объективным, кроме теплоотдачи следует учесть и другие важные параметры:

• рабочее и максимальное давление теплоносителя;
• количество вмещаемой воды;
• масса.

Ограничение по рабочему давлению определяет, можно ли устанавливать отопительный прибор в многоэтажных зданиях, где высота подъема воды сетевыми насосами может достигать сотни метров. Параметр не играет роли для частных домов, где давление в системе невысокое, максимум 3 Бар.

Сравнение по вместительности радиаторов может дать представление об общем количестве воды в сети, которое придется нагревать. Ну а масса изделия важна при выборе места установки и способа крепления батареи.

В качестве примера ниже показана сравнительная таблица характеристик различных радиаторов отопления одинакового размера:

Примечание. В таблице за 1 единицу принят отопительный прибор из 5 секций, кроме стального, представляющего собой единую панель.

Что влияет на коэффициент теплоотдачи

• Температура теплоносителя.
• Материал, из которого изготавливаются отопительные батареи.
• Правильно проведенный монтаж.
• Установочные размеры прибора.
• Размеры самого радиатора.
• Тип подключения.
• Конструкция. К примеру, количество конвекционных ребер в панельных стальных радиаторах.

С температурой теплоносителя все понятно, чем она выше, тем больше тепла прибор отдает. Со вторым критерием тоже более или менее понятно. Приведем таблицу, где можно ознакомиться, какой материал и сколько отдает тепла.

Скажем прямо, это показательное сравнение говорит о многом, из него можно сделать вывод, что, к примеру, алюминий имеет теплоотдачу практически в четыре разы выше, чем чугун. Это дает возможность снижать температуру теплоносителя, если используются алюминиевые батареи. А это приводит к экономии топлива. Но на практике получается все по-другому, ведь сами радиаторы изготавливаются по разным формам и конструкциям, к тому же модельный ряд их настолько огромен, что говорить о точных цифрах здесь не приходится.

Теплоотдача в зависимости от температуры теплоносителя

Для примера можно привести вот такой разброс степени отдачи тепла у алюминиевых и чугунных радиаторов:

• Алюминиевые – 170-210.
• Чугунные – 100-130.

Во-первых, сравнительная степень резко упала. Во-вторых, диапазон разброса самого показателя достаточно большой. Почему так получается? В первую очередь из-за того, что производители используют различные формы и толщину стенки отопительного прибора. А так как модельный ряд достаточно широк, отсюда и пределы теплоотдачи с сильным разбегом показателей.

Давайте рассмотрим несколько позиций (моделей), объединенных в одну таблицу, где будут указаны марки радиаторов и их показатели теплоотдачи. Это таблица не сравнительная, просто нам хочется показать, как меняется тепловая отдача прибора в зависимости от его конструкционных отличий.

Как видите, теплоотдача радиаторов отопления во многом зависит от модельных отличий. И таких примеров можно приводить огромное количество. Необходимо обратить ваше внимание на один очень важный нюанс – некоторые производители в паспорте изделия указывают теплоотдачу не одной секции, а нескольких. Но в документе все это прописывается. Здесь важно быть внимательным и не совершить ошибку при проведении расчета.

Тип подключения

Хотелось бы подробнее остановиться на этом критерии. Дело все в том, что теплоноситель, проходя по внутреннему объему батареи, заполняет его неравномерно. И когда дело касается теплоотдачи, то эта самая неравномерность очень сильно влияет на степень данного показателя. Начнем с того, что существует три основных типа подключения.

1. Боковое. Чаще всего используется в городских квартирах.
2. Диагональное.
3. Нижнее.

Если рассматривать все три типа, то выделим второй (диагональное), как основу нашего разбора. То есть, все специалисты считают, что именно данная схема может быть взята за такой коэффициент, как 100%. И это на самом деле так и есть, ведь теплоноситель по этой схеме проходит от верхнего патрубка, спускаясь вниз к нижнему патрубку, установленного с противоположной стороны прибора. Получается так, что горячая вода движется по диагонали, равномерно распределяясь по всему внутреннему объему.

Теплоотдача в зависимости от модели прибора

Боковое подключение в данном случае имеет один недостаток. Теплоноситель заполняет радиатор, но при этом последние секции охватываются плохо. Вот почему теплопотери в этом случае могут быть до 7%.

И нижняя схема подключения. Скажем прямо, не совсем эффективная, теплопотери могут составлять до 20%. Но оба варианта (боковой и нижний) будут работать эффективно, если использовать их в системах с принудительной циркуляцией теплоносителя. Даже небольшое давление будет создавать напор, которого хватит, чтобы довести воду до каждой секции.

Правильная установка

Не все обыватели понимают, что отопительный радиатор должен быть правильно установлен. Существуют определенные позиции, которые могут влиять на теплоотдачу. И эти позиции в некоторых случаях должны выполняться жестко.

К примеру, горизонтальная посадка прибора. Это немаловажный фактор, именно от него зависит, как будет двигаться теплоноситель внутри, будут ли образовываться воздушные карманы или нет.

Поэтому совет тем, кто решается установить батареи отопления своими руками – никаких перекосов или смещений, старайтесь использовать необходимые измерительные и контролирующие инструменты (уровень, отвес). Нельзя допустить, чтобы батареи в разных комнатах устанавливались не на одном уровне, это очень важно.

И это еще не все. Многое будет зависеть от того, на каком расстояние от ограничительных поверхностей радиатор будет установлен. Вот только стандартные позиции:

• От подоконника: 10-15 см (погрешность 3 см допустима).
• От пола: 10-15 см (погрешность 3 см допустима).
• От стены: 3-5 см (погрешность 1 см).

Внимание! Если необходимо установить экраны для радиаторных батарей, то выбирайте лучшие из них!

Как может отразиться увеличение погрешности на теплоотдачу? Рассматривать все варианты нет смысла, приведем пример нескольких основных.

• Увеличение в большую сторону погрешности расстояния между подоконником и прибором уменьшает показатель тепловой отдачи на 7-10%.
• Уменьшение погрешности расстояния между стеной и радиатором уменьшает теплоотдачу до 5%.
• Между полом и батарей – до 7%.

Казалось бы, какие-то сантиметры, но именно они могут снизить температурный режим внутри дома. Вроде бы снижение не такое уж и большое (5-7%), но давайте сравнивать все это с потреблением топлива. Оно на эти же проценты будет возрастать. За один день это не будет заметно, а за месяц, а за весь отопительный сезон? Сумма сразу вырастает до астрономических высот (учитывайте цены на 2020 год). Так что стоит и на это обратить особое внимание.

Стальные батареи

Старые стальные радиаторы обладают достаточно высокой тепловой мощностью, но при этом плохо удерживают тепло. Их нельзя разобрать или наращивать количество секций. Радиаторы данного типа подвержены к коррозии.

В настоящее время начали выпускать панельные радиаторы из стали, которые привлекательны высокой отдачей тепла при небольших размерах по сравнению с секционными радиаторами. Панели имеют каналы, по которым происходит циркуляция теплоносителя. Батарея может состоять из нескольких панелей, кроме этого, оснащаться гофрированными пластинами, увеличивающими теплоотдачу.

Устройство стальных панельных радиаторов

Тепловая мощность панелей из стали напрямую связана с габаритами батареи, зависящими от количества панелей и пластин (оребрение). Классификация проводится в зависимости от оребрения радиатора. Например, тип 33 присвоен трехпанельным обогревателям с тремя пластинами. Диапазон типов батарей составляет от 33 до 10.

Самостоятельный расчет требуемых радиаторов отопления связан с большим объемом рутинной работы, поэтому производители начали сопровождать изделия таблицами характеристик, которые сформированы по записям результатов испытаний. Эти данные зависят от типа изделия, монтажной высоты, температуры теплоносителя при входе и выходе, нормативной температуры в помещении и многих других характеристик.

Стальной панельный радиатор

Сравнение показателей: анализ и таблица

Помимо материала, из которого изготовлен прибор, на коэффициент мощности влияет межосевое расстояние – высота между осями верхнего и нижнего выходов. Также существенное влияние на КПД оказывает величина теплопроводности.

Лучшие батареи по теплоотдаче

Благодаря всем проведённым вычислениям и сравнениям можно смело заявить о том, что самыми лучшими в теплоотдаче всё-таки являются биметаллические радиаторы. Но они весьма дорогостоящие, что является большим минусом для биметаллических батарей. Далее, после них идут батареи из алюминия. Ну и последними в показателях теплоотдачи являются чугунные обогреватели, которые стоит использовать в определённых условиях установки. Если же всё-таки определить более оптимальный вариант, который будет не совсем дешёвым, но и не совсем дорогим, а также весьма эффективным, то алюминиевые батареи будут отличным решением. Но опять же, стоит всегда учитывать то, где их можно использовать, а где нельзя. Также, самым дешёвым, зато проверенным вариантом остаются чугунные батареи, которые могут служить много лет, без проблем, обеспечивая дома теплом, пусть даже и не в таком количестве, как это могут сделать другие виды.

Стальные приборы можно отнести к батареям конвекторного типа. И по теплоотдаче они будут гораздо быстрее, чем все выше перечисленные приборы.