Расчет секций биметаллических радиаторов отопления по площади: Расчет количества секций биметаллических радиаторов отопления

Содержание

Как рассчитать мощность радиатора отопления


При устройстве отопительной системы в частном доме или квартире очень важно знать, как рассчитать мощность радиатора отопления. От правильного подбора батарей по этому параметру зависит эффективность и экономичность обогрева комнат.

Теплоотдача радиатора


Теплоотдача или тепловая мощность является основным параметром, для отопительных приборов. Эта величина характеризует количество тепловой энергии, которую батарея отдает воздуху в помещении. Измеряется теплоотдача в ваттах.


Для секционных батарей указывается мощность на одну секцию. В среднем одна секция алюминиевого радиатора с межосевым расстоянием имеют мощность 190-205 Вт. Аналогичные биметаллические батареи имеют мощность 180-185 Вт на одну секцию. Соответственно, общая мощность радиатора определяется по следующей формуле:


Pрад=N*P, где


Pрад — общая мощность отопительного прибора, Вт;


N — количество секций;


P — мощность одной секции, Вт.


Комплектуя радиатор необходимым количеством секций, можно подобрать требуемую общую мощность, достаточную для обогрева конкретного помещения. Таким образом, определение числа секций батареи является ключевой задачей при подборе отопительного прибора.

Простой расчет количества секций


Считается, что на 1 квадратный метр площади помещения с высотой потолков 2,7 метра необходимо 100 Вт тепловой мощности. Это позволяет задействовать самый простой метод расчета количества секций, который можно сделать по следующей формуле:


N=S/P*100, где


N — количество секций;


S — площадь комнаты, м2;


P — мощность одной секции, Вт.


Сравнительные данные необходимого количества секций для алюминиевых и биметаллических радиаторов приведены в следующей таблице:









Тип радиатора


Межосевое расстояние, мм


Мощность, Вт


Площадь комнаты, м2 (высота потолка 2,7 м)


8


10


12


14


16


18


20


22


24


26


28


30


32


34


36


38


40


Требуемое количество секций


Алюминий


350


138


6


7


8


9


12


13


14


15


16


17


18


19


20


21


22


23


24


Биметалл


350


130


7


8


9


10


12


13


14


15


16


17


18


19


20


21


22


23


24


Алюминий


500


185


5


6


7


8


10


11


12


13


14


15


16


17


18


19


20


21


22


Биметалл


500


180


6


7


8


9


11


12


13


14


15


16


17


18


19


20


21


22


23


Однако данный метод не учитывает много дополнительных параметров и дает только приблизительные результаты. Погрешность может достигать 20% и более, что является существенным отклонением, особенно для помещений большой площади. При недостаточном количестве секций мощности радиатора будет не хватать, и в помещении будет слишком холодно. Если установить слишком большое количество секций, то мощность батареи будет избыточной. Это приведет к чрезмерному обогреву. Для автономных систем отопления это значит нерациональное расходование энергоносителя и повышенные нагрузки на оборудование.

Уточненный расчет


Если вас интересует, как рассчитать мощность батареи отопления и определить требуемое количество секций с максимальной точностью, то необходимо использовать поправочные коэффициенты. Эти коэффициенты учитывают индивидуальные характеристики конкретного помещения, например, материал и толщину стен, тип остекления, климатические условия и т.д.


Наиболее важными являются следующие поправочные коэффициенты:

  • К1 — коэффициент, учитывающий тип остекления. При двойном остеклении деревянными рамами его значение принимается 1,27; при остеклении пластиковыми окнами с однокамерным стеклопакетом — 1,0; с двухкамерным стеклопакетом — 0,85.
  • К2 — коэффициент, который учитывает теплоизоляционную способность стен. При слабой теплоизоляции — 1,27; хорошая теплоизоляция (например, кирпичные стены в два слоя) — 1,0; высокая теплоизоляция (например, утепленные стены) — 0,85.
  • К3 — коэффициент для учета отношения площади остекления к площади помещения: при соотношении 0,5 — коэффициент 1,2; при соотношении 0,4 — 1,1; при соотношении 0,3 — 1,0; при соотношении 0,2 — 0,9; при соотношении 0,1 — 0,8.
  • К4 — коэффициент который учитывает среднестатистические показатели температуры для конкретного региона в течение отопительного сезона. Значения К4 при разных температурных показателях: при -35 — 1,5; при -25 °С — 1,3; при -20 °С — 1,1; при -15 °С — 0,9; при -10 °С — 0,7.
  • К5 — коэффициент, который учитывает количество внешних стен в помещении: четыре стены — 1,4; три стены — 1,3; две стены — 1,2; одна стена — 1,1.
  • К6 — коэффициент, который учитывает тип помещения, которое расположено выше: неотапливаемое чердачное помещение — 1,0; отапливаемый чердак — 0,9; жилые отапливаемые помещения — 0,8.
  • К7 — коэффициент, который учитывает высоту потолка в комнате: 2,7 м — 1; 3 м — 1,05 м; 3,5 м — 1,1; 4 м — 1,15.


Требуемая мощность для отопления помещения с учетом данных поправочных коэффициентов рассчитывается по следующей формуле:


КТ = 100 Вт/м2*S*К1*К2*К3*К4*К5*К6*К7, где


КТ — требуемая тепловая мощность, Вт;


S — площадь помещения, м2;


К1…К7 — поправочные коэффициенты.


После определения требуемой тепловой мощности остается только рассчитать необходимое количество секций по формуле:


N=КТ/P, где


N — количество секций, необходимое для эффективного обогрева помещения;


КТ — требуемая тепловая мощность, Вт;


P — тепловая мощность одной секции по паспорту, Вт.


Воспользовавшись этим расчетом, вы сможете легко подобрать радиаторы, которые оптимально подойдут для отопления ваших помещений.

Расчет количества секций алюминиевых радиаторов отопления

В данный момент заявку на расчет отопления Вы сможете отправить на
Email: [email protected]

Необходимые данные для проведения расчета:

  • Кол-во кв/м.
  • Количество этажей в доме
  • Ваш этаж
  • Угловая квартира? (Да/Нет)
  • Вид радиаторов отопления (Биметалл, Алюминий, Чугун, Вакуумный, Стальной — конвектор, др.)
  • Модель дома (монолитный/панельный/кирпичный/блочный/др..)
  • Наличие балкона и утеплен ли он?
  • Высота подоконников
  • Высота потолков
  • Кол-во комнат (подкрепить планом или схемой квартиры во вложении для наглядности)
  • Кол-во окон (подкрепить планом или схемой квартиры во вложении для наглядности)
  • Самая низкая температура в зимнее время +- 10 C
  • Наличие навесного потолка (Да/Нет)
  • Ваше ФИО
  • Ваш телефон (для уточнения возможных деталей при расчетах, укажите удобное для Вас время звонка по Москве)

Расчет производится в течении 1-2 дней, т. к. загрузка наших инженеров очень большая!

Результаты расчета и советы по построению отопления отправляются в ответ на запрос, на Ваш Email!

Расчет мы производим совершенно бесплатно! В замен просим рассказать о нас Вашим друзьям в социальных сетях!

Спасибо!

Получить профессиональный расчет радиаторов отопления БЕСПЛАТНО!

Отправить заявку для расчета радиаторов отопления профессионалами, расчет абсолютно БЕСПЛАТНЫЙ!

От вас требуется сообщить параметры вашей квартиры:

  • Кол-во кв/м.
  • Количество этажей в доме
  • Ваш этаж
  • Угловая квартира? (Да/Нет)

ОТПРАВИТЬ ЗАЯВКУ

Расчет алюминиевых радиаторов — это очень важная задача, с которой на отлично справится наш
онлайн калькулятор. Тут вы сможете произвести достаточно качественный и точный расчет секций алюминиевых
радиаторов отопления
требуемых для обогрева нужной вам площади.

Видео с примером расчета секций алюминиевого радиатора


В данном случае мы рассмотрим только расчет количества алюминиевых радиаторов т. к. они в
последнее время получают все большую популярность среди населения, их неоспоримыми преимуществами является
высокая теплоотдача, быстрый нагрев и удобная терморегуляция, удобство монтажа из-за небольшого веса и невысокая
стоимость по фсравнению с другими видами радиаторов отопления.

Для точного расчет алюминиевых радиаторов отопления вам нужно заполнить все дополнительные
параметры, не стоит ими пренебрегать!

Расчет количества алюминиевых радиаторов ведется по формуле схожей с расчетом других радиаторов,
тут вся соль в мощности одной секции, для расчета при нестандартной мощности, вы можете полученное значение
«Требуемая мощность» разделить на мощьность одной секции, что даст вам нужное количество секций алюминиевых
радиаторов отопления для вашего жилого помещения.

Расчет количества секций биметаллических радиаторов отопления по площади

Установка радиаторов для обогрева осуществляется в соответствии с индивидуальными расчетами каждого помещения. Каждый прибор состоит из основного источника тепла (котла), труб и радиаторов, внутри которых находится вода или специальная жидкость и полностью выпущен воздух. Число отопительных элементов напрямую влияет на комфортную температуру. Нехватка частей приведет к прохладе, а избыток к жаре.

Типы отопительных изделий

Как вычислить число секций для квартиры

Чтобы рассчитать необходимое количество отделений биметаллических радиаторов для сборки системы внутри квартиры существует несколько методов. Выбор любого из них осуществляется исходя из того, какой из них предпочтительнее, либо можно использовать несколько, чтобы получить максимально точный результат.

Но сперва следует продумать, какой тип биметаллического радиатора будет использован. Разборный секционный вариант делает возможным прибавление или убавление численности секций в соответствии с требуемыми условиями. Цельные модели нельзя подкорректировать, но они способны выдерживать огромное внутреннее давление.

При любых типах вычислений необходимо в первую очередь опираться на утвержденные СНиПы по установке и подключению отопительных систем.

Расчет просто и быстро

Чтобы быстро и правильно посчитать, потребуется сделать все замеры. Исчисление производится с учетом разницы теплоотдачи биметаллических изделий, разницы в том, новый элемент установлен или старый, так как со временем полости труб забиваются засором, образующимся под воздействием воды.

Основным способом просто найти искомый результат является сравнение с чугунным аналогом. Но нельзя забывать о разной степени износа, что влияет на теплоотдачу. Поэтому к имеющемуся показателю прибавляют 1-2 элемента про запас, которые не окажут сильного влияния на результат, однако одинаковые установки могут иметь сниженный параметр выделения тепла.

Главной разницей между чугуном и биметаллом выступает характеристика обогрева, так как при одном уровне температуры, например, 90 градусов, выделяется 180 или 200 Вт.

Алюминиевые модели можно также использовать в качестве отправной точки для вычислений, так как его характеристики близки к биметаллическим.

Производители обогревательного оборудования не всегда указывают, какую площадь способна прогреть всего одна секция, зато указана ее мощность, на основании которой можно произвести расчеты.

В этом случае уравнение будет выглядеть следующим образом: минимальная средняя температура снаружи * мощность на прогрев 1 кв. метр по СНиПу / мощность, указанную внутри техпаспорта. Например, если всю последнюю неделю на улице было – 20, то получится: 20*80/180=1600/180=8,89 (если округлить до сотых). Конечное значение округляют до целого по математическому принципу, но специалисты рекомендуют всегда делать это в большую сторону.

Соотношение мощности с размерами комнаты

Высчитать значения можно двумя способами, оба из которых являются показателями размеров помещения: площадь и объем.

В соответствии с установленными стандартами, на 1 кв. м. жилья необходимо выделение жара не менее 100 Вт. Далее действуют на основании уравнения: площадь жилища делят на величину жароотделения одной секции и умножить на стандартное число 100 Вт.

Формула для расчетов

Например, если в комнате две стены по 4 м и две по 3, то площадь составит 12 кв. м., на основании которых будут считать. Если взять за мощность одной части показатель 200 Вт, то действия будут идти по следующему порядку: 12/200*100=1200/200=12/2=6 штук.

Тем не менее, итог не является абсолютно точным и может быть пригодным только при высоте потолков не более 3 м. Также не учтены дополнительные источники прохлады в виде окон, дверей, толщины слоя теплоизоляции и так далее. Не подходит такой вид подсчетов для местности с очень низкими температурами, продолжительной зимой.

Лучше выбрать вариант с измерением объема, который учитывает длину, ширину и высоту комнаты, благодаря чему получится, возможно, не целое число, но качество обогрева станет выше.

Учет проемов окон и дверей

В качестве примера можно взять параметра: высота 3,5 м, длина 4 м, ширина 3 м, при санитарных нормах 41 Вт/1 куб. м. Сперва находят объем жилища: 3,5*4*3=42 куб. м., а мощность радиатора является произведением объема на санитарный минимум: 42*41= 1722 Вт. Тогда требуемое количество, которое выступает итогом деления мощности на потенциал одного элемента, составит: 1722/200=8,61 шт.

Округляют всегда в большую сторону, поэтому устанавливают 9 шт. в одном радиаторе.

На практике встречаются помещения нестандартного типа, что несколько осложняет работу. При необычной форме комнаты наблюдается различная высота потолков, поэтому потребуется учесть коррекцию в форме коэффициента при 2,5 м – 1, а каждые следующие 0,5 м прибавляют 0,5 к исходному числу.

Подробнее способы расчета показаны в следующем видео:

Как найти потери тепла

Предыдущие расчеты не возымеют нужной цели, если не учтены тепловые потери. Утечки жара также высчитывают по формуле: A=B*C (Твнутр + Тнаруж).

B – представляет собой площадь стены, на которую будут крепить радиаторы, значит, нужно высоту умножить на длину. На основании предыдущего примера, показатель B составит 12 кв. м. Теперь из общего произведения необходимо вычесть места под окна и дверные проемы, допустим, это минус 3 кв. м., остается еще 9 кв. м.

Учет тепловых потерь

Далее нужно взять коэффициент теплопроводности (C) из СНиП, в данном случае используется значение 2,5. Если средняя наружная температура составляет -20 градусов, а внутри +19, то формула примет числовую форму: 9*2,5*(-20+19) = 2,5*9=22,5.

Этот параметр высчитывают отдельно для каждой части: стен, окон, дверей, а сумма этих значений представляет собой потерю тепла всей комнаты.

Последним шагом суммарный итог делят на найденное число делений радиатора.

Когда применяемые данные превышают единицу, они считаются повышающими, в обратной ситуации – понижающими. Просто целая единица никак не влияет на решение, не прибавляя, не убавляя результаты.

Используем коэффициенты поправки

Вышеописанный порядок исчисления подходит лишь для средней полосы страны, но даже при таких условиях есть несколько параметров, на которые делаются поправки, чтобы понять, сколько делений радиаторов требуется.

Тип оконного остекления предполагает надбавку коэффициента 1,27, если установлено простое стекло, 1 при двойном пакете и 0,85, когда речь идет о тройном стеклопакете.

Размер оконных проемов соотносят с величиной всей комнаты: достижение показателя 1/10 обозначает увеличение конечного результата на 0,8, а с дальнейшим укрупнением данного соотношения добавляется по 0,1 на каждый шаг. Соответствие окон половине площади пространства повышает коэффициентные данные до 1,2.

Толщина теплоизоляции сохраняет большую часть тепла или пропускает ее. Низкий уровень изоляции влечет поправку на 1,27, а в случае средней -1, высокой – 0,85. То есть, параметры схожи с проводимостью стекол.

Для холодных частей страны актуальна поправка на понижение температуры. Чем холоднее не улице, тем больше тепла теряется. Так, при внешней температуре -10 используемое значение составит 0,7, а каждые следующие понижения на 5 градусов сопровождаются увеличением числа на 0,2.

Структура потерь тепла

Если квартира не угловая, то утечка жара происходит через одну стену и тогда используется коррекция на 1,1, при двух таких стенах -1,2, трех – 1,3 и так далее.

Наличие верхней комнаты должно обуславливаться ее обогревательной способностью. Когда выше есть еще отапливаемый этаж, то коррекция проводится на 0,8, через чердак уходит 0,9 тепла, если он обогреваемый, иначе – 1.

Если все же решено делать декоративное сокрытие, то добавляют величину средней потери – 20%.

Учитываем эффективную мощность

На каждый приобретаемый радиатор идет комплект документов, внутри которых четко прописывается мощность изделия при подключении к различным системам отопления.

Первое, на что обращают внимание, это тепловой напор, иначе называемый температурным режимом.

Продукция устаревшего типа имеет нагрев до 60 градусов наружной поверхности радиаторов, а сама вода достигает отметки 90. Современные изделия при модернизированной системе строительства домов уже не требует таких больших цифр, достаточно отметки 30 или 50 градусов.

Для получения искомого значения необходимо умножить последний получившийся результат на число, указанное в техпаспорте изделия. Часто итог получается ниже, чем предполагалось ранее.

Сегодня можно найти специальные сайты, предоставляющие возможность воспользоваться бесплатно специальным калькулятором, чтобы вычислить искомое значение. Сюда вносят все поправки, исходные данные, а система проводит подсчет самостоятельно. Таким образом снижается риск ошибки из-за человеческого фактора, но потребуется предоставить абсолютно верные числовые данные.

Вычисления фактической теплоотдачи радиаторов с учетом всех коэффициентов отображены в нижеследующем видео:

Прежде, чем прокладывать систему отопления в квартире своими руками, важно сделать максимально точные расчеты. При неточных вычислениях высок риск недостатка или излишков жара внутри помещений, что сделает комфортное пребывание невозможным.

Учет поправок для жителей многих регионов может стать жизненно важным вопросом, так как одни и те же параметры совершенно не подходят под местные климатические условия. На случай суровых Российских морозов рекомендуется прибавить про запас 10% от финишного результата.

Средняя оценка

оценок более 0

Поделиться ссылкой

Расчет количества секций радиаторов отопления

Для климатической зоны Украины уже давно рассчитана потребляемая тепловая мощность при стандартных условиях. Стандартные условия подразумевают: комнату с одным окном (обычным), одной дверью, одной внешней стеною. Для одного кубического метра такой жилплощади принято брать 41 Вт тепловой мощности. Исходя из этих данных не трудно рассчитать необходимое количество секций радиатора, зная его тепловую мощность.

Для примера, можно взять комнату 5 на 6 м и со стандартной высотою потолка, которая равна 2,7 м. Сначала надо рассчитать обьем помещения. Итак 5*6*2,7= 81 м3. Не стоит забывать, что если входная дверь в комнату выполнена в виде арки, которая не закривается, к обьему комнаты обьязательно следует додать обьем соседнего помещения. Когда обьем Вам известен, умножаем его на 41 Ватт: 81 * 41 = 3321. Полученное число, это и есть тепловая энергия, необходимая для обогрева нашего помещения.

Если Вы уже решили, какие радиаторы будете использовать и Вам известна их тепловая мощность, довольно просто рассчитать количество секций. Также можно отталкиваться от желанного колличества секций, манипулируюя их тепловой мощностью. Для примера возьмем радиаторы отопления с тепловой отдачей 1 секции равной 200 Ватт. Обьем комнаты разделяем на мощность 1 секции: 3321 / 200 = 16.605. Полученное число округляем до большего, итак для обогрева нашего помещения нам понадобится 17 секций радиатора отопления, мощностью 200 Ватт каждая. Если у Вас установлены чугунные батареи с межосевим расстоянием 600 мм, и температура в помещении Вас устраивает, но Вы хотите заменить их на новые радиаторы, можно рассчитать необходимое количество секций новых батарей. Теплоотдача одной секции такой чугунной батареи составляет 150 Ватт. Соответственно 150 умножаем на количество установленных у Вас секций и получаем число тепловой энергии отопления вашего помещения. Отталкиваясь от этого числа находим выше описаным способом количество секций новых радиаторов.

Этот нехитрый расчет произведен за условия, что температура теплоносителя не ниже 70 C. Если температура теплоносителя ниже, стоит увеличить число секций радиатора. Также, при рассчетах, необходимо учесть тепловие потери помещения. Установка стеклопакета уменьшит теплопотери на 15-20%, а установка декоративной панели, закрывающей радиатор, уменьшит теплоотдачу радиатора на 20-30%. Также стоит учитывать расположение Вашей комнаты — угловая или нет, первый или последний этаж, а также степень утепления стен.

Расчет радиаторов отопления

Наиболее простой способ обеспечить теплом жилые помещения квартиры или дома предполагает установку дополнительных радиаторов отопления или батарей. Идея неплохая, но бесконтрольное наращивание секций обогрева может превратить жилье в сауну, а любые попытки сэкономить на радиаторах приведут к переохлаждению и отсыреванию помещения. Чтобы угадать золотую середину, нужно просто выполнить оценочный расчет радиаторов отопления, определить теплопроизводительность одной секции и потребное количество для квартиры.

Варианты конструкций радиаторов отопления

Перед тем как рассчитать количество секций радиатора, необходимо получить теплотехнические характеристики отопительной поверхности. В первую очередь они зависят от размеров и материала корпуса. В современных системах отопления частных домов и квартир используется несколько типов радиаторов:

  • Чугунные батареи, набранные из литых секций. Обладают высокой тепловой инерцией и хорошей стойкостью к окислению воздухом и теплоносителем. Средняя теплоотдача составляет около 160 Вт на секцию;
  • Стальные радиаторы обеспечивают наихудшую теплоотдачу, всего около 80-85 Вт на условную секцию, но проще, дешевле и надежнее чугунных систем;
  • Алюминиевые секции обеспечивают самую высокую теплоотдачу, более 200 Вт на одну ячейку или секцию. Алюминиевые сплавы подвержены сильной электрохимической и газовой коррозии, поэтому используются ограниченно;
  • В биметаллических или сталь-алюминиевых радиаторах высокий уровень теплоотдачи, составляющий до 200 Вт на секцию, сочетается с прочностью и долговечностью батареи, даже при повышенной температуре теплоносителя.

Из-за небольших размеров, высокой теплоотдачи и приятного внешнего вида более всего используются для построения систем отопления биметаллические радиаторы. Поэтому большинство рекомендаций и методик подбора отопительных приборов направлены на то, чтобы рассчитать биметаллические радиаторы отопления. Но, по сути, методика и способ расчета секций биметаллических радиаторов отопления при необходимости может быть перенесен на алюминиевые и даже чугунные батареи, с поправкой на линейные размеры и коэффициент теплопередачи от разогретой металлической поверхности в более холодный воздух.

Общая методика расчета радиаторов отопления

Чтобы не перегружать методику расчета ненужными подробностями и деталями, специалистами был предложен простейший расчет радиатора отопления по площади помещения. Для обеспечения нормального теплового баланса в зимнее время расчет по площади подразумевает обеспечение тепловой мощности из нормы в 100 Вт на квадратный метр помещения.

Зная общую площадь конкретного помещения, потребность в определенном количестве секций рассчитываем следующим образом:

  • Умножаем площадь комнаты на потребную мощность для одного квадратного метра. Расчет дает общую тепловую мощность для системы обогрева одной комнаты. Например, для помещения в 15 м2 потребуется 15∙0,1=1,5 кВт тепловой энергии;
  • Выбираем из паспортных данных на изделие значение теплоотдачи или отдаваемую мощность для 1 секции биметаллического радиатора, например, 190 Вт на секцию;
  • Выполняем расчет радиатора отопления по площади 1500:190=7,89, с округлением получаем, что по расчету для отопления комнаты требуется 8 секций.

Важно! На самом деле методика расчета по площадям дает достоверный результат только для стандартных потолков в 270 см.

При подсчете потребной мощности для более высоких помещений используется расчет мощности нагревателя и определение потребного количества секций, исходя из объемной тепловой нагрузки. Например, для кирпичных и пенобетонных построек радиаторы отопления должны отдавать в воздух не менее 34 Вт/м3, для жилья из бетонных панелей используется норматив в 41 Вт/м3.

Таким образом, комната в 15 м2 с высотой потолков 2,7 м имеет объем 40,5-41 м3. Для расчета отопления кирпичной постройки будет достаточно 1360 Вт/ч или 7 секций радиатора. Но данный расчет радиаторов отопления является предварительным или теоретическим, не учитывающим множество практических факторов, влияющих на качество отопления.

Определение поправок к расчету радиатора

Чтобы получить максимально приближенный к реальности результат расчета потребной мощности радиаторов отопления и количества секций, потребуется учесть целый ряд поправочных коэффициентов.

Наиболее важные из поправок:

  • Наличие внешних факторов, таких как расположение комнаты в здании, количество в помещении внешних стен, качество утепления;
  • Внутренние факторы – высота потолков, площадь остекления, схема подключения радиаторов;
  • Тепловая эффективность для жидкостных систем отопления.

Все перечисленные факторы, в зависимости от положительного или отрицательного влияния, учитываются в виде значений больше, равному или меньше единицы.

Тепловая мощность нагревателя будет рассчитываться по формуле:

P=Pтеор∙Кэф∙Красп∙ Ку∙Кклим∙Кокон∙Кокон2∙Крад∙Крад_эк

где Pтеор – теоретическая мощность согласно расчета по действующим нормам, Кэф — коэффициент эффективности радиатора, Красп, Ку, Кклим – поправки на расположение помещения в здании и климатический пояс, Кокон, Кокон2 – поправки на параметры остекления комнаты, Крад1, Крад_эк – коэффициенты, учитывающие особенности расположения радиаторов.

Прежде всего, необходимо уточнить тепловую эффективность системы радиаторов. Эта поправка из таблицы учета теплового напора радиатора. Расчет теплового напора выполняется по формуле:

Р=(Твхвых)/2-Тпом

где Р— численное значение напора, Твх, Твых, – температура горячей воды на входе и выходе из радиатора, Тпом – температура воздуха в комнате. Выполнив расчет напора из таблицы, можно выбрать поправочный коэффициент Кэф.

Таким способом в расчете радиатора пытаются самым примитивным образом, без сложнейших формул теплопередачи учесть два важных фактора – энергоемкость теплоносителя и эффективность отдачи тепла в воздух.

Определение поправок для учета внешних факторов

Наибольшее влияние на теплопотери оказывает расположение комнаты в здании. Для учета в расчете используем поправку Красп. Для одной комнаты с одной наружной стеной Красп=1, для двух, трех или всех четырех стен для расчета мощности радиатора принимают значения 1,2-1,4 соответственно.

Поправкой Ку учитывается качество утепления наружных стен, Ку=1 для кирпичной кладки в 50 см, Ку=0.85 для утепленной стены и Ку =1,27 при отсутствии утепления.

Буквой Кклим обозначают поправочный коэффициент для учета в расчете различных климатических поясов. В качестве определяющей температуры выбирают наиболее низкую температуру воздуха на местности. Для Т=-30оС поправка Кклим равна 1,5, для мороза от 20 до 30 градусов Кклим=1,3, для остальных случаев в расчете радиаторов отопления принимают Кклим=1,0-1,2.

Учет конструктивных особенностей комнаты

Известно, что чем больше площадь остекления, тем больше тепловые потери на отопление. Для учета данного фактора применяется два критерия: Кокон – тип оконных рам и Н — площадь остекления. Для старого варианта остекления двойным стеклом в деревянной раме Кокон=1,27, для однокамерного и двухкамерного стеклопакета принимают Кокон =1 и Кокон=0,85, соответственно.

Площадь остекления учитывается в расчете по так называемому приведенному коэффициенту, равному соотношению площади пола к площади окон. Для десятипроцентного остекления Кокон2=0,8, для сорокапроцентного остекления Кокон2=1,2.

Огромное влияние на качество отопления оказывает правильное расположение радиаторов. Существует шесть наиболее распространенных схем подключения батареи из 7-10 биметаллических секций.

В первом случае подвод и отвод горячей воды выполняется с разных сторон отопителя, горячая вода подается с верхней доли, остывшая вода с нижней части батареи. Расчет отопления и практические измерения показывают, что эффективность использования подвода тепла в данном случае максимальна, поэтому Крад=1. Если подвод и обратку установить с одной стороны, эффективность передачи тепла немного снижается, но еще достаточно высока, Крад=1,03.

Значительно ухудшается теплопередача при организации подвода горячей воды снизу для следующих четырех схем:

  • Наиболее неэффективная схема — подвод и отвод теплоносителя с одной стороны при подаче горячей воды с нижней доли радиатора. Неважно, будет ли остывшая вода отводиться сверху или снизу, в этом случае для расчета отопления принимают Крад=1,28;
  • Подвод кипятка в радиатор с нижней части одной стороны, отвод остывшей воды с верхней доли противоположной стороны, для расчета мощности радиатора Крад=1,25;
  • Трубы с горячей и остывшей водой находятся в нижней части радиатора на одной линии с противоположных сторон, Крад=1,13.

Как видно из приведенных данных, неудачный расчет и проектирование расположения подводов к батарее может уменьшить эффективность работы батареи на 25-28%.

Кроме правильного расположения подводов, большое значение имеет степень экранирования теплоотдачи. Например, для полностью открытого обогревателя Крад_эк=0,9, что говорит о полном использовании возможности теплообмена. Для остальных случаев – перекрытия подоконником, нахождения в стеновой нише и установлении фронтальных декоративных экранов для расчета отопления Крад_эк принимают значения 1-1,2.

Заключение

Остается выбрать необходимые значения поправок и перемножить по вышеприведенной формуле. Если ручной способ показался вам сложным и трудоемким, подсчитать мощность отопителя можно по одному из онлайн калькуляторов или специализированных программ, которые могут учитывать огромное количество дополнительных факторов, таких как место расположения батарей, толщину краски и даже характеристики системы вентиляции комнаты.

Расчет радиаторов отопления по площади дома: три основных варианта

Что нужно знать при расчете количества секций

Тот, кто ввязался в строительство собственного дома, даже не подозревает, что его ждет впереди. Ведь поднять коробку из стен, пола и кровли — это самое легкое. Все сложности начинаются после. Они касаются не только отделочных работ, но и сооружения коммуникационных сетей, где система отопления занимает одну из самых важных позиций. Мы не будем говорить обо всей системе, а рассмотрим вопрос расчета радиаторов отопления по площади дома.

Почему именно по площади? Потому что это самый простой вариант, который не требует особых знаний. Хотя это слишком просто сказано — не требует знаний. В любом деле знания или хотя бы информация имеют огромное значение. Но для определения необходимого числа радиаторов есть упрощенная формула, по которой можно рассчитать требуемое количество тепловой энергии для помещения.

В этой формуле присутствует одно соотношение — для обогрева 10 квадратных метров площади необходимо затратить 1 киловатт тепла. Но есть здесь одно очень важное положение — это соотношение будет действовать лишь в том случае, если высота потолков в доме не превышает трех метров. Оптимальный вариант — 2,7–2,8 м.

Формула расчета

Выше уже было оговорено, что эта формула имеет упрощенный вид. Дело в том, что для расчета радиаторов отопления требуются коэффициенты, которые определяют объем теплопотерь здания.

К примеру:

  • Количество окон. В комнате может быть одно окно, а может быть два или три. Понятно, что чем больше оконных проемов, тем холоднее в помещении. И не так уж важно, сколько камер в стеклопакете, хотя этот показатель, конечно, будет влиять на потери тепла. А представьте себе панорамные окна! Вот где огромное количество тепла уходит напрасно. То же самое можно сказать и о входных дверях.
  • Расположение комнаты. В угловой комнате тепловые потери больше, чем во внутренней. И это также необходимо обязательно учитывать.
  • Один из основных коэффициентов — это показатель теплоизоляции строения. Чем лучше проведено утепления здания, тем меньше теплопотерь. А, значит, можно говорить о снижении количества секций радиатора.
  • То же самое можно сказать и о месте расположения помещения внутри дома по отношению к сторонам света. На южной стороне можно устанавливать радиаторы с меньшим количеством секций, а на северной с большим.

У многих может возникнуть вопрос, в чем же простота расчета. Знать все коэффициенты простому обывателю невозможно. Конечно, найти их в интернете не проблема, поскольку информации много. Но стоит ли этим заниматься? Не лучше ли передать этот вопрос специалисту? Конечно, он возьмет за свои услуги определенную сумму. Поэтому можно поступить еще проще — использовать онлайн калькулятор. К примеру, на нашем сайте.

Для этого вам необходимо определить самостоятельно, а самое главное правильно:

  • площадь помещений и оконных проемов
  • их количество
  • толщину стен и теплоизоляции
  • количество наружных стен и их площадь
  • высоту потолков
  • среднюю температуру воздуха в вашем регионе

Внимание! Последний показатель считается очень важным. Многие специалисты рекомендуют брать не среднюю температуру, а минимальную. Они считают, что лучше сделать небольшой запас, чем мерзнуть в самые студеные морозы.

Теплоотдача радиаторов

Тут возникает еще один момент, который влияет на правильность расчета батарей отопления. Это мощность используемых радиаторов.

Всем известно, что современный рынок отопительного оборудования предлагает четыре вида радиаторов отопления:

  • Чугунные.
  • Стальные.
  • Алюминиевые.
  • Биметаллические.

У каждого вида своя тепловая отдача, которая зависит от теплопроводности материала и габаритных размеров самого отопительного прибора. Приведем несколько примеров, которые покажут эти отличия.

В первую очередь определяем теплопроводность материала:

  • У чугуна она равна 52 Вт/м*К.
  • У стали 65 Вт/м*К.
  • У алюминия 230 Вт/м*К.
  • У биметаллических радиаторов 380 Вт/м*К.

Из этого сравнения становится понятно, что оптимальный вариант — это биметаллические радиаторы отопления. У них самая высокая тепловая отдача. Но многое будет зависеть и от размеров отопительного прибора, ведь производители сегодня предлагают достаточно широкую модельную линейку.

Давайте сравним несколько моделей:

  • Чугунная гармошка марки М-140, в которой межосевое расстояние составляет 500 мм. Теплоотдача одной секции — 175 Вт/м*К.
  • С тем же межосевым расстоянием алюминиевый радиатор от «РИФАР» — 183 Вт/м*К.
  • От РИФАР биметаллические батареи — 204 Вт/м*К.

Как видите, и здесь достаточно большие различия, которые непосредственным образом будут влиять на правильно проведенный расчет радиаторов отопления, где учитывается площадь отапливаемого помещения. Кстати, именно секция батареи, а точнее, ее мощность обычно используется в проведении всех видов расчетов, касающихся определения тепловой отдачи отопительных приборов. Не забываем использовать нормы и требования СНиП.

У многих потребителей, которые впервые сталкиваются с подбором и расчетами радиаторов отопления, возникают вопросы по определению их теплоотдачи. Ведь не искать же эти показатели, рыская по интернету. Такой необходимости нет. Все технические характеристики отопительных приборов производитель указывает в паспорте изделия. Так что искать ничего не надо.

Коэффициенты

Расчет количества радиаторов отопления

Хотелось бы вернуться к коэффициентам, которые корректируют расчет. Конечно, их знание для такого способа, как онлайн калькулятор, необязательно. Но для информации, по нашему мнению, они могут быть использованы.

Не будем расписывать все коэффициенты, просто выборочно покажем некоторые из них:

  • Если в вашем доме установлены окна с обычным одинарным стеклопакетом, то для расчета количества тепла, необходимого для определенного помещения, нужно использовать коэффициент 1,27. Если устанавливаются окна с двойным стеклопакетом, используется коэффициент 1,0. Не забываем, что по СНиП обычно учитываются и размеры самого оконного проема, а именно, площадь стеклопакетов.
  • Коэффициент с учетом теплоизоляции. Хорошая теплоизоляция — коэффициент 1,0. Что значит хорошая теплоизоляция? Например, стена в два кирпича или в полтора с утеплителем толщиной 5 см. Варианты могут быть разными. Пониженная теплоизоляция — коэффициент 1,27. Повышенная — 0,85.
  • Вернемся к окнам. Чтобы точнее рассчитать необходимое количество тепла, нужно определить соотношение площади окон к площади пола. А, соответственно, к каждому соотношению есть свой коэффициент. Буквально несколько примеров. При соотношении 50% используется коэффициент 1,2. При 10% — 0,8.
  • Кстати, даже чердачное помещение влияет на проводимый расчет. Если оно отапливаемое, то применяется коэффициент 0,9, если нет — 1,1.
  • Напоминаем и о высоте потолков. Здесь также присутствуют большие различия. А именно, высота 2,5 м — коэффициент 1,0, высота 3,0 — 1,05, 4 м — 1,15.

Заключение по теме

Как видите, расчет количества радиаторов отопления по площади дома — процесс достаточно сложный и серьезный. Если вы в этом деле не являетесь специалистом, лучше воспользуйтесь или упрощенным расчетом, или калькулятором на нашем сайте. Второй вариант точнее и надежнее.

Расчет радиаторов отопления на квадратный метр дома

Удельная тепловая мощность секций батарей

Еще до выполнения общего расчета требуемой теплоотдачи отопительных приборов, необходимо решить, разборные батареи из какого материала будут устанавливаться в помещениях. Выбор должен основываться на характеристиках системы отопления (внутреннее давление, температура теплоносителя). При этом не стоит забывать о сильно разнящейся стоимости покупаемых изделий.

О том, как правильно рассчитать нужное количество различных батарей для отопления, и пойдет речь дальше.

При теплоносителе в 70°С стандартные 500-миллиметровые секции радиаторов из разнородных материалов обладают неодинаковой удельной тепловой мощностью «q».

  1. Чугун. Радиаторы из этого металла подойдут для любой системы отопления. Удельная мощность одной чугунной секции:

q = 160 Ватт.

  1. Сталь. Стальные трубчатые радиаторы могут работать в самых жестких условиях эксплуатации. Их секции красивы в своем металлическом блеске, но имеют наименьшую теплоотдачу:

q = 85 Ватт.

  1. Алюминий. Легкие, эстетичные алюминиевые радиаторы надо устанавливать лишь в автономные отопительные системы, в которых давление меньше 7 атмосфер. Но по отдаче тепла их секциям нет равных:

q = 200 Ватт.

  1. Биметалл. Внутренности радиаторов из такого материала сделаны из стали, а теплоотводящая поверхность – из алюминия. Эти батареи выдержат всякие режимы давлений и температур. Удельная тепловая мощность секций из биметалла тоже на высоте:

q = 180 Ватт.

Приведенные значения q довольно условны и применяются для предварительного расчета. Более точные цифры содержатся в паспортах приобретаемых отопительных приборов.

Галерея изображений
Фото из

Секционный принцип сборки приборов отопления позволяет из модульных элементов получить радиатор с требующейся тепловой мощностью

Для сборки прибора из отдельных секций подходит только продукция от одного производителя одинаковой модели

Секционный принцип не является новшеством, он использовался в устройстве отопления с чугунными радиаторами

В числе преимуществ секционной методики сборки значится возможность собрать радиатор из звеньев, окрашенных порошковой краской в заводских условиях

Преимущества секционного принципа сборки

Основные правила сборки приборов отопления

Секции устаревшей чугунной батареи

Цветные секции с порошковым покрытием

Тип радиатора

Если систему отопления будет комплектоваться секционными радиаторами, в которых осевое расстояние имеет высоту 50 см, то расчет секций радиаторов отопления особых затруднений не вызовет. Как правило, солидные производители имеют собственные сайты с указанием техническим данных (включая тепловую мощность) всех моделей. Иногда вместо мощности может указываться расход теплоносителя: перевести его в мощность очень просто, ведь потребление теплоносителя 1л/мин соответствует примерно 1 кВт. Чтобы определить осевую дистанцию, необходимо замерить расстояние между центрами трубы подачи до обратки.

Для облегчения задачи множество сайтов оснащены специальной программой по калькуляции. Все, что необходимо для расчета батарей на комнату – внести ее параметры в указанные строки. Нажав поле «Ввод», на выходе мгновенно высвечивается число секций выбранной модели

Определяясь с типом обогревательного прибора, берут во внимание разницу тепловой мощности радиатора отопления по площади, в зависимости от материала изготовления (при прочих равных условиях).

Облегчит понимание сути вопроса простейший пример расчета секций биметаллического радиатора, где в учет берется только площадь помещения. Определяясь с количеством биметаллических нагревательных элементов со стандартной межосевой дистанцией в 50 см, за отправную точку берут возможность обогревания одной секцией 1,8 м2 жилища. В таком случае для комнаты 15 м2 потребуется 15:1,8 = 8,3 шт. После округления получаем 8 шт. Схожим образом проводится расчет батарей из чугуна и стали.

Для этого потребуются следующие коэффициенты:

  • Для биметаллических радиаторов — 1,8 м2.
  • Для алюминиевых — 1,9-2,0 м2.
  • Для чугунных — 1,4-1,5 м2.

Эти параметры подходят для стандартной межосевой дистанции 50 см. В настоящее время выпускаются радиаторы, где это расстояние может колебаться от 20 до 60 см. Встречаются даже т.н. «бордюрные» модели высотой менее 20 см. Понятное дело, что мощность этих батарей будет другой, что потребует внесения определенных корректив. Иногда эта информация указывается в сопроводительной документации, в других же случаях потребуется самостоятельный подсчет.

Для примера рассчитаем алюминиевый радиатор. Для помещения в 15 м2 расчет секций радиаторов отопления по площади помещения выдает результат 15:2 = 7,5 шт. (округляем до 8 шт.) Намечена была эксплуатация маломерных приборов высотой 40 см. Вначале нужно найти соотношение 50:40 = 1,25. После корректировки количества секций получается результат 8х1,25 = 10 шт.

Вычисление с учётом коэффициентов

Чтобы точно рассчитать радиаторы отопления по площади помещения, нужно учитывать ряд параметров. За основу расчёта всё так же принимается правило необходимости 100 Вт на 1 м² площади, но формула с учётом коэффициентов будет уже выглядеть другим образом:

Q = S * 100 * K1 * K2 * K3 * K4 * K5 * K6* K7 * K8 * K9, где:

  1. K1 — количество наружных стен. Добавляя этот параметр в формулу, учитывается, что чем больше стен граничат с внешней средой, тем больше происходит теплопотерь. Так, для одной стены он берётся равный единице, для двух — 1,2, трёх — 1,3, четырёх — 1,4.
  2. K2 — местонахождение относительно сторон света. Существуют так называемые холодные стороны — северная и восточная, которые практически не согреваются солнцем. Если наружные стены располагаются относительно севера и востока, то коэффициент берётся равный 1,1.
  3. K3 — утепление. Учитывает толщину стен и материал, из которого они изготовлены. Если внешние стены не утеплены, коэффициент равен 1,27.
  4. K4 — особенности региона. Для вычисления его значения берётся средняя температура самого холодного месяца в регионе. Если она составляет -35°C и ниже, K4 = 1,5, когда температура находится в интервале от -25°C до -35°C, K4 = 1,3, не ниже -15°C — K4 = 0,9, больше -10°C — K4 = 0,7.
  5. K5 — высота помещения. Если потолок до 3 метров, K5 берётся равным 1,05. От 3,1 до 3,5 — K5 = 1,1, если 3,6−4,0 м, K5 = 1,15, а больше 4,1 м — K5 = 1,2.
  6. K6 учитывает теплопотери через потолок. Если помещение сверху неотапливаемое, то коэффициент принимается равный единице. В случае, если оно утеплено, K6 = 0,9, отапливаемое — K6 = 0,8.
  7. K7 — оконные проёмы. При установленном однокамерном пакете K7 берётся равным единице, при двухкамерном — 0,85. Если же в проёмах установлены рамы с двумя стёклами, K7 = 0,85.
  8. K8 учитывает схему подключения радиатора. Так, этот коэффициент может меняться от одного до 1,28. Наилучшее подключение — диагональное, в котором теплоноситель подаётся сверху и обратка подключена снизу, а худшее — одностороннее.
  9. K9 учитывает степень открытости. Самое лучшее положение, когда батарея расположена на стене, тогда коэффициент принимается равный 0,9. Если она закрыта сверху и с фронта декоративной решёткой, K7 = 1,2, только сверху — K7 = 1,0.

Подставив все значения, в ответе получают тепловую мощность, необходимую для обогрева помещения с учётом многих факторов. А далее расчёт секций и количества батарей делается по аналогии с простым вычислением.

Отопительные приборы однотрубных систем

Важная особенность горизонтальной «ленинградки» — постепенное снижение температуры в основной магистрали из-за подмеса охлажденного батареями теплоносителя. Если 1 кольцевая линия обслуживает более 5 приборов, разница в начале и конце раздающей трубы может достигать 15 °C. Результат – последние радиаторы выделяют меньше теплоты.

Однотрубная схема закрытого типа — все обогреватели подключены к 1 трубе

Чтобы дальние батареи передавали помещению нужное количество энергии, при расчете отопительной мощности сделайте следующие поправки:

  1. Первые 4 радиатора подбирайте согласно вышеприведенным инструкциям.
  2. Мощность 5-го прибора увеличьте на 10%.
  3. К расчетной теплоотдаче каждой последующей батареи прибавляйте еще 10 процентов.

Watch this video on YouTube

Как рассчитать количество радиаторов для однотрубного контура

Следует учесть тот факт, что все вышесказанное относится к двухтрубным отопительным схемам, предполагающим подачу на каждый из радиаторов теплоносителя одинаковой температуры. Рассчитать секции радиатора отопления в однотрубной системе на порядок сложнее, ведь каждая следующая батарея по ходу движения теплоносителя обогревается на порядок меньше. Поэтому расчет для однотрубного контура предполагает постоянный пересмотр температуры: такая процедура занимает много времени и усилий.

В качестве облегчения процедуры используется такой прием, когда расчет отопления на квадратный метр проводится, как для двухтрубной системы, а потом с учетом падения тепловой мощности наращивают секции для увеличения теплоотдачи контура в общем. Для примера возьмем схему однотрубного типа, которая имеет 6 радиаторов. После определения числа секций, как для двухтрубной сети, вносим определенные корректировки.

Первый из отопительных приборов по ходу движения теплоносителя обеспечивается полностью нагретым теплоносителем, поэтому его можно не пересчитывать. Температура подачи на второй по счету прибор уже меньшая, поэтому нужно определить степень снижения мощности, увеличив на полученное значение число секций: 15кВт-3кВт=12кВт (процентное соотношение уменьшения температуры составляет 20%). Итак, для восполнения потерь тепла понадобятся добавочные секции — если вначале их нужно было 8шт, то после добавления 20% получаем конечное число — 9 или 10 шт.

При выборе, в какую сторону округлить, учитывают функциональное назначение помещение. Если речь идет о спальне или детской, округление проводится в большую сторону. При расчете гостиной или кухни округлять лучше в меньшую сторону. Свою долю влияние имеет также то, на какой стороне расположена комната – южной или северной (северные помещения обычно округляются в большую сторону, а южные – в меньшую).

Данный метод подсчета не является совершенным, так как предполагает увеличение последнего радиатора на линии до поистине гигантских размеров. Следует также понимать, что удельная теплоемкость подаваемого теплоносителя почти никогда не равняется ее мощности. Из-за этого котлы для оснащения однотрубных контуров выбираются с некоторым запасом. Оптимизируют ситуацию наличие запорной арматуры и коммутация батарей через байпас: благодаря этому достигается возможность регулировки теплоотдачи, что несколько компенсирует снижение температуры теплоносителя. Однако от необходимости увеличивать размеры радиаторов и количество его секций по мере удаления от котла при использовании однотрубной схемы даже эти приемы не освобождают.

Чтобы решить задачу, как рассчитать радиаторы отопления по площади, много времени и сил не понадобится

Другое дело – провести корректировку полученного результата, взяв во внимание все характеристики жилища, его размеры, способ коммутации и дислокацию радиаторов: эта процедура достаточно трудоемкая и длительная. Однако именно таким образом можно получить максимально точные параметры для отопительной системы, что обеспечит тепло и уют помещений.

Как рассчитать количество секций радиатора отопления

Чтобы теплоотдача и нагревательная эффективность была должного уровня, при расчете размера радиаторов нужно учесть нормативы их установки, а отнюдь не опираться на размеры оконных проемов, под которыми они устанавливаются.

На теплоотдачу влияет не ее размер, а мощность каждой отдельной секции, которые собраны в один радиатор. Поэтому лучшим вариантом будет разместить несколько небольших батарей, распределив их по комнате, нежели одну большую. Это можно объяснить тем, что тепло будет поступать в помещение из разных точек и равномерно прогревать его.

Каждое отдельное помещение имеет свою площадь и объем, от этих параметров и будет зависеть расчет количества секций, устанавливаемых в нем.

Расчет на основании площади помещения

Чтобы правильно рассчитать это количество на определенную комнату, нужно знать некоторые правила:

Узнать нужную мощность для обогрева помещения можно, умножив на 100 Вт размер его площади (в квадратных метрах), при этом:

  • На 20% увеличивают мощность радиатора в том случае, если две стены помещения выходят на улицу, и в нем находится одно окно — это может быть торцевая комната.
  • На 30% придется увеличить мощность, если комната имеет те же характеристики, как в предыдущем случае, но в ней устроено два окна.
  • Если же окно или окна комнаты выходят на северо-восток или север, а значит, в ней бывает минимальное количество солнечного света, мощность нужно увеличить еще на 10%.
  • Устанавливаемый радиатор в нишу под окном, имеет сниженную теплоотдачу, в этом случае придется увеличить мощность еще на 5%.

Ниша снизит энергоотдачу радиатора на 5 %

Если радиатор закрывается экраном в эстетических целях, то снижается теплоотдача на 15%, и ее также нужно восполнить, увеличив мощность на эту величину.

Экраны на радиаторах — это красиво, но они заберут до 15% мощности

Удельная мощность секции радиатора обязательно указывается в паспорте, который производитель прилагает к изделию.

Зная эти требования, можно рассчитать необходимое количество секций, разделив полученное суммарное значение требуемой тепловой мощности с учетом всех указанных компенсирующих поправок, на удельную теплоотдачу одной секции батареи.

Полученный результат расчетов округляется до целого числа, но только в большую сторону. Допустим, получилось восемь секций. И тут, возвращаясь к вышесказанному, нужно отметить, что для лучшего обогрева и распределения тепла, радиатор можно разделить на две части, по четыре секции каждая, которые устанавливают в разных местах помещения.

Каждое помещение просчитывается отдельно

Нужно отметить, что такие расчеты подходят для определения количества секций для помещений, оснащенных центральным отоплением, теплоноситель в котором имеет температуру не больше 70 градусов.

Этот расчет считается достаточно точным, но можно произвести расчет и по-другому.

Расчет количества секций в радиаторах, исходя из объема помещения

Стандартом считается соотношение тепловой мощности в 41 Вт на 1 куб. метр объема помещения, при условии нахождения в нем одной двери, окна и внешней стены.

Чтобы результат был виден наглядно, для примера можно рассчитать нужное количество батарей для комнаты площадью 16 кв. м.и потолком, высотой 2,5 метра:

16 × 2,5= 40 куб.м.

Далее нужно найти значение тепловой мощности, это делается следующим образом

41 × 40=1640 Вт.

 Зная теплоотдачу одной секции (ее указывают в паспорте), можно без труда определить количество батарей. Например, теплоотдача равна 170 Вт, и идет следующий расчет:

 1640 / 170 = 9,6.

После округления получается цифра 10 — это и будет нужное количество секций отопительных элементов на комнату.

Существуют также некоторые особенности:

  • Если комната соединяется с соседним помещением проемом, не имеющим двери, то необходимо считать общую площадь двух комнат, только тогда будет выявлена точное количество батарей для эффективности отопления.
  • Если теплоноситель имеет температуру ниже 70 градусов, количество секций в батареи придется пропорционально увеличить.
  • При установленных в комнате стеклопакетах, значительно снижаются тепловые потери, поэтому и количество секций в каждом радиаторе может быть меньше.
  • Если в помещениях установлены старые чугунные батареи, которые вполне справлялись с созданием нужного микроклимата, но есть планы поменять их на какие-то современные, то посчитать, сколько их понадобится, будет очень просто.Одна чугунная секция имеет постоянную теплоотдачу в 150 Вт. Поэтому количество установленных чугунных секций нужно умножить на 150, а полученное число делится на теплоотдачу, указанную на секции новых батарей.

Теплоотдача одной секции

Сегодня ассортимент радиаторов большой. При внешней схожести большинства, тепловые показатели могут значительно отличаться. Они зависят от материала, из которого изготовлены, от размеров, толщины стенок, внутреннего сечения и от того, насколько хорошо продумана конструкция.

Потому точно сказать, сколько кВт в 1 секции алюминиевого (чугунного биметаллического) радиатора, можно сказать только применительно к каждой модели. Эти данные указывает производитель. Ведь есть значительная разница в размерах: одни из них высокие и узкие, другие — низкие и глубокие. Мощность секции одной высоты того же производителя, но разных моделей, могут отличаться на 15-25 Вт (смотрите в таблице ниже STYLE 500 и STYLE PLUS 500) . Еще более ощутимые отличия могут быть у разных производителей.

Технические характеристики некоторых биметаллических радиаторов

Обратите внимание, что тепловая мощность одинаковых по высоте секций может иметь ощутимую разницу. Тем не менее, для предварительной оценки того, сколько секций батарей нужно для отопления помещений, вывели средние значения тепловой мощности по каждому типу радиаторов

Их можно использовать при приблизительных расчетах (приведены данные для батарей с межосевым расстоянием 50 см):

Тем не менее, для предварительной оценки того, сколько секций батарей нужно для отопления помещений, вывели средние значения тепловой мощности по каждому типу радиаторов. Их можно использовать при приблизительных расчетах (приведены данные для батарей с межосевым расстоянием 50 см):

  • Биметаллический — одна секция выделяет 185 Вт (0,185 кВт).
  • Алюминиевый — 190 Вт (0,19 кВт).
  • Чугунные — 120 Вт  (0,120 кВт).

Точнее сколько кВт в одной секции радиатора биметаллического, алюминиевого или чугунного вы сможете, когда выберете модель и определитесь с габаритами. Очень большой может  быть разница в чугунных батареях. Они есть с тонкими или толстыми стенками, из-за чего существенно изменяется их тепловая мощность. Выше приведены средние значения для батарей привычной формы (гармошка) и близких к ней. У радиаторов в стиле «ретро» тепловая мощность ниже в разы.

Это технические характеристики чугунных радиаторов турецкой фирмы Demir Dokum. Разница более чем солидная. Она может быть еще больше

Исходя из этих значений и средних норм в СНиПе вывели среднее количество секций радиатора на 1 м2:

  • биметаллическая секция обогреет 1,8 м2;
  • алюминиевая — 1,9-2,0 м2;
  • чугунная — 1,4-1,5 м2;

Как рассчитать количество секций радиатора по этим данным? Все еще проще. Если вы знаете площадь комнаты, делите ее на коэффициент. Например, комната 16 м2,  для ее отопления примерно понадобится:

  • биметаллических 16 м2 / 1,8 м2 = 8,88 шт, округляем  — 9 шт.
  • алюминиевых 16 м2 / 2 м2 = 8 шт.
  • чугунных 16 м2 / 1,4 м2 = 11,4 шт, округляем  — 12 шт.

Эти расчеты только примерные. По ним вы сможете примерно оценить затраты на приобретение отопительных приборов. Точно рассчитать количество радиаторов на комнату вы сможете выбрав модель, а потом еще пересчитав количество в зависимости от того, какая температура теплоносителя в вашей системе.

Факторы, влияющие на расчёт

На расчет мощности радиаторов отопления влияют следующие факторы.

Ориентация комнат по сторонам света

Принято считать, что если окна помещения выходят на юг или запад, то оно в достаточном количестве имеет солнечный свет, поэтому в эти двух случаях коэффициент «b» будет равен 1,0.

Добавление к нему в 10% требуется, если окна комнаты ориентированы на восток или север, так как солнце здесь практически не успевает обогреть помещение.

Справка! Для северных районов такой показатель берётся в размере 1,15.

Если комната выходит на наветренную сторону, то коэффициент для расчета увеличивается до b=1,20, при параллельном расположении относительно потоков ветра — 1,10.

Влияние внешних стен

Их число напрямую определяется показателем «а». Так, если помещение имеет одну внешнюю стену, то он принимается равным 1,0, две — 1,2. Добавление каждой следующей стены ведёт к увеличению коэффициента тепловой отдачи на 10%.

Зависимость радиаторов от теплоизоляции

Сократить расходы на обогрев квартиры или дома позволит проведение грамотного утепления стен. Значение коэффициента «d» способствует увеличению или снижению тепловой мощности батарей отопления.

В зависимости от степени утепления внешней стены показатель бывает следующий:

  • Стандартное, d=1,0. Они нормальной или малой толщины и либо оштукатурены снаружи, либо имеют небольшой слой теплоизоляции.
  • При особом способе утепления d=0,85.
  • При недостаточной устойчивости к холодам —1,27.

При позволяющем пространстве допускается фиксировать слой теплоизоляции к внешней стене изнутри.

Климатические зоны

Этот фактор определяется низкими уровнями температур для различных регионов. Так c=1,0 при погоде до —20 °C.

Для областей с холодным климатом показатель будет следующим:

  • с=1,1 при температурном режиме до —25 °C.
  • с=1,3: до —35 °C.
  • с=1,5: ниже 35 °C.

Своя градация показателей и для тёплых регионов:

  • с=0,7: температура до —10 °C.
  • с=0,9: лёгкий мороз до —15 °C.

Высота помещения

Чем выше в строении уровень перекрытия, тем больше этой комнате требуется тепла.

В зависимости от показателя расстояния от потолка до пола определяется поправочный коэффициент:

  • е=1,0 при высоте до 2,7 м.
  • е=1,05 от 2,7 м до 3 м.
  • е=1,1 от 3 м до 3,5 м.
  • е=1,15 от 3,5 м до 4 м.
  • е=1,2 свыше 4 м.

Роль потолка и пола

Сохранению тепла в помещении также способствует его соприкосновение с потолочным перекрытием:

  • Коэффициент f=1,0 если есть чердак без утепления и отопления.
  • f=0,9 для чердака без обогрева, но с теплоизоляционным слоем.
  • f=0,8, если комната выше отапливаемая.

Пол без утепления определяет показатель f=1,4, с утеплением f=1,2.

Качество рам

Для расчёта мощности отопительных приборов важно учесть и этот фактор. Для оконной рамы с однокамерным стеклопакетом h=1,0, соответственно для двух— и трёхкамерного — h=0,85

Для старой рамы из дерева в расчёт принято брать h=1,27.

Размер окон

Показатель определяется соотношением площади оконных проёмов с квадратными метрами помещения. Обычно он равен от 0,2 до 0,3. Так коэффициент i= 1,0.

При полученном результате от 0,1 до 0,2 i=0,9 до 0,1 i=0,8.

Если размер окон выше стандарта (соотношение от 0,3 до 0,4), то i=1,1, а от 0,4 до 0,5 i=1,2.

Если окна панорамные, то целесообразно при каждом увеличении соотношения на 0,1 повышать i на 10%.

Для комнаты, в которой зимой регулярно используется балконная дверь, автоматически повышает i ещё на 30%.

Закрытость батареи

Минимальное ограждение радиатора отопления способствует более быстрому прогреву комнаты.

В стандартном случае, когда батарея отопления расположена под подоконником, коэффициент j=1,0.

В других случаях:

  • Полностью открытый прибор обогрева, j=0,9.
  • Источник отопления прикрыт настенным выступом горизонтального типа, j=1,07.
  • Батарея отопления закрыта кожухом, j=1,12.
  • Полностью закрытый радиатор отопления, j=1,2.

Способ подключения

Способов подключения радиаторов отопления несколько и каждый из них определяется показателем k:

  • Метод подключения радиаторов «по диагонали». Является стандартным, и k=1,0.
  • Подключение «с боковой стороны». Способ популярен из-за небольшой длины подводки, k=1,03.
  • Использование пластиковых труб по методу «снизу с двух сторон», k=1,13.
  • Решение «снизу, с одной стороны» является готовым, происходит подключение к 1 точке подающей трубы и обратки, k=1,28.

Важно! Иногда для повышения точности результатов применяют дополнительные поправочные коэффициенты

по площади или по объему? Теплоотдача одной секции

Как рассчитать количество секций биметаллических радиаторов. Каков наилучший расчет секций биметаллических радиаторов отопления: по площади или по объему? Теплоотдача одной секции

Чаще всего владельцы приобретают биметаллические радиаторы на замену чугунным батареям, которые по тем или иным причинам вышли из строя или стали плохо обогревать помещение. Чтобы данная модель радиаторов хорошо справлялась со своей задачей, необходимо ознакомиться с правилами расчета количества секций для всего помещения.

Необходимые данные для подсчета

Самым правильным решением будет обращение к опытным специалистам. Профессионалы могут достаточно точно и качественно рассчитать количество биметаллических радиаторов отопления. Такой расчет поможет определить, сколько секций понадобится не только для одной комнаты, но и для всего помещения, а также для любого типа объекта.

При расчете количества батарей все профессионалы учитывают следующие данные:

  • из какого материала построено здание;
  • какая толщина стен в комнатах;
  • тип окон, которые были установлены в этом помещении;
  • в каких климатических условиях находится здание;

  • есть ли отопление в помещении над помещением, где установлены радиаторы;
  • сколько «холодных» стен в комнате;
  • какова площадь расчетного помещения;
  • какая высота стен.

Все эти данные позволяют сделать расчет при установке биметаллических батарей максимально точным.

Коэффициент теплопотерь

Чтобы произвести расчет правильно, необходимо сначала рассчитать, какими будут теплопотери, а затем рассчитать их коэффициент. Для получения точных данных необходимо учитывать одно неизвестное, то есть стены. В первую очередь это касается угловых комнат. Например, в комнате есть следующие параметры: высота — два с половиной метра, ширина — три метра, длина — шесть метров.

  • Ф — площадь стены;
  • а — его длина;
  • x — его высота.

Расчет ведется в метрах. Согласно этим расчетам, площадь стены будет равна семи с половиной квадратным метрам. После этого необходимо рассчитать теплопотери по формуле P = F * K.

Также умножить на разницу температур в помещении и на улице, где:

  • P — площадь нагрева потеря;
  • F — площадь стены в квадратных метрах;
  • К — коэффициент теплопроводности.

Для правильного расчета нужно учитывать температуру. Если на улице около двадцати одного градуса, а в комнате восемнадцать, то для расчета этой комнаты нужно прибавить еще два градуса. К получившейся фигуре нужно добавить П окон и П дверей. Полученный результат необходимо разделить на число, обозначающее тепловую мощность одной секции. В результате несложных расчетов вы узнаете, сколько батарей нужно для обогрева одной комнаты.

Однако все эти расчеты верны только для помещений со средними значениями теплоизоляции. Как известно, одинаковых комнат не бывает, поэтому для точного расчета обязательно нужно учитывать поправочные коэффициенты. Их нужно умножить на результат, полученный расчетом по формуле. Коэффициент поправки для угловых помещений составляет 1,3, для помещений в очень холодных местах — 1,6, для чердаков — 1,5.

Питание от аккумулятора

Для определения мощности одного радиатора необходимо рассчитать, сколько киловатт тепла потребуется от установленной системы отопления.Мощность, необходимая для обогрева каждого квадратного метра, составляет 100 Вт. Полученное число умножается на количество квадратных метров комнаты. Затем цифра делится на мощность каждой отдельной секции современного радиатора. Некоторые модели батарей имеют две и более секции. Делая расчет, нужно выбирать радиатор, имеющий количество секций, близкое к идеальному. Но все же он должен быть немного больше расчетного.

Это сделано для того, чтобы в помещении было теплее и не замерзало в холодные дни.

Производители биметаллических радиаторов указывают свои мощности по некоторым данным системы отопления. Поэтому при покупке любой модели необходимо учитывать термоголовку, которая характеризует, как нагревается теплоноситель, а также как нагревает систему отопления. В технической документации часто указывается мощность одной секции на тепловую головку в шестьдесят градусов. Это соответствует температуре воды в радиаторе девяносто градусов.В тех домах, где отапливаются помещения чугунными батареями, это оправдано, но для новостроек, где все более современно, температура воды в радиаторе вполне может быть ниже. Тепловая голова в таких отопительных системах может достигать пятидесяти градусов.

Расчет здесь тоже произвести несложно. Необходимо разделить мощность радиатора на цифру, обозначающую термоголовку. Число делится на число, указанное в документах. Это немного снизит эффективную мощность аккумулятора.

Это то, что нужно вводить во все формулы.

Популярные методы

Для вычета необходимого количества секций в установленном радиаторе можно использовать не одну формулу, а несколько. Поэтому стоит оценить все варианты и выбрать тот, который подходит для получения более точных данных. Для этого нужно знать, что по нормам СНиП на 1 м² одна биметаллическая секция может обогреть один метр восемьдесят сантиметров площади.Чтобы рассчитать, сколько секций нужно на 16 м², нужно эту цифру разделить на 1,8 квадратных метра. Результат — девять разделов. Однако этот метод довольно примитивен и для более точного определения необходимо учитывать все вышеперечисленные данные.

Есть еще один простой метод самостоятельного расчета. Например, если взять небольшую комнату в 12 м², то очень сильные батареи тут ни к чему. Вы можете взять, например, теплопередачу всего одной секции в двести ватт.Затем, используя формулу, вы легко сможете рассчитать их количество, необходимое для выбранного помещения. Чтобы получить желаемую цифру, нужно 12 — это количество квадратов, умножьте на 100, мощность на квадратный метр и поделите на 200 ватт. Это, как вы понимаете, величина теплопередачи на секцию. В результате расчетов получится цифра шесть, то есть именно столько секций потребуется, чтобы обогреть комнату из двенадцати квадратов.

Можно рассмотреть еще один вариант квартиры площадью 20 м². Допустим, мощность купленной радиаторной секции составляет сто восемьдесят ватт. Тогда, подставив все доступные значения в формулу, вы получите следующий результат: 20 нужно умножить на 100 и разделить на 180 будет равно 11, а значит, такое количество секций понадобится для обогрева эта комната. Однако такие результаты действительно будут соответствовать тем комнатам, где потолки не выше трех метров, а климатические условия не очень суровые.А также не были учтены окна, то есть их количество, поэтому к окончательному результату нужно добавить еще несколько секций, их количество будет зависеть от количества окон. То есть в помещении можно установить два радиатора, в каждом по шесть секций. В этом расчете добавлено еще одно сечение с учетом окон и дверей.

По объему

Чтобы расчет был более точным, необходимо производить расчет по объему, то есть учитывать три измерения в выбранном отапливаемом помещении.Все расчеты производятся практически одинаково, только за основу взяты данные мощности, рассчитанные на один кубический метр, что равняется сорока одному ватту. Вы можете попробовать посчитать количество секций биметаллической батареи для комнаты той же площади, что и в рассмотренном выше варианте, и сравнить результаты. В этом случае высота потолка будет равна двум метрам семидесяти сантиметрам, а площадь помещения составит двенадцать квадратных метров. Затем нужно три умножить на четыре, а затем на два и семь.

Результат будет такой: тридцать два и четыре кубометра. Его нужно умножить на сорок один, и вы получите тысячу триста двадцать восемь и четыре ватта. Такая мощность радиатора идеально подойдет для обогрева этого помещения. Затем этот результат нужно разделить на двести, то есть на количество ватт. Результат будет шесть целых шестьдесят четыре сотых, а значит, потребуется семисекционный радиатор. Как видите, результат расчета объема намного точнее.В результате вам даже не нужно будет учитывать количество окон и дверей.

А еще можно сравнить результаты расчета в комнате двадцатью кв. Для этого нужно двадцать умножить на два и семь, получится пятьдесят четыре кубических метра — это объем помещения. Далее нужно умножить на сорок один и получится две тысячи четыреста четырнадцать ватт. Если аккумулятор имеет мощность двести ватт, то эту цифру нужно разделить на полученный результат.В результате получится двенадцать и семь, а это значит, что в этой комнате нужно столько же секций, сколько в предыдущем расчете, но этот вариант намного точнее.

Одним из важнейших вопросов создания комфортных условий проживания в доме или квартире является надежная, правильно рассчитанная и смонтированная, сбалансированная система отопления. Именно поэтому создание такой системы — основная задача при организации строительства собственного дома или при проведении капитального ремонта в многоэтажной квартире.

Несмотря на современное разнообразие систем отопления различных типов, по-прежнему лидером популярности остается отработанная схема: трубопроводные контуры с циркулирующим по ним теплоносителем и теплообменные устройства — радиаторы, устанавливаемые в помещениях. Казалось бы, все просто, батареи находятся под окнами и обеспечивают необходимый обогрев … Однако нужно знать, что теплоотдача от радиаторов отопления должна соответствовать площади помещения и количеству другие конкретные критерии.Теплотехнические расчеты, исходя из требований СНиП — достаточно сложная процедура, выполняемая специалистами. Тем не менее, вы можете сделать это самостоятельно, конечно, с приемлемым упрощением. Эта публикация расскажет, как самостоятельно рассчитать батареи отопления на площадь отапливаемого помещения с учетом различных нюансов.

Но для начала нужно хотя бы вкратце ознакомиться с существующими радиаторами отопления — результаты расчетов во многом будут зависеть от их параметров.

Кратко о существующих типах радиаторов отопления

  • Радиаторы стальные панельной или трубчатой ​​конструкции.
  • Аккумуляторы чугунные.
  • Алюминиевые радиаторы нескольких модификаций.
  • Радиаторы биметаллические.

Радиаторы стальные

Этот тип радиаторов не приобрел особой популярности, несмотря на то, что некоторым моделям придается очень элегантное дизайнерское оформление … Проблема в том, что недостатки таких теплообменных устройств значительно превышают их достоинства — невысокая цена, относительно небольшой вес и простота установки.

Тонким стальным стенкам таких радиаторов не хватает тепла — они быстро нагреваются, но так же быстро остывают. Проблемы могут возникнуть и при гидроударах — сварные соединения листов иногда протекают. Кроме того, недорогие модели, не имеющие специального покрытия, подвержены коррозии, а срок службы таких аккумуляторов невелик — обычно производители дают на них довольно короткую гарантию.

В подавляющем большинстве случаев стальные радиаторы представляют собой цельную конструкцию, и изменить теплопередачу путем изменения количества секций невозможно.У них номинальная тепловая мощность, которую нужно сразу подбирать, исходя из площади и характеристик помещения, где их планируется установить. Исключением является то, что у некоторых трубчатых радиаторов есть возможность изменять количество секций, но обычно это делается на заказ, при изготовлении, а не дома.

Радиаторы чугунные

Представители этого типа батареек наверняка знакомы каждому с раннего детства — это гармошки, которые раньше устанавливались буквально повсюду.

Пожалуй, такие аккумуляторы МС-140-500 не отличались особой элегантностью, но верой и правдой служили не одному поколению жителей. Каждая секция такого радиатора обеспечивала отвод тепла 160 Вт. Радиатор сборный, и количество секций в принципе ничем не ограничивалось.

В настоящее время в продаже много современных чугунных радиаторов. Они уже отличаются более элегантным внешним видом, плоскими гладкими внешними поверхностями, облегчающими уборку.Также доступны эксклюзивные версии с интересным рельефным рисунком отливки из чугуна.

При этом такие модели полностью сохраняют основные достоинства чугунных аккумуляторов:

  • Высокая теплоемкость чугуна и массивность аккумуляторов способствуют длительному удержанию и высокой теплоотдаче.
  • Батареи чугунные, при правильной сборке и качественной герметизации стыков не боятся гидроудара, перепадов температур.
  • Толстые чугунные стенки не подвержены коррозии и абразивному износу.Можно использовать практически любой теплоноситель, поэтому такие батареи одинаково хороши как для автономных систем, так и для систем центрального отопления.

Если не учитывать внешние данные старых чугунных аккумуляторов, то среди недостатков можно отметить хрупкость металла (недопустимы подчеркнутые удары), относительную сложность монтажа, связанную больше с массивностью. К тому же не все стеновые перегородки выдерживают вес таких радиаторов отопления.

Радиаторы алюминиевые

Алюминиевые радиаторы, появившись сравнительно недавно, быстро завоевали популярность.Они относительно недорогие, имеют современный довольно элегантный внешний вид и обладают отличной теплоотдачей.

Качественные алюминиевые аккумуляторы способны выдерживать давление от 15 и более атмосфер, высокую температуру охлаждающей жидкости — около 100 градусов. При этом тепловыделение от одной секции для некоторых моделей иногда достигает 200 Вт. Но при этом они небольшие по массе (вес секции обычно до 2 кг) и не требуют большого объема. хладагента (емкость — не более 500 мл).

Алюминиевые радиаторы продаются как в виде штабелируемых батарей с возможностью изменения количества секций, так и в виде массивных изделий, рассчитанных на определенную мощность.

Недостатки алюминиевых радиаторов:

  • Некоторые типы очень чувствительны к кислородной коррозии алюминия с высоким риском газообразования. Это предъявляет особые требования к качеству теплоносителя, поэтому такие батареи обычно устанавливают в автономных системах отопления.
  • Некоторые неразборные алюминиевые радиаторы, секции которых изготавливаются по технологии экструзии, при определенных неблагоприятных условиях могут протекать в местах стыков.При этом провести ремонт просто невозможно, и менять придется всю батарею целиком.

Из всех алюминиевых аккумуляторов высочайшего качества изготавливаются с использованием анодного окисления металла. Эти изделия практически не боятся кислородной коррозии.

Внешне все алюминиевые радиаторы примерно одинаковы, поэтому при выборе нужно очень внимательно читать техническую документацию.

Радиаторы отопления биметаллические

Такие радиаторы по надежности конкурируют с чугуном, а по теплопроизводительности — с алюминием.Причина тому — их особый дизайн.

Каждая из секций состоит из двух стальных горизонтальных коллекторов, верхнего и нижнего (поз. 1), соединенных одним и тем же стальным вертикальным каналом (поз. 2). Подключение в единую батарею производится качественными резьбовыми соединениями (поз. 3). Высокая теплоотдача обеспечивается внешней алюминиевой оболочкой.

Стальные внутренние трубы из металла, не подверженного коррозии, или с защитным полимерным покрытием. ну и алюминиевый теплообменник ни в коем случае не соприкасается с теплоносителем, и коррозия ему совершенно не страшна.

Таким образом, достигается сочетание высокой прочности и износостойкости с отличными тепловыми характеристиками.

Цены на популярные радиаторы отопления

Радиаторы отопления

Такие батареи не боятся даже очень больших скачков давления, высоких температур … Они, по сути, универсальны, подходят для любой системы отопления, однако лучшие эксплуатационные характеристики они все же демонстрируют в условиях высокого давления центральной системы. — они малопригодны для контуров с естественной циркуляцией.

Пожалуй, единственный их недостаток — высокая цена по сравнению с любыми другими радиаторами.

Для удобства восприятия помещена таблица, в которой сравнительные характеристики радиаторов. Символов в нем:

  • ТС — трубчатая стальная;
  • Чг — чугун;
  • Al — алюминий обыкновенный;
  • AA — алюминий анодированный;
  • BM — биметаллический.
Chg TS Al AA BM
Максимальное давление (в атмосферах)
рабочий 6-9 6–12 10-20 15-40 35
опрессовка 12-15 9 15-30 25-75 57
разрушение 20-25 18-25 30-50 100 75
Ограничение pH (водородный индекс) 6,5-9 6,5-9 7-8 6,5-9 6,5-9
Подверженность коррозии:
кислород нет да нет нет да
паразитные токи нет да да нет да
пары электролита нет слабый да нет слабый
Емкость сечения при h = 500 мм; Дт = 70 °, Ш 160 85 175-200 216,3 до 200
Гарантия, лет 10 1 3-10 30 3-10

Видео: рекомендации по выбору радиаторов отопления

Вас может заинтересовать информация о том, что составляет

Как рассчитать необходимое количество секций радиатора отопления

Понятно, что установленный в помещении радиатор (один или несколько) должен обеспечивать обогрев до комфортной температуры и компенсировать неизбежные тепловые потери независимо от погоды на улице.

Базовым значением для расчетов всегда является площадь или объем комнаты. Сами по себе профессиональные расчеты очень сложны и учитывают очень большое количество критериев. Но для бытовых нужд можно использовать упрощенные методы.

Самые простые методы расчета

Принято считать, что 100 Вт на квадратный метр площади пола достаточно для создания нормальных условий в стандартном жилом помещении. Таким образом, вам просто нужно посчитать площадь комнаты и умножить ее на 100.

Q =
S × 100

Q — необходимая теплоотдача от радиаторов отопления.

S — площадь отапливаемого помещения.

Если вы планируете установить неразборный радиатор, то это значение станет ориентиром для выбора необходимой модели. В случае, если будут установлены батареи, позволяющие изменять количество секций, необходимо произвести другой расчет:

N =
Q /
Qus

N — расчетное количество секций.

Qus — удельная тепловая мощность одной секции. Эта величина обязательно указывается в техническом паспорте товара.

Как видите, эти расчеты предельно просты и не требуют специальных математических знаний — рулетки достаточно, чтобы обмерить комнату, и листа бумаги для расчетов. Кроме того, можно воспользоваться таблицей ниже — уже есть расчетные значения для помещений разной площади и определенной мощности нагревательных секций.

Таблица секций

Однако необходимо помнить, что эти значения даны для стандартной высоты потолка (2,7 м) многоэтажного дома. Если высота помещения разная, количество аккумуляторных секций лучше рассчитывать исходя из объема помещения. Для этого используется средний показатель — 41 Вт тепловой мощности на 1 м³ объема в панельном доме или 34 Вт — в кирпичном.

Q =
S ×
ч × 40 (34)

где h — высота потолка над уровнем пола.

Дальнейший расчет ничем не отличается от приведенного выше.

Детальный расчет с учетом особенностей помещения

А теперь перейдем к более серьезным расчетам. Приведенная выше упрощенная методика расчета способна преподнести хозяевам дома или квартиры «сюрприз». Когда установленные радиаторы не создадут в жилом помещении необходимый комфортный микроклимат. И причина тому — целый список нюансов, которые рассматриваемый метод просто не учитывает.Между тем подобные нюансы могут быть очень важны.

Итак, за основу снова берется площадь комнаты и все те же 100 Вт на м². Но сама формула уже выглядит несколько иначе:

Q =
S × 100 × A × B × C × D × E × F ×
G ×
H ×
Я ×
Дж

Буквы от И до J коэффициенты условно обозначены с учетом особенностей помещения и установки в нем радиаторов.Рассмотрим их по порядку:

А — количество внешних стен в помещении.

Понятно, что чем выше площадь соприкосновения помещения с улицей, то есть чем больше в помещении внешних стен, тем выше общие теплопотери. Эта зависимость учитывается коэффициентом И :

.

  • Одна внешняя стенка — А = 1,0
  • Две наружные стены — А = 1,2
  • Три наружные стены — А = 1.3
  • Все четыре стены внешние — А = 1,4

Б — ориентация комнаты по сторонам света.

Максимальные теплопотери всегда наблюдаются в помещениях, не попадающих под прямые солнечные лучи. Это, конечно же, северная сторона дома, и сюда же можно отнести и восточную — лучи Солнца здесь только утром, когда светило еще не «достигло полной мощности».

Южная и западная стороны дома всегда намного сильнее нагреваются солнцем.

Следовательно, значения коэффициента В
:

  • Помещение выходит на север или восток — В = 1,1
  • Южный или западный номер — В = 1, то есть в счет не может быть.

C — коэффициент, учитывающий степень утепления стен.

Понятно, что потери тепла из отапливаемого помещения будут зависеть от качества теплоизоляции наружных стен. Значение коэффициента ОТ
возьмем равным:

  • Средний уровень — стены облицованы двумя кирпичами, либо предусмотрено утепление их поверхности другим материалом — С = 1.0
  • Наружные стены не утеплены — С = 1,27
  • Высокий уровень изоляции по теплотехническим расчетам
    С = 0,85.

D — особенности климатических условий региона.

Естественно, сравнять все основные показатели необходимой тепловой мощности «под одну гребенку» невозможно — они также зависят от уровня зимних отрицательных температур, характерных для конкретной местности.При этом учитывается коэффициент D. Для его выбора берутся средние температуры самой холодной декады января — обычно это значение легко уточнить в местной гидрометеорологической службе.

  • — 35 ° ОТ и ниже — D = 1,5
  • -25 ÷ — 35 ° ОТ —
    Д = 1,3
  • до — 20 ° ОТ —
    Д = 1,1
  • не ниже — 15 ° С —
    Д = 0,9
  • не ниже — 10 ° С —
    D = 0.7

E — коэффициент высоты потолков помещения

Как уже упоминалось, 100 Вт / м² — это среднее значение для стандартной высоты потолка. Если он отличается, введите поправочный коэффициент E :

  • До 2,7 м —

    E = 1,0

  • 2,8

    3,

    0

    м —

    Е = 1,05

  • 3,1

    3,

    5 мес.

    E = 1,

    1

  • 3,6

    4,

    0 м —

    E = 1,15

  • Больше 4.1 м — E = 1,2

F — коэффициент, учитывающий тип помещения, расположенного выше

Устройство системы отопления в помещениях с холодным полом — занятие бессмысленное, и хозяева всегда принимают меры в этом вопросе. Но тип помещения, расположенного выше, зачастую от них не зависит. Между тем, если верх — это жилое или утепленное помещение, то общая потребность в тепловой энергии значительно снизится:

  • холодный чердак или неотапливаемое помещение — F = 1.0
  • утепленный чердак (в том числе утепленная крыша) — Ф = 0,9
  • отапливаемое помещение — Ф = 0,8

G — коэффициент учета типа установленных окон.

Различные оконные конструкции, подверженные потерям тепла, не совпадают. При этом учитывается коэффициент G:

  • обыкновенная деревянная рама стеклопакет — G = 1,27
  • Окна

  • комплектуются однокамерным стеклопакетом (2 стекла) — G = 1.0
  • стеклопакет однокамерный с аргоновым наполнением или стеклопакет двойной (3 стакана) — G = 0,85

H — коэффициент площади остекления помещения.

Суммарная величина теплопотерь зависит также от общей площади окон, установленных в помещении. Эта величина рассчитывается исходя из отношения площади окон к площади комнаты. В зависимости от полученного результата находим коэффициент H :

  • Коэффициент меньше 0.1 — Н = 0, 8

  • 0,11 ÷ 0,2 — H = 0, 9

  • 0,21 ÷ 0,3 — H = 1, 0

  • 0,31 ÷ 0,4 — H = 1, 1

  • 0,41 ÷ 0,5 — H = 1,2

I — коэффициент, учитывающий схему подключения радиатора.

Их теплоотдача зависит от того, как радиаторы подключены к подающему и обратному трубопроводу. Это также следует учитывать при планировании монтажа и определении необходимого количества секций:

  • а — подключение диагональное, подача сверху, обратка снизу — I = 1.0
  • б — одностороннее подключение, подача сверху, обратка снизу — I = 1.03
  • c — подключение двухстороннее, как подача, так и обратка снизу — I = 1,13
  • d — диагональное подключение, подвод снизу, обратка сверху — I = 1,25
  • d — одностороннее подключение, подача снизу, обратка сверху — I = 1,28
  • э — одностороннее нижнее подключение обратка и подача — I = 1.28

Дж — коэффициент, учитывающий степень открытости установленных радиаторов.

Многое также зависит от того, насколько открыты установленные батареи для свободного теплообмена с воздухом помещения. Существующие или искусственно созданные преграды могут значительно снизить теплопередачу радиатора. При этом учитывается коэффициент Дж:

а — радиатор расположен открыто на стене или не прикрыт подоконником — Дж = 0.9

б — радиатор сверху прикрыт подоконником или полкой — Дж = 1,0

c — радиатор сверху прикрыт горизонтальным выступом пристенной ниши — Дж = 1,07

д — радиатор сверху прикрыт подоконником, а с лицевых сторон —

колодец закрытый декоративной крышкой — Дж = 1,12

э — радиатор полностью прикрыт декоративным кожухом — Дж = 1.2

⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰
⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰ ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰
⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰

Ну вот наконец и все. Теперь можно подставить в формулу требуемые значения и коэффициенты, соответствующие условиям, и на выходе будет необходимая тепловая мощность для надежного обогрева помещения с учетом всех нюансов.

После этого останется либо подобрать неразборный радиатор с необходимой теплоотдачей, либо рассчитанное значение разделить на удельную тепловую мощность одной секции аккумулятора выбранной модели.

Наверняка многим такой расчет покажется излишне громоздким, в котором легко запутаться. Для облегчения расчетов предлагаем воспользоваться специальным калькулятором — в него уже включены все необходимые значения. Пользователю нужно только ввести запрошенные начальные значения или выбрать нужные элементы из списков. Кнопка «рассчитать» сразу приведет к округлению точного результата в большую сторону.

При модернизации системы отопления, помимо замены труб, меняют еще и радиаторы.А сегодня они из разных материалов, разных форм и размеров. Не менее важно то, что они имеют разное тепловыделение: количество тепла, которое может передаваться воздуху. И это необходимо учитывать при расчете секций радиатора.

В помещении будет тепло, если компенсировать уходящее тепло. Поэтому при расчетах за основу берутся теплопотери помещения (они зависят от климатической зоны, от материала стен, утеплителя, площади окон и т. Д.)). Второй параметр — тепловая мощность одной секции. Это количество тепла, которое он может генерировать при максимальных параметрах системы (90 ° C на входе и 70 ° C на выходе). Эта характеристика обязательно указывается в паспорте, а часто присутствует на упаковке.

Делаем расчет количества секций радиаторов отопления своими руками, учитываем особенности помещения и системы отопления

Один важный момент: при расчетах учтите, что большинство производителей указывают максимальную цифру, которую они получили при идеальных условиях.Поэтому производите любое округление в большую сторону. В случае низкотемпературного нагрева (температура теплоносителя на входе ниже 85 ° C) найдите тепловую мощность по соответствующим параметрам или произведите пересчет (описано ниже).

Расчет площади


Это простейшая методика, позволяющая приблизительно оценить количество секций, необходимых для обогрева помещения. На основании множества расчетов выведены нормы средней тепловой мощности одного квадратного квадрата.Для учета климатических особенностей региона в СНиП прописаны две нормы:

  • для регионов средней полосы России от 60 Вт до 100 Вт требуется;
  • для участков выше 60 ° мощность нагрева на квадратный метр составляет 150-200 Вт.

Почему такой большой разброс норм? Чтобы можно было учесть материалы стен и степень утепления. Для бетонных домов берутся максимальные значения; для домов из кирпича можно использовать средний.Для утепленных домов — минимум. Еще одна важная деталь: эти нормы рассчитаны на среднюю высоту потолка — не выше 2,7 метра.

Зная площадь помещения, вы умножаете его показатель теплопотребления, который наиболее подходит для ваших условий. Получаете общие теплопотери помещения. В технических характеристиках выбранной модели радиатора найдите тепловую мощность одной секции. Разделите общие тепловые потери на мощность, и вы получите их количество.Это несложно, но для наглядности приведем пример.

Пример расчета количества секций радиатора по площади помещения

Угловая комната 16 м 2, в среднем ряду, в кирпичном доме … Будут установлены батареи тепловой мощностью 140 Вт.

Для кирпичного дома потери тепла принимают за середину диапазона. Так как комната угловая, лучше брать значение повыше. Пусть будет 95 ватт. Тогда получается, что для обогрева помещения требуется 16 м 2 * 95 Вт = 1520 Вт.

Теперь посчитаем количество радиаторов для обогрева этого помещения: 1520 Вт / 140 Вт = 10,86 шт. Округляем, получается 11 шт. Нужно будет установить так много секций радиатора.

Расчет радиаторов на площадь прост, но далек от идеала: вообще не учитывается высота потолков. При нестандартной высоте применяется другой прием: по объему.

Считаем батареи по объему

В СНиП есть нормы на обогрев одного кубометра помещения.Даны для зданий разного типа:

  • для кирпича на 1 м 3, требуется 34 Вт тепла;
  • для панели — 41 Вт

Данный расчет секций радиатора аналогичен предыдущему, только теперь нам не нужна площадь, а объем и нормы берут другие. Объем умножается на норму, полученный показатель делится на мощность одной секции радиатора (алюминиевого, биметаллического или чугунного).

Формула расчета количества секций по объему

Пример расчета по объему

Для примера посчитаем, сколько секций нужно в комнате площадью 16 м 2 и высотой потолка 3 метра.Дом кирпичный. Возьмем радиаторы такой же мощности: 140 Вт:

  • Найдите объем. 16 м 2 * 3 м = 48 м 3
  • Считаем необходимое количество тепла (норма для кирпичных домов 34 Вт). 48 м 3 * 34 Вт = 1632 Вт.
  • Определите, сколько секций необходимо. 1632Вт / 140Вт = 11,66 шт. Округляем, получаем 12 штук.

Теперь вы знаете два способа рассчитать количество радиаторов на комнату.

Теплоотдача одной секции

Сегодня ассортимент радиаторов большой.При внешнем сходстве большинства тепловые характеристики могут существенно отличаться. Они зависят от материала, из которого они изготовлены, от размеров, толщины стенок, внутреннего сечения и от того, насколько хорошо продумана конструкция.

Следовательно, точно сказать, сколько кВт в 1 секции алюминиевого (чугунного биметаллического) радиатора можно сказать только применительно к каждой модели. Эти данные указывает производитель. Ведь разница в размерах существенная: одни высокие и узкие, другие низкие и глубокие.Мощность секции одинаковой высоты от одного производителя, но разных моделей может отличаться на 15-25 Вт (см. Таблицу ниже STYLE 500 и STYLE PLUS 500). Еще более ощутимые отличия могут быть у разных производителей.

Тем не менее, для предварительной оценки того, сколько секций батареи необходимо для обогрева помещения, были получены средние значения тепловой мощности для каждого типа радиаторов. Их можно использовать для приблизительных расчетов (данные приведены для батарей с межосевым расстоянием 50 см):

  • Биметаллический — одна секция излучает 185 Вт (0.185 кВт).
  • Алюминий — 190 Вт (0,19 кВт).
  • Чугун — 120 Вт (0,120 кВт).

Точнее, сколько кВт в одной секции биметаллического, алюминиевого или чугунного радиатора можно у вас, когда вы выбираете модель и определяете размеры. Разница в чугунных батареях может быть очень большой. Они бывают с тонкими или толстыми стенками, из-за чего их тепловая мощность значительно меняется. Выше средние значения для аккумуляторов обычной формы (гармошка) и близких к ней.Радиаторы в стиле «ретро» имеют значительно меньшую тепловую мощность.

это характеристики чугунных радиаторов турецкой компании Demir dokum … Разница более чем существенная. Может быть и больше

На основании этих значений и средних норм в СНиП было получено среднее количество секций радиатора на 1 м 2:

  • биметаллическая секция обогреет 1,8 м 2;
  • алюминий — 1,9-2,0 м 2;
  • чугун — 1.4-1,5 м 2;
  • биметаллический 16 м 2 / 1,8 м 2 = 8,88 шт, округлить в большую сторону — 9 шт.
  • алюминий 16 м 2/2 м 2 = 8 шт.
  • чугун 16 м 2 / 1,4 м 2 = 11,4 шт, округлить в большую сторону — 12 шт.

Эти расчеты являются приблизительными. По ним можно примерно оценить затраты на приобретение отопительных приборов … Вы можете точно рассчитать количество радиаторов на комнату, выбрав модель, а затем пересчитав количество в зависимости от температуры теплоносителя в вашей системе.

Расчет секций радиатора в зависимости от реальных условий

Еще раз обращаем ваше внимание на то, что тепловая мощность одной секции аккумулятора указана для идеальных условий … Аккумулятор будет отдавать столько тепла, если его охлаждающая жидкость на входе имеет температуру + 90 ° C, на выходе + 70 ° C, при этом в комнате поддерживается + 20 ° C. То есть температурный напор системы (также называемый «дельта системы») будет 70 ° C. Что делать, если ваша система не выше + 70 ° C на входе? или требуется комнатная температура + 23 ° C? Пересчитайте заявленную емкость.

Для этого необходимо рассчитать температурный напор вашей системы отопления. Например, на поставке у вас + 70 ° C, на выходе + 60 ° C, а в помещении вам нужна температура + 23 ° C. Находим дельту вашей системы: это среднее арифметическое значение температура на входе и выходе за вычетом температуры в помещении.

Для нашего случая получается: (70 ° C + 60 ° C) / 2 — 23 ° C = 42 ° C. Дельта для этих условий составляет 42 ° C.Далее находим это значение в таблице преобразования (находится ниже) и умножаем заявленную мощность на этот коэффициент. Мы научим вас силе, которую этот раздел может дать вашим условиям.

При пересчете действуем в следующем порядке. Найдите в столбцах синего цвета линию с дельтой 42 ° C. Он имеет коэффициент 0,51. Теперь рассчитаем тепловую мощность 1 секции радиатора для нашего корпуса. Например, заявленная мощность составляет 185 Вт, применив найденный коэффициент, получаем: 185 Вт * 0.51 = 94,35 Вт. Почти в два раза меньше. Именно эту мощность нужно подставить при расчете секций радиатора. Только с учетом индивидуальных параметров в комнате будет тепло.

Расчет радиаторов отопления должен выполняться правильно, иначе их небольшое количество не сможет достаточно прогреть комнату, а большое количество, наоборот, создаст неудобные условия для проживания, и вам придется постоянно открывать окна. Известны различные методы расчета.На их выбор влияет материал батарей, климатические условия, благоустройство дома.

Расчет количества батарей на 1 кв.м

Площадь каждого помещения, где будут установлены радиаторы, можно посмотреть в документации на недвижимость или измерить самостоятельно. Потребность в тепле для каждой комнаты можно найти в строительных нормах и правилах, где указано, что для обогрева 1м2 на определенной территории проживания вам потребуется:

  • для суровых климатических условий (температура достигает ниже -60 градусов) — 150-200 Вт;
  • для средней полосы — 60-100 Вт.

Для расчета умножьте площадь (P) на потребность в тепле. Рассматривая эти данные, в качестве примера приведем расчет для климата средней полосы. Для обогрева помещения площадью 16 кв. М нужно применить расчет:

16 х 100 = 1600 Вт

Принимается максимальное значение потребляемой мощности, так как погода переменчивая, и лучше предусмотреть небольшой запас хода, чтобы потом зимой не промерзать.

Затем рассчитывается количество секций батареи (N) — полученное значение делится на тепло, выделяемое одной секцией.Предполагается, что одна секция излучает 170 Вт, исходя из этого и ведется расчет:

1600/170 = 9,4

Лучше округлить — 10 штук. Но для некоторых помещений целесообразнее округлить в меньшую сторону, например, для кухни, имеющей дополнительные источники тепла. Дальше будет 9 разделов.

Расчеты можно проводить по другой формуле, которая аналогична приведенным выше расчетам:

N = S / P * 100, где

  • N — количество секций;
  • S — площадь помещения;
  • П — теплоотдача одной секции.

Итак, N = 16/170 * 100, следовательно, N = 9,4.

Выбор точного количества секций биметаллических батарей

Они бывают нескольких типов, каждая из которых имеет свой источник питания. Минимальное тепловыделение достигает 120 Вт, максимальное — 190 Вт. При расчете количества секций необходимо учитывать необходимый расход тепла в зависимости от расположения дома, а также с учетом теплопотерь:

  • Сквозняки, возникающие из-за плохо выполненных оконных проемов и оконных профилей, трещин в стенах.
  • Отвод тепла на пути хладагента от одной батареи к другой.
  • Угловое расположение помещения.
  • Количество окон в комнате: чем их больше, тем больше теплопотери.
  • Регулярное проветривание помещений зимой также влияет на количество секций.

Например, если вам нужно отапливать комнату площадью 10 кв. М, расположенную в доме, расположенном в средней климатической зоне, то вам необходимо приобрести аккумулятор на 10 секций, мощность каждой из них должна быть равна 120 Вт или его аналог на 6 секций с теплопередачей 190 Вт.

Расчет количества радиаторов в частном доме

Если для квартир можно брать усредненные параметры потребляемого тепла, так как они рассчитаны на стандартные габариты помещения, то в частном строительстве это неверно. Ведь многие собственники строят свои дома с высотой потолка, превышающей 2,8 метра, к тому же почти все частные помещения — угловые, поэтому для их обогрева потребуется больше мощности.

В данном случае расчеты, основанные на учете площади помещения, не подходят: нужно применить формулу с учетом объема помещения и внести коррективы, применив коэффициенты уменьшения или увеличения теплоотдачи .

Значения коэффициентов следующие:

  • 0,2

    — полученное итоговое число мощности умножается на этот показатель, если в доме установлены многокамерные пластиковые стеклопакеты.
  • 1,15

    — если установленный в доме котел работает на пределе своей мощности. При этом каждые 10 градусов нагретого теплоносителя мощность радиаторов снижается на 15%.
  • 1,8

    — коэффициент увеличения, применяемый, если комната угловая и в ней больше одного окна.

Для расчета мощности радиаторов отопления в частном доме используется следующая формула:

P = V x 41, где

  • V
    — объем помещения;
  • 41

    — средняя мощность, необходимая для обогрева 1 кв.м частного дома.

Пример расчета

Если у вас есть комната площадью 20 кв. М (4х5 м — длина стены) с высотой потолка 3 метра, то ее объем легко рассчитать:

20 х 3 = 60 Вт

Полученное значение умножаем на принятую стандартами мощность:

60 х 41 = 2460 Вт — столько тепла требуется для обогрева рассматриваемой площади.

Расчет количества радиаторов сводится к следующему (учитывая, что одна секция радиатора в среднем излучает 160 Вт, а их точные данные зависят от материала, из которого изготовлены батареи):

2460/160 = 15,4 шт.

Предположим, всего необходимо 16 секций, то есть нужно приобрести 4 радиатора, по 4 секции на каждую стену или 2 8 секций. В этом случае не следует забывать о поправочных коэффициентах.

Расчет теплоотдачи от одного алюминиевого радиатора (видео)

Из видео вы узнаете, как рассчитать теплоотдачу одной секции алюминиевой батареи при разных параметрах входящего и выходящего теплоносителя.
Одна секция алюминиевого радиатора имеет мощность 199 Вт, но это при условии, что заявленный перепад температур составляет 70 градусов. будут уважать. Это значит, что на входе температура теплоносителя 110 градусов, а на выходе 70 градусов. Помещение с таким перепадом должно прогреться до 20 градусов. Эта разница температур обозначается DT.

Некоторые производители радиаторов прилагают к своему изделию таблицу преобразования теплопередачи и коэффициент теплопередачи. Его значение плавающее: чем выше температура теплоносителя, тем больше скорость теплопередачи.

В качестве примера можно рассчитать этот параметр со следующими данными:

  • Температура охлаждающей жидкости на входе в радиатор — 85 градусов;
  • Охлаждение воды при выходе из радиатора — 63 градуса;
  • Отопление помещения — 23 градуса.

Необходимо сложить первые два значения вместе, разделить их на 2 и вычесть комнатную температуру, наглядно это происходит так:

(85 + 63) / 2 — 23 = 52

Полученное число равно к ДТ, согласно предложенной таблице, можно установить, что с ней коэффициент равен 0.68. Учитывая это, можно определить теплопередачу одной секции:

199 х 0,68 = 135 Вт

Затем, зная теплопотери в каждой комнате, можно посчитать, сколько секций радиатора необходимо для быть установлен в конкретном помещении. Даже если по расчетам получилась одна секция, нужно установить минимум 3, иначе вся система отопления будет выглядеть нелепо и не будет достаточно обогревать площадь.

Расчет количества радиаторов всегда актуален.Для тех, кто строит частный дом, это особенно важно. Владельцы квартир, желающие поменять радиаторы, также должны знать, как легко рассчитать количество секций на новых моделях радиаторов.

В вопросе поддержания оптимальной температуры главное место в доме занимает радиатор.

Выбор просто потрясающий: биметаллические, алюминиевые, стальные разных размеров.

Нет ничего хуже, чем неправильно рассчитанная требуемая тепловая мощность в помещении.Зимой такая ошибка может стоить очень дорого.

Тепловой расчет радиаторов отопления подходит для биметаллических, алюминиевых, стальных и чугунных радиаторов. Специалисты выделяют три пути, каждый из которых основан на определенных показателях.

Здесь три метода, основанных на общих принципах:

  • стандартное значение мощности одной секции может варьироваться от 120 до 220 Вт, поэтому взято среднее значение
  • для исправления ошибок в расчетах при покупке радиатора следует заложить запас 20%

А теперь перейдем непосредственно к самим методам.

Метод первый — стандартный

Согласно строительным нормам, для качественного отопления одного квадратного метра требуется мощность радиатора 100 Вт. Сделаем расчеты.

Допустим, площадь помещения 30 м², мощность одной секции принимается равной 180 Вт, тогда 30 * 100/180 = 16,6. Округлим значение в большую сторону и получим, что на комнату площадью 30 квадратных метров нужно 17 секций радиатора отопления.

Однако, если комната угловая, то полученное значение следует умножить на коэффициент 1.2. В этом случае количество необходимых секций радиатора будет 20

Способ второй — приблизительный

Этот способ отличается от предыдущего тем, что основан не только на площади помещения, но и на его высота. Обратите внимание, что этот метод работает только с приборами средней и высокой мощности.

При малой мощности (50 Вт или меньше) такие вычисления будут неэффективными из-за слишком большой ошибки.

Итак, если учесть, что средняя высота комнаты 2.5 метров (стандартная высота потолков большинства квартир), то одна секция штатного радиатора способна обогреть площадь 1,8 м².

Расчет секций для помещения в 30 «квадратов» будет следующим: 30 / 1,8 = 16. Округляя еще раз, находим, что для обогрева этого помещения необходимо 17 секций радиаторов.

Метод 3 — объемный

Как видно из названия, расчеты в этом методе основаны на объеме помещения.

Условно принято, что для обогрева 5 кубометров помещения необходима 1 секция мощностью 200 Вт.При длине 6 м, ширине 5 и высоте 2,5 м формула расчета будет следующей: (6 * 5 * 2,5) / 5 = 15. Следовательно, для помещения с такими параметрами, Необходимо 15 секций радиатора отопления мощностью по 200 Вт каждая.

Если радиатор планируется разместить в глубокой открытой нише, то количество секций необходимо увеличить на 5%.

Если радиатор планируется полностью накрыть панелью, то увеличение следует сделать на 15%.В противном случае добиться оптимальной теплоотдачи будет невозможно.

Альтернативный метод расчета мощности радиаторов отопления

Расчет количества секций радиатора отопления — далеко не единственный способ правильно организовать отопление помещения.

Рассчитаем объем предлагаемого помещения площадью 30 кв.м и высотой 2,5 м:

30 х 2,5 = 75 кубометров.

Теперь нужно определиться с климатом.

Для территории европейской части России, а также Беларуси и Украины норматив составляет 41 Вт тепловой мощности на кубометр помещения.

Для определения необходимой мощности умножим объем помещения на норматив:

75 х 41 = 3075 Вт

Округлим полученное значение в большую сторону — 3100 Вт. Для тех людей, которые живут очень холодными зимами, этот показатель можно увеличить на 20%:

3100 х 1,2 = 3720 Вт.

Придя в магазин и указав мощность радиатора отопления, можно посчитать, сколько радиатора секции необходимы для поддержания комфортной температуры даже в самую суровую зиму.

Расчет количества радиаторов

Методика расчета — выдержка из предыдущих пунктов статьи.

После того, как вы рассчитали необходимую мощность для обогрева помещения и количество секций радиатора, вы приходите в магазин.

Если количество секций внушительное (такое бывает в помещениях с большой площадью), то разумно будет приобрести не один, а несколько радиаторов.

Эта схема также применима для тех условий, когда мощность одного радиатора ниже требуемой.

Но есть еще один быстрый способ посчитать количество радиаторов. Если в вашей комнате были старые, высотой около 60 см, и зимой вы чувствовали себя комфортно в этой комнате, то посчитайте количество секций.

Умножьте полученное значение на 150 Вт — это и будет требуемая мощность новых радиаторов.

Если выберете или, то можете купить их из расчета 1 к 1 — на одно ребро чугунного радиатора, на одно ребро биметаллического.

Разделение на «теплую» и «холодную» квартиру давно вошло в нашу жизнь.

Многие сознательно не хотят заниматься подбором и установкой новых радиаторов отопления, объясняя это тем, что «в этой квартире всегда будет холодно». Но это не так.

Правильный выбор радиаторов отопления вкупе с грамотным расчетом необходимой мощности могут сделать ваши окна теплыми и уютными даже в самую холодную зиму.

Радиатор

— обзор | Темы ScienceDirect

1 ВВЕДЕНИЕ

Излучатели черного тела используются в качестве эталонных источников для калибровки радиационных термометров и радиометров, поскольку их характеристики излучения можно рассчитать на основе фундаментальных физических законов.Однако сами излучатели черного тела должны быть тщательно исследованы, желательно экспериментально, чтобы определить, чем их излучение отличается от излучения идеального черного тела.

Имеющаяся литература по общему вопросу экспериментальной характеристики излучателей черного тела обширна. Однако существует лишь несколько обзоров по конкретным темам, например, раздел 12.9 в работе. [1], посвященный экспериментальной проверке результатов расчетов эффективной излучательной способности, и обзор [2], значительная часть которого посвящена современным методам экспериментального исследования высокотемпературных черных тел.

Для длины волны λ в среде спектральная яркость L λ ( λ ), спектральная эффективная излучательная способность εe (λ, T0) и температура излучения T S ( λ ). ) излучателя черного тела связаны следующими уравнениями:

(1) Lλ (λ) = εe (λ, T0) c1n − 2π − 1λ − 5 [exp (c2nλT0) −1] −1

и

(2) Lλ (λ) = c1n − 2π − 1λ − 5 [exp (c2nλTS (λ)) — 1] −1

Уравнение (2) может быть решено для T S ( λ ), то есть

(3) TS (λ) = c2n − 1λ − 1 [ln (c1n2πλ5Lλ (λ) +1)] — 1

Здесь c 1 и c 2 — первые и 2-я радиационная постоянная соответственно [3] (см. также Приложение A к этой книге), n — показатель преломления окружающей среды, T 0 — температура изотермического излучателя черного тела или эталонная температура неизотермический (см. раздел 2 главы 5 в сопутствующем томе, Радиометрическое измерение температуры: I.Основы , Vol. 42 из этой серии).

Основными измеряемыми величинами искусственного черного тела являются спектральная яркость и температура яркости, которые связаны уравнением (3). Если температура T 0 абсолютно черного тела может быть измерена независимо от спектральной яркости и яркости температуры (например, с использованием одного из контактных методов) или назначена с использованием некоторой воспроизводимой процедуры, то уравнение (1) можно использовать для расчета спектральная эффективная излучательная способность.Для изотермической полости закон Кирхгофа [4] позволяет определить эффективную излучательную способность ε e путем измерения коэффициента отражения ρ e , поскольку

(4) εe = 1 − ρe

Методы рефлектометрического определения эффективных коэффициентов излучения чернотельных излучателей рассматриваются в разделе 2. Для использования уравнения (4) должны выполняться следующие условия: исследуемая полость должна быть непрозрачной и изотермической, а для измерения коэффициента отражения полость должна быть облучаться излучением с одинаковым состоянием поляризации, геометрией пучка и в одной и той же среде (воздух, вакуум и т. д.)) как для желаемого измерения излучательной способности. Применение принципа взаимности Гельмгольца [5] позволяет использовать два подхода к рефлектометрическим измерениям направленной излучательной способности. Первый, рассмотренный в разделе 2.1, — это облучение резонатора коллимированным пучком и сбор отраженного резонатором излучения в полусферический телесный угол. Следовательно, в этом случае измеряется направленно-полусферическое отражение. Второй, рассмотренный в разделе 2.2, — это использование равномерного полусферического облучения полости и сбор отраженного излучения вдоль заданного направления.В этом случае будет измеряться коэффициент отражения в полусферическом направлении. Согласно принципу взаимности Гельмгольца, эти две величины равны.

Обычно рефлектометрические методы, применяемые для полостей, такие же, как и для плоских образцов. Однако рефлектометрические измерения полостей имеют специфические особенности, которые определяют конструкцию соответствующих измерительных устройств. Во-первых, уровень отраженного резонатором потока излучения крайне мал; обычно он составляет <0,01 падающего потока.Во-вторых, излучение, отраженное полостью, может существенно отличаться по угловому распределению от ламбертовского случая даже для полостей с ламбертовскими стенками. В-третьих, вся внутренняя поверхность полости участвует в многократных отражениях. Следовательно, отверстие в резонатор можно рассматривать как протяженный источник отраженного излучения. Наконец, для получения достаточно точных значений эффективной излучательной способности, ε e , резонатора допустима относительно большая погрешность Δ ρ e для измерения эффективного коэффициента отражения ρ e , поскольку Δεe = Δρe = ρe (Δρe / ρe).Например, для измеренного коэффициента отражения 0,001 с неопределенностью Δρe / ρe, равной 10%, эквивалентная относительная неопределенность определения эффективной излучательной способности Δεe / εe составляет 0,01%. Отдельно рассматриваются методы и аппаратура, в которых используются источники лазерного и теплового излучения. Большинство этих методов требует использования стандарта отражательной способности.

Прямое радиометрическое измерение — единственный способ получить рабочие параметры абсолютно черного тела с минимумом допущений. Раздел 3 посвящен измерению спектральной яркости, спектральной эффективной излучательной способности и яркости черных тел.В первых двух подразделах рассматривается применение этих методов к высокотемпературным, средне- и низкотемпературным черным телам. Третий подраздел посвящен радиометрическим характеристикам излучателей черного тела в криовакуумных камерах в средах со средним и низким уровнем фона. Эти условия типичны для приложений дистанционного зондирования и обороны (мониторинг климата Земли, определение свойств земной поверхности и атмосферы, радиационного баланса, наведения, обнаружения и отслеживания ракет и т. Д.).

На сегодняшний день вычислительные методы остаются важным инструментом, когда экспериментальное определение характеристик черного тела затруднено или даже невозможно с использованием современных современных методов измерения. Кроме того, такие расчеты необходимы на этапе проектирования абсолютно черного тела. Надежный расчет должен быть основан на адекватной математической и физической модели переноса излучения в анализируемом черном теле (и часто в системе сбора излучения). Входные данные модели зависят от предположений, которые составляют основу вычислительного метода.Простейшие аналитические формулы для эффективной излучательной способности полости черного тела, полученные в рамках изотермической диффузной модели, требуют только знания геометрии и эмиттанса (или отражательной способности) стенки полости. Для более сложных моделей необходимо знать распределение температуры по излучающей поверхности, а также спектральные и угловые характеристики излучения, испускаемого и отражаемого излучающей поверхностью. Эти вопросы рассматриваются в разделе 4.1. Раздел 4.2 посвящен измерениям распределений температуры. Измерение спектральной направленно-полусферической отражательной способности и функции распределения двунаправленной отражательной способности (BRDF) материалов, подходящих для производства черного тела, обсуждается в разделах 4.3 и 4.4, соответственно. В разделе 4.5 рассматриваются измерения спектрального эмиттанса таких материалов. Раздел 5 следует с выводами.

Как рассчитать домашние радиаторы. Расчет количества радиаторов.

Помещения со стандартной высотой потолков

Расчет количества секций радиаторов отопления для типового дома производится исходя из площади комнат. Площадь комнаты в типовой постройке рассчитывается путем умножения длины комнаты на ее ширину. Для обогрева 1 квадратного метра требуется 100 Вт мощности нагревателя, а для расчета общей мощности нужно полученную площадь умножить на 100 Вт. Полученное значение означает общую мощность нагревателя.В документации на радиатор обычно указывается тепловая мощность одной секции. Чтобы определить количество секций, вам нужно разделить общую мощность на это значение и округлить результат в большую сторону.

Пример расчета:

Помещение шириной 3,5 метра и длиной 4 метра с обычной высотой потолков. Мощность одной секции радиатора — 160 Вт. Необходимо найти количество разделов.

  1. Определяем площадь комнаты, умножив ее длину на ширину: 3.5 · 4 = 14 м 2.
  2. Находим суммарную мощность ТЭНов 14 · 100 = 1400 Вт.
  3. Находим количество разделов: 1400/160 = 8,75. Округлите до большего значения и получите 9 секций.

Для помещений, расположенных в конце здания, расчетное количество радиаторов необходимо увеличить на 20%.

Помещения с высотой потолка более 3 метров

Расчет количества секций отопительных приборов для помещений с высотой потолка более трех метров проводится от объема помещения.Объем — это площадь, умноженная на высоту потолков. Для обогрева 1 кубометра помещения требуется 40 Вт тепловой мощности отопительного прибора, а его общая мощность рассчитывается умножением объема помещения на 40 Вт. Для определения количества секций это значение необходимо разделить на мощность. одной секции по паспорту.

Пример расчета:

Помещение шириной 3,5 метра и длиной 4 метра, с высотой потолков 3,5 метра. Мощность одной секции радиатора — 160 Вт.Необходимо найти количество секций радиаторов.

Также можно воспользоваться таблицей:

Как и в предыдущем случае, для углового помещения эту цифру нужно умножить на 1,2. Также необходимо увеличить количество секций, если в помещении имеется один из следующих факторов:

  • Находится в панельном или плохо изолированном доме;
  • Расположен на первом или последнем этаже;
  • Имеет более одного окна;
  • Находится рядом с неотапливаемыми комнатами.

В этом случае полученное значение необходимо умножить на коэффициент 1,1 для каждого из коэффициентов.

Пример расчета:

Угловой номер шириной 3,5 метра и длиной 4 метра, с высотой потолков 3,5 метра. Находится в панельном доме на первом этаже, имеет два окна. Мощность одной секции радиатора — 160 Вт. Необходимо найти количество секций радиаторов отопления.

  1. Находим площадь комнаты, умножив ее длину на ширину: 3.5 · 4 = 14 м 2.
  2. Объем помещения находим, умножив площадь на высоту потолков: 14 · 3,5 = 49 м 3.
  3. Находим общую мощность радиатора отопления: 49 · 40 = 1960 Вт.
  4. Находим количество секций: 1960/160 = 12,25. Округляем и получаем 13 секций.
  5. Умножьте полученную сумму на коэффициенты:

Угловая — коэффициент 1,2;

Панельный дом — коэффициент 1,1;

Два окна — коэффициент 1.1;

Цокольный этаж — коэффициент 1,1.

Таким образом, получаем: 13 · 1,2 · 1,1 · 1,1 · 1,1 = 20,76 сечения. Округляем до большего целого числа — 21 секция радиаторов отопления.

При расчетах следует учитывать, что разные типы радиаторов отопления имеют разную теплоемкость. При выборе количества секций радиатора отопления необходимо использовать именно те значения, которые соответствуют.

Для того, чтобы теплоотдача от радиаторов была максимальной, необходимо установить их в соответствии с рекомендациями производителя, соблюдая все расстояния, указанные в паспорте.Это способствует лучшему распределению конвективных потоков и снижает теплопотери.

Чтобы система отопления работала эффективно, недостаточно просто разместить батареи в комнатах. Рассчитывать их количество необходимо с учетом площади и объема помещения и мощности топки или котла. Важно учитывать тип аккумулятора.

На сегодняшний день промышленность выпускает несколько типов радиаторов, которые изготавливаются из разных материалов, имеют разную форму и, конечно же, характеристики.Для эффективности отопления дома, покупая их, нужно учитывать все недостатки и преимущества моделей, представленных на рынке.

Каждый собственник недвижимости хотел бы, не обращаясь к специалистам, узнать, как рассчитать количество радиаторов отопления самостоятельно, для конкретного дома.

Калькулятор количества секций радиатора отопления

Введите запрашиваемые значения по одному или отметьте необходимые опции в предложенных списках

Установите ползунок на значение площади помещения, м²

100 Вт на квадратный метр м

Сколько внешних стен в комнате?

Один, два, три, четыре,

С какой стороны света выглядят внешние стены

Север, Северо-Восток, Восток Юг, Юго-Запад, Запад

Укажите степень утепления наружных стен

Наружные стены не утеплены Средняя степень теплоизоляции Наружные стены качественно утеплены

Укажите среднюю температуру воздуха в регионе в самую холодную декаду года

35 ° С и ниже от — 25 ° С до — 35 ° С до — 20 ° С до — 15 ° С не ниже — 10 ° С

Укажите высоту потолка в комнате

До 2.7 м 2,8 ÷ 3,0 м 3,1 ÷ 3,5 м 3,6 ÷ 4,0 м более 4,1 м

Что находится над комнатой?

Холодный чердак или неотапливаемое и неизолированное помещение Чердак или другое отапливаемое помещение

Укажите тип установленных окон

Обычные деревянные рамы с двойным остеклением Окна с однокамерным (2 стекла) стеклопакетами Окна с двухкамерным (3 стекла) стеклопакетом или с аргоновым заполнением

Укажите количество окон в комнате

Укажите высоту окна, м

Уточняйте ширину окна, м

Выбрать схему подключения аккумулятора

Укажите особенности установки радиаторов

Радиатор открыт на стене или не прикрыт подоконником.Радиатор полностью закрывается подоконником или полкой. Радиатор устанавливается в стенной нише. Радиатор частично прикрыт лицевой декоративной перегородкой.

Ниже предлагается ввести паспортную мощность одной секции выбранной модели радиатора.
Если целью расчетов является определение необходимой общей тепловой мощности для обогрева помещения (например, для выбора неразборных радиаторов), то оставьте поле пустым

Введите паспортную табличку тепловой мощности одной секции выбранной модели радиатора

Виды радиаторов

В продаже есть уже знакомые чугунные типы аккумуляторов, но значительно улучшенные, а также современные образцы из алюминия, стали и так называемых биметаллических радиаторов.

Современные варианты аккумуляторов выполнены в самых разных дизайнерских решениях, имеют множество оттенков и расцветок, поэтому вы легко сможете выбрать те модели, которые больше подходят для конкретного интерьера. Однако нельзя забывать о технических характеристиках устройств.

Но у них есть и недостаток — они приемлемы только для систем отопления с достаточно высоким давлением, то есть для зданий, подключенных к центральному отоплению. Для построек с автономным теплоснабжением они не подходят и от них лучше отказаться.

  • Стоит поговорить о чугунных радиаторах. Несмотря на большой «исторический опыт», они не теряют своей актуальности. Более того, сегодня вы можете купить чугунные варианты, выполненные в различных исполнениях, и их легко подобрать под любое дизайнерское оформление. Более того, выпускаются такие радиаторы, которые вполне могут стать дополнением или даже украшением помещения.

Эти батареи подходят как для автономного, так и для центрального отопления, а также для любого теплоносителя.Они дольше нагреваются, чем биметаллические, но и дольше охлаждаются, что способствует большей теплоотдаче и сохранению тепла в помещении. Единственное условие их длительной эксплуатации — качественный монтаж.

  • Стальные радиаторы делятся на два типа: трубчатые и панельные.

Трубчатые варианты дороже, они медленнее нагреваются, чем панельные, и соответственно дольше держат температуру.

Панель — батареи быстрого нагрева.Они намного дешевле трубчатых по цене, также хорошо обогревают помещения, но в процессе их быстрого остывания помещение остывает. Поэтому эти батареи в автономном отоплении не экономичны, так как требуют практически постоянного притока тепловой энергии.

Эти характеристики обоих типов стальных батарей напрямую повлияют на количество точек их размещения.

Стальные радиаторы

имеют респектабельный внешний вид, поэтому хорошо вписываются в любой стиль оформления помещения.Они не пылятся на своей поверхности и легко приводятся в порядок.

  • Алюминиевые радиаторы обладают хорошей теплопроводностью, поэтому считаются достаточно экономичными. Благодаря такому качеству и современному дизайну алюминиевые аккумуляторы стали бестселлером.

Но, приобретая их, необходимо учитывать один из их недостатков — это требовательность алюминия к качеству теплоносителя, поэтому они больше подходят только для автономного отопления.

Для того, чтобы рассчитать, сколько радиаторов нужно для каждой из комнат, придется учесть множество нюансов, как связанных с характеристиками батарей, так и других, влияющих на сохранение тепла в помещениях.

Расчет количества секций

Для того, чтобы теплоотдача и эффективность нагрева были на должном уровне, при расчете размеров радиаторов необходимо учитывать нормы их установки, а не полагаться на размеры оконных проемов, под которыми они установлены.

На теплопередачу влияет не его размер, а мощность каждой отдельной секции, которые собраны в один радиатор. поэтому лучшим вариантом будет разместить несколько маленьких батареек, распределив их по комнате, а не одну большую. Это можно объяснить тем, что тепло будет поступать в комнату с разных точек и равномерно ее согревать.

Каждая отдельная комната имеет свою площадь и объем, от этих параметров будет зависеть расчет количества установленных в ней секций.

Расчет на основе площади

Требуемую мощность для обогрева помещения можно узнать, умножив на 100 Вт размер его площади (в квадратных метрах).

  • Мощность радиатора увеличивается на 20%, если две стены комнаты выходят на улицу, а в ней есть одно окно — это может быть крайняя комната.
  • Придется увеличить мощность на 30%, если комната имеет те же характеристики, что и в предыдущем случае, но имеет два окна.
  • Если окно или окна комнаты выходят на северо-восток или север, а это значит, что в нем минимальное количество солнечного света, мощность необходимо увеличить еще на 10%.
  • Установленный радиатор в нише под окном имеет пониженную теплоотдачу, в этом случае придется увеличить мощность еще на 5%.

  • Если радиатор закрыт экраном в эстетических целях, то теплоотдача снижается на 15%, и его тоже нужно восполнить за счет увеличения мощности на эту величину.

Экраны радиаторов красивые, но до 15% мощности займут

Удельная мощность секции радиатора должна быть указана в паспорте, который производитель прилагает к изделию.

Зная эти требования, можно рассчитать необходимое количество секций, разделив полученное общее значение требуемой тепловой мощности с учетом всех указанных компенсирующих поправок на удельную теплоотдачу одной секции батареи.

Полученный результат вычисления округляется до ближайшего целого числа, но только в большую сторону. Допустим, получается восемь секций. И здесь, возвращаясь к вышесказанному, следует отметить, что для лучшего обогрева и распределения тепла радиатор можно разделить на две части по четыре секции, которые устанавливаются в разных местах комнаты.

Следует отметить, что такие расчеты подходят для определения количества секций для помещений, оборудованных центральным отоплением, в которых теплоноситель имеет температуру не более 70 градусов.

Этот расчет считается достаточно точным, но можно произвести расчет и другим способом.

Расчет радиаторов исходя из объема помещения

  • Стандартным считается соотношение тепловой мощности 41 ватт на 1 куб.метр помещения при условии наличия одной двери, окна и внешней стены.

Чтобы результат был виден, например, можно рассчитать необходимое количество батарей для комнаты площадью 16 квадратных метров. м. и потолок высотой 2,5 метра:

16 × 2,5 = 40 куб.м.

41 × 40 = 1640 Вт.

Зная теплоотдачу одной секции (она указана в паспорте), можно легко определить количество аккумуляторов.Например, теплопередача равна 170 Вт, и выполняется следующий расчет:

1640/170 = 9,6.

После округления получается цифра 10 — это будет желаемое количество секций ТЭНов на комнату.

  • Если комната соединяется с соседней комнатой проемом, в котором нет двери, то необходимо учитывать общую площадь двух комнат, только тогда будет выявлено точное количество батарей для эффективности отопления.
  • Если охлаждающая жидкость имеет температуру ниже 70 градусов, количество секций в АКБ придется пропорционально увеличить.
  • При установке в помещении стеклопакетов существенно снижаются тепловые потери, следовательно, количество секций в каждом радиаторе может быть меньше.
  • Если в помещении установлены старые чугунные батареи, которые могли бы справиться с созданием необходимого микроклимата, но есть планы по их замене на какие-то современные, то рассчитать, сколько их потребуется, очень несложно.Одна чугунная секция имеет постоянную теплоотдачу 150 Вт. Поэтому количество установленных чугунных секций нужно умножить на 150, а полученное число поделить на теплоотдачу, указанную на секциях новых батарей.

Видео советы специалиста — как выбрать и рассчитать радиаторы отопления

Если вы не полагаетесь на свои силы, вы можете обратиться к специалистам, которые сделают точный расчет и проведут анализ с учетом всех параметров:

  • погодные условия региона, в котором находится дом;
  • температурно-климатических показателей в начале и конце отопительного сезона;
  • материал, из которого построена конструкция и наличие качественного утеплителя;
  • количество окон и материал, из которого изготовлены рамы;
  • высота отапливаемых помещений;
  • КПД установленной системы отопления.

Зная все вышеперечисленные параметры, специалисты по отоплению могут легко рассчитать необходимое количество батарей с помощью своей расчетной программы. Такой просчет с учетом всех нюансов вашего жилища гарантированно сделает его уютным и теплым.

Расчет радиаторов необходимо проводить правильно, иначе их небольшое количество не сможет достаточно обогреть комнату, а большое наоборот создаст некомфортные условия проживания, и вам придется постоянно открывать окна.Известны различные методы расчета. На их выбор влияет материал батарей, климатические условия, благоустройство дома.

Расчет количества батарей на 1 м2

Площадь каждого помещения, где будут установлены радиаторы, можно посмотреть в документах на недвижимость или измерить самостоятельно. Потребность в тепле для каждого помещения можно найти в строительных нормах и правилах, которые гласят, что для обогрева 1м2 на определенной территории проживания вам потребуется:

  • для тяжелых климатических условий (температура опускается ниже -60 0С) — 150-200 W;
  • для средней полосы — 60-100 Вт.

Для расчета умножьте площадь (P) на значение тепловой нагрузки. На основе этих данных в качестве примера приведем расчет для климата средней полосы. Чтобы достаточно обогреть комнату площадью 16 м2, нужно применить расчет:

16? 100 = 1600 Вт

Было взято максимальное значение потребляемой мощности, так как погода переменчивая, и лучше предусмотреть небольшой запас мощности, чтобы зимой не замерзла.

Затем рассчитывается количество секций батареи (N) — полученное значение делится на тепло, выделяемое одной секцией.Предполагается, что одна секция выделяет 170 Вт, исходя из этого ведется расчет:

Лучше округлить — 10 штук. Но для некоторых помещений целесообразнее округлить в меньшую сторону, например, для кухни, в которой есть дополнительные источники тепла. Дальше будет 9 разделов.

Расчеты можно проводить по другой формуле, которая аналогична приведенным выше расчетам:

N = S / P * 100, где:

  • N — количество секций;
  • S — площадь помещения;
  • П — теплоотдача одной секции.

Итак, N = 16/170 * 100, отсюда N = 9,4

Выбор точного количества секций биметаллического аккумулятора

Они бывают нескольких типов, каждая из них имеет свою мощность. Минимальное тепловыделение достигает — 120 Вт, максимальное — 190 Вт. При расчете количества секций необходимо учитывать необходимый расход тепла в зависимости от расположения дома, а также с учетом тепловых потерь:

  • Сквозняки, возникающие из-за плохо сделанных оконных проемов и профиля окон, трещины в стенах.
  • Отвод тепла по теплоносителю от одной батареи к другой.
  • Угловое расположение комнаты.
  • Количество окон в комнате: чем их больше, тем больше теплопотери.
  • Регулярное проветривание помещений зимой также накладывает свой отпечаток на количество секций.

Например, если вам нужно отапливать комнату площадью 10 м2, расположенную в доме, расположенном в средней климатической зоне, вам необходимо приобрести аккумулятор на 10 секций, мощность каждой из которых должна быть равна 120 Вт или ее аналог. на 6 секций с теплоотдачей 190 Вт.

Расчет количества радиаторов в частном доме

Если для квартир можно брать средние параметры потребляемого тепла, так как они рассчитаны на стандартные габариты помещения, то в частном строительстве это неверно. Ведь многие собственники строят свои дома с высотой потолков более 2,8 метра, к тому же почти все частные помещения оказываются угловыми, поэтому для их обогрева потребуется больше мощности.

В данном случае расчеты, основанные на учете площади помещения, не подходят: нужно применить формулу с учетом объема помещения и произвести корректировку с использованием коэффициентов уменьшения или увеличения теплоотдачи. .

Значения коэффициентов следующие:

  • 0,2

    — полученное итоговое число мощности умножается на этот показатель, если в доме установлены многокамерные пластиковые стеклопакеты.
  • 1,15

    — если установленный в доме котел работает на пределе своей мощности. В этом случае каждые 10 градусов нагретой охлаждающей жидкости снижает мощность радиаторов на 15%.
  • 1,8

    — коэффициент увеличения, применяемый, если комната угловая и в ней больше одного окна.

Для расчета мощности радиаторов отопления в частном доме используется следующая формула:

  • В
    — объем помещения;
  • 41

    — средняя мощность, необходимая для обогрева 1 м2 частного дома.

Пример расчета

Если есть комната площадью 20 м2 (4 × 5 м — длина стены) с высотой потолка 3 метра, то ее объем можно легко вычислить:

Полученное значение умножается на принятую мощность по нормам:

60? 41 = 2460 Вт — столько тепла нужно для обогрева рассматриваемого участка.

Расчет количества радиаторов сводится к следующему (учитывая, что одна секция радиатора в среднем излучает 160 Вт, а их точные данные зависят от материала, из которого изготовлены батареи):

2460/160 \ u003d 15.4 штуки

Предположим, что вам нужно всего 16 секций, то есть вам нужно приобрести 4 радиатора, по 4 секции на стену или от 2 до 8 секций. При этом не следует забывать о поправочных коэффициентах.

Расчет теплоотдачи одного алюминиевого радиатора (видео)

Из видео вы узнаете, как рассчитать теплоотдачу одной секции алюминиевой батареи при разных параметрах входящего и выходящего теплоносителя.
Одна секция алюминиевого радиатора имеет мощность 199 Вт, но это при условии соблюдения заявленной разницы температур 70 0С. Это значит, что на входе температура охлаждающей жидкости 110 0С, а на выходе 70 градусов. Помещение с таким перепадом должно прогреться до 20 градусов. Указывается эта разница температур DT.

Некоторые производители радиаторов прилагают к своей продукции таблицу преобразования и коэффициент теплопередачи. Его значение плавающее: чем выше температура теплоносителя, тем больше скорость теплопередачи.

В качестве примера этот параметр можно рассчитать с помощью следующих данных:

  • Температура охлаждающей жидкости на входе в радиатор составляет 85 0C;
  • Водяное охлаждение на выходе из радиатора — 63 0С;
  • Отопление помещений — 23 0С.

Нужно сложить первые два значения между собой, разделить их на 2 и вычесть комнатную температуру, наглядно это происходит следующим образом:

(85 + 63) / 2 — 23 = 52

Полученное число равным DT, по предложенной таблице можно установить, что при ней коэффициент равен 0.68. Исходя из этого, можно определить теплопередачу одной секции:

199? 0,68 = 135 Вт

Затем, зная теплопотери в каждом помещении, можно посчитать, сколько всего секций радиаторов необходимо установить в конкретном помещении. Даже если рассчитывалась одна секция, необходимо установить не менее 3, иначе вся система отопления будет выглядеть нелепо и не будет достаточно обогревать площадь.

Расчет количества радиаторов всегда актуален.Для тех, кто строит частный дом, это особенно важно. Владельцы квартир, желающие поменять радиаторы, также должны знать, насколько просто рассчитать количество секций на новых моделях радиаторов.


При замене батарей или переходе на индивидуальное отопление в квартире возникает вопрос, как рассчитать количество радиаторов и количество секций прибора. Если заряда аккумулятора будет недостаточно, в холодное время года в квартире будет прохладно.Чрезмерное количество секций не только приводит к ненужным переплатам — при системе отопления с однотрубной разводкой жители нижних этажей останутся без тепла. Оптимальную мощность и количество радиаторов можно рассчитать исходя из площади или объема помещения, принимая во внимание характеристики помещения и особенности разных из них.

Самая распространенная и простая методика — это методика расчета мощности устройств, необходимых для обогрева, по площади отапливаемого помещения.По средней норме, на отопление 1 кв. квадратный метр требует 100 Вт тепловой мощности. В качестве примера рассмотрим комнату площадью 15 кв. метров. По этому способу для его нагрева потребуется 1500 Вт тепловой энергии.

При использовании этой техники необходимо учитывать несколько важных моментов:

  • из расчета 100 Вт на 1 кв. метр квадратный относится к средней климатической зоне, в южных регионах под отопление 1 кв.на метр помещения требуется меньшая мощность — от 60 до 90 Вт;
  • для районов с суровым климатом и очень холодной зимой для обогрева 1 кв. Км. метров требуется от 150 до 200 ватт;
  • метод подходит для помещений со стандартной высотой потолка не более 3 метров;
  • Метод

  • не учитывает теплопотери, которые будут зависеть от расположения квартиры, количества окон, качества утеплителя, материала стен.

Методика расчета объема помещения

Методика расчета с учетом объема потолка будет более точной: она учитывает высоту потолков в квартире и материал, из которого сделаны внешние стены.Последовательность расчетов будет следующая:

  1. Определяется объем помещения, для этого его умножают на высоту потолка. Для комнаты 15 кв. м. а высота потолка 2,7 м будет равна 40,5 кубометра.
  2. В зависимости от материала стен на нагрев одного кубометра воздуха уходит разное количество энергии. По нормам СНиП для квартиры в кирпичном доме этот показатель составляет 34 Вт, для панельного дома — 41 Вт.Итак, полученную громкость нужно умножить на 34 или 41 ватт. Тогда для кирпичного дома для обогрева помещения площадью 15 квадратов потребуется 1377 Вт (40,5 * 34), для панельного дома — 1660,5 Вт (40,5 * 41).

Корректировка результатов

Любой из выбранных методов покажет только приблизительный результат, если не учтены все факторы, влияющие на уменьшение или увеличение теплопотерь. Для точного расчета необходимо полученное значение мощности радиаторов умножить на коэффициенты ниже, среди которых нужно выбрать подходящие.

Окно

В зависимости от размера окон и качества изоляции через них, в помещении может быть потеряно 15–35% тепла. Поэтому для расчетов мы будем использовать два коэффициента, относящихся к окнам.

Соотношение площади окон и пола в комнате:

  • 10% — коэффициент 0,8;
  • 20% — 0,9;
  • 30% — 1,0;
  • 40% — 1,1;
  • 50% — 1,2.

Тип остекления:

  • для окна с трехкамерным стеклопакетом или двухкамерного с аргоном — 0.85;
  • для окна с обычным двухкамерным стеклопакетом — 1,0;
  • для рам с обычным стеклопакетом — 1,27.

Стены и потолок

Теплопотери зависят от количества внешних стен, качества теплоизоляции и от того, какое помещение расположено над квартирой. Чтобы учесть эти факторы, будут использованы еще 3 фактора.

Количество наружных стен:

  • без наружных стен, без теплопотерь — коэффициент 1.0;
  • одна внешняя стенка — 1,1;
  • два — 1,2;
  • три — 1,3.

Коэффициент изоляции:

  • нормальная теплоизоляция (стена толщиной 2 кирпича или слой утеплителя) — 1,0;
  • высокая степень теплоизоляции — 0,8;
  • низкий — 1,27.

Учет типа верхней комнаты:

  • отапливаемая квартира — 0,8;
  • отапливаемый чердак — 0,9;
  • холодный чердак — 1.0.

Высота потолка

Если вы использовали методику расчета площади для комнаты с нестандартной высотой стен, то вам придется учесть ее для уточнения результата. Коэффициент можно узнать так: разделите существующую высоту потолка на стандартную высоту, которая составляет 2,7 метра. Таким образом получаем следующие числа:

  • 2,5 метра — коэффициент 0,9;
  • 3,0 метра — 1,1;
  • 3,5 метра — 1.3;
  • 4,0 метра — 1,5;
  • 4,5 метра — 1,7.

Климатические условия

Последний коэффициент учитывает температуру наружного воздуха зимой. Будем отталкиваться от средней температуры в самую холодную неделю года.

  • -10 ° С — 0,7;
  • -15 ° С — 0,9;
  • -20 ° С — 1,1;
  • -25 ° С — 1,3;
  • -35 ° С — 1,5.

Расчет количества секций радиаторов

После того, как мы узнаем мощность, необходимую для обогрева помещения, мы можем рассчитать нагревательные батареи.

Для того, чтобы рассчитать количество секций радиатора, нужно рассчитанную полную мощность разделить на мощность одной секции устройства. Для расчетов можно использовать среднюю статистику для разных типов радиаторов со стандартным осевым расстоянием 50 см:

  • для чугунных аккумуляторов, примерная мощность одной секции 160 Вт;
  • для — 180 Вт;
  • для алюминия — 200 Вт.

Справка: осевое расстояние радиатора — это высота между центрами отверстий, через которые охлаждающая жидкость подается и удаляется.

Например, определяем необходимое количество секций биметаллического радиатора для комнаты площадью 15 кв. м. Предположим, вы считали энергоснабжение самым простым с точки зрения занимаемой площади. Необходимую мощность для его нагрева 1500 Вт делим на 180 Вт. Округляем полученное число 8,3 — необходимое количество секций биметаллического радиатора 8.

Важно! Если вы решили выбрать аккумуляторы нестандартного размера, узнайте мощность одной секции из паспорта устройства.

Температурная зависимость системы отопления

Мощность радиаторов указана для системы с высокотемпературным тепловым режимом. Если система отопления вашего дома работает в среднетемпературном или низкотемпературном тепловом режиме, придется провести дополнительные расчеты для выбора батарей с необходимым количеством секций.

Во-первых, мы определяем тепловое давление в системе, которое представляет собой разницу между средней температурой воздуха и батареек.За температуру отопительных приборов принимается среднее арифметическое значений температуры подачи и отвода теплоносителя.

  1. Высокая температура: 90/70/20 (температура подачи — 90 ° C, обратка -70 ° C, средняя комнатная температура установлена ​​на 20 ° C). Тепловой напор рассчитывается следующим образом: (90 + 70) / 2-20 = 60 ° С;
  2. Температура среды: 75/65/20, термическое давление — 50 ° С.
  3. Низкая температура: 55/45/20, тепловое давление — 30 ° С.

С выбором радиаторов отопления сегодня проблем нет. Здесь и чугун, и алюминий, и биметаллический — выбирайте, что хотите. Однако факт покупки дорогих радиаторов особой конструкции не является гарантией того, что в вашем доме будет тепло. В этом случае роль играют и качество, и количество. Разберемся, как правильно рассчитать радиаторы отопления.

1 Расчет всего напора — начиная с площади

Неправильный расчет количества радиаторов может привести не только к нехватке тепла в помещении, но и к слишком большим счетам за отопление и слишком высокой температуре в комнатах .Расчет следует производить как при самой первой установке радиаторов, так и при замене старой системы, где, казалось бы, давно все было ясно, так как теплопередача радиаторов может существенно отличаться.

Разные комнаты — разные расчеты. Например, для квартиры в многоэтажном доме можно обойтись простейшими формулами или спросить соседей об их опыте отопления. В большом частном доме простые формулы не помогут — нужно будет учесть множество факторов, которые просто отсутствуют в городских квартирах, например, степень утепления дома.

Самое главное — не доверяйте цифрам, озвученным наугад всевозможными «консультантами», которые на глаз (даже не видя помещения!) Называют вам количество секций для отопления. Как правило, она существенно завышена, из-за чего вы постоянно будете переплачивать за лишнее тепло, которое буквально уйдет в открытое окно. Рекомендуем использовать несколько методов расчета количества радиаторов отопления.

2 Простые формулы — для квартиры

Жители многоэтажных домов могут использовать довольно простые способы оплаты, которые совершенно не подходят для частного дома.Самый простой расчет не блещет высокой точностью, но подходит для квартир со стандартными потолками не выше 2,6 м. Учтите, что для каждой комнаты ведется отдельный расчет количества секций.

Принято утверждение, что для обогрева квадратного метра помещения необходимо 100 Вт тепловой мощности радиатора. Соответственно, чтобы рассчитать количество тепла, необходимое для комнаты, умножаем ее площадь на 100 Вт. Итак, для комнаты 25 м2 необходимо приобретать секции суммарной мощностью 2500 Вт или 2.5 кВт. Производители всегда указывают на упаковке тепловыделение секций, например, 150 Вт. Наверняка вы уже поняли, что делать дальше: 2500/150 = 16.6 разделов

Округляем результат в большую сторону, однако для кухни можно округлить до меньшего — помимо батареек, плита и чайник также нагревают воздух.

Также следует учитывать возможные потери тепла в зависимости от расположения комнаты. Например, если это комната, расположенная на углу здания, то тепловую мощность аккумуляторов можно смело увеличивать на 20% (17 * 1.2 = 20,4 секции) такое же количество секций понадобится для комнаты с балконом. Учтите, что если вы намерены спрятать радиаторы в нише или спрятать их за красивым экраном, то автоматически теряете до 20% тепловой мощности, которую придется компенсировать количеством секций.

3 Расчеты по объему — что говорит СНиП?

Более точное количество секций можно рассчитать с учетом высоты потолков — этот метод особенно актуален для квартир с нестандартной высотой комнат, а также для частного дома в качестве предварительного расчета.В этом случае мы определяем тепловую мощность исходя из объема помещения. Согласно нормам СНиП, для обогрева одного кубометра жилой площади в типовой многоэтажной застройке требуется 41 ватт тепловой энергии. Это нормативное значение нужно умножить на общий объем, который можно получить, высоту комнаты умножить на ее площадь.

Например, объем помещения площадью 25 м 2 с потолками 2,8 м равен 70 м 3. Умножаем этот показатель на нормативный 41 Вт и получаем 2870 Вт.Далее действуем, как в предыдущем примере — общее количество ватт делим на теплоотдачу одной секции. Итак, если теплоотдача составляет 150 Вт, то количество секций примерно 19 (2870/150 = 19,1). Кстати, ориентируйтесь на минимальные показатели теплоотдачи радиаторов, ведь температура носителя в трубах редко когда в наших реалиях соответствует требованиям СНиП. То есть, если в паспорте радиатора указаны рамки от 150 до 250 Вт, то по умолчанию берем меньшую цифру.Если вы сами отвечаете за отопление частного дома, то возьмите среднее значение.

4 Точные цифры для частных домов — учитываем все нюансы

Частные дома и большие современные квартиры не попадают в стандартные расчеты — слишком много нюансов, чтобы учесть их. В этих случаях можно применить наиболее точный метод расчета, в котором учтены эти нюансы. Собственно, сама формула очень простая — школьник с этим тоже справится, главное подобрать все коэффициенты, учитывающие особенности дома или квартиры, влияющие на способность экономить или терять тепловую энергию.Итак, вот наша точная формула:

  • CT = N * S * K 1 * K 2 * K 3 * K 4 * K 5 * K 6 * K 7
  • CT — количество тепловой мощности в ваттах, которое нам необходимо для обогрева определенного помещения;
  • N — 100 Вт / кв.м, нормативное количество тепла на квадратный метр, к которому мы применим понижающие или повышающие коэффициенты;
  • S — площадь помещения, для которой мы будем рассчитывать количество секций.

Следующие факторы обладают свойством увеличивать и уменьшать количество тепловой энергии в зависимости от условий в помещении.

  • К 1 — учитывать характер остекления окон. Если это окна с обычным стеклопакетом, то коэффициент 1,27. Окна с двойным остеклением — 1,0, с тройным — 0,85.
  • К 2 — учитываем качество теплоизоляции стен. Для холодных неизолированных стен этот коэффициент по умолчанию равен 1,27, для нормальной теплоизоляции (кладка в два кирпича) — 1,0, для хорошо утепленных стен — 0,85.
  • К 3 — с учетом средней температуры воздуха в пик зимних холода.Таким образом, для -10 ° C коэффициент равен 0,7. За каждые -5 ° С прибавляем коэффициент 0,2. Таким образом, для -25 ° C коэффициент будет 1,3.
  • К 4 — учитывать соотношение площади пола к площади окна. Начиная с 10% (коэффициент 0,8), на каждые следующие 10% мы добавляем 0,1 к коэффициенту. Таким образом, для коэффициента 40% коэффициент будет 1,1 (0,8 (10%) + 0,1 (20%) + 0,1 (30%) + 0,1 (40%)).
  • K 5 — понижающий коэффициент, корректирующий количество тепловой энергии с учетом типа помещения, расположенного выше.За единицу берем холодный чердак, если отапливаемый чердак 0,9, если отапливаемая жилая над помещением 0,8.
  • К 6 — корректируем результат в сторону увеличения с учетом количества стен, контактирующих с окружающей атмосферой. Если 1 стена — коэффициент 1,1, если две — 1,2 и так далее до 1,4.
  • К 7 — и последний коэффициент, корректирующий расчеты относительно высоты потолков. Высота принята за единицу 2,5, а на каждые полметра высоты 0.05 добавляется к коэффициенту. Таким образом, для 3 метров коэффициент равен 1,05, для 4 — 1,15.

Благодаря такому расчету вы получите то количество тепловой энергии, которое необходимо для поддержания комфортной жилой среды в частном доме или нестандартной квартире. Осталось только разделить готовый результат на величину теплоотдачи выбранных вами радиаторов, чтобы определить количество секций.

Современные и будущие методы управления тепловым режимом космических аппаратов 1.Драйверы дизайна и современные технологии

Современные и будущие методы управления тепловым режимом космических аппаратов 1.
Драйверы дизайна и современные технологии


Современные и будущие методы управления тепловым режимом космических аппаратов 1.
Драйверы дизайна и современные технологии

М.Н. De Parolis & W. Pinter-Krainer

Терморегулятор и обогрев
Отдел отказа, ESTEC, Нордвейк, Нидерланды

В первой части статьи рассматриваются драйверы дизайна.
и технологии, используемые в настоящее время для тепловых
контроль.Вторая часть посвящена технологиям будущего.
разработки в области терморегулирования появятся в следующих выпусках
Вестник.

Зачем нужен терморегулятор?

Потребность
для системы терморегулирования (TCS) диктуется
технологические / функциональные ограничения и требования к надежности
всего оборудования, используемого на борту космического корабля, и, в случае
пилотируемых полетов, необходимостью обеспечения экипажа подходящим
жилая / рабочая среда. Практически все сложное оборудование
имеет определенные температурные диапазоны, в которых он будет работать
правильно.Таким образом, роль TCS заключается в поддержании
температура и температурная стабильность каждого элемента на борту
космический корабль в этих заранее определенных пределах во время всей миссии
фазы и тем самым используя минимум ресурсов космического корабля.

общая функция терморегулирования может быть разделена на несколько
различные подфункции (рис. 1).



Рисунок 1. Взаимодействие между подфункциями TCS.

Взаимодействие с окружающей средой
Внешнее
поверхности космического корабля могут нуждаться в защите от
локальная среда или улучшенное взаимодействие с ней, включая:

  • уменьшение или увеличение поглощенной окружающей среды
    флюсы
  • уменьшение или увеличение тепловых потерь в
    среда.

Обеспечение и хранение тепла
В некоторых случаях, чтобы достичь
или поддерживать желаемый уровень температуры, тепло должно быть
должна быть обеспечена и / или подходящая способность аккумулировать тепло.
предвиден.

Сбор тепла
Во многих случаях рассеиваемое тепло
удаляться из оборудования, в котором он генерируется, чтобы
избегать нежелательного увеличения мощности агрегата и / или
температура космического корабля.

Теплопередача
Вообще говоря, это не
можно отводить тепло прямо там, где оно генерируется, и
должны использоваться соответствующие средства для транспортировки его из
устройство сбора к излучающему устройству.

Отвод тепла
Тепло, собираемое и транспортируемое
должен быть отклонен при соответствующей температуре в радиатор,
которым обычно является окружающая космическая среда. Отказ
температура зависит от количества задействованного тепла,
контролируемая температура и температура
среда, в которую устройство излучает тепло.

Конструкция драйверов
Основные параметры
движущими силами конструкции TCS являются:

  • среда, в которой
    космический корабль должен работать
  • общее количество тепла
    рассеивается на борту космического корабля
  • распределение
    тепловыделение внутри космического корабля
  • температура
    требования различных предметов оборудования
  • конфигурация космического корабля и его надежность / проверка
    требования.

Об окружающей среде
Для всех космических аппаратов,
поступающая энергия от Солнца и тепло, излучаемое глубоко
Пространство обычно является основным взаимодействием с окружающей средой.
Однако в зависимости от орбиты и положения космического корабля другие
параметры могут иметь важное влияние на тепловые
дизайн управления. Например, тип стабилизации отношения
использование может повлиять на дизайн TCS. В целом стабилизация спина
является более мягким, поскольку вращение вызывает усреднение
вход экологического потока.Необходим трехосный стабилизированный космический корабль
повышенная защита от кратковременных колебаний потребляемой энергии
от Солнца или Земли.

Низкая околоземная орбита (НОО)
Эта орбита часто используется
космическими аппаратами, которые отслеживают или измеряют характеристики
Земля и ее окружающая среда (наблюдение Земли,
геодезия и др.), а также в беспилотных и пилотируемых космических лабораториях.
(Эврика, Международная космическая станция и др.). Орбиты
близость к Земле имеет большое влияние на потребности TCS,
с инфракрасным излучением Земли и альбедо, играющим очень
важную роль, а также относительно короткий орбитальный период
(менее 2 ч) и большой продолжительности затмения (до трети
время).Небольшие инструменты или придатки космических аппаратов, например, солнечные
панели с низкой тепловой инерцией могут быть серьезно повреждены
этой постоянно меняющейся средой и может потребовать очень
конкретные решения теплового дизайна.

Подъем и возвращение в атмосферу
Для космических перевозок
системы, подъем на рабочую орбиту и возвращение с нее
(обычно LEO) может вводить дополнительные конструктивные ограничения TCS.
Во время этих двух фаз окружающая среда часто слишком теплая, чтобы
отводят тепло излучением, а радиаторы, используемые на орбите,
часто закрытые или охраняемые.Следовательно, альтернативные радиаторы
(например, мгновенные испарители) или специальные конструкции TCS, обеспечивающие высокую
Для управления этими тепловыми нагрузками необходимо предусмотреть тепловую инерцию.

Геостационарная орбита (GEO)
На этой 24-часовой орбите
Влияние Земли почти не заметно, за исключением затенения.
во время затмений, продолжительность которых может меняться от нуля в день солнцестояния
максимум 1,2 часа в день равноденствия. Длительные затмения влияют на
проектирование систем теплоизоляции и обогрева космического корабля.Сезонные колебания направления и интенсивности
солнечная энергия оказывает большое влияние на дизайн, усложняя
перенос тепла из-за необходимости передавать большую часть рассеиваемого тепла
к радиатору в тени и к системам отвода тепла через
требуется увеличенная площадь радиатора. Практически все телекоммуникации и
многие метеорологические спутники находятся на этой орбите.

Высокоэксцентрические орбиты (HEO)
Эти орбиты могут иметь
широкий диапазон высот апогея и перигея в зависимости от
конкретная миссия.Обычно они используются в астрономии.
обсерватории (Exosat, IRAS, ISO и др.), а также дизайн TCS
требования зависят от орбитального периода КА,
количество и продолжительность затмений, относительное положение
Земля, Солнце и космические корабли, вид приборов на борту и
их индивидуальные температурные требования и т. д.

Специальные орбиты
Миссии, рассчитанные на длительный срок
наблюдение отдельных явлений требует постоянного, стабильного
окружающей среде и поэтому склонны использовать стабильные орбиты
требуется очень мало ресурсов для содержания станции, вдали от любых
небесное тело, e.грамм. вокруг лагранжевой точки. Научный
космический корабль, такой как SOHO и будущая научная миссия COBRAS-
САМБА, типичны для этого класса миссий. Космический корабль
Направлено на солнце и поэтому одна сторона постоянно светится
и все другие лица, открытые для открытого космоса. Следовательно, TCS
дизайн можно довольно легко оптимизировать, если только
особые температурные требования или недостаточно
электрическая мощность для обогревателей.

В частности, для космических аппаратов с криогенной нагрузкой
низкотемпературная и стабильная по массе среда (если
криостаты) или мощности и сложности (для спутников, использующих
криоохладители).

Глубокий космос и исследование планет
Этот класс
миссия включает в себя множество различных подсценариев в зависимости от
конкретное небесное тело или целевую зону исследования. В целом,
общие черты — большая продолжительность миссии и необходимость
справиться с экстремальными тепловыми условиями, такими как круизы
близко или далеко от Солнца (от 1 до 4-5 а.е.), низкий
вращение очень холодных или очень горячих небесных тел, спуски
через враждебную атмосферу и выживание в экстремальных условиях (пыльная,
ледяной) среды на поверхностях посещенных тел.В
Задача TCS — обеспечить достаточный отвод тепла
способность во время горячих фаз эксплуатации и при этом выжить
холодные неактивные. Основной проблемой часто является предоставление
мощности / энергии, необходимой для этой фазы выживания.

О тепловыделении и его
распределение

При этом важны два фактора.
в контексте проектирования TCS, абсолютное значение тепла, которое должно быть
рассеивается и его распределение на борту космического корабля, т. е.
удельная мощность.Первое значение имеет большое влияние на теплоотдачу.
функция отбраковки (увеличиваются габариты площади радиатора
с увеличением мощности), а плотность мощности определяет тепло
функции сбора и транспортировки (вызовы с высокой плотностью мощности
для высокоэффективного отвода тепла). Типичные установленные мощности для
Сравнение различных типов космических аппаратов приведено в таблице 1.

Таблица 1

 
                                                         Установленная мощность (Вт)
 Миссия Орбита Отношение мин.Максимум.

Наука:
  - астрономия HEO, фиксированная точка наведения на Солнце (в основном)
  - дальний космос Различные переходные орбиты Солнце или наведение планеты 200 1 500

Телекоммуникации GEO Наведение на Землю 500 5 000
Наблюдение за Землей НОО Земля наведение 500 5 000
Метеорология ГЕО наведение на Землю 200 1 500
Перемещение пилотируемых транспортных средств + LEO Разное 1000 10 000
Пилотируемые станции LEO Солнце указывает 3000 30 000
 
 

Два противоречащих друг другу требования могут быть обнаружены с точки зрения мощности
загрузка:

  • прирост установленной мощности на
    многоцелевые, многодиапазонные спутники связи и
    следовательно, потребность в более крупном и эффективном отводе тепла
    системы
  • уменьшение габаритов других классов
    космических аппаратов и оборудования за счет миниатюризации
    электроника.С одной стороны, это означает снижение
    общее количество энергии, потребляемой на борту, но с другой стороны
    существует риск увеличения плотности мощности, тем самым
    порождает другой класс проблем.

Еще одним очень важным фактором является рабочий цикл. Лучшие
решением будет рассеивание мощности, которое компенсирует
изменение потоков окружающей среды (например, максимальная рассеиваемая мощность
во время затмений!), чтобы иметь почти постоянную глобальную жару
ввод в космический корабль.Учитывая настоящее, близкое и, вероятно,
среднесрочные методы производства электроэнергии, реальность такова
напротив: максимальная рассеиваемая мощность происходит вместе с
максимальные потоки окружающей среды. Это вынуждает дизайн TCS к
завышение размеров теплопередачи и отвода
оборудование, чтобы справиться с одновременными пиками. В свою очередь, это пере-
определение размеров вызывает увеличение сложности конструкции
и потребность в дополнительных ресурсах во время холодных фаз
миссия.

Это вводит третье взаимодействие между силовыми
подсистемы и TCS, а именно наличие питания во время
фазы холодного задания для функции теплоснабжения.Во время тех
фаз, питание обычно обеспечивается батареями и, следовательно,
ограничено. Это ограничение может еще больше усложнить TCS.
дизайн.

О требованиях к температуре
Это
фактор во многом связан с технологией космического корабля
оборудование. Как уже упоминалось, задача TCS — сохранить все
элементы оборудования, работающие в пределах допустимых температур
диапазоны, которые, в свою очередь, зависят от внутренней конструкции,
используемые компоненты и, наконец, что не менее важно, необходимые
надежность.В частности, это относится к электронным и
электромеханическое оборудование, конструкция которого зачастую слишком
аналогичен таковому у своего «земного» аналога, который должен
работать в гораздо более благоприятных условиях (воздух — дополнительная ценность для
TCS!). Улучшенные тепловые конструкции в сочетании с лучшими
определение допустимых температурных диапазонов, позволяющих сэкономить
проекты и время, и деньги в долгосрочной перспективе.

Можно определить три соответствующих диапазона температур:

  • криогенный диапазон: все температуры ниже 120 K
  • обычный диапазон: температура от 120 до 420 K
  • высокая-
    температурный диапазон: все температуры выше 420 К.

Здесь мы сконцентрируемся на «обычном ассортименте», статьях
относящиеся к двум другим диапазонам, уже опубликованным
в прошлых выпусках Бюллетеня ЕКА (например, № 75, август 1993 г.
и № 80, ноябрь 1994 г.).

В рамках нашего стандартного диапазона могут быть
определены в соответствии с различными требованиями к оборудованию.
К классическим примерам относятся:

  • батареи, которые являются
    «худшее» подсистемное оборудование, поскольку оно может иметь широкий спектр
    рассеиваемой мощности и, в то же время, всегда имеют очень
    узкий рабочий (и нерабочий!) температурный диапазон
    (обычно от -5 до + 20 ° C)
  • движитель
    подсистемы, обычно ограниченные по соображениям безопасности диапазоном от 5 до
    40 ° C, даже если, в зависимости от конкретной системы, более широкий
    диапазон может быть приемлемым
  • общая электроника, с
    средний рабочий диапазон от -20 до + 70 ° C.

Неэлектронные элементы могут иметь широкий диапазон температур
требования, большинство из которых носит функциональный характер, например
ограничение теплового шума в датчиках. Некоторые крайние примеры:
показано в таблице 2.

Таблица 2

 
                      Операционная стабильность / стабильность при хранении
Позиция Температура (° C) Температура (° C) (° C / м) (° C / мин)

                         Мин. Максимум. Мин. Максимум.
Видеокамера CCD -150-100 - - - ± 0.5
Лазерный тепловой I / F 5 10 5 10 ± 0,5 ± 0,1
Образцы физики жидкости 5 90 5 40 ± 0,1 ± 0,01
Образцы биологических наук 4 38-80-80 ± 1,0
 
 

Температурная однородность и стабильность могут иметь еще большее значение.
влияние на конструкцию ТКС, чем абсолютные значения температуры
самих себя. Первое можно выразить как максимальное
допустимая разница температур между двумя соседними частями, или
как максимальный градиент температуры в сплошных телах.В
температурная стабильность относится к максимально допустимому изменению
изменения температуры конкретного предмета с течением времени. Способность к
справиться с этими требованиями зависит от окружающей среды и
драйверы конструкции рабочего цикла мощности и на реальном космическом корабле
конфигурация.

Следует проявлять особую осторожность, чтобы различать
иметь ‘и действительно обязательные требования, а иногда даже
несколько градусов (или несколько десятых для устойчивости) могут сделать
различие между выполнимой и невыполнимой системой или, при
по крайней мере, между доступной и очень дорогой системой.

О конфигурации космического корабля, надежности и
требования к проверке

Одна из основных проблем
конструкции ТКС заключается в том, что конфигурация КА обычно
определяется на основе физического размещения различных
полезная нагрузка и базовая подсистема (двигательная установка, солнечные батареи и т. д.)
элементы. Только когда физическая конфигурация виртуальная
«заморожен» — приглашен дизайнер TCS, чтобы оценить, все ли
требования к температуре могут быть выполнены. Если это не
в этом случае нужно потратить много времени (и денег) на
пытаясь переместить оборудование и находить специальные решения,
которые никогда не бывают эффективными с точки зрения ресурсов.Параллельная разработка должна
применять чаще на всех уровнях, от оборудования до
конструкции космического корабля, чтобы попытаться преодолеть эти нередкие
проблемы.

Надежность влияет на TCS напрямую (функция TCS
имеет собственное требование) и косвенно через оборудование
температурные требования. Наибольшее влияние оказывает тепло-
функции предоставления, транспортировки и отказа. Для пилотируемых
автомобили, например, надежность, необходимая для охлаждения
петли могут привести к огромному увеличению сложности и массы
ТКС.

Требования к проверке и, в частности, испытаниям
слишком часто были причиной того, что эффективный дизайн TCS
отклоненный. Нежелание использовать тепловые трубки из-за
усложнения, вносимые в испытания тепловой системы (см.
раздел по теплопроводным системам) является классическим примером. Как
уже продемонстрированный многими коммерческими космическими аппаратами, надлежащий
сочетание тестирования на уровне компонентов и системы с
методы аналитической корреляции могут решить такие проблемы,
что приводит к более простому и эффективному регулированию температуры
система.

Важность параметров
Различные
драйверы дизайна по-разному влияют на различные TCS
функций и по массе, сложности и стоимости их
соответствующие дизайнерские решения. В таблице 3 приведены сведения о
отношения между исследованными драйверами дизайна и каждым TCS
функция (‘o’ означает незначительное влияние или его отсутствие, а ‘x’ означает
растущий уровень важности; M = масса; CX = сложность; CT =
Стоимость).
Охрана окружающей среды Тепло Пров. и накопление тепла отвод тепла отвод тепла

Таблица 3

 

                   Окружающая среда Тепло Пров.Тепло Тепло Тепло
                   Защита и хранение Сбор отказ от транспортировки

Конструкция Драйверы M CX CT M CX CT M CX CT M CX CT M CX CT
Окружающая среда xx xx xx x xx x o o o o o o xxx xx xx
Рассеивание тепла
- абсолютное o o o o o o xx x xx xx x xx xxx xxx xxx
- плотность o o o o o o xx xxx xxx xx x xx x x x

Температура
- уровень x x x xx xx x x x x x x xx xx xxx x xx
- стабильность x x x xx xxx xx xx xx xx xx xx xx x x x
- однородность x x x xx xxx xx xx xx xx xx xx xx x x x

Надежность o o o x xxx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx

Конфигурация x x x x x x x xxx x xx xx xx xx xx xx

Сборка, x x x xx x x xx x x xx xx xx xx x x
 Интеграция
  
 

Современные методы

Взаимодействие с
внешняя среда

Покрытия
Самый простой
способ изменить поведение поверхности — покрыть ее краской или
слой другого подходящего материала.Все космические корабли используют
много разных покрытий, от относительно простых до
наносить краски на более сложные химически или физически
изготовлены конверсионные покрытия. Покрытия характеризуются своим
термооптические свойства: поглощающая способность, излучательная способность, отражательная способность.
и прозрачность.

Основным недостатком покрытий является их деградация.
окружающей средой и загрязнением, вызванным
наземное обслуживание или космические операции, поглощающая способность
параметр больше всего пострадал.И управляемость на земле, и
космическая среда, как правило, увеличивает первоначальную поглощающую способность
покрытие, приближающееся к значению конца срока службы (EOL). Последнее зависит
от времени, проведенного на орбите, соответствующая среда (частица
потоки, УФ-поток и т. д.) и ориентация поверхности по отношению к
по движению космического корабля.

Правильная конструкция TCS должна должным образом учитывать все
эти факторы и используйте подходящие для начала жизни (BOL) и EOL
значения.

Многослойная изоляция (MLI)
При простом покрытии
недостаточно, чтобы избежать больших тепловых потерь или выгод для
поверхность, можно использовать многослойный утеплитель.Он состоит из
определенное количество слоев пластикового материала (обычно майлара или
Каптон), покрытый с одной или двух сторон слоем металлического
материал для уменьшения излучения и разделен листами
прокладочный материал (например, дакроновая сетка), чтобы избежать прямого контакта между
соседние фольги. Внешнее покрытие фольгой зависит от
конкретное применение: он может быть окрашен или металлизирован, или может
даже состоят из другого материала (например, армированного стекловолокном
ткань).

Эффективность MLI может быть определена либо в терминах линейного
проводимость через одеяло или через так называемый «эффективный
эмиссия ‘.В первом случае тепловой поток можно рассчитать
как произведение заданного значения на температуру
разница между внешним слоем и фурнитурой, покрытой
одеялом. Во втором случае он рассчитывается как
лучистый теплообмен с использованием эффективного эмиттанса (рис. 2).
Этот параметр имеет очень простую математическую формулировку, но
он может иметь совершенно разные физические значения и выбор
определение зависит от используемой техники моделирования.



Фигура 2.Определение эффективного излучения для различных макетов MLI

Факторами, влияющими на эффективность, являются физические
состав одеяла (количество слоев, тип покрытия,
и т. д.), средняя температура одеяла (обычно арифметическая
среднее значение между двумя крайними слоями), возможное присутствие
воздух или влажность внутри слоев и давление между ними.
Очень важный фактор — это то, как одеяло
нанесенный на поверхность космического корабля: цельный кусок одеяла
покрытие большой поверхности более эффективно, чем несколько небольших
одеяла, покрывающие ту же поверхность.Одеяло, подвешенное над
поверхность (случай 3 на рис. 2) более эффективна, чем в прямом
контакт с поверхностью (случай 1 на рис. 2).

Вообще говоря, эффективность MLI измеряется на
относительно небольшие выборки, в то время как реальная эффективность MLI
Система известна только во время тепловых испытаний на уровне системы.
Следовательно, во время
этап проектирования.

На рисунке 3 показана зависимость теплопроводности от температуры для
Образцы MLI, измеренные в ESTEC для некоторых недавних программ ESA.На рисунке 4 показана зависимость теплопроводности от среднего значения.
температура для образцов и реальных (с нахлестом, швами,
и т. д.) MLI (имеющий идентичный состав), измеренный для
Spacelab.



Рисунок 3. Теплопроводность нескольких образцов MLI как
функция средней температуры



Рисунок 4. Влияние перекрытия и наличия пропусков на MLI.
теплопроводность

Жалюзи / ставни
Поверхность может потребоваться только
защищен во время определенных фаз миссии, в то время как в другое время
он должен быть свободным, чтобы излучать в глубокий космос.Жалюзи можно использовать
либо для обеспечения теплоотвода во время фаз с Sun
освещение, или для уменьшения тепловых потерь при холода (тень)
фазы.

В решетчатом радиаторе, показанном на рис. 5а, каждая лопасть
снабжен сенсорным / исполнительным элементом (например, биметаллическим
пружины), который измеряет температуру радиатора опорной плиты
и соответственно вращает лезвие. Радиатор можно заблокировать
полностью выключается, когда температура ниже (или выше для Солнца
жалюзи), чем предварительно определенное значение, и подвергаются разной степени
в зависимости от преобладающего уровня температуры.Точность
регулирование температуры зависит от физического
характеристики механизма жалюзи и, как правило, ограничены
до ± 5 ° C.



Рис. 5. Схема жалюзи (а) и заслонки (б).

Жалюзи для установки на радиаторы были разработаны в Европе.
в начале 1970-х годов ERNO и SNIAS (сегодня DASA Aerospace и
Aerospatiale соответственно), но применялись они нечасто
на борту европейского космического корабля.

Затвор (рис. 5 б) состоит из тонкой металлической пластины (или
одеяло), которое можно скользить по поверхности (обычно
электродвигатель), чтобы изменить открытую площадь радиатора почти
непрерывным образом от нулевой до максимальной экспозиции.Преимущества
по сравнению с жалюзи более эффективный коэффициент излучения, когда
заслонка полностью открыта (многоотражение отсутствует или очень ограничено)
эффекты) и лучшая эффективность изоляции, когда полностью
закрыто. Тепловой затвор этого типа использовался на Джотто ЕКА.
космический корабль.

Преимущества жалюзи и жалюзи — большая адаптация
к условиям окружающей среды и снижению мощности и
энергия, необходимая для обогрева во время холодных фаз. Недостатки
масса и наличие связанных механизмов, которые могут
снизить надежность ТКС.

Теплоснабжение
Электрооборудование
обогреватели

Нагреватели электрические сопротивления самые простые
средства обеспечения теплом оборудования космических аппаратов. Обеспечение
и функции хранения разделены тем, что первый
осуществляется TCS, а последний обеспечивается за счет мощности
подсистема.

Обогреватели могут иметь постоянное питание или, как правило, могут
включаться и выключаться в зависимости от температуры
контролируемый элемент. В последнем случае возможно наличие
местное управление с помощью термостатов или центральное управление через специальный
коммутационный блок (так называемый терморегулятор) или через
Система обработки данных космических аппаратов (DHS).Это подразумевает использование
датчики температуры и данные и командные строки. В зависимости от
особая конфигурация космического корабля и требования к температуре,
эта система контроля и управления нагревателем может стать весьма
сложный. Поэтому основными недостатками обогревателей являются необходимость
для электроэнергии и сложности DHS или
снижение надежности при использовании термостатов.

Электронагреватели используются на всех космических аппаратах. В последнее время
лет европейские обогреватели были аттестованы в соответствии с
строгие спецификации ESA как для одинарной, так и для двойной плотности
конструкции (до 200 Ом / см²).

Радиоизотопные нагреватели
Некоторые планетарные и
исследовательские миссии к периферии Солнечной системы не могут
полагаться на Солнце и батареи для производства и хранения электроэнергии
мощность для целей TCS. Радиоизотопные нагревательные установки (РУ) на базе
на плутонии, затем использовались либо для обогрева космического корабля
напрямую или для производства электроэнергии с помощью радиоизотопа
Термоэлектрические генераторы (РИТЭГи) для питания нагревателей. Есть
в настоящее время нет европейских производителей RHU или RTG, но как
США и Россия разработали и использовали эти устройства для своих
миссии в дальний космос.Политические проблемы, а также проблемы с закупками
сделает использование этого типа RHU все менее и менее приемлемым
в будущем.

Накопление тепла
Материалы с фазовым переходом (PCM)
предлагают возможность накапливать тепловую энергию непосредственно как скрытую
тепло плавления или сублимации. Контролируемый элемент
связан с сосудом, заполненным ПКМ. Когда элемент активен,
PCM поглощает тепло и плавится или сублимирует при стабильной
температура; когда оборудование неактивно, PCM может
затвердеть, выпуская соответствующее количество тепла.Обычно
плавильные ПКМ могут быть легко использованы в обратимых, закрытых системах,
в то время как сублимирующие ПКМ используются в открытых, необратимых
системы (т.е. газ выходит после фазового перехода, чтобы избежать
избыточное давление).

Наиболее важными параметрами являются температура, при которой
происходит фазовый переход, и количество поглощенного тепла или
выпущен во время изменения. Диапазон температур обычно составляет
интерес представляет диапазон, близкий к нулю (от 5 до + 10 ° C), или
конкретные диапазоны для конкретных экспериментов, e.грамм. 80 ° C для
медико-биологические эксперименты. Другими важными параметрами являются
теплопроводность и плотность двух фаз; то
бывший из-за необходимости передачи тепла
эффективно внутри PCM, а последний, потому что содержащий
конструкции должны выдерживать объемное изменение ПКМ.

Два преимущества устройства PCM — это стабильность
контроль температуры и отсутствие движущихся частей. Жара-
требования к хранению определяются продолжительностью включения обратимого
систем, а также по общему времени работы для нереверсивных (т.е.грамм.
сублимационные, кипящие ПКМ) системы. Поскольку масса устройства
прямо пропорциональна способности аккумулировать тепло, это
сложно использовать устройство PCM без серьезного удара
на общий массовый бюджет. Более того, проблемы, связанные с
ограниченная теплопроводность многих ПКМ делает необходимым
использовать оребренные емкости, которые снова увеличивают массу и
объем устройств. Еще один повод для беспокойства — дизайн
контейнер от утечки, для безопасности (PCM могут быть довольно
коррозионные) и функциональные причины.

устройств на базе ПКМ использовались на космических кораблях США, в том числе
несколько миссий, запускаемых шаттлами. Различные макеты были
разработан в Европе в 1970-х годах, но, помимо приложения
на Spacelab нет упоминаний об их использовании на других
Европейский космический корабль.

Сбор и транспортировка тепла
выбор наиболее подходящей системы и компонентов зависит
от общего уровня мощности, удельной мощности и температуры
требования.

Механические элементы
Обычный способ сбора
тепло, рассеиваемое любым элементом оборудования, проходит через его опорную плиту
и элементы крепления (монтажные ножки).С увеличением мощности
рассеивания, вся опорная плита должна соприкасаться с
панель космического корабля. Передаваемое тепло зависит от такого
параметры как межфазное давление, чистота поверхности,
типы задействованных материалов и т. д., что иногда бывает сложно
для количественной оценки (на уровне проектирования) и контроля (во время производства и
интеграция). Способы увеличения проводимости за счет
интерфейсные поверхности включают использование металлических или синтетических матов,
или нанесение термопасты.Это последнее решение должно
использовать с осторожностью из-за очевидного потенциального загрязнения
проблемы.

В некоторых случаях несколько блоков подключаются вместе к одному
промежуточная сплошная панель, называемая дублером, обычно
изготовлен из алюминия. Этот удвоитель распределяет тепло по
большую площадь, тем самым обеспечивая улучшение
равномерность температуры и увеличение эффективного контакта
область к теплопередающему или теплоотводящему устройству. это
удобно размещать резервные блоки или блоки, работающие с
разные рабочие циклы на одном удвоителе, чтобы использовать
тепло, рассеиваемое рабочими блоками для поддержания других
в установленных пределах без необходимости в дополнительной мощности нагрева.В
Недостатком такого простого решения является масса дублера,
которые должны быть достаточно толстыми для достижения хорошего КПД.

Иногда используются оплетки из проводящего материала (например, меди)
для подключения теплоотводящего оборудования к «выносному» радиатору. Как
общая проводимость пропорциональна поперечной
сечение и обратно пропорционально его длине, этот метод может
очевидно, что его можно использовать только на короткие расстояния и очень низкие тепловые нагрузки.
Например, потребуется медный стержень весом около 22 кг.
для транспортировки 10 Вт на расстояние 1 м с температурой
разница 10 °.Для сравнения простая тепловая трубка (например,
тепловая трубка из нержавеющей стали / аммиака диаметром 9,5 мм)
обеспечивает лучшую производительность (меньший перепад температур) для
масса 0,25 кг / м, т.е. примерно в 100 раз меньше. Одно преимущество
коса — это ее гибкость, которая обеспечивает определенную степень
изоляция от вибрации и помогает избежать конфигурации
проблемы.

Тепловые трубки
Тепловые трубки — это устройство, позволяющее
эффективный транспорт тепловой энергии. Обычно он состоит из
герметичная металлическая трубка с капиллярной структурой внутри,
заполнен подходящей рабочей жидкостью.Тепло поглощается одним концом
за счет испарения жидкости и высвобождается с другой стороны
конденсация пара. Жидкость возвращается в
испаритель капиллярными силами.

На космических кораблях чаще всего используются тепловые трубки.
тип алюминия / аммиака, обеспечивающий оптимальный контроль температуры
в диапазоне 0-40 ° C. Поскольку количество переносимого тепла
по трубе определяется ее конструкцией и размерами,
эквивалентная теплопроводность фиксирована, что приводит к постоянному
Теплопроводная трубка (CCHP на рис.6а).



Рисунок 6. Схемы ЦТЭУ (а) и ВТЭУ (б).

Существует также специальный тип тепловой трубки, известный как переменная
Теплопроводная трубка (ВЧП, рис. 6б). Это устройство обеспечивает
лучший контроль температуры, когда оборудование может
рассеиваются на разных уровнях мощности, или конденсатор обнажается
к изменяющейся среде. Количество передаваемого тепла составляет
обычно контролируется путем блокировки части области конденсатора с помощью
инертный газ.

Поскольку капиллярные силы слабее гравитационных,
тепловые трубки могут работать только в поле силы тяжести, если испаритель и
конденсатора на одном уровне, или если испаритель ниже
конденсатор (так называемый «режим рефлюкса»).Следовательно, если
у космического корабля есть тепловые трубки, расположенные в разных плоскостях, это не
всегда можно полностью проверить тепловую конструкцию с
только тестирование на уровне системы. Однако, как уже было сказано, это
ограничение может быть преодолено и поэтому не должно ограничивать
использование тепловых трубок, что дает большие преимущества.

Контуры охлаждения
Для большего или большего рассеивания мощности
строгие требования к температуре, другой сбор тепла и
могут использоваться транспортные системы.Различные виды жидких петель
были предложены и применены, чтобы справиться с этими ситуациями.

В однофазных контурах охлаждающая жидкость поглощает
тепло от рассеивающих тепло предметов (например, через холодную пластину или
теплообменник), увеличивая его температуру, и транспортирует
к теплоотводящему устройству (теплообменнику или напрямую через
радиатор), где жидкость охлаждается. Механический насос — это
необходим для обеспечения гидравлической энергии, необходимой для этой задачи
(Рис. 7а).



Рисунок 7.Схема контуров охлаждения: (а) Однофазный контур. (б)
Двухфазная петля с механическим управлением. (c) Двухфазный капилляр
петля. (d) Двухфазный гибридный контур

Преимущества этих систем заключаются в их гибкости и
отсутствие чувствительности к их ориентации и механическим
среда. Скорость потока жидкости можно легко регулировать (например,
через насос с регулируемой скоростью), что позволяет использовать любой из вариантов мощности
рабочие циклы (возможно соотношение от 1 до 10) и / или разные
уровни точности, стабильности и однородности температуры.В
диапазон температур может быть адаптирован к конкретному применению
выбрав подходящую жидкость. Поскольку жидкость циркулирует
за счет механического воздействия насоса система работает с
одинаковая эффективность на земле, на борту космического корабля или
во время спуска на небесное тело. Недостатки — мощность
необходим для привода насоса и возможных вибраций, вызванных
насос и потоки жидкости.

Однофазные жидкостные контуры широко используются с самого начала
дни пилотируемых космических полетов.В России их тоже использовали
часто для беспилотных космических аппаратов; например были использованы воздушные петли
на Протоне, жидкостные петли на мощных телекоммуникациях
космический корабль (в сочетании с развертываемыми радиаторами) и
комбинированные жидкостно-воздушные петли на извлекаемых низкоорбитальных космических аппаратах
(например, Foton). В Европе они использовались на Spacelab и
Eureca, и в будущем будет использоваться на орбитальной орбите Колумбуса.
Помещение, а также миниатюрный логистический модуль под давлением.

Двухфазные контуры с механической накачкой (ПДК, рис.7b) являются
аналогичен однофазным петлям, за исключением того, что жидкость меняет
состояние (испаряется при поглощении тепла и конденсируется в
устройства для отвода тепла) вместо того, чтобы просто изменять температуру. В
преимущество по сравнению с однофазным типом состоит в том, что
меньшая скорость потока жидкости, необходимая для управления тем же количеством тепла
(за счет использования скрытой теплоты испарения) и
связанное снижение уровня ресурсов, необходимых для TCS
(меньшее потребление электроэнергии насоса, меньшая масса за счет
более мелкие трубопроводы и запас жидкости и т. д.).

В контурах с капиллярной накачкой (CPL: рис. 7c) движущая сила
обеспечивается капиллярным действием материала фитиля внутри
испарители и отдельный механический насос не нужны.
Однако есть определенные операции или этапы миссии для
какая помощь капиллярному действию может быть желательной (например,
запуск контура, пиковые нагрузки, высокие механические нагрузки или заземление
тестирование).

Гибридные петли (рис. 7d), состоящие из CPL с механической
насос сейчас предлагаются.При номинальных режимах работы насос
обходится, и поток жидкости обеспечивается капилляром
действия. Только во время критических фаз насос вставляется в
петля для обеспечения дополнительной энергии, необходимой для жидкости. Много
экспериментальные CPL летали или летят, чтобы продемонстрировать
технология, которая в настоящее время используется в нескольких земных
наблюдательные эксперименты, например европейский ATLID и американский
EOS-AM.

Термические стыки
Используются для передачи тепла от
фиксированный элемент космического корабля к любому развертываемому / подвижному / вращающемуся
элемент (e.грамм. радиатор). В зависимости от характера и степени
допустимое движение (однократное развертывание, непрерывное вращение,
и т. д.), соединение может быть очень простым (упомянутая тесьма
выше для низких тепловых нагрузок) или значительно более сложный.

Гибкие тепловые трубы были предложены для одиночного развертывания,
и вращающиеся термические соединения (на основе сплавов с памятью формы или газа
давление) для периодического вращения. Их еще предстоит летать на
Европейский космический корабль.

Отвод тепла
Радиаторы
A
радиатор — это просто (высокопроводящая) панель, подвергающаяся глубокому
пространство и (обычно) покрытые покрытием с высокой излучательной способностью.В зависимости от размеров и конфигурации космического корабля возможны
быть центральными радиаторами, к которым отводится все тепло на борту
передается, или несколько радиаторов, каждый из которых предназначен для полезной нагрузки
блок или группа полезных нагрузок и / или подсистем.

Рассеивающее оборудование может быть установлено непосредственно на
радиатора или связанных с ним тепловых трубок или контуров жидкости.
В последнем случае тепловые трубы или жидкостные трубопроводы могут быть
крепится к наружным граням радиатора или прямо встраивается
в его структуру.Второе решение более эффективно из
структурная (экономия массы) и тепловая точки зрения, но также может
быть менее надежным из-за вероятности микрометеороидов
воздействия на радиатор, и более критично в отношении
деятельность по интеграции космических аппаратов.

Размер радиатора зависит от рассеиваемой мощности,
температура брака (определяется контролируемыми объектами)
и температура окружающей среды (рис. 8). В
в большинстве случаев радиатор устанавливается на панели космического корабля и
поэтому излучает только с одной стороны.В случае высокого и / или
меняющиеся мощности или меняющиеся условия окружающей среды, это
конфигурация не очень производительная. Лучшее решение — использовать
обе стороны радиатора, но это подразумевает необходимость
развертывание радиатора.



Рисунок 8. Влияние на радиатор площади окружающей среды (раковина) и
температура радиатора

Один из способов справиться с изменяющейся тепловой нагрузкой — использовать жалюзи.
или жалюзи на радиаторе, как обсуждалось ранее.

Тепловые насосы термоэлектрические
Тепловые насосы
обратимые машины, способные передавать тепловую энергию от нижних
от температуры к телам с более высокой температурой с помощью дополнительного
источник энергии.Использовались только термоэлектрические тепловые насосы.
в космосе до сих пор, основной особенностью которого является Пельтье
элемент, который получается в результате соединения через металлический язычок
полупроводниковых материалов типа n и типа p.

Эффективность элемента Пельтье зависит от его внутренней
характеристики (термоэлектрический эффект, тепловой и электрический
проводимость), электрический ток, температура должна быть
контролируется и температура радиатора. Общая
производительность термоэлектрического теплового насоса строго связана
к эффективности тепловой связи между Пельтье
выступы элементов и охлаждаемые или нагреваемые поверхности.

Для низких нагрузок охлаждения / нагрева элементы привинчиваются
между опорной плитой регулируемого элемента и теплом
раковина. Термопаста обычно наносится на поверхность раздела с
повысить термический КПД соединения. Однако, как
давление на границе раздела не может быть высоким по механическим причинам, это
метод не подходит, когда требуются высокие тепловые характеристики
(очень строгий контроль температуры и / или сильное охлаждение / нагрев
нагрузки). В этом случае предпочтительным решением является пайка
элементы к радиатору.

Самыми эффективными радиаторами в настоящее время являются водяные.
обменники. Хорошие характеристики также можно получить при воздушном нагреве.
обменники, за счет большего объема и большей мощности
расход (нужен для привода вентиляторов). Во всех остальных случаях
нагрузки охлаждения / нагрева, а также разница температур
между холодной и горячей стороной должно быть очень мало, иначе
требуемая электрическая мощность становится недопустимой.

Термоэлектрические тепловые насосы обычно используются для герметичных
контроль температуры маломощных приборов (преимущества
отсутствие вибрации и простота монтажа) и
оборудование, используемое для экспериментов в условиях микрогравитации.Многие системы имеют
были разработаны и используются как для пилотируемых (например, ESA’s Biorack), так и для
беспилотный космический корабль (например, Biobox на борту Foton).



О нас |
Поиск |
Обратная связь


Бюллетень ESA Nr. 87.
Опубликовано в августе 1996 г.
Разработано ESA-ESRIN ID / D.

Термическое расширение твердых тел и жидкостей

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определите и опишите тепловое расширение.
  • Рассчитайте линейное расширение объекта с учетом его начальной длины, изменения температуры и коэффициента линейного расширения.
  • Рассчитайте объемное расширение объекта с учетом его исходного объема, изменения температуры и коэффициента объемного расширения.
  • Вычислить термическое напряжение на объекте с учетом его исходного объема, изменения температуры, изменения объема и модуля объемной упругости.

Рис. 1. Такие термические компенсаторы на мосту Окленд Харбор-Бридж в Новой Зеландии позволяют мостам изменять длину без потери устойчивости.(Источник: Ингольфсон, Wikimedia Commons)

Расширение спирта в градуснике — один из многих часто встречающихся примеров теплового расширения , изменения размера или объема данной массы в зависимости от температуры. Горячий воздух поднимается вверх, потому что его объем увеличивается, что приводит к тому, что плотность горячего воздуха меньше плотности окружающего воздуха, вызывая подъемную (восходящую) силу на горячий воздух. То же самое происходит со всеми жидкостями и газами, вызывая естественный теплоперенос вверх в домах, океанах и погодных системах.Твердые тела также подвергаются тепловому расширению. Например, железнодорожные пути и мосты имеют компенсаторы, позволяющие им свободно расширяться и сжиматься при изменении температуры.

Каковы основные свойства теплового расширения? Во-первых, тепловое расширение явно связано с изменением температуры. Чем больше изменение температуры, тем больше будет гнуться биметаллическая полоса. Во-вторых, это зависит от материала. В термометре, например, расширение спирта намного больше, чем расширение содержащего его стекла.

Какова основная причина теплового расширения? Как обсуждается в «Кинетической теории: атомное и молекулярное объяснение давления и температуры», повышение температуры подразумевает увеличение кинетической энергии отдельных атомов. В твердом теле, в отличие от газа, атомы или молекулы плотно упакованы вместе, но их кинетическая энергия (в виде небольших быстрых колебаний) отталкивает соседние атомы или молекулы друг от друга. Это перемещение между соседними объектами приводит к увеличению расстояния между соседями в среднем и увеличению размера всего тела.Для большинства веществ в обычных условиях нет предпочтительного направления, и повышение температуры увеличит размер твердого вещества на определенную долю в каждом измерении.

Линейное тепловое расширение — тепловое расширение в одном измерении

Изменение длины Δ L пропорционально длине L . Зависимость теплового расширения от температуры, вещества и длины резюмируется в уравнении Δ L = αL Δ T , где Δ L — изменение длины L , Δ T — величина изменение температуры, и α — это коэффициент линейного расширения , который незначительно изменяется в зависимости от температуры.

В таблице 1 приведены типичные значения коэффициента линейного расширения, которые могут иметь единицы 1 / ºC или 1 / K. Поскольку размеры кельвина и градуса Цельсия одинаковы, значения α и Δ T могут быть выражены в кельвинах или градусах Цельсия. Уравнение Δ L = αL Δ T является точным для небольших изменений температуры и может использоваться для больших изменений температуры, если используется среднее значение α .

Таблица 1. Коэффициенты теплового расширения при 20ºC
Материал Коэффициент линейного расширения α (1 / ºC) Коэффициент объемного расширения β (1 / ºC)
Твердые вещества
Алюминий 25 × 10 6 75 × 10 6
Латунь 19 × 10 6 56 × 10 6
Медь 17 × 10 6 51 × 10 6
Золото 14 × 10 6 42 × 10 6
Железо или сталь 12 × 10 6 35 × 10 6
Инвар (железо-никелевый сплав) 0.9 × 10 6 2,7 × 10 6
Свинец 29 × 10 6 87 × 10 6
Серебро 18 × 10 6 54 × 10 6
Стекло (обычное) 9 × 10 6 27 × 10 6
Стекло (Pyrex®) 3 × 10 6 9 × 10 6
кварцевый 0.4 × 10 6 1 × 10 6
Бетон, кирпич ~ 12 × 10 6 ~ 36 × 10 6
Мрамор (средний) 2,5 × 10 6 7,5 × 10 6
Жидкости
эфир 1650 × 10 6
Спирт этиловый 1100 × 10 6
Бензин 950 × 10 6
Глицерин 500 × 10 6
Меркурий 180 × 10 6
Вода 210 × 10 6
Газы
Воздух и большинство других газов при атмосферном давлении 3400 × 10 6

Пример 1.Расчет линейного теплового расширения: мост Золотые Ворота

Главный пролет моста Золотые Ворота Сан-Франциско составляет 1275 м в самые холодные дни. Мост подвергается воздействию температур от до от 15ºC до 40ºC. Каково изменение его длины между этими температурами? Предположим, что мост полностью стальной.

Стратегия

Используйте уравнение линейного теплового расширения Δ L = α L Δ T , чтобы рассчитать изменение длины Δ L .{\ circ} \ text {C} \ right) = 0,84 \ text {m} \\ [/ latex]

Обсуждение

Это изменение длины заметно, хотя и невелико по сравнению с длиной моста. Обычно он распространяется на многие компенсаторы, поэтому расширение в каждом стыке невелико.

Тепловое расширение в двух и трех измерениях

Объекты расширяются во всех измерениях, как показано на рисунке 2. То есть их площадь и объем, а также их длина увеличиваются с температурой.Отверстия также увеличиваются с увеличением температуры. Если вы прорежете отверстие в металлической пластине, оставшийся материал расширится точно так же, как если бы заглушка все еще была на месте. Заглушка станет больше, а значит, и отверстие должно стать больше. (Представьте, что кольцо соседних атомов или молекул на стенке дыры отталкивает друг друга все дальше друг от друга при повышении температуры. Очевидно, что кольцо соседей должно становиться немного больше, поэтому дыра становится немного больше).

Тепловое расширение в двух измерениях

Для небольших изменений температуры изменение площади Δ A определяется как Δ A = 2αAΔ T , где Δ A — изменение площади A , Δ T — изменение температуры , а α — коэффициент линейного расширения, который незначительно меняется в зависимости от температуры.

Рис. 2. В общем, объекты расширяются во всех направлениях при повышении температуры. На этих чертежах исходные границы объектов показаны сплошными линиями, а расширенные границы — пунктирными линиями. (а) Площадь увеличивается из-за увеличения как длины, так и ширины. Увеличивается и площадь круглой пробки. (b) Если заглушку удалить, оставшееся отверстие становится больше с повышением температуры, как если бы расширяющаяся заглушка все еще оставалась на месте. (c) Объем также увеличивается, потому что все три измерения увеличиваются.

Тепловое расширение в трех измерениях

Изменение объема Δ V очень близко Δ V = 3 α V Δ T . Это уравнение обычно записывается как Δ V = βV Δ T , где β — коэффициент объемного расширения и β ≈ 3α. Обратите внимание, что значения β в таблице 1 почти точно равны 3α.

Обычно объекты расширяются с повышением температуры.Вода — самое важное исключение из этого правила. Вода расширяется с повышением температуры (ее плотность уменьшается до ), когда она находится при температуре выше 4ºC (40ºF). Однако он расширяется с , понижая температуру , когда она находится между + 4ºC и 0ºC (от 40ºF до 32ºF). Вода самая плотная при + 4ºC. (См. Рис. 3.) Возможно, наиболее поразительным эффектом этого явления является замерзание воды в пруду. Когда вода у поверхности охлаждается до 4ºC, она становится плотнее, чем оставшаяся вода, и поэтому опускается на дно.Этот «оборот» приводит к образованию более теплой воды у поверхности, которая затем охлаждается. В конце концов, пруд имеет постоянную температуру 4ºC. Если температура в поверхностном слое опускается ниже 4ºC, вода становится менее плотной, чем вода внизу, и, таким образом, остается наверху. В результате поверхность водоема может полностью промерзнуть. Лед поверх жидкой воды обеспечивает изолирующий слой от резких зимних температур наружного воздуха. Рыба и другие водные животные могут выжить в воде с температурой 4ºC подо льдом из-за этой необычной характеристики воды.Он также обеспечивает циркуляцию воды в пруду, что необходимо для здоровой экосистемы водоема.

Рис. 3. Плотность воды как функция температуры. Обратите внимание, что тепловое расширение на самом деле очень мало. Максимальная плотность при + 4ºC только на 0,0075% больше, чем плотность при 2ºC, и на 0,012% больше, чем при 0ºC.

Установление соединений: соединения в реальном мире — заполнение бака

Рис. 4. Поскольку при повышении температуры газ расширяется больше, чем бензобак, вы не можете проехать столько миль на «пустом» летом, как зимой.(Источник: Гектор Алехандро, Flickr)

Различия в тепловом расширении материалов могут привести к интересным эффектам на заправочной станции. Один из примеров — капание бензина из только что залитого бака в жаркий день. Бензин начинается при температуре земли под заправочной станцией, которая ниже, чем температура воздуха наверху. Бензин охлаждает стальной бак при его наполнении. Как бензин, так и стальной бак расширяются, когда они нагреваются до температуры воздуха, но бензин расширяется намного больше, чем сталь, и поэтому он может переливаться через край.

Эта разница в расширении также может вызвать проблемы при интерпретации показаний датчика бензина. Фактическое количество (масса) бензина, оставшегося в баке, когда манометр показывает «пустой», летом намного меньше, чем зимой. Бензин имеет тот же объем, что и зимой, когда горит лампочка «долейте топлива», но из-за того, что бензин расширился, масса меньше. Если вы привыкли зимой пробегать еще 40 миль «пусто», будьте осторожны — летом вы, вероятно, выбегаете намного быстрее.

Пример 2. Расчет теплового расширения: газ по сравнению с газовым баллоном

Предположим, ваш стальной бензобак объемом 60,0 л (15,9 галлона) заполнен бензином, поэтому температура и бака, и бензина составляет 15,0 ° C. Сколько бензина вылилось к тому времени, когда они нагрелись до 35,0ºC?

Стратегия

Бак и бензин увеличиваются в объеме, но бензин увеличивается больше, поэтому количество пролитого является разницей в изменении их объема. (Бензобак можно рассматривать как стальной.) Мы можем использовать уравнение для объемного расширения, чтобы рассчитать изменение объема бензина и бака.

Решение
  1. Используйте уравнение для увеличения объема, чтобы рассчитать увеличение объема стального резервуара: Δ V с = β с V с Δ T .
  2. Увеличение объема бензина определяется следующим уравнением: Δ V газ = β газ V газ Δ T .
  3. Найдите разницу в объеме, чтобы определить количество разлитого V разлив = Δ V газ — Δ V s .

В качестве альтернативы мы можем объединить эти три уравнения в одно уравнение. {\ circ} \ text {C} \ right] \ left (\ text {60} \ text {.{\ circ} \ text {C} \ right) \\ & = & 1 \ text {.} \ text {10} \ text {L} \ end {array} \\ [/ latex]

Обсуждение

Это значительное количество, особенно для резервуара объемом 60,0 л. Эффект такой поразительный, потому что бензин и сталь быстро расширяются. Скорость изменения тепловых свойств обсуждается в главе «Тепло и методы теплопередачи».

Если вы попытаетесь плотно закрыть резервуар, чтобы предотвратить переполнение, вы обнаружите, что он все равно протекает либо вокруг крышки, либо в результате разрыва резервуара.Сильное сжатие расширяющегося газа эквивалентно его сжатию, и как жидкости, так и твердые тела сопротивляются сжатию с чрезвычайно большими силами. Чтобы избежать разрыва жестких контейнеров, в этих контейнерах есть воздушные зазоры, которые позволяют им расширяться и сжиматься, не нагружая их.

Термическое напряжение

Термическое напряжение создается в результате теплового расширения или сжатия (обсуждение напряжения и деформации см. В разделе «Эластичность: напряжение и деформация»). Термическое напряжение может быть разрушительным, например, когда бензин разрывает бак при расширении.Это также может быть полезно, например, когда две части соединяются вместе путем нагревания одной при производстве, затем надевания ее на другую и охлаждения комбинации. Термический стресс может объяснить многие явления, такие как выветривание скал и тротуаров из-за расширения льда при замерзании.

Пример 3. Расчет термического напряжения: давление газа

Какое давление будет создано в бензобаке, рассмотренном в примере 2, если температура бензина повысится с 15?От 0 ° C до 35,0 ° C без возможности расширения? Предположим, что модуль объемной упругости B для бензина составляет 1,00 × 10 9 Н / м 2 .

Стратегия

Чтобы решить эту проблему, мы должны использовать следующее уравнение, которое связывает изменение объема Δ V с давлением:

[латекс] \ Delta {V} = \ frac {1} {B} \ frac {F} {A} V_0 \\ [/ latex]

, где [латекс] \ frac {F} {A} \\ [/ latex] — давление, V 0 — исходный объем, а B — модуль объемной упругости рассматриваемого материала.Мы будем использовать количество пролитого в Примере 2 как изменение объема Δ V .

Решение
  1. Измените уравнение для расчета давления: [латекс] P = \ frac {F} {A} = \ frac {\ Delta {V}} {V_0} B \\ [/ latex].
  2. Вставьте известные значения. Модуль объемной упругости для бензина B = 1,00 × 10 9 Н / м 2 . В предыдущем примере изменение объема Δ V = 1,10 л — это количество, которое может разлиться. Здесь V 0 = 60.7 \ text {Pa} \\ [/ latex].
Обсуждение

Это давление составляет около 2500 фунтов / дюйм 2 , на больше, чем может выдержать бензобак.

Силы и давления, создаваемые термическим напряжением, обычно такие же большие, как в приведенном выше примере. Железнодорожные пути и дороги могут деформироваться в жаркие дни, если у них нет достаточных компенсационных швов. (См. Рис. 5.) Линии электропередач провисают больше летом, чем зимой, и в холодную погоду они лопнут, если провисания недостаточно.В оштукатуренных стенах открываются и закрываются трещины по мере того, как дом нагревается и остывает Стеклянные сковороды треснут при быстром или неравномерном охлаждении из-за различного сжатия и создаваемых им напряжений. (Pyrex® менее чувствителен из-за своего малого коэффициента теплового расширения.) Сосуды под давлением ядерных реакторов находятся под угрозой из-за чрезмерно быстрого охлаждения, и хотя ни один из них не вышел из строя, некоторые из них охлаждались быстрее, чем считалось желательным. Биологические клетки разрываются при замораживании продуктов, что ухудшает их вкус.Повторные оттаивания и замораживания усугубляют ущерб. Даже океаны могут быть затронуты. Значительная часть повышения уровня моря в результате глобального потепления происходит из-за теплового расширения морской воды.

Рис. 5. Термическое напряжение способствует образованию выбоин. (кредит: Editor5807, Wikimedia Commons)

Металл регулярно используется в человеческом теле для имплантатов бедра и колена. Большинство имплантатов со временем необходимо заменять, потому что, помимо прочего, металл не сцепляется с костью.Исследователи пытаются найти более качественные металлические покрытия, которые позволили бы соединить металл с костью. Одна из проблем — найти покрытие с коэффициентом расширения, аналогичным коэффициенту расширения металла. Если коэффициенты расширения слишком разные, термические напряжения во время производственного процесса приводят к трещинам на границе раздела покрытие-металл.

Другой пример термического стресса — во рту. Зубные пломбы могут расширяться иначе, чем зубная эмаль. Может вызывать боль при поедании мороженого или горячем напитке.В наполнении могут образоваться трещины. На смену металлическим пломбам (золото, серебро и др.) Приходят композитные пломбы (фарфор), которые имеют меньший коэффициент расширения и ближе к зубам.

Проверьте свое понимание

Два блока, A и B, сделаны из одного материала. Блок A имеет размеры л × ш × в = л × 2 л × л , а блок B имеет размеры 2 л × 2 л × 2 л .Если температура изменится, что будет

  1. изменение объема двух блоков,
  2. изменение площади поперечного сечения l × w и
  3. изменение высоты h из двух блоков?

Рисунок 6.

Решение
  1. Изменение громкости пропорционально исходной громкости. Блок A имеет объем л × 2 л × л = 2 л 3 . Блок B имеет объем 2 л × 2 л × 2 L = 8 л 3 , , что в 4 раза больше, чем у блока A. Таким образом, изменение объема блока B должно быть в 4 раза больше, чем в блоке A.
  2. Изменение площади пропорционально площади. Площадь поперечного сечения блока A составляет L × 2 L = 2 L 2 , , а у блока B 2 L × 2 L = 4 L 2 .Поскольку площадь поперечного сечения блока B вдвое больше, чем у блока A, изменение площади поперечного сечения блока B вдвое больше, чем у блока A.
  3. Изменение высоты пропорционально исходной высоте. Поскольку исходная высота блока B вдвое больше, чем у A, изменение высоты блока B вдвое больше, чем у блока A.

Сводка раздела

  • Термическое расширение — это увеличение или уменьшение размера (длины, площади или объема) тела из-за изменения температуры.
  • Тепловое расширение велико для газов и относительно мало, но им нельзя пренебречь, для жидкостей и твердых тел.
  • Линейное тепловое расширение Δ L = α L Δ T , где Δ L — изменение длины L , Δ T — изменение температуры, а α — коэффициент линейного расширение, которое незначительно меняется в зависимости от температуры.
  • Изменение площади из-за теплового расширения составляет Δ A = 2α A Δ T , где Δ A — изменение площади.
  • Изменение объема из-за теплового расширения составляет Δ V = βV Δ T , где β — коэффициент объемного расширения, а β ≈ 3α. Тепловое напряжение создается, когда ограничивается тепловое расширение.

Концептуальные вопросы

  1. Температурные нагрузки, вызванные неравномерным охлаждением, могут легко разбить стеклянную посуду. Объясните, почему Pyrex®, стекло с небольшим коэффициентом линейного расширения, менее восприимчиво.
  2. Вода значительно расширяется при замерзании: происходит увеличение объема примерно на 9%. В результате этого расширения и из-за образования и роста кристаллов при замерзании воды от 10% до 30% биологических клеток разрываются при замораживании материала животного или растительного происхождения. Обсудите последствия этого повреждения клеток для перспективы сохранения человеческих тел путем замораживания, чтобы их можно было разморозить в будущем, когда есть надежда, что все болезни излечимы.
  3. Один из методов обеспечения плотной посадки, например металлического штифта в отверстии в металлическом блоке, заключается в изготовлении штифта немного большего размера, чем отверстие.Затем вставляется колышек, когда температура отличается от температуры блока. Должен ли блок быть горячее или холоднее стержня во время вставки? Поясните свой ответ.
  4. Действительно ли помогает полить горячей водой плотную металлическую крышку стеклянной банки, прежде чем пытаться ее открыть? Поясните свой ответ.
  5. Жидкости и твердые тела расширяются с повышением температуры, потому что кинетическая энергия атомов и молекул тела увеличивается. Объясните, почему некоторые материалы сжимаются при повышении температуры.

Задачи и упражнения

  1. Высота монумента Вашингтона составляет 170 м в день при температуре 35 ° C.0ºC. Какой будет его высота в день, когда температура опустится до –10,0ºC? Хотя памятник сделан из известняка, предположим, что его коэффициент теплового расширения такой же, как у мрамора.
  2. Насколько выше Эйфелева башня становится в конце дня, когда температура повышается на 15ºC? Его первоначальная высота составляет 321 м, и можно предположить, что он сделан из стали.
  3. Как изменится длина столба ртути длиной 3,00 см, если его температура изменится с 37?От 0 ° C до 40,0 ° C, если ртуть не ограничена?
  4. Насколько большой следует оставлять компенсационный зазор между стальными железнодорожными рельсами, если они могут достигать максимальной температуры на 35,0 ° C выше, чем при укладке? Их первоначальная длина — 10,0 м.
  5. Вы хотите приобрести небольшой участок земли в Гонконге. Цена «всего» 60 000 долларов за квадратный метр! В праве собственности на землю указано, что его размеры составляют 20 м × 30 м. Насколько изменилась бы общая цена, если бы вы измерили посылку стальной рулеткой в ​​день, когда температура была на 20ºC выше нормы?
  6. Глобальное потепление вызовет повышение уровня моря отчасти из-за таяния ледяных шапок, но также из-за расширения воды по мере повышения средней температуры океана.Чтобы получить некоторое представление о величине этого эффекта, рассчитайте изменение длины водяного столба высотой 1,00 км при повышении температуры на 1,00 ° C. Обратите внимание, что этот расчет является приблизительным, потому что потепление океана не равномерно по глубине.
  7. Покажите, что 60,0 л бензина при первоначальной температуре 15,0 ° C расширится до 61,1 л при нагревании до 35,0 ° C, как заявлено в Примере 2.
  8. (a) Предположим, что метрическая штанга из стали и штанга из инвара (сплава железа и никеля) имеют одинаковую длину при 0ºC.Какова их разница в длине при 22,0ºC? (b) Повторите расчет для двух геодезических лент длиной 30,0 м.
  9. (a) Если стеклянный стакан емкостью 500 мл наполнить до краев этиловым спиртом при температуре 5,00 ° C, сколько его будет переливаться, когда его температура достигнет 22,0 ° C? б) Насколько меньше воды могло бы перелиться через край при тех же условиях?
  10. Большинство автомобилей имеют резервуар с охлаждающей жидкостью для сбора жидкости радиатора, которая может вылиться из-под горячего двигателя. Радиатор сделан из меди и залит на 16.Емкость 0 л при температуре 10,0 ° C. Какой объем радиаторной жидкости переполнится, когда радиатор и жидкость достигнут своей рабочей температуры 95,0ºC, учитывая, что объемный коэффициент расширения жидкости составляет β = 400 × 10 –6 / ºC? Обратите внимание, что этот коэффициент является приблизительным, потому что большинство автомобильных радиаторов имеют рабочие температуры выше 95,0 ° C.
  11. Физик делает чашку растворимого кофе и замечает, что по мере остывания кофе его уровень в стеклянной чашке падает на 3,00 мм.Покажите, что это уменьшение не может быть связано с термическим сжатием, рассчитав снижение уровня, если 350 см3 кофе находится в чашке диаметром 7,00 см, а температура снижается с 95,0 ° C до 45,0 ° C. (Большая часть падения уровня происходит из-за выхода пузырьков воздуха.)
  12. (a) Плотность воды при 0ºC составляет почти 1000 кг / м3 (на самом деле 999,84 кг / м 3 ), тогда как плотность льда при 0ºC составляет 917 кг / м 3 . Рассчитайте давление, необходимое для предотвращения расширения льда при замерзании, пренебрегая влиянием такого большого давления на температуру замерзания.(Эта проблема дает вам лишь представление о том, насколько велики могут быть силы, связанные с замораживанием воды.) (Б) Каковы последствия этого результата для замороженных биологических клеток?
  13. Покажите, что β ≈ 3α, вычислив изменение объема Δ V куба со сторонами длиной L .

Глоссарий

тепловое расширение: изменение размера или объема объекта при изменении температуры

коэффициент линейного расширения: α, изменение длины на единицу длины при изменении температуры на 1 ° C; константа, используемая при расчете линейного расширения; коэффициент линейного расширения зависит от материала и в некоторой степени от температуры материала

Коэффициент объемного расширения: β , изменение объема на единицу объема при изменении температуры на 1 ° C

термическое напряжение: напряжение, вызванное тепловым расширением или сжатием

Избранные ответы на задачи и упражнения

1.{\ circ} \ text {C} \ right) \ right] \\ & = & \ text {61} \ text {.} 1 \ text {L} \ end {array} \\ [/ latex]

9. (а) 9,35 мл; (б) 7,56 мл

11. 0,832 мм

13. Мы знаем, как длина изменяется в зависимости от температуры: Δ L = α L 0 Δ T . Также мы знаем, что объем куба связан с его длиной соотношением V = L 3 , поэтому окончательный объем равен V = V 0 + Δ V = ( L 0 + Δ L ) 3 .Подстановка Δ L дает V = ( L 0 + α L 0 Δ T ) 3 = L 0 α 3 9Δ2411 + 1 ) 3 .

Теперь, поскольку αΔ T мало, мы можем использовать биномиальное разложение: V L 0 3 (1 + 3αΔ T ) = L 0 3 + 3α L 0 3 Δ T .

Таким образом, запись длины в единицах объемов дает V = V 0 + Δ V V 0 + 3α V 0 Δ T и, следовательно, Δ V = βV 0 Δ T ≈ 3α V 0 Δ T , или β ≈ 3α.


Освоение физических решений Глава 16 Температура и тепло

Освоение физических решений Глава 16 Температура и тепло

Освоение физических решений

Глава 16 Температура и тепло Q.1CQ
Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги. Чашка горячего кофе ставится на стол. Это тепловое равновесие? Какое условие определяет, когда кофе находится в равновесии?
Решение:
Считается, что тело находится в тепловом равновесии, если нет обмена теплом между телом и окружающей средой.
В тот момент, когда кофейная чашка ставится на стол, ее температура отличается от температуры окружающей среды. Атмосфера.Следовательно, происходит преобразование тепловой энергии от кофейной чашки к окружающей среде. Следовательно, кофе не находится в тепловом равновесии. Со временем температура кофе будет снижаться до тех пор, пока она не станет такой же, как комнатная температура. быть в равновесии, пока температура в комнате остается неизменной

Глава 16 Температура и тепло Q.1P
Официальный рекорд самой низкой температуры, когда-либо зарегистрированной на Земле, был установлен в Востоке, Антарктида, 21 июля 1983 г. .Температура в тот день упала до -89,2 ° C, что намного ниже температуры сухого льда. Что это за температура в градусах Фаренгейта?
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.2CQ
Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти в конце книги «Найти температуру в ядре Солнца». вы обратитесь к некоторым веб-сайтам в Интернете.
На одном из сайтов указано, что температура составляет около 15 миллионов ° C. другой говорит, что это 15 миллионов кельвинов.Это серьезное несоответствие? Объяснять.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.2P
Скорее всего, в этот момент в вашей комнате горит лампа накаливания. Нить этой лампы с температурой около 4500 ° F почти вдвое горячее, чем поверхность Солнца. Что это за температура в градусах Цельсия?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.3CQ
Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти в конце книги.
Чтобы узнать температуру в ядре Солнца, обратитесь к некоторым веб-сайтам в Интернете. На одном сайте говорится, что температура составляет около 15 миллионов ° C, на другом — 15 миллионов кельвинов. Это серьезное несоответствие? Объяснять.
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.3P
Температура тела человека составляет 98,6 ° F. Какова соответствующая температура в (а) градусах Цельсия и (б) кельвинах?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.4CQ
Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги. Верно ли говорить, что горячий объект содержит больше тепла, чем холодный объект?
Решение:
Тепло — это не количество, которое у одного объекта больше, чем у другого. Тепло — это энергия, которая передается между объектами с разной температурой

Глава 16 Температура и тепло Q.4P
Какова температура 1,0 К по шкале Фаренгейта?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.5CQ
Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти в конце книги. Если бы стекло в стеклянном термометре имело тот же коэффициент объемного расширения, что и ртуть, термометр не был бы очень полезен. Объяснять.
Решение:
Если бы стекло и ртуть имели одинаковый коэффициент объемного расширения, уровень ртути в стекле не изменялся бы с температурой. Это связано с тем, что объем полости в стакане расширится на ту же величину, что и объем ртути.

Глава 16 Температура и тепло Q.5P
Температура поверхности шины Солнца составляет около 6000 К. Преобразуйте эту температуру в шкалы Цельсия (а) и Фаренгейта (б).
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.6CQ
Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти в конце книги. Предположим, что стекло в стеклянном термометре расширяется больше с температурой, чем ртуть. держит Что произойдет с уровнем ртути при повышении температуры?
Если стекло стеклянного термометра расширяется быстрее, чем ртуть, с температурой.тогда будет казаться, что ртуть движется вниз относительно отметок на термометре.
Решение:
Следовательно, показываемая термометром температура будет уменьшаться с увеличением температуры.

Глава 16 Температура и тепло Q.6P
Однажды вы замечаете, что температура наружного воздуха повысилась на 27 F ° между вашей утренней пробежкой и обедом в полдень. Каково соответствующее изменение температуры по шкалам Цельсия (а) и Кельвина (б)?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.7CQ
Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги. Когда стеклянный ртутный термометр помещается в горячую жидкость, ртутный столбик сначала падает, а затем поднимается. Объясните такое поведение.
Решение:
Вначале уровни ртути падают, потому что стекло первым увеличивает свою температуру при контакте с горячей жидкостью. Следовательно, стекло расширяется раньше ртути. что приводит к падению уровняi. Когда через несколько мгновений температура ртути поднимается до той же температуры, ее уровень повышается.7P
Лобовый газ в газовом термометре постоянного объема имеет давление 93,5 кПа при 105 ° C. (A) Каково давление газа при 50,0 ° C? (б) При какой температуре газ имеет давление 115 кПа?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.8CQ
Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти на обратной стороне книги. что ее очень трудно открыть. Объясните, почему удерживание крышки под струей горячей воды часто ослабляет ее для легкого открывания.
Решение:
Нагревание стеклянной емкости и ее металлической крышки до такой же более высокой температуры приводит к большему расширению крышки чем в стакане I В результате крышка становится достаточно свободной, чтобы ее можно было повернуть.

Глава 16 Температура и нагрев Q.8P
Газовый термометр постоянного объема имеет давление 80,3 кПа при -10,0 ° C и давление 86,4 кПа при 10,0 ° C. (а) При какой температуре давление этой системы экстраполируется до нуля? б) Какое давление газа при точках замерзания и кипения воды? (c) В целом, как бы изменились ваши ответы на части (a) и (b), если использовать другой газовый термометр постоянного объема? Объяснять.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.9CQ
Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги. Почему вы слышите скрип и стон в доме. особенно ночью при понижении температуры воздуха?
Решение:
По мере того, как температура в доме понижается, длина различных деревянных частей, из которых он построен, будет уменьшаться, а дом приспосабливается к этим изменяющимся длинам. он часто скрипит или стонет.

Глава 16 Температура и нагрев Q.9P
Мировой рекорд по наибольшему изменению температуры был установлен в Спирфиш, SD, 22 января 1943 года. В 7:30 утра температура составляла -4,0 ° F; две минуты спустя температура была 45 ° F. Найдите среднюю скорость изменения температуры в течение этих двух минут в градусах Кельвина в секунду.
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.10CQ
Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти на обратной стороне книги Два разных объекта получают разное количество тепла, но испытывают одинаковое повышение температуры .Укажите по крайней мере две возможные причины такого поведения.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.10P
Мы знаем, что –40 ° C соответствует –40 ° F. Какая температура имеет одинаковое значение по шкале Фаренгейта и Кельвина?
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.11CQ
Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти в конце книги. Удельная теплоемкость бетона больше, чем у почвы. Ожидаете ли вы, что бейсбольное поле высшей лиги
или окружающая его автостоянка освежат вечером после солнечного дня?
Решение:
Почва в поле остывает быстрее, чем на бетонной стоянке, потому что ее температура изменяется сильнее при заданном количестве теплопотерь

Глава 16 Температура и тепло Q.11P
Когда баллон газового термометра постоянного объема помещается в стакан с кипящей водой при 100 ° C, давление газа составляет 227 мм рт. Когда баллон перемещается в смесь льда и соли, давление газа падает до 162 мм рт. Если предположить идеальное поведение, как на рис. 16-3, какова температура по Цельсию смеси льда и соли?
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.12CQ
Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти в конце книги. Удельная теплоемкость бетона больше, чем у почвы. Ожидаете ли вы, что бейсбольное поле высшей лиги или окружающая его автостоянка освежатся вечером после солнечного дня?
Решение:
Почва в поле остывает быстрее, чем на бетонной стоянке, потому что ее температура изменяется сильнее при заданном количестве теплопотерь

Глава 16 Температура и тепло Q.12P
Биметаллическая полоса A изготовлена ​​из меди и стали: биметаллическая полоса B изготовлена ​​из алюминия и стали. (a) Ссылаясь на Таблицу 16-1. какая полоса прогибается больше при данном изменении температуры? (b) Какой из металлов, перечисленных в Таблице 16-1, даст наибольший изгиб при соединении со сталью в биметаллической полосе?
Решение:
(A) Величина изгиба биметаллической ленты зависит от разницы в коэффициентах теплового расширения. Для двух металлов разница в тепловом расширении больше.тем больше изгиб. Вот почему полоса 2 (алюминий-сталь) изгибается больше, чем полоса I (медь-сталь)
(B) I Биметаллическая полоса из стали-свинца дает наибольший изгиб для металла, указанного в таблице

Глава 16 Температура и тепло Q.13CQ
Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти в конце книги. Если расширить результат предыдущего вопроса на более крупный масштаб, ожидаете ли вы, что дневные ветры обычно дуют из города в ближайший пригород или из пригорода в город? Объясните
Решение:
Почва в поле остывает быстрее, чем бетонная набивка, потому что ее температура изменяется сильнее при заданном количестве теплопотерь. Если температура увеличивается до больших размеров, земля нагревается в течение дня.Следовательно. земля окрестных пригородов прогревается быстрее, так как имеет меньшую удельную теплоемкость. Это приведет к дутью из города в пригород, если в городе теплее, чем пригород, из-за заводов и транспортных средств, вместо этого ветер будет дуть в город. Да. Дневные ветры дуют из города в пригороды.

Глава 16 Температура и нагрев Q.13P
См. Таблицу 16-1. Что будет более точным для всесезонного использования на открытом воздухе: стальная рулетка или алюминиевая?
Решение:
Стальная рулетка была бы лучше, потому что ее коэффициент теплового расширения меньше, чем у алюминиевой рулетки. Это означает, что ее длина будет меньше меняться с температурой

Глава 16 Температура и тепло Q.14CQ
Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги. Когда вы дотрагиваетесь до куска металла и куска дерева, которые имеют комнатную температуру, металл становится холоднее Почему?
Раствор:
И металл, и дерево имеют более низкую температуру, чем ваша кожа. Таким образом, тепло будет поступать от вашей кожи как к металлу, так и к дереву. Однако металл кажется более прохладным. потому что он имеет на
большую теплопроводность. Это позволяет теплу от вашей кожи течь в больший эффективный объем, чем в случае с деревом.

Глава 16 Температура и нагрев Q.14P
Латунная пластина имеет круглое отверстие, диаметр которого немного меньше диаметра алюминиевого шара
. Если мяч и тарелка всегда хранятся при одной и той же температуре. (а) следует ли повышать или понижать температуру системы
, чтобы мяч прошел через отверстие
? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
L Алюминиевый шар меняет свой диаметр больше с температурой, чем латунная пластина, и
, следовательно, следует снизить температуру.
IL Изменение температуры не повлияет на то, что мяч больше лунки.
IlL Нагревание латунной пластины увеличивает ее отверстие, что позволяет мячу проходить сквозь него.
Решение:
Объясните, следует ли повышать или понижать температуру системы для того, чтобы алюминиевый балито прошел через отверстие в латунной гильзе. Это можно объяснить на основе концепции коэффициента теплового расширения. отверстие немного меньше диаметра шара. Алюминиевый шар и отверстие в латунной пластине поддерживаются при одинаковой температуре. Из таблицы 16-1
, приведенной в учебнике, значение коэффициента линейного расширения алюминия больше по сравнению со значением коэффициента линейного расширения латуни Для того, чтобы вставить шар в отверстие, систему
необходимо охладить.Это связано с тем, что внутренний диаметр шара немного больше диаметра отверстия, и если система охлаждается, мяч сжимается сильнее, чем диаметр отверстия, и, следовательно, мяч проходит через отверстие. температура системы должна быть снижена, чтобы шар мог пройти через отверстие. Учитывая, что диаметр отверстия немного меньше диаметра шара. Алюминиевый шар и отверстие в латунной пластине имеют одинаковую температуру из Таблицы 16- 1 показано в учебнике значение коэффициента линейного расширения алюминия больше по сравнению со значением коэффициента линейного расширения латуни.Таким образом, если температура снижается, диаметр алюминиевого шара изменяется больше по сравнению с диаметром отверстия.
При изменении (повышении) температуры шар расширится больше, чем при нагревании системы. приводит к тому, что алюминиевый шар расширяется быстрее, чем отверстие в латунной пластине
Следовательно, правильным утверждением будет (1)

Глава 16 Температура и нагрев Q.15CQ
Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами могут быть найдено в задней части книги.Зажигая деревянную спичку, вы можете некоторое время держаться за ее конец, пока пламя не загорится почти полностью. Почему ты не сгораешь, как только зажигается спичка?
Решение:
Хотя пламя на дальнем конце спички очень горячее, древесина, из которой она сделана, плохо проводит тепло. Воздух между пламенем и пальцем является еще более плохим проводником тепла. Таким образом, мы не сгораем, как только зажигается спичка.

Глава 16 Температура и нагрев Q.15P

Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.16CQ
Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги.
Скорость теплового потока через плиту не зависит от чего из следующего? (а) разница температур между противоположными сторонами плиты, (б) теплопроводность плиты. (c) Толщина плиты, (d) Площадь поперечного сечения плиты, (e) Удельная теплоемкость плиты.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.16P
Ссылаясь на проблему 15, расположите металлические пластины в порядке увеличения площади расширения. Укажите связи там, где это необходимо.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.17CQ
Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти в конце книги. Если зажженная спичка проводится под надутым воздухом воздушным шаром, воздушный шар быстро лопается. If.
вместо этого зажженная спичка удерживается под воздушным шаром, наполненным водой, воздушный шар остается нетронутым. даже если игла соприкасается с баллоном. Объясните
Решение:
Два важных фактора работают в пользу баллона, наполненного водой.
(i) вода имеет большую теплоемкость; следовательно, он может поглощать большое количество тепла при небольшом изменении температуры.
(ii) [Вода лучше проводит тепло, чем воздухj; При этом тепло от пламени передается в большой объем воды, что дает большую эффективную теплоемкость.

Глава 16 Температура и тепло Q.17P
Самый длинный подвесной мост в мире — это мост Акаси Кайкё в Японии. Мост длиной 3910 м построен из стали. Насколько длиннее мост в теплый летний день (30,0 ° C), чем в холодный зимний день (-5,00 ° C)?
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.18CQ
Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги. Восходящие потоки воздуха позволяют ястребам и орлам легко скользить, при этом получая прибыль. высота. Что вызывает подъем?
Решение:
Освежение воздуха происходит из-за теплого воздуха на поверхности земли При дневном нагревании поверхности земли поверхностный воздух становится намного теплее, чем воздух над поверхностью земли. Плотность теплого воздуха намного меньше, чем плотность холодного воздуха. Теплый воздух на поверхности поднимается вверх от поверхности земли из-за меньшей плотности. Следовательно.теплый воздух на поверхности вызывает выпрямление воздуха.

Глава 16 Температура и нагрев Q.18P
Отверстие в алюминиевой пластине имеет диаметр 1,178 см при 23,00 ° C. (A) Каков диаметр отверстия при 199,0 ° C? б) При какой температуре диаметр отверстия равен 1,176 см?
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.19CQ
Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги. Когда пингвины сбиваются в кучу во время антарктического шторма, они теплее, чем если бы они хорошо разделены. Объяснить
Решение:
Когда есть один пингвин в данной области, тепло излучается от пингвина на всю территорию Но когда есть группа пингвинов, тепло, излучаемое всеми пингвинами, уходит в одно и то же площадь Таким образом, количество тепла, излучаемого по площади, больше в случае группы пингвинов, чем от одного пингвина

Глава 16 Температура и тепло Q.19P

Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.20CQ
Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги Мех белых медведей состоит из полых волокон (иногда водоросли будут растут в полых областях, придавая меху зубьев зеленый оттенок). Объясните, почему полые волосы могут быть полезны для белых медведей.
Решение:
Полые волокна волос являются эффективными изоляторами, потому что газ внутри волокон имеет низкую теплопроводность. Это аналогично окнам с двойным остеклением, которые удерживают слой газа между стеклами для значительного усиления изоляционного эффекта.

Глава 16 Температура и нагрев Q.20P
При 12,25 ° C латунная втулка имеет внутренний диаметр 2,19625 см, а стальной вал — 2,19893 см. Желательно произвести термоусадочную посадку втулки на стальной вал. (A) До какой температуры необходимо нагреть втулку, чтобы она могла скользить по валу? (b) В качестве альтернативы, до какой температуры необходимо охладить вал, прежде чем он сможет проскользнуть через втулку?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.21CQ
Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги. Объект 2 имеет вдвое большую излучательную способность, чем объект 1., хотя они имеют одинаковый размер и форму. Если два объекта излучают одинаковую мощность. каково соотношение их температур Кельвина?
Решение:
Объект 1 должен иметь более высокую температуру l, чтобы компенсировать более высокий коэффициент излучения объекта 2 Поскольку излучаемая мощность зависит от температуры4, температура объекта 1 должна быть больше в 2 раза в 114-й степени.

Глава 16 Температура и нагрев Q.21P
Рано утром, когда температура составляет 5,0 ° C, бензин закачивается в стальной бензобак автомобиля объемом 51 л, пока он не будет заполнен до верха. Днем температура поднимается до 25 ° C. Поскольку при данном повышении температуры объем бензина увеличивается больше, чем объем стального бака, бензин вытечет из бака. Как много разлитого в этом случае бензина?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.22P
Некоторая посуда имеет внутреннюю часть из нержавеющей стали (α = 17,3 × 10−6 K − 1) и медное дно (α = 17,0 × 10−6 K − 1) для лучшего распределения тепла. Предположим, что кастрюля этой конструкции на 8,0 дюймов нагревается на плите до 610 ° C. Если начальная температура котла составляет 22 ° C, какова разница в изменении диаметра для меди и стали?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.23P
Вы создаете два каркасных куба: один из медной проволоки, другой из алюминиевой.При 23 ° C кубики заключают равные объемы 0,016 м3. а) Если температура кубиков увеличивается, какой куб охватывает больший объем? (b) Найдите разницу в объеме между кубиками, когда их температура составляет 97 ° C.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.24P
Медный шар с радиусом 1,5 см нагревается до тех пор, пока его диаметр не увеличится на 0,19 мм. Предполагая, что начальная температура составляет 22 ° C, найдите конечную температуру мяча.
Раствор:

Глава 16 Температура и нагрев Q.25P
Алюминиевая кастрюля диаметром 23 см и высотой 6,0 см до краев заполнена водой. Начальная температура кастрюли и воды — 19 ° C. Теперь сковороду помещают на плиту и нагревают до 88 ° C. (а) Будет ли вода выливаться из поддона или уровень воды в поддоне снизится? Объясните: (б) Рассчитайте объем переливающейся воды или падение уровня воды в поддоне, в зависимости от того, что подходит.
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.26P
Когда люди спят, скорость их метаболизма составляет около 2,6 × 10 -4 C / (с кг). Сколько калорий усваивает человек с массой 75 кг, когда вы спите 8 часов?
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.27P
Тренажер показывает, что вы отработали 2,5 калории за полторы минуты бега на месте.Какой была ваша мощность в это время? Ответьте как в ваттах, так и в лошадиных силах.
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.28P
Во время тренировки человек несколько раз поднимает штангу 12-1 b на расстояние 1,3 фута. требуется, чтобы сжечь 150 С?
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.29P
Рассмотрим устройство, которое Джоуль использовал в своих экспериментах с механическим эквивалентом тепла, показанный на рисунке 16-8.Предположим, что оба блока имеют массу 0,95 кг и падают на расстояние 0,48 м. (a) Найдите ожидаемое повышение температуры воды, учитывая, что 6200 Дж требуется на каждое повышение температуры на 1,0 ° C. Дайте свой ответ в градусах Цельсия: (б) Будет ли повышение температуры в градусах Фаренгейта больше или меньше, чем результат в части (а)? Объясните: (c) Найдите повышение температуры в градусах Фаренгейта.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.30P
В примере показано, что атипичный человек излучает мощность около 62 Вт при комнатной температуре. Учитывая этот результат, сколько времени нужно человеку, чтобы излучать энергию, полученную при потреблении 230-калорийного пончика?
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.31P
Два объекта сделаны из одного и того же материала, но имеют разные температуры: объект 1 имеет массу m, а объект 2 имеет массу 2m. Если объекты находятся в тепловом контакте, (а) изменение температуры объекта 1 больше, меньше или равно изменению температуры объекта 2? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
I.Более крупный объект выделяет больше тепла, и поэтому его изменение температуры является самым большим
II. Тепло, отдаваемое одним объектом, поглощается другим объектом. Поскольку объекты имеют одинаковую теплоемкость, изменения температуры одинаковы.
III. Один объект теряет тепло величиной Q, другой получает тепло величиной Q. При такой же величине тепла меньший объект имеет большее изменение температуры.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.32P
Некоторое количество тепла передается 2 кг алюминия и такое же количество тепла передается 1 кг льда. Ссылаясь на Таблицу 16-2, (а) является ли повышение температуры алюминия большим, меньшим или равным увеличению температуры льда? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
I. Удельная теплоемкость алюминия в два раза меньше, чем удельная теплоемкость льда, и, следовательно, алюминий имеет большее изменение температуры.
II. У алюминия меньшее изменение температуры, так как его масса меньше массы льда.
III. Такое же тепло вызовет такое же изменение температуры.
Раствор:

Глава 16 Температура и тепло Q.33P
Предположим, 79,3 Дж тепла добавлено к 111-граммовой части алюминия при 22,5 ° C. Какова конечная температура алюминия?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.34P
Сколько тепла требуется для повышения температуры стеклянного шара массой 55 г на 15 ° C?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.35P
Оцените количество тепла, необходимое для нагрева 0,15 кг яблока с 12 ° C до 36 ° C. (Предположим, что яблоко состоит в основном из воды.)
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.36P
Свинцовая пуля весом 5,0 г попадает в столб забора. Начальная скорость пули составляет 250 м / с, а в состоянии покоя половина ее кинетической энергии уходит на то, чтобы услышать пулю. Насколько увеличивается температура пули?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.37P
Гранулы серебра массой 1,0 г и температурой 85 ° C добавляют к 220 г воды при 14 ° C. (A) Сколько гранул необходимо добавить, чтобы повысить равновесную температуру системы до 25 ° C. ? Предположим, что тепло не обменивается с окружающей средой. (B) Если вместо этого используются медные гранулы, увеличивается, уменьшается или остается неизменным требуемое количество гранул? Объясните: (c) Найдите необходимое количество медных гранул.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.38P
Свинцовый шар массой 235 г при температуре 84,2 ° C помещают в световой калориметр, содержащий 177 г воды при 21,5 ° C. Найдите равновесную температуру системы.
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.39P
Если к объекту массой 190 г добавить 2200 Дж тепла, его температура повысится на 12 ° C. а) Какова теплоемкость этого объекта? б) Какова удельная теплоемкость объекта?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.40P
Свинцовый шар массой 97,6 г падает с высоты 4,57 м. Столкновение между мячом и землей совершенно неупругое. Предположив, что вся кинетическая энергия мяча уходит на нагревание мяча, найдите изменение его температуры.
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.41P
Чтобы определить удельную теплоемкость объекта, ученик нагревает его до 100 ° C в кипящей воде. Затем она помещает объект весом 38,0 г в алюминиевый калориметр весом 155 г, содержащий 103 г воды.Алюминий и вода изначально имеют температуру 20,0 ° C и термически изолированы от окружающей среды. Если конечная температура составляет 22,0 ° C, какова удельная теплоемкость объекта? Обращаясь к Таблице 16-2, определите материал в объекте.
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.42P
На местной окружной ярмарке вы наблюдаете, как кузнец бросает железную подкову весом 0,50 кг в ведро с 25 кг воды (a) Если начальная температура подковы составляет 450 ° C, а начальная температура воды 23 ° C, какова равновесная температура системы? Предположим, что тепло не обменивается с окружающей средой, (b) Предположим, что 0.Вместо этого 50-килограммовая железная подкова была свинцовой подковой весом 1,0 кг. Будет ли в этом случае равновесная температура больше, меньше или такая же, как в части (а)? Объяснять.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.43P

Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.44P
В популярной демонстрации лекции лист бумага оборачивается вокруг стержня, который сделан из дерева на одной половине и металла на другой половине, 1 f удерживается над пламенем, бумага на одной половине стержня сгорает, в то время как бумага на другой половине не затрагивается (a ) Обгоревшая бумага на деревянной половине стержня или на металлической половине стержня? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
I.На ощупь металл будет горячее, чем дерево; поэтому металлическая сторона будет обожжена.
II. Металл проводит тепло лучше, чем дерево, поэтому бумага на металлической половине не затрагивается.
III. Металл имеет меньшую удельную теплоемкость; следовательно, он нагревается сильнее и обжигает бумагу на своей половине стержня.
Решение:
Носители заряда могут легко течь в проводнике, но в изоляторе нет потока носителей заряда.
В этом случае железо является проводником, а дерево — изолятором.
(a)
Обгоревшая бумага находится на деревянной половине стержня. (B) Лучшее объяснение таково:
II. Металл проводит тепло лучше, чем дерево, поэтому бумага на металлической половине не затрагивается.

Глава 16 Температура и нагрев Q.45P

Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.46P

Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.47P
В солнечный день однояйцевые близнецы носят разные рубашки.Твин 1 носит темную рубашку; Твин 2 носит светлую рубашку. У кого из близнецов рубашка теплее?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.48P
Две миски с супом с одинаковой температурой ставятся на стол. В чаше 1 находится металлическая ложка; чаша 2 нет. Через несколько минут температура супа в миске 1 больше, меньше или равна температуре супа в миске 2?
Раствор:
Температура в чаше 1 ниже температуры в чаше 2.Это связано с тем, что в чаше 1 тепло передается не только окружающему воздуху, но и ложке. Однако в чаше 2 тепло передается только окружающему воздуху.

Глава 16 Температура и тепло Q.49P
Стеклянное окно толщиной 0,35 см имеет размеры 84 см на 36 см. Сколько тепла проходит через это окно в минуту, если температура внутри и снаружи отличается на 15 ° C?
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.50P
Чтобы сравнить относительную эффективность воздуха и стекла как изоляторов, повторите предыдущую задачу с 0.Вместо стекла слой воздуха толщиной 35 см. На какой фактор снижается скорость теплопередачи?
Решение:
Скорость теплопередачи прямо пропорциональна площади поперечного сечения, разности температур и обратно пропорциональна длине.
Скорость передачи тепла через стекло определяется следующим образом:

Глава 16 Температура и тепло Q.51P
Предполагается, что температура вашей кожи составляет 37,2 ° C, а температура окружающей среды 21.8 ° C, определите время, необходимое для того, чтобы вы излучали энергию, полученную при употреблении 306-калорийного рожка мороженого. Пусть излучательная способность вашей кожи будет 0,915, а ее площадь — 1,22 м2.
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.52P
Найдите тепло, которое течет за 1,0 с через свинцовый кирпич длиной 15 см, если разница температур между торцами кирпича составляет 9,5 ° C. Площадь поперечного сечения кирпича 14 см2.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.53P
Рассмотрим окно с двойным остеклением, состоящее из двух оконных стекол толщиной 0,500 см и площадью 0,725 м2, разделенных слоем воздуха толщиной 1,75 см. Температура одной стороны окна 0,00 ° C; температура с другой стороны 20,0 ° C. Кроме того, обратите внимание, что теплопроводность стекла примерно в 36 раз больше, чем у воздуха. (а) Приблизительно оцените теплопередачу через это окно, не обращая внимания на стекло. То есть рассчитать тепловой поток на; со второй по 1.75 см воздуха при разнице температур 20,0 ° C. (Точный результат для всего окна составляет 19,1 Дж / с.) (B) Используйте приблизительный тепловой поток, найденный в части (a), чтобы найти приблизительную разницу температур на стекле. (Точный результат — 0,157 ° C.)
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.54P
Два металлических стержня одинаковой длины — один из алюминия, другой из нержавеющей стали — соединены параллельно с температура 20.0 ° C на одном конце и 118 ° C на другом конце. Оба стержня имеют круглое сечение диаметром 3,50 см. (a) Определите длину стержней, если суммарная скорость теплового потока через них должна составлять 27,5 Дж в секунду; (b) Если длина стержней удвоится, на какой фактор изменится скорость теплового потока?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.55P
Два цилиндрических металлических стержня — один медный, другой провод — подключены параллельно с температурой 210 ​​° C на одном конце и 112 ° C. другой конец.Длина обеих штанг составляет 0,650 м, а диаметр свинцовой штанги — 2,76 см. Если комбинированная скорость нагрева Sow через два стержня составляет 33,2 Дж / с, каков диаметр медного стержня?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.56P

Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.57P
Рассмотрим два цилиндрических металлических стержня с одинаковым поперечным сечением — один свинец, другой алюминий — соединены последовательно.Температура на выводном конце стержней 20,0 ° C; температура на алюминиевом конце 80,0 ° C. (a) Учитывая, что температура на границе раздела свинец-алюминий составляет 50,0 ° C, а длина свинцового стержня составляет 14 см, какое условие вы можете использовать, чтобы определить длину алюминиевого стержня? (б) Найдите длину алюминиевого стержня.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.58P
Медный стержень длиной 81 см используется для тушения огня. Горячий конец стержня поддерживается при 105 ° C, а холодный конец имеет постоянную температуру 21 ° C.Какова температура стержня в 25 см от холодного конца?
Раствор:

Глава 16 Температура и тепло Q.59P
Два идентичных объекта помещаются в комнату с температурой 21 ° C. Объект 1 имеет температуру 98 ° C, а объект 2 имеет температуру 23 ° C. Каково отношение чистой мощности, излучаемой объектом 1, к мощности, излучаемой объектом 2?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.60P
Блок имеет размеры L, 21 и 3L.Когда одна из граней L × 2L поддерживается при температуре T 1, а другая грань L × 2L поддерживается при температуре T 2, скорость теплопроводности через блок равна P. Ответьте на следующие вопросы в терминах P. ( а) Какова скорость теплопроводности в этом блоке, если одна из граней L × 3L поддерживается при температуре T 1, а другая грань L × 3L поддерживается при температуре T 2? (b) Какова скорость теплопроводности в этом блоке, если одна из граней 2L × 3L поддерживается при температуре T 1, а другая грань 2L × 3L поддерживается при температуре T 2?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.61GP
Рулетка Asteel маркирована таким образом, чтобы обеспечить точные измерения длины при нормальной комнатной температуре 20 ° C. Если эта рулетка используется на открытом воздухе в холодный день при температуре 0 ° C, ее измерения слишком длинные, слишком короткие или точные?
Решение:
Измерения в холодный день слишком продолжительны, поскольку стальная лента сжимается из-за пониженной температуры. Когда мы измеряем длину второй лентой в холодный день, она показывает больший размер.Таким образом, расстояние между отметками на рулетке уменьшилось. Таким образом, крутая рулетка показывает больше делений между двумя точками, чем должно быть.

Глава 16 Температура и тепло Q.62GP
Маятник сделан из алюминиевого стержня с грузом, прикрепленным к его свободному концу. если маятник охлаждается, (а) период маятника увеличивается, уменьшается или остается неизменным? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
I. Период маятника зависит только от его длины и ускорения свободного падения.Он не зависит от массы и температуры.
II. Охлаждение заставляет все двигаться медленнее, и, следовательно, период маятника увеличивается.
III. Охлаждение укорачивает алюминиевый стержень, что уменьшает период маятника.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.63GP

Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.64GP
Представьте себе медное кольцо в предыдущей задаче. что изначально кольцо горячее, чем комнатная температура, и что алюминиевый стержень, который холоднее комнатной температуры, плотно прилегает к кольцу.Когда эта система имеет тепловое равновесие при комнатной температуре, является ли стержень (A, прочно заклинившим в кольце; или B, легко ли его удалить)?
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.65GP
Удельная теплоемкость спирта примерно вдвое меньше, чем у воды. Допустим, у вас в одной емкости 0,5 кг спирта при температуре 20 ° C, а во второй — 0,5 кг воды при температуре 30 ° C. Когда эти жидкости наливают в один и тот же контейнер и дают прийти к тепловому равновесию, (а) конечная температура больше, меньше или равна 25 ° C? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
I.Низкая удельная теплоемкость спирта поглощает больше тепла, давая конечную температуру менее 25 °.
II. Для изменения температуры воды требуется больше тепла, чем для изменения температуры спирта. Следовательно, конечная температура будет больше 25 °.
III. Смешиваются равные массы; следовательно, конечная температура будет 25 °, средней из двух начальных температур.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.66GP
Горячий чай наливают из одного чайника в две одинаковые кружки. Кружка 1 заполнена до краев; кружка 2 наполняется только наполовину. Скорость охлаждения кружки 1 (A, больше, B, меньше, или C, равна) скорости охлаждения кружки 2?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.67GP
Изготовление стальных листов В процессе непрерывной разливки стальные листы толщиной 25,4 см, шириной 2,03 м и длиной 10,0 м производятся при температуре 872 ° С. ° C.Каковы размеры стального листа после охлаждения до 20,0 ° C?
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.68GP
Самое холодное место во Вселенной Туманность Бумеранг обладает самой низкой зарегистрированной температурой во Вселенной — холодным -272 ° C. Что это за температура в кельвинах?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.69GP
Когда технические специалисты работают за компьютером, они часто заземляют себя, чтобы предотвратить образование искры.Если электростатический разряд действительно происходит, он может вызвать температуру до 1500 ° C в определенной области цепи. При такой высокой температуре могут плавиться алюминий, медь и кремний. Что это за температура в (а) градусах Фаренгейта и (б) кельвинах?
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.70GP
Два объекта с одинаковой начальной температурой поглощают одинаковое количество тепла. 1 f конечная температура объектов отличается, это может быть связано с тем, что они различаются по какому из следующих свойств
: масса; коэффициент расширения; теплопроводность; конкретное исцеление?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.71GP
Из сюрреалистического царства глубоководных гидротермальных источников в 200 милях от берега Фьюджет-Саунд прибыл недавно обнаруженный липертермофильный — или чрезвычайно теплолюбивый — микроб, который является рекордсменом по самому горячему существованию, известному науке. Этот микроб предварительно известен как штамм 121 из-за температуры, при которой он процветает: 121 ° C. (На уровне моря вода с такой температурой будет сильно закипать, но экстремальное давление на дне океана предотвращает закипание.) Что это за температура в градусах Фаренгейта?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.72GP
Тепло Q нагревает 1 г материала A на 1 ° C, тепло 2Q нагревает 3 г материала B на 3 ° C, тепло 3Q нагревает 3 г материала C на 1 ° C и heat 4Q нагревает 4 г материала D на 2 ° C. Расположите эти материалы в порядке увеличения удельной теплоемкости. Укажите связи там, где это необходимо.
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.73GP
Для многих биологических систем более интересно знать, сколько тепла требуется для повышения температуры данного объема материала, а не заданной массы материала. материал.Вычислите количество тепла, необходимое для повышения температуры одного кубического метра (а) воздуха и (б) воды на один градус Цельсия. Сравните с соответствующими значениями удельной теплоты (для данной массы), приведенными в Таблице 16-2.
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.74GP
Когда вы читаете эту задачу, ваш мозг потребляет около 22 Вт энергии, (а) Сколько ступенек с высотой 21 см. нужно ли подниматься, чтобы потратить механическую энергию, эквивалентную одному часу работы мозга? (б) Типичный человеческий мозг, состоящий на 77% из воды, имеет массу 1.4 кг. Если предположить, что 22 Вт мощности мозга преобразуются в тепло, какое повышение температуры вы оцените для мозга за один час работы? Не обращайте внимания на значительную теплопередачу, которая происходит между головой человека и окружающей средой, так же как и 23% мозга, которые не являются водой.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.75GP

Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.76GP
Если тепло передается 150 г воды с постоянной скоростью в течение 2,5 мин, ее температура повышается на 13 C °. Когда тепло передается с той же скоростью в течение того же времени к объекту массой 150 г из неизвестного материала, его температура увеличивается на 61 ° C. (а) Из какого материала. объект сделан? б) Какая скорость нагрева?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.77GP
Апендул состоит из большого груза, подвешенного на стальной проволоке с углом 0.9500 в длинной, (а) Если температура увеличивается, период маятника увеличивается, уменьшается или остается неизменным? Объясните: (b) Рассчитайте изменение длины маятника, если повышение температуры составляет 150,0 C °. (c) Рассчитайте период маятника до и после повышения температуры. (Предположим, что коэффициент линейного расширения для проволоки составляет 12,00 × 10-6 K − 1, и что g = 9,810 м / с2 в месте расположения маятника.)
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.78GP
После того, как алюминиевое кольцо в задаче 19 надето на стержень, кольцо и стержень могут уравновеситься при температуре 22 ° C. Кольцо теперь застряло на стержне. (a) Если температура и кольца, и стержня изменяются вместе, следует ли нагревать или охлаждать систему для снятия кольца? б) Найдите температуру, при которой кольцо можно снять.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.79GP
Стальная пластина имеет круглое отверстие диаметром 1.000 см Для того, чтобы уронить стеклянный мрамор Pyrex диаметром 1,003 см. через отверстие в пластине, на сколько нужно поднять температуру системы? (Предположим, плита и мрамор всегда имеют одну и ту же температуру.)
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.80GP
Камень весом 226 кг находится на краю обрыва под солнечным светом. Высота 5,25 м. Температура камня составляет 30,2 ° C. Если камень падает со скалы в бассейн, содержащий 6.00 м3 воды при 15,5 ° C, какова конечная температура системы каменная вода? Предположим, что удельная теплоемкость породы составляет 1010 Дж / (кг · К).
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.81GP
Вода, проходящая через водопад Игуасу на границе Аргентины и Бразилии, опускается на высоту около 72 м. Предположим, что вся потенциальная гравитационная энергия воды идет на повышение ее температуры. Найдите повышение температуры воды в нижней части водопада по сравнению с верхней.
Раствор:

Глава 16 Температура и нагрев Q.82GP
Стальной горшок весом 0,22 кг на плите содержит 2,1 л воды при температуре 22 ° C. При включении горелки вода закипает через 8,5 минут. (A) С какой скоростью тепло передается от горелки к кастрюле с водой? б) При такой скорости нагревания потребуется больше или меньше времени, чтобы вода закипела, если бы горшок был сделан из золота, а не из стали?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.83GP
Предположим, вы можете преобразовать 525 калорий в чизбургере, который вы съели на обед, в механическую энергию со 100% эффективностью. (A) Как высоко вы могли бы бросить бейсбольный мяч весом 0,145 кг с энергией, содержащейся в чизбургере? (б) Как быстро мяч двигался бы в момент выпуска?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.84GP
Вы включаете кривошип на устройстве, аналогичном показанному на рис. 16-8, и производите мощность 0.18 л.с. Если лопасти погружены в 0,65 кг воды, на какое время нужно повернуть рукоятку, чтобы температура воды увеличилась на 5,0 ° C?
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.85GP
Внутренняя температура человеческого тела составляет 37,0 ° C, а кожа с площадью поверхности 1,40 м2 имеет температуру 34,0 °. С. (a) Найдите скорость передачи тепла из тела при следующих предположениях: (i) Средняя толщина ткани между сердцевиной и кожей равна 1.20 см; (ii) теплопроводность ткани равна теплопроводности воды. (b) Не повторяя расчет части (а), какую скорость теплопередачи вы ожидаете, если бы температура кожи упала до 31,0 ° C? Объяснять.
Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.86GP
Температура поверхности Солнца составляет 5500 ° C. (а) Рассматривая Солнце как идеальное черное тело с излучательной способностью 1,0, найдите мощность, которую оно излучает в космос. Радиус Солнца 7.0 × 108 м, а температуру космоса можно принять равной 3,0 К. (b) Солнечная постоянная — это количество ватт солнечной энергии, падающее на квадратный метр верхних слоев атмосферы Земли. Используйте результат из части (а), чтобы вычислить солнечную постоянную, учитывая, что расстояние от Солнца до Земли составляет 1,5 × 1011 м.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.87GP

Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.88GP
Напольные часы имеют простой латунный маятник длиной L. Однажды ночью температура в доме 25,0 ° C и период маятника 1,00 с. Док сохраняет правильное время при этой температуре. Если температура в доме быстро упадет до 17,1 ° C сразу после 10 часов вечера и останется на этом уровне, то каково фактическое время, когда часы показывают, что сейчас 10 часов утра? следующим утром?
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.89GP

Решение:

Глава 16 Температура и тепло Q.90GP
На небольшом пруду образовался слой льда. Температура воздуха непосредственно над льдом составляет -5,4 ° C, граница раздела вода-лед — 0 ° C, а температура воды на дне пруда — 4,0 ° C. Если общая глубина от верха льда до дна пруда составляет 1,4 м, какой толщины будет слой льда? Примечание; Теплопроводность льда составляет 1,6 Вт / (м · C °), а воды — 0,60 Вт / (м · C °).
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.91GP

Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.92PP
Насколько жарко будет Blackbird, когда он приземлится , если предположить, что он на 8,0 дюймов длиннее, чем на взлете, его коэффициент линейного расширения составляет 22 × 10-6 K-1, а его температура на взлете составляет 23 ° C?
A. 280 ° C
B. 310 ° C
C. 560 ° C
D. 3400 ° C
Раствор:

Глава 16 Температура и нагрев Q.93PP
Если бы SR-71 был окрашен в белый цвет вместо черного, была бы его температура в полете больше, меньше или равнялась бы его температуре с черной краской?
Решение:
Изображение проблемы:
По задаче blackbird SR-71 был выкрашен в белый цвет вместо черного. Мы можем наблюдать разницу в температуре, когда черный дрозд заполнен двумя вышеуказанными цветами, и это можно узнать, используя концепцию излучения.
Стратегия:
Черное тело является прекрасным излучателем и прекрасным поглотителем.Это свойство черного тела справедливо для излучения, соответствующего всем длинам волн и всем углам падения.
Раствор:
Совершенное белое тело не излучает и не поглощает излучение, тогда как черное тело — идеальный излучатель и идеальный поглотитель. Таким образом, черное тело испускает падающее на него излучение, чего нельзя сказать о белом теле. Поскольку белое тело не является идеальным излучателем, температура в полете остается такой же, как температура во время его взлета, и будет выше, чем температура в полете черного дрозда, окрашенного в черный цвет.

Глава 16 Температура и нагрев Q.94PP
Выберите лучшее объяснение предыдущей проблемы из следующего:
A. Нагрев за счет сопротивления воздуха одинаков для любого цвета краски; следовательно, самолет будет иметь одинаковую температуру независимо от цвета.
B. Черный более эффективный радиатор тепла, чем белый. Таким образом, черная краска излучает больше тепла и позволяет самолету оставаться более прохладным.
C. Черные объекты обычно горячее, чем белые, при прочих равных.Поэтому самолет был бы круче с белой краской.
Решение:
Изобразите проблему:
Мы можем наблюдать разницу в температуре дрозда, когда он окрашен в белый и черный цвета. Подробно об этом можно узнать, используя понятие излучения.
Стратегия:
Черное тело является прекрасным излучателем и прекрасным поглотителем. Это свойство черного тела справедливо для излучения, соответствующего всем длинам волн и всем углам падения.
Раствор:
Совершенное белое тело не излучает и не поглощает излучение, тогда как черное тело — идеальный излучатель и идеальный поглотитель.Таким образом, черное тело испускает падающее на него излучение, чего нельзя сказать о белом теле. Поскольку белое тело не является идеальным излучателем, температура в полете остается такой же, как температура во время его взлета, и будет выше, чем температура в полете черного дрозда, окрашенного в черный цвет.
Таким образом, черная краска излучает больше тепла и позволяет самолету оставаться более прохладным.
Правильный вариант: (B)

Глава 16 Температура и нагрев Q.95PP
Сколько длится Blackbird при 120 ° C?
A. 107 футов 7,8 дюйма
B. 107 футов 8,2 дюйма
C. 108 футов 0,8 дюйма
D. 108 футов 1,4 дюйма
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.96IP
Предположим, что массу блока необходимо увеличить настолько, чтобы конечная температура системы составила 22,5 ° C. Какая необходимая масса? Все остальное в примере остается прежним.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.97IP
Предположим, что начальная температура блока должна быть увеличена настолько, чтобы конечная температура системы была равна 22,5 ° C. Какая необходимая начальная температура? Все остальное остается таким же, как в Примере.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.98IP
Предположим, что свинцовый стержень заменен вторым медным стержнем. (а) Будет ли тепло, которое течет за 1,00 с, увеличиваться, уменьшаться или оставаться неизменным? Объясните: (б) Найдите тепло, которое течет в 1.00 с двумя медными стержнями. Все остальное остается таким же, как в Примере.
Решение:

Глава 16 Температура и нагрев Q.99IP
Предположим, что температура горячей пластины должна быть изменена, чтобы обеспечить общий тепловой поток 25,2 Дж за 1,00 с. (a) Должна ли новая температура горячей плиты быть больше или меньше 106 ° C? Объясните: (б) Найдите требуемую температуру конфорки. Все остальное такое же, как в Примере.
Решение:

Таблица мощности панельных стальных радиаторов.Расчет теплоотдачи от батарей отопления

Еще совсем недавно все дома отапливались обычными чугунными радиаторами отопления. Сегодня ситуация изменилась и на смену им пришли алюминиевые, стальные и биметаллические радиаторы отопления, т.е. был выбор.

Рассмотрим достоинства и недостатки каждого типа, попробуем определить, какой из них лучше всего подойдет для квартиры или загородного дома и рассчитаем радиаторы отопления.

Радиаторы отопления чугунные

Во всех типовых квартирах установлены чугунные батареи.Сейчас они тоже востребованы, хотя и в меньшей степени, в основном для многоквартирных домов.

Чугунные радиаторы отопления очень инертны, т. Е. Они долго нагреваются при подаче тепла и так же долго остывают. Следует отметить, что одна такая чугунная секция имеет объем 1,45 литра, что является недостатком, особенно для загородной постройки.

Существенным недостатком является то, что для таких аккумуляторов опасен гидроудар, ведь сам чугун довольно хрупкий материал.Среднее значение давления, которое выдерживают чугунные батареи, составляет 9 кг / см 2 при температуре 130 0 С.

Внешний вид оставляет желать лучшего, поэтому их часто закрывают специальными экранами для более эстетичного вида. Они требуют постоянной покраски, потому что чугун снаружи постоянно ржавеет. Они тяжелые и неудобные в использовании.

К положительным свойствам можно отнести цену и возможность надстройки дополнительных секций.

Чугунные радиаторы устойчивы к коррозии и обладают высокой теплопроводностью.Одна чугунная секция генерирует 160 Вт тепла.

Алюминиевые батареи имеют хорошее рассеивание тепла, около 190 Вт и низкую инерцию, то есть способны быстро нагреваться при воздействии тепла. Они выдерживают рабочее давление около 20 атмосфер, поэтому могут быть установлены с централизованным отоплением. При необходимости возможно расширение отдельных разделов.

Для частного застройщика важно, чтобы одна алюминиевая секция имела объем около 0,37 литра, что позволяет сэкономить на отопительной воде или антифризе в системе отопления.

Алюминий — мягкий металл по своим свойствам, поэтому он чувствителен к различным твердым частицам мусора. В основном это касается домов с центральным отоплением. Для частного застройщика это не особенно важно. Но все же, если вы остановили свой выбор на алюминиевых радиаторах, то с ними рекомендуется установить дополнительные фильтры для сбора различной грязи в системе.

Алюминиевые радиаторы различаются производственным процессом. Бывают литые и штампованные. Не рекомендуется устанавливать штампованные батареи в домах с центральным отоплением.они чувствительны к качеству теплоносителя.

Алюминий — химически активный металл, и у него есть некоторые недостатки. При контакте с другими металлами на стыке может образоваться так называемая гальваническая пара. В этот момент происходит коррозия металла. Для этого различные части системы нагрева соединяются друг с другом с помощью переходников, которые не позволяют металлам напрямую контактировать и, следовательно, предотвращают процесс коррозии.

Если использовать в качестве охлаждающей жидкости антифриз, то велика вероятность коррозии внутри АКБ.он вступает в реакцию с алюминием, что снижает эффективность. Поэтому такие радиаторы лучше всего использовать в загородном коттедже, где теплоносителем является вода.

Внутренняя часть алюминиевых радиаторов при нагревании вступает в реакцию с хладагентом, и со временем водород начинает выделяться и накапливаться. Чтобы водород не задерживался в трубах, устанавливается специальный клапан, который медленно его выпускает.
Алюминиевые радиаторы отопления имеют эстетичный вид и не требуют дополнительной покраски.

  • высокий КПД;
  • элегантный дизайн;
  • выдерживает высокое давление;
  • небольшой вес секции.
  • возможна коррозия из-за некачественного антифриза;
  • необходимо удалить воздух с помощью клапана.

Радиаторы отопления стальные

Они обладают хорошей теплоотдачей, практически такой же, как у алюминиевых, и малой тепловой инерцией, т.е. имеют высокий КПД. Они очень удобны в установке. оснащена застежками, различными подвесками. В качестве теплоносителя можно использовать как воду, так и антифриз.

Стальные батареи производятся в виде отдельных панелей, поэтому нет возможности возвести отдельную секцию, в отличие от алюминиевых и чугунных.Необходимо сразу выбрать необходимую длину.

Стальные радиаторы отопления состоят из кожуха, который представляет собой стальной лист. Внутри находятся медные трубки, которые между собой соединены сетчатыми пластинами, увеличивающими коэффициент теплопередачи.

Стальные радиаторы из-за своей конструкции еще называют панельными.

  • радиатор безынерционный;
  • высокая теплоотдача;
  • не требуют дополнительной покраски;
  • оптимальная цена.
  • нет возможности наращивать отдельные секции.

По конструкции стальные панельные радиаторы делятся на несколько видов. Разница между типами заключается в количестве панелей и межпанельных плит.

На рисунке показан вид сверху для различных типов панельных радиаторов, на котором различия видны более отчетливо.

Как вы понимаете, чем выше панельный радиатор типа , тем он мощнее. Но не все так просто.Предлагаем вам посмотреть небольшой видеоролик на эту тему, в котором рассказывается, на что обращать внимание при выборе.

Радиаторы отопления биметаллические

Биметаллические радиаторы отопления, как следует из названия, состоят из двух металлов и сочетают в себе их лучшие свойства.

Как правило, они имеют стальной центр, выдерживающий высокое давление, а также алюминиевый корпус с высокой теплоотдачей.

Может быть установлен в системе с центральным отоплением.

Такие биметаллические батареи имеют современный дизайн, быстро нагреваются и остывают, обладают высоким КПД.

По внешнему виду они мало чем отличаются от алюминиевых радиаторов.

Плюсы биметаллических радиаторов:

  • высокая теплоотдача;
  • выдерживает высокое давление;
  • современный дизайн;
  • большая надежность;

Недостатки:

Расчет радиаторов отопления

Для того, чтобы правильно рассчитать количество необходимых секций, необходимо знать некоторые справочные данные. Эти цифры показывают, сколько тепла нужно потратить, чтобы в комнате было тепло.Все значения даны для площади 10 м 2.

  • Для панельного дома нужно 1,7 кВт;
  • Для кирпичного дома 1 кВт;
  • Для угловых помещений эти данные умножаются на коэффициент 1,2.

Пример: Комната 15 м 2, угловая, дом кирпичный. Площадь 15 м 2 делим на расчетную площадь 10 м 2 и умножаем на 1 кВт.

15м 2 / 10м 2 * 1кВт = 1,5 кВт.

Поскольку у нас угловая комната, то это значение нужно умножить на коэффициент 1.2. Получаем, что для обогрева такого помещения необходимо 1,8 кВт тепла. Затем нужно выбрать необходимый радиатор отопления. Эти данные должны быть внесены в паспорт аккумулятора. Вот лишь некоторые примерные мощности для различных радиаторов.

  • чугун — 160 Вт одна секция;
  • алюминий — 190 Вт одна секция;
  • Сталь

  • — 450-5700 Вт на всю панель;
  • биметаллический — 200 Вт одна секция.

Получается, что если вы остановились на биметаллических радиаторах отопления, то вам понадобится 1.8 кВт / 0,2 кВт = 9 секций. Возьмите еще один запас в одной секции, потому что снизить температуру в комнате проще, чем установить дополнительную секцию.

Что заливать в систему отопления

Этот вопрос возникает только у частных разработчиков, потому что только у них есть выбор. Что лучше заливать водой или антифризом, зависит от котельного и насосного оборудования, теплообменников, труб отопления и т. Д.

Вода — самая дешевая и доступная жидкость.Применяется для отопления как в частном, так и в многоэтажном строительстве, но имеет ряд недостатков.

Он должен работать при положительных температурах. Во время промерзания может произойти поломка труб, бойлера и т. Д., Что приведет к выходу из строя всего отопления. Поэтому, если вы отключите отопление дома, то вам придется слить всю воду из системы.

Вода, используемая для отопления, обычно не дистиллированная и содержит много различных примесей. При нагревании происходят различные химические реакции, что приводит к появлению солей на внутренней поверхности труб и радиаторов отопления.В результате эффективность теряется, а эффективность снижается.

В отоплении, где используется вода, можно установить радиаторы любого типа: чугунные, алюминиевые, стальные, биметаллические .

Основное свойство антифриза — замерзание при более низких температурах по сравнению с водой. Срок службы составляет около 10 отопительных сезонов, после чего лучше заменить.

При таком нагреве нельзя использовать элементы, содержащие цинк, потому что он будет гнить и оседать на внутренних стенках труб, котлов, батарей и т. Д.

Напомним еще раз, что если вы используете антифриз, то лучше не устанавливать алюминиевые радиаторы отопления, а вместо этого покупать стальные или биметаллические радиаторы отопления, вы, конечно, можете использовать чугунные, но их все больше и больше. прошлого.


Основная задача любого чугунного радиатора — обогреть помещение до нужной температуры. Чтобы узнать, способен ли он выполнять свое предназначение, вам необходимо рассчитать его теплопередачу и количество тепла, необходимое для обогрева помещения.

Скорость теплопередачи

Указывает, сколько тепла можно отдать за время, в течение которого температура входящей воды снижается до температуры выходящей воды. Производители всегда указывают этот показатель в технической документации. Например, отмечают, что тепловыделение радиатора М-140 составляет 155 Вт / м². Это означает, что температура воды на входе составляет 90 ° С, а на выходе — 70 ° С. В целом теплоотдача таких отопительных приборов составляет 80-160 Вт / м².

На практике теплоотдача радиатора М-140 становится намного меньше. В этом нет ничего удивительного, так как подавать воду с температурой 90 ° C могут только очень мощные паровые котлы. В частных домах хозяева обычно устанавливают менее мощные котлы. Поэтому, если не проводить в соответствии с конкретной ситуацией, в комнате с новым аккумулятором может стать как минимум прохладно.

В целом на общую теплопередачу радиатора отопления влияют следующие факторы:

  1. Площадь поверхности нагрева.
  2. Температурный напор.
  3. Потеря тепла от воды или другого теплоносителя при движении по трубам.

Последний фактор влияет на площадь поверхности нагрева. Его влияние хорошо видно на классических радиаторах советской эпохи. Казалось бы, будучи большими по размеру, они могут отдавать много тепла. Однако их форма такова, что в одной секции отводится всего 0,23 м² тепла. Этого мало, особенно если смотреть на большие габариты секции.

Современные системы отопления обладают высокой теплопроизводительностью. Это связано с разной формой секций. Например, современный отопительный прибор 1К60П-500 имеет вдвое меньший вес, чем М-140, а также секции с меньшей площадью нагрева. Это 0,116 м². Мощность измеряется на уровне 70 Вт. Однако тепловая мощность больше. Это потому, что форма каждого края секции напоминает длинный широкий прямоугольник. Понятно, что своей широкой стороной он «смотрит» в комнату и в прилегающую стену.Благодаря этой особенности аккумулятор превращается в нагревательную панель, способную отдавать широкий поток тепла. Ребристые батареи не имеют этой функции.

Расчет теплопередачи

Будет выполнен на базе модели М-140-АО. Имеет следующие параметры:

  1. Теплопередача, определенная производителем, составляет 175 Вт / м².
  2. Площадь обогрева — 0,299 м².

Формула для расчета теплопередачи имеет следующий вид:

Q = К х F х Δ т,

где K — коэффициент теплоотдачи,

F — площадь поверхности нагрева,

Δ t — температурный напор (измеряется в ° C).

Формула определения температурного напора следующая:

Δ т = 0,5 х (((жестн. + Тут.) — жен.),

где жесть. — температура охлаждающей жидкости на входе,

tout. — температура охлаждающей жидкости на выходе,

твн. — желаемая температура воздуха в помещении.

В примере будет учтено, что обычный котел подает менее 90 ° C. Пусть теплоноситель нагреется до температуры 70 ° C, а температура на выходе из него будет 50 ° C.Температура в помещении должна быть 21 ° С.

В данном случае Δ t = 0,5 х ((70 + 50) — 21) = 49,5. В округлении, Δ t составит 50 ° С. Далее нужно посмотреть специальную таблицу, в которой указаны значения термоголовки и соответствующие коэффициенты теплоотдачи.

В нем термоголовка и коэффициент теплопередачи высоких радиаторов связаны следующим образом:

  • 50-60 ° С — 7,0.
  • 60-70 ° С — 7,5.
  • 70-80 ° С — 8.0.
  • 80-100 ° С — 8,5.

Глядя на эти соотношения, видно, что K = 7,0.

В результате суммарная теплоотдача секции будет такой:

Q = 7,0 х 0,299 х 50 = 104,65 Вт.

Теплопередача всегда указывается с запасом 30%. Поэтому полученный показатель нужно умножить на 1,3.

Получается, что итоговая теплоотдача будет 104,65 х 1,3 = 136,05 Вт / м². Конечный результат ни в коем случае не соответствует цифре, заявленной производителем.И все это результат подачи более холодной охлаждающей жидкости. Поэтому всегда перед походом в магазин нужно определиться с рабочими параметрами вашей отопительной системы.

Специалисты отмечают, что при выборе чугунного радиатора нужно начинать с Δ т. Чем он меньше, тем большую площадь нагрева должна иметь батарея.

Если этот показатель равен 60, то размер устройства должен быть 0,5 х 0,52 м. Если он станет вдвое меньше, то высота и ширина батареи должны быть равны 0.5 и 1,32 м соответственно.

Дополнительные факторы, влияющие на теплопередачу

На этот показатель также влияют:

  1. Тип подключения.
  2. Особенности размещения.

Радиатор можно подключить следующими способами:

  1. Сторона.
  2. Диагональ.
  3. Нижний.

Большинство производителей считают, что хозяин проведет диагональное подключение , потому что оно наиболее эффективное. Состоит в соединении входной трубы с патрубком, расположенным вверху отопительного прибора, и соединении выходной трубы с патрубком, расположенным внизу противоположного конца. Благодаря этому теплоноситель может легко заполнять все секции и отдавать тепло каждой частице радиатора отопления. В этом случае нет необходимости создавать очень высокое давление для движения воды или другой нагретой жидкости. Боковое соединение предполагает подключение труб к одному и тому же участку. Впускное отверстие расположено вверху, выпускное — внизу. Это приводит к плохому прогреву последних ребер. По статистике потери тепла составляют 7%.

Нижняя электрическая схема приводит к потере 20%. В двух последних схемах подключения к отопительному прибору минимизировать потери тепла можно за счет принудительной циркуляции нагретой жидкости. Достаточно даже небольшого давления, чтобы полностью прогреть все секции.

Размещение батареи очень важно.Если он установлен криво, на некоторых участках образуются воздушные карманы. Уменьшается тепловыделение.

Впереди зима, поэтому вопрос «какой радиатор отопления лучше» очень важен, от этого во многом зависит комфорт в доме и сохранность имущества. Найти отопительный прибор, который хорошо обогреет, не затопит соседей и гармонично впишется в интерьер — целое искусство.

Прежде чем приступить к выбору конструкции радиатора, необходимо определить начальные условия эксплуатации, а именно: в какой системе отопления он будет использоваться (автономный или централизованный) и при каком давлении — этот показатель зависит от количества этажей объекта.

Для автономного отопления частных домов подойдет любой тип радиатора, так как владелец может самостоятельно контролировать ключевые параметры системы, а давление в ней обычно не превышает 3 атм.

В то время как у жителей многоэтажных домов выбор меньше из-за высокого и нестабильного рабочего давления, низкого качества теплоносителя и периодических его сливов.

Перед установкой новых радиаторов в городской квартире специалистам управляющей компании необходимо выяснить параметры рабочего и испытательного давления, температуру и качество теплоносителя (чистота, кислотность), диаметр подводящих труб, а также тип применяемой в доме системы — одно- или двухтрубный.

Вам также придется рассчитать необходимую мощность и сравнить разные типы радиаторов по следующим характеристикам: инерционность (низкая — радиатор быстро нагревается и быстро остывает, высокая — наоборот), долговечность, простота установки, эксплуатация и температурный режим, дизайн, цена.

Стальные панельные радиаторы

Стальные панельные радиаторы представляют собой сварные пластины толщиной 1,25–1,5 мм со штампованными канавками, образующими соединительные каналы.

Основными преимуществами устройств этого типа являются большой размерный ряд (одна, две или три панели 0.Длиной 4-3 м, высотой 0,3-0,9 м), высокой теплоотдачей на единицу объема за счет оребрения, малой инерционностью и хорошей управляемостью. При невысокой стоимости они относятся к категории достаточно эффективных устройств. Однако стальные радиаторы имеют ряд серьезных недостатков, например, довольно низкое рабочее давление (6-8,5 атм).

При гидравлическом ударе более 13 атм они могут просто лопнуть. Они не любят стальные радиаторы и грязную воду, из-за чего в их нижней части происходит заиливание. Но главная проблема — это образование коррозии при сливе охлаждающей жидкости, что значительно сокращает срок службы изделия.Таким образом, панельные радиаторы — не лучший вариант для использования в городских квартирах с центральным отоплением, зато они отлично подходят для автономных систем загородных домов. Однопанельный радиатор размером 300х400 мм и мощностью 300 Вт обойдется в 1500-1650 рублей.

Чугунные радиаторы

На протяжении многих десятилетий чугунные радиаторы были единственным типом отопительных приборов для большинства потребителей — другого выбора просто не было.

Справедливо сказать, что они хорошо себя зарекомендовали, особенно с учетом невысокой цены.Чугун обладает хорошей теплопроводностью, совершенно нетребователен к качеству теплоносителя (загрязнение, химическая агрессивность, высокая температура), хорошо держит давление, прочен и долговечен (срок службы до 50 лет). Большая масса обуславливает высокую инерционность — чугунные батареи медленно нагреваются, но в выключенном состоянии долго сохраняют тепло. Их основные недостатки — хрупкость материала, из-за чего он не переносит ударов воды, а также особенности формы аккумуляторов: они требуют регулярной покраски и собирают много пыли.

Вывод очевиден — тяжелые чугунные батареи с большим объемом теплоносителя не подходят для коттеджа, но все же востребованы в многоэтажных домах, особенно старых. Одна секция чугунной батареи имеет теплоотдачу около 160 Вт и стоит порядка 300-360 рублей. (например, всем известная модель M140).

Более современные изделия, например «Бриз», плоские участки которых окрашены в заводских условиях и выглядят как биметаллические, будут стоить 400-470 руб / секцию.Стоимость дизайнерских работ в стиле ретро с порошковой росписью и узорной рельефной лепкой (например, GuRaTec) достигает 100 000 рублей. за один радиатор.

Стальные трубчатые радиаторы

Стальные трубчатые радиаторы изготавливаются из тонких сварных колонн с толщиной стенок 1,2-1,5 мм. Отсутствие острых углов и гладкая поверхность позволяют легко очистить их от пыли, а качественная многослойная краска сохраняет свой цвет долгие годы. Стальные трубчатые радиаторы имеют те же преимущества и недостатки, что и панельные радиаторы, но в дополнение к хорошей теплопередаче они предоставляют непревзойденные возможности дизайна.Такие отопительные приборы максимально разнообразны по размерам, например, их высота может быть как 19 см, так и 3 м, и по цветовой гамме (любой оттенок палитры RAL).

Конечно, трубчатые радиаторы — удовольствие недешевое, но если вы хотите, чтобы система отопления в вашем загородном доме стала эксклюзивным элементом дизайна, то стальные трубчатые радиаторы позволят вам обходить углы и окружать колонны и даже замаскировать аккумулятор. как скамейку или полку.

Например: Радиатор Zehnder или Arbonia стандартных размеров и мощностью около 1.5 кВт стоит 10 000–13 000 руб., «Стелс-» — 2500–7100 руб., Dia Norm Delta Standart — 546–4700 руб.

Алюминиевые радиаторы

Алюминиевые радиаторы имеют относительно низкую цену и самую высокую теплоотдачу, то есть быстрее всех забирают тепло от теплоносителя и отдают его в помещение. Секционная конструкция и широкий диапазон типоразмеров (глубина, высота) позволяют легко получить аккумулятор необходимой конфигурации. Небольшой вес материала позволяет монтировать такие радиаторы даже на гипсокартон, а большая оребренная поверхность создает дополнительные конвекционные потоки, увеличивающие теплоотдачу.Усиленные модели алюминиевых радиаторов вполне справляются с давлением 12-16 атм, однако основная проблема эксплуатации — высокие требования к качеству теплоносителя — pH воды не должен быть ниже 7,5.

Это требование практически невыполнимо для систем центрального отопления, в которых вода является кислой, а это, в свою очередь, неизбежно вызывает коррозию алюминия. Кроме того, в результате электрохимической реакции оксида алюминия с кислой средой образуется водород, что может привести к образованию воздушных карманов, если не предусмотрены вентиляционные клапаны.

Еще один нюанс — в системе отопления не должно быть металлов-антагонистов. Вместе с медными или латунными деталями начинается процесс коррозии (чем больше меди, тем быстрее). Чтобы исключить контакт алюминия с водой, производители выпускают модели радиаторов с внутренним покрытием из полимеров, керамики или смол, но достоверная статистика по таким устройствам пока не разработана. Таким образом, алюминиевые радиаторы не рекомендуется использовать в городских квартирах, но они хорошо подходят для автономных систем отопления с тщательным контролем параметров теплоносителя.

Биметаллические радиаторы

Абсолютно не отличаются от алюминиевых биметаллических радиаторов , однако каналы, по которым циркулирует вода, выполнены из стали. Это сочетает в себе преимущества обоих металлов и сводит к минимуму их недостатки.

Сталь надежно противостоит коррозии и удерживает давление, а алюминий быстро забирает тепло и отдает его в помещение. Привлекательный внешний вид, высокая теплоотдача, исключительные характеристики (рабочее давление 35 атм, испытание давлением — до 52.5 атм), нейтральность к химическому составу теплоносителя, длительный срок службы (до 20 лет) делают «Биметалл» лидером рынка. К тому же небольшой внутренний объем радиатора и соответственно небольшой объем циркулирующего в автономной системе отопления теплоносителя — это значительная экономия энергии.

Из недостатков биметаллических радиаторов стоит отметить небольшую площадь сечения интерколлекторных трубок. В многоэтажных домах, построенных более 30 лет назад, грязный теплоноситель из изношенных труб может забить коллекторы, и радиатор не прогреется полностью.

Потребитель должен четко понимать, что все перечисленные преимущества относятся только к радиаторам, у которых как вертикальные, так и горизонтальные разливы (коллекторы) выполнены из стали — только в этом случае коррозия не разрушит аккумулятор и только такие модели имеют полное право можно назвать биметаллическим.

Одна секция биметаллического радиатора (Rifar. Faral, Global, Sira, Royal Thermo) тепловой мощностью 180-195 Вт стоит 450-700 руб.

Одна из разновидностей биметаллических радиаторов — медно-алюминиевые.Теплопроводность меди в несколько раз выше. чем стальной, а значит, при более низких температурах теплоносителя такой аккумулятор лучше прогреет помещение. Медно-алюминиевый радиатор позволяет использовать котел с медным теплообменником в автономной системе отопления, поскольку исключаются электрохимическая реакция и коррозия.

Секция такого радиатора мощностью 180 Вт будет стоить в среднем от 600 до 2000 рублей.

СКОЛЬКО НУЖНО ТЕПЛА?

На «погоду в доме» негативно повлияет как недостаток мощности — заморозишь и включишь электрические обогреватели, так и избыток — зачем обогревать улицу? Самый распространенный расчет — 1 кВт / 10 кв.м. Однако необходимо учитывать такие параметры, как материал стен, количество окон, тип остекления.

Если комната угловая, то используется коэффициент 1,2. если угол с двумя окнами — 1.3 В случае, если оконные проемы выходят на север, можно смело добавлять еще 10% мощности, а если потолки выше 3 м или окна больше по размеру, чем стандартные, потом еще 15%. Кроме того, эксперты единодушно рекомендуют оставить один лишний раздел «в запасе».

Расчетную мощность следует снизить на 10-20%, если у вас качественные пластиковые окна или теплые полы, то стоит уменьшить ее на кухне, где значительную часть тепла дает плита.

Самый точный метод расчета мощности по объему помещения. При наличии стеклопакетов в панельных домах порядка 40 Вт / куб. м, в кирпичном — 35 Вт, в домах из теплосберегающих материалов — 20 Вт (у всех — запас мощности 10%).

ЗАМЕНА РАДИАТОРА ОТОПИТЕЛЯ

Конечно, удобнее менять радиаторы вне отопительного сезона, ведь нет необходимости отключать отопление по стояку.Однако в этом случае возможные дефекты подключения будут видны только осенью.

Таким образом, зимние работы имеют свое преимущество: установщик присутствует, когда система залита водой, результат виден сразу, а проблемы устраняются на месте. Вы и ваши соседи не успеете замерзнуть, так как отключение обычно не превышает пары часов.

Проще всего пригласить специалистов местной управляющей компании. При найме стороннего подрядчика в ДЭЗ потребуется предоставить свидетельство о государственной регистрации предприятия, сертификаты соответствия на материалы, проект подключения и теплотехнический расчет (официально действующие компании самостоятельно готовят весь необходимый пакет документов и даже согласен на отключение стояка).

На заметку при установке радиатора отопления своими руками:

  • Вокруг радиатора необходимо предусмотреть достаточное пространство для свободного движения теплого воздуха: 7-10 см до пола, 3-5 см. см до стены, 10-15 см до подоконника. При несоблюдении этих требований потери тепла составят 10-15%.
  • Использование декоративных экранов снижает теплоотдачу от радиаторов примерно на треть.
  • Правильная установка батареи — под окном на внешней стене.Нагретый воздух поднимается от радиатора вверх, блокируя проникновение холода в окно для достижения оптимального распределения тепла. Если в комнате два окна, радиаторы необходимо установить под каждым из них.
  • Радиатор необходимо устанавливать строго вертикально / горизонтально, тогда его прогрев будет равномерным, а в крайних точках не начнет скапливаться воздух.
  • На каждую батарею необходимо установить термостат (автоматический или ручной), а также клапан выхода воздуха (клапан Маевского).
  • Радиаторы удобнее подключать через шаровые краны. При необходимости это дает возможность полностью отключить их от стояка.

Таблица 1:

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНЫХ ТИПОВ РАДИАТОРОВ

Радиаторы

Теплообмен. W

Давление рабочее, атм

Давление опрессовки, атм

Стальная панель

180-735 (в зависимости от количества панелей)

Стальная трубчатая

20-700 (в зависимости от габаритов)

Чугун

80-160 (одна секция)

Алюминий

125-280 (в зависимости от межосевого расстояния)

Биметаллические радиаторы (алюминий / сталь)

130-200 (в зависимости от межосевого расстояния)

Более теплые страны

Производители климатического оборудования ежегодно демонстрируют нам новые модификации радиаторов горячей воды.Иногда меняется только дизайн, а иногда вносятся значительные изменения в дизайн.

Следуя пословице «Встречаются по одежде …», начнем наш обзор с дизайнерских моделей радиаторов отопления и полотенцесушителей для ванных комнат. В этом сегменте традиционно представлено большое количество товаров Arbonia, Kermi, Cordivari, Zehnder самых разнообразных форм и расцветок, причем изготовленных из различных материалов. Популярны модели с корпусом в форме лестницы. — пара вертикальных профилей по бокам, а между ними ряд горизонтально расположенных труб, как, например, в моделях серий Basic-50 (Kermi) или Toga (Zehnder).На такой радиатор можно повесить мокрые полотенца или одежду. Аналогичный вариант конструкции — опорные вертикальные профили расположены по центру, а горизонтальные трубы отходят от них сбоку, как ветки от ствола дерева (линии Юкка (Zehnder).

Бабула (Кордивари). Зета (Кимринский завод теплового оборудования) Трубы могут быть круглыми в поперечном сечении или плоскими, как в серии Giuly (Cordivari), располагаться строго симметрично относительно вертикальных профилей, либо сбоку — разновидностей конструкции радиаторов отопления множество.

Гораздо интереснее, однако, технические новшества в «обычных», не дизайнерских устройствах. Наибольшее количество новинок в этом сегменте связано с улучшением геометрии корпуса, благодаря чему в нем лучше обтекаемый воздушный поток. Так, в моделях Revolution (Royal Thermo) ребра имеют волнообразную форму, благодаря чему воздух не застаивается, улучшается его циркуляция, а теплоотдача увеличивается на 5%. Модели Indigo (Royal Thermo) имеют обратную конвекцию.

Конструкция верхней части радиатора создает обратный поток горячего воздуха, эффективно отсекая холод от окон.Дорабатываются и внутренние детали.

Например, в стальных радиаторах Kermi используется технология therm-x2, которая позволяет охлаждающей жидкости последовательно проходить через панели радиатора. Эта технология обеспечивает эффективность, которая ранее считалась недостижимой в сегменте стальных панельных радиаторов. Появляются и новые типы радиаторов, например, модели панелей Kermi с монтажной высотой 200 мм, которые подходят для панорамных конструкций, а также веранд, зимних садов и других помещений с большими окнами или невысокими подоконниками.

Еще одно усовершенствование предложили производители Рифара. Их секционные радиаторы — BASE 200/350/500, ALUM 350/500. FORZA 350/500. ALP 500 можно дополнить полотенцедержателем. В результате получился удобный и аккуратный дизайн.

ТОЧЕК В МИРЕ РАДИАТОРОВ

Как определить, какие модели подходят для вашего дома или квартиры? Прежде всего, они должны соответствовать ряду требований, которые зависят от конструкции системы отопления: типа и давления теплоносителя, схемы подключения радиаторов к трубопроводу.

Рабочее давление в системе может составлять от 1-3 атм в частных коттеджах и до 8-10 атм в многоквартирных домах … В последнем случае нужно быть особенно внимательными при выборе радиаторов; лучше приобретать модели с запасом прочности. Например, радиаторы стальной конструкции Кимринского завода теплового оборудования рассчитаны на рабочее давление 15 атм и испытательное давление 22,5 атм. Трубчатые коллекторы Arbonia в исполнении высокого давления — на рабочее давление 16 атм.и модели серии Monolit (Рифар) — на рабочее давление 100 атм. В качестве теплоносителя может выступать не только вода, но и смесь различных жидкостей с низкой температурой замерзания (этиленпикол, пропиленгликоль и др.). Некоторые из них способны вступать в химическую реакцию с алюминием и разъедать его. Для низкозамерзающих теплоносителей лучше выбирать радиаторы, в которых исключен контакт жидкости с алюминием.

В данном случае подходят модели как со стальным корпусом, так и с биметаллическим, если производитель указывает, что продукция может использоваться с любыми химически агрессивными теплоносителями (для таких биметаллических радиаторов коллектор полностью стальной, следовательно, по стойкости не уступают цельностальным моделям).Схема подключения радиатора определяет, каким образом к устройству подключаются трубопроводы, подающие и отводящие теплоноситель. Обычно используются три схемы: боковая, диагональная (горячий теплоноситель в обоих случаях подается по верхней трубе) и нижняя (обе трубы соединяются внизу радиатора). Нижний вариант подключения менее эффективен с точки зрения технологии отопления (примерно на 15-20%). В то же время нижнее подключение более эстетично. Выпускаются как универсальные модели радиаторов, так и рассчитанные только на одну схему подключения (боковую или нижнюю).

Важны ли конструкция и материал радиатора?

До недавнего времени считалось, что трубчатые устройства из стали или чугуна оптимальны для городских многоквартирных домов, а, скажем, панельный или секционный алюминий не подходят. Но с появлением радиаторов, изготавливаемых по современным технологиям (например, вместо классической сборки перекрестков с использованием ниппеля и прокладки применяется контактно-стыковая сварка), это мнение устарело.Если модель рассчитана на высокое рабочее давление, то ее можно использовать в городских условиях независимо от типа конструкции. То же самое можно сказать и о материале.

ПЕРЕЙТИ НА ЭТАЖ?

В большинстве помещений радиаторы отопления традиционно устанавливают в подоконнике. При таком расположении обеспечивается хорошая теплопередача, особенно когда окно открыто, когда холодный наружный воздух перекрывается восходящим тепловым потоком. Однако сегодня в основном используются стеклопакеты с хорошей теплоизоляцией, без выхода холодного воздуха из форточок, поэтому необходимость установки радиаторов под окнами уже не столь очевидна.Отопительные приборы все чаще устанавливают на стенах, полу и даже внутри стен. И если последний вариант (например, продукция системы INSIDE (REGULUS) все еще считается экзотикой, то внутрипольные конвекторы получили достаточно широкое распространение.

Напольные модели, как и обычные конвекторы, представляют собой трубы с пластинчатым оребрением, помещенные в длинный и узкий металлический кожух с высотой от 9 до 20 см (в зависимости от модели). Корпус сверху закрывается решеткой. При укладке черного пола прибор устанавливается таким образом, чтобы решетка впоследствии находилась заподлицо с напольным покрытием.

Существуют модели внутрипольных конвекторов как с естественной конвекцией, так и с принудительной конвекцией, в которых используется встроенный вентилятор. Системы первого типа менее распространены, так как конструкция внутрипольных конвекторов не очень удобна для естественного воздухообмена и менее эффективны с точки зрения теплоотдачи.

Главное преимущество напольной техники в том, что радиаторы не занимают абсолютно никакого полезного места в помещении. Как говорится, больше места и меньше пыли. Устройство можно установить в любой части комнаты, где не будет ковров, мебели и других предметов интерьера.

ПОДСЧИТАЕМ КОЛИЧЕСТВО СЕКЦИЙ

При упрощенном теплотехническом расчете расход тепла равен 100 Вт на каждый квадратный метр площади помещения. Чтобы узнать необходимое количество секций радиатора, умножьте метраж помещения на 100 и поделите результат на величину теплоотдачи от одной секции в зависимости от температуры теплоносителя (она указана в характеристиках радиатора) .

Итак, если площадь помещения 16 м 2, а теплоотдача секции 160 Вт, то количество секций 16 х х 100/160 = 10 шт.

Данный метод расчета неточен, так как не учитывает ряд параметров: например, высоту потолков или способ подключения радиатора. Поэтому окончательный расчет провести специалисту необходимо.

ТЕПЛО ОБЕСПЕЧИВАЕТ КОНВЕКТОР

Конвекторы используются для напольной установки. В этих устройствах, относящихся к радиаторам, основная передача тепла происходит за счет передачи тепла потоками горячего воздуха (конвекция), в то время как в первых тепловое излучение добавляется к конвекции.Конструктивно конвекторы представляют собой оребренные трубы. По трубам течет теплоноситель и нагревает ребра. Через них проходит поток нагретого воздуха. Обычно устройства снабжены защитной крышкой. Основное преимущество конвекторов — более эффективная теплоотдача (поэтому устройства компактны), а недостаток — во время работы могут образовываться нежелательные воздушные потоки (сквозняки).

НАПОЛЬНЫЕ КОНВЕКТОРЫ

ПРОФИ

и трубопроводы удалены из помещения.+ Простота ухода — конвектор легко пропылесосить, сняв декоративную решетку. + Можно разместить в любом месте на полу. + Модели с принудительной конвекцией очень эффективны.

МИНУСЫ

Недостаточная теплоотдача конвектора с естественной вентиляцией.

Для конвектора с принудительной вентиляцией необходимо электрическое подключение.

Встроенный конвектор будет сложно заменить, если, например, вы хотите перепланировать комнату.

Экспертное заключение

Есть несколько признаков, по которым можно определить качество радиаторов отопления. К ним относятся вес, который влияет на теплопередачу устройств, металлический сплав, лакокрасочный материал, толщину изготавливаемого профиля. Конечно, непрофессионалу вряд ли удастся оценить качество сплава. Вся достоверная информация о характеристиках радиаторов и сертификаты соответствия нормам международного стандарта указывается в техническом паспорте изделия.

Но, к сожалению, сегодня нет обязательной государственной сертификации радиаторов отопления. Некоторые производители получают сертификаты от сомнительных организаций, не гарантирующих достоверность заявленных данных. Покупать их продукцию рискованно.

Бытовые радиаторы, сертифицированные по ГОСТу, кажутся более надежными, например, продукция, выпускаемая под торговой маркой Royal Thermo, или по сертификату ISO 9001. Если мы говорим о продуктах европейского производства.

Ниже другие записи на тему «Как сделать самому — домохозяину!»

  • Лаги перекрытия мансарды своими руками Вам необходимы…
  • Общие принципы и советы по …
  • Ламинат и плитка — условно …
  • Совершенно очевидно, что основная задача радиатора отопления — максимально эффективный обогрев помещения. И главный параметр, определяющий, насколько обогреватель справляется с этой задачей, — это теплоотдача от радиатора отопления.

    Этот показатель индивидуален для каждой модели радиаторов, кроме того, на теплоотдачу влияют тип подключения устройства, особенности его размещения и другие факторы.Как выбрать оптимальный радиатор с точки зрения теплоотдачи, как подключить его максимально эффективно, как увеличить теплоотдачу? Обо всем этом мы расскажем в этой статье!

    Теплоотдача — ключевой показатель эффективности

    Определение теплопередачи

    Теплоотдача — это мера количества тепла, передаваемого радиатором в комнату в заданное время. Синонимами теплопередачи являются такие термины, как мощность радиатора, тепловая мощность, тепловой поток и т. Д. Теплопередача нагревательных устройств измеряется в ваттах (Вт).

    Примечание! Некоторые источники приводят тепловую мощность радиатора в калориях в час. Это значение можно преобразовать в Ватты (1 Вт = 859,8 кал / ч).

    Передача тепла от радиатора отопления осуществляется в результате трех процессов:

    • Передача тепла;
    • Конвекция;
    • Радиация (радиация).

    В каждом радиаторе используются все три типа теплопередачи, но их соотношение отличается для разных типов нагревательных устройств.По большому счету, излучателями можно назвать только те устройства, в которых не менее 25% тепловой энергии передается в результате прямого излучения, но сегодня значение этого термина значительно расширилось. Поэтому очень часто под названием «радиатор» можно встретить устройства конвекторного типа.

    Расчет необходимой теплоотдачи

    Выбор радиаторов отопления для установки в доме или квартире должен основываться на максимально точных расчетах необходимой мощности.С одной стороны, каждый хочет сэкономить, поэтому не стоит покупать лишние батареи, а с другой, если не хватит радиаторов, то в квартире не будет комфортной температуры.

    Существует несколько способов расчета необходимой тепловой мощности отопительных приборов.

    Самый простой способ — исходя из количества внешних стен и окон в них. Расчет производится следующим образом:

    • Если в помещении одна внешняя стена и одно окно, то на каждые 10 м 2 площади помещения требуется 1 кВт тепловой мощности батарей отопления.
    • Если в помещении две наружные стены, то на каждые 10 м 2 площади помещения требуется не менее 1,3 кВт тепловой мощности батарей отопления.

    Второй способ более сложный, но позволяет получить наиболее точное значение требуемой мощности. Расчет производится по формуле:

    S x h x41 где:

    • S — площадь помещения, для которого производится расчет.
    • h — высота помещения.
    • 41
      — стандартный показатель минимальной мощности на 1 кубометр объема помещения.

    Полученное значение и будет требуемой мощностью нагревательных приборов. Далее эту мощность следует разделить на номинальную теплоотдачу одной секции радиатора (как правило, эта информация содержится в инструкции к отопительному прибору). В результате получаем необходимое количество секций для эффективного обогрева.

    Совет! Если в результате деления у вас получится дробное число, округлите его в большую сторону, так как недостаток мощности обогрева снижает уровень комфорта в помещении намного больше, чем его превышение.

    Теплоотдача радиаторов из разных материалов

    Нагревательные приборы из разных материалов различаются по теплопередаче. Поэтому при выборе радиаторов для квартиры или дома необходимо внимательно изучить характеристики каждой модели — очень часто даже близкие по форме и размеру радиаторы имеют разную мощность.

    • Радиаторы чугунные — имеют относительно небольшую поверхность теплообмена, характеризуются низкой теплопроводностью материала. Передача тепла происходит в основном за счет излучения, только около 20% приходится на конвекцию.

    Номинальная мощность одной секции чугунного радиатора МС-140 при температуре охлаждающей жидкости 90 ° C составляет около 180 Вт, однако эти цифры действительны только для лабораторных условий.

    На самом деле в системах централизованного отопления температура теплоносителя редко поднимается выше 80 градусов, при этом часть тепла теряется на пути к самому аккумулятору.В результате температура поверхности такого радиатора составляет около 60 0 С, а теплоотдача одной секции не превышает 50-60 Вт.

    • Стальные радиаторы сочетают в себе положительные черты секционных и конвекционных радиаторов. Как правило, стальной радиатор включает в себя одну или несколько панелей, внутри которых циркулирует теплоноситель. Для увеличения теплоотдачи радиатора к панелям дополнительно привариваются стальные оребрения, выполняющие роль конвектора.

    Теплоотдача стальных радиаторов ненамного больше, чем у чугунных — поэтому к достоинствам таких отопительных приборов можно отнести только относительно небольшой вес и более привлекательный дизайн.

    Примечание! При понижении температуры теплоносителя очень сильно снижается теплоотдача стального радиатора. Поэтому, если в вашей системе отопления циркулирует вода с температурой 60-75 0, показатели теплоотдачи стального радиатора могут разительно отличаться от заявленных производителем.

    • Теплоотдача алюминиевых радиаторов значительно выше, чем у двух предыдущих разновидностей (одна секция — до 200 Вт), но есть фактор, ограничивающий использование алюминиевых отопительных приборов.

    Этот фактор — качество воды: при использовании загрязненной внутренней поверхности теплоносителя алюминиевый радиатор подвергается коррозии. Именно поэтому, несмотря на хорошие показатели эффективности, алюминиевые радиаторы следует устанавливать только в частных домах с автономной системой отопления.

    • Биметаллические радиаторы ничем не уступают алюминиевым по теплопередаче. Например, у модели Rifar Base 500 теплоотвод секции составляет 204 Вт.И к воде они не так требовательны. Но за эффективность всегда приходится платить, и поэтому цена биметаллических радиаторов немного выше, чем у батарей из других материалов.

    Управление теплом радиатора

    Зависимость теплопередачи от подключения

    Теплопередача радиатора зависит не только от температуры охлаждающей жидкости и материала, из которого изготовлен радиатор, но и от способа подключения от радиатора к системе отопления:

    • Прямое одностороннее подключение считается наиболее выгодным с точки зрения теплопередачи.Именно поэтому номинальная мощность радиатора рассчитывается именно при прямом подключении (схема представлена ​​на фото).
    • Диагональное подключение используется, если подключается радиатор с более чем 12 секциями. Это соединение сводит к минимуму потери тепла.
    • Нижнее подключение радиатора служит для подключения батареи к системе отопления, скрытой в стяжке пола. Потери тепла при таком подключении до 10%.
    • Однотрубное соединение наименее выгодно по мощности.Потери теплопередачи при таком подключении могут составлять от 25 до 45%.

    Совет! С методами реализации различных типов подключения вы можете ознакомиться из видео материалов, размещенных на этом ресурсе.

    Способы увеличения теплоотдачи

    Каким бы мощным ни был ваш радиатор, вы часто хотите увеличить его тепловыделение. Это желание становится особенно актуальным зимой, когда радиатор, даже работающий на полную мощность, не справляется с поддержанием температуры в помещении.

    Есть несколько способов увеличить теплоотдачу от радиаторов:

    • Первый метод — это регулярная влажная уборка и чистка поверхности радиатора. Чем чище радиатор, тем выше уровень теплоотдачи.
    • Также важно правильно покрасить радиатор, особенно если вы используете чугунные секционные батареи.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.