Разберёмся, как оценить экономичность радиатора и учесть его тепловую инертность при проектировании системы отопления.
Что такое тепловой поток и как его рассчитать
Экономичность радиатора определяется интенсивностью теплообмена — то есть тепловым потоком (Q). Это количество теплоты, проходящее через поверхность площадью F в единицу времени. Единица измерения — ватт (Вт) или джоуль в секунду (Дж/с).
Согласно ГОСТ Р 53583‑2009 (п. 7.4.3), тепловой поток отопительного прибора рассчитывается по формуле:
где:
QH — номинальный тепловой поток (указан в паспорте прибора);
ΔT (°C) — температурный напор;
ΔTH=70 °C — номинальный температурный напор;
M — расход воды через прибор (кг/с);
Mn=360 кг/ч — номинальный расход теплоносителя;
n и m — показатели степени при температурном напоре и расходе теплоносителя (указаны в паспорте прибора).
ΔT (°C) — температурный напор;
ΔTH=70 °C — номинальный температурный напор;
M — расход воды через прибор (кг/с);
Mn=360 кг/ч — номинальный расход теплоносителя;
n и m — показатели степени при температурном напоре и расходе теплоносителя (указаны в паспорте прибора).
Ключевые зависимости
Тепловой поток зависит от расчётного температурного напора ΔT. Эта зависимость степенная, с показателями:
- n=1,2–1,4 — для температурного напора;
- m=0–0,1 — для расхода теплоносителя (определяются при тепловых испытаниях).
Для секционных и панельных радиаторов при схеме движения воды «сверху — вниз» значением (Mn/M)m можно пренебречь, так как m≈0.
Примеры расчёта температурного напора:
- при tn=90 °C и tk=70 °C: ΔT=60 °C;
- при tn=80 °C и tk=60 °C: ΔT=50 °C.
Во втором случае тепловой поток снижается на 20–25 % (в зависимости от показателя n), поэтому количество секций радиатора нужно увеличить. При этом расход теплоносителя остаётся неизменным.
Производители указывают в паспорте порядок пересчёта теплового потока при отклонениях от номинального температурного напора (ΔTH) — включая значения степени n, коэффициенты пересчёта и тепловой поток.
Как определить экономичность радиатора
Более экономичным считается тот отопительный прибор, у которого:
- при равном QH (номинальном тепловом потоке) — выше коэффициент пересчёта (ΔT/ΔTН)n;
- при разных QH — выше одновременно коэффициент пересчёта и номинальный тепловой поток.
Тепловая инертность: что это и на что влияет
Тепловая инертность (инерционность) радиатора или системы отопления зависит от количества содержащегося в них теплоносителя. Вода обладает высокой удельной теплоёмкостью С (при нормальном давлении (101.325 кПа) - 4200 джоулей), поэтому:
- приборы с большим водосодержанием медленнее реагируют на изменение температуры (например, при похолодании);
- при остановке системы они остывают медленнее.
Важные нюансы:
- для систем с большей ёмкостью требуется больше энергии для нагрева теплоносителя;
- если вместо воды используется антифриз (на основе этиленгликоля или пропиленгликоля), расходы на заполнение системы возрастают.
Количество теплоты, необходимое для нагрева теплоносителя, рассчитывается по формуле:
где:
C — удельная теплоёмкость вещества;
m — масса вещества;
T1 — начальная температура;
T2 — требуемая температура.
m — масса вещества;
T1 — начальная температура;
T2 — требуемая температура.
Особенности использования антифриза
При замене воды на антифриз нужно скорректировать параметры системы:
этиленгликоль:
- тепловой поток +10 %;
- производительность насоса +10 %;
- давление насоса +50 %.
- тепловой поток +30 %;
- производительность насоса +15 %;
- давление насоса +60 %.
Рабочее давление: алюминиевые и биметаллические радиаторы
Биметаллические радиаторы обычно имеют более высокое максимальное рабочее и испытательное давление (по сравнению с алюминиевыми) из‑за прочности стальных труб. Хотя давление 3–4 МПа редко встречается в системах отопления, дополнительный запас прочности полезен при аварийных ситуациях — например, при гидравлических ударах.
Краткий итог:
- рассчитывайте тепловой поток по формуле ГОСТ Р 53583‑2009, учитывая паспортные данные радиатора;
- выбирайте более экономичные модели с высоким коэффициентом пересчёта;
- учитывайте тепловую инертность и водосодержание системы;
- при использовании антифриза корректируйте параметры системы отопления;
- отдавайте предпочтение радиаторам с запасом прочности по давлению для повышения надёжности.
